内容正文:
实验突破 提升素养
第二单元 力学
第10课时 固体压强 液体压强
教材梳理 夯实基础
考向探究 培养能力
考点一
压强
1.压力
定义 作用在 上的力叫压力
作用点 在被压物体表面的接触面
方向 于接触面,指向被压物体
图示
垂直
接触面
垂直
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2
2.压强及计算
定义 在物理学中,物体所受 与 之比叫压强,压强是表示压力作用效果的物理量
公式 p=
变形公式:求压力F= ,求受力面积S= (适用于固、
液、气)
压力的大小
受力面积
pS
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(续表)
增大压强 ①通过 受力面积的方法来增大压强,如菜刀刀刃很薄;
②通过 压力的方法来增大压强,如压路机碾子的质量很大
减小压强 ①通过 受力面积的方法来减小压强,如书包背带做得很宽;
②通过 压力的方法来减小压强,如现代建筑中采用空心砖
减小
增大
增大
减小
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1.下列关于压力的说法正确的是 ( )
A.压力的施力物体一定是地球
B.压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关
C.压力的大小总是等于重力的大小
D.压力的方向总是竖直向下的
基础配练
B
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2.【教材图片题】如图10-1所示实例中,属于增大压强的是( )
A.图甲:穿上滑雪板滑雪
B.图乙:锋利的篆刻刀
C.图丙:铁轨下面铺放枕木
D.图丁:多轴平板货车
图10-1
B
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产生原因 液体受 作用,且具有
液体压强
影响因素 液体压强只与液体的 和 有关,与液体的质量、体积、容器的底面积、容器形状等均无关
计算公式 p=
变形公式:ρ= ,h=
考点二
液体压强
重力
流动性
密度
深度
ρgh
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(续表)
应用:
连通器 定义 上端 、下端 的容器叫连通器
特点 连通器里装同一种液体且液体 时,各部分中的液面保持
实例 茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、排水管的U形“反水弯”、船闸等
开口
连通
不流动
相平
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公式p=与p=ρgh的用法:
注意
固体 一般 先求压力F=G总,再求压强p=
粗细均匀 先求压强p=ρgh,再求压力F=pS
液体 一般 先求压强p=ρgh,再求压力F=pS
容器粗细均匀 先求压力F=G液,再求压强p=
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3.如图10-2所示,三峡大坝的正常蓄水位为175 m,正常蓄水时,离坝底20 m的某处受到水的压强为 Pa;轮船在通过三峡大坝时,需经过五级船闸才能完成“跳大坝”的壮举,船闸利用了 原理;工程师把大坝设计成上窄下宽的形状,是因为液体压强随液体 的增大而增大。(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
基础配练
图10-2
1.55×106
连通器
深度
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4.如图10-3所示为相同的两支试管,都盛有液体,液体对容器底部的压强分别为pA和pB,请回答下列问题:(均选填“>”“<”或“=”)
(1)若两支试管内装入同种液体,则pA pB。
(2)若两支试管内装有相同质量的不同液体,则pA pB。
(3)若将试管B由倾斜位置转成竖直位置,竖直时液体对容器底部的压强为pB',则pB pB'。
图10-3
=
>
<
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突破一
探究影响压力作用效果的因素
如果视频无法正常播放,可以在实验视频文件夹中打开原视频
温馨提示|
实验突破 提升素养
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12
【问题】
1.蚊子的口器对皮肤的压力虽然不大,但由于口器十分尖锐,因而能轻易刺穿皮肤;骆驼虽重,但脚掌面积很大,因而不会深陷沙中。那么,压力对物体的作用效果与哪些因素有关呢?
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【证据】
2.实验器材:小桌、砝码、海绵。(如图10-4所示)
图10-4
3.转换法:通过海绵的 来比较压力的作用效果。
4.控制变量法:(1)探究压力的作用效果与压力大小的关系应控制
不变。
(2)探究压力的作用效果与受力面积的关系应控制 不变。
凹陷程度
受力面积
压力大小
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【解释】
5.压力的作用效果与压力大小、接触面积大小有关。①比较图甲、乙得出:在 一定时, 越大,压力的作用效果越明显;②比较图乙、丙得出:在 一定时, 越小,压力的作用效果越明显。
图10-4
受力面积
压力
压力
受力面积
【交流】
6.选用海绵而不用木板的原因: 。
7.实验时,如果没有海绵,可以选择 来代替海绵。
海绵易变形,便于观察实验现象
沙子(或橡皮泥等)
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8.实验时如果将小桌换成砖块,并将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块,如图10-5所示。小明发现它们对海绵的压力作用效果相同,由此他得出的结论是:压力的作用效果与受力面积无关。他的结论是 (选填“错误”或“正确”)的,原因是 。
图10-5
错误
没有控制压力相等
[解析]研究压力的作用效果与受力面积的关系,需要控制压力大小一定,将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块,对支持面的压力大小发生了改变,所以他的结论是错误的,原因是没有控制压力的大小一定。
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例 1 如图10-6所示,小明利用小桌、海绵、砝码等实验器材探究影响压力作用效果的因素。
图10-6
【证据】
(1)本实验是通过观察 来比较压力的作用效果。实验中用到的研究方法有 和转换法。
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【解释】
(2)通过比较甲、乙实验可得出: ,压力的作用效果越明显。
(3)通过比较 实验可得出:压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
图10-6
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【交流】
(4)将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,则图丙中海绵受到的压强p和图丁中木板受到的压强p'的大小关系为p (选填“>”“<”或“=”)p'。
(5)此实验 (选填“能”或“不能”)用木板代替海绵,原因是
。
图10-6
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(6)[创新设计]小明用一支铅笔探究“压力作用效果与受力面积的关系”,他设计了如图10-7Ⅰ、Ⅱ所示的两种方案,你认为方案 (选填“Ⅰ”或“Ⅱ”)更合理一些,另一种方案不合理的原因是 。
图10-7
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例 1 如图10-6所示,小明利用小桌、海绵、砝码等实验器材探究影响压力作用效果的因素。
图10-6
【证据】
(1)本实验是通过观察 来比较压力的作用效果。实验中用到的研究方法有 和转换法。
海绵的凹陷程度
控制变量法
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例 1 如图10-6所示,小明利用小桌、海绵、砝码等实验器材探究影响压力作用效果的因素。
图10-6
【解释】
(2)通过比较甲、乙实验可得出: ,压力的作用效果越明显。
(3)通过比较 实验可得出:压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
受力面积一定时,压力越大
乙、丙
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例 1 如图10-6所示,小明利用小桌、海绵、砝码等实验器材探究影响压力作用效果的因素。
图10-6
【交流】
(4)将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,则图丙中海绵受到的压强p和图丁中木板受到的压强p'的大小关系为p (选填“>”“<”或“=”)p'。
=
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例 1 如图10-6所示,小明利用小桌、海绵、砝码等实验器材探究影响压力作用效果的因素。
图10-6
(5)此实验 (选填“能”或“不能”)用木板代替海绵,原因是
。
不能
木板
受力时形变不明显
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例 1 如图10-6所示,小明利用小桌、海绵、砝码等实验器材探究影响压力作用效果的因素。
图10-6
(6)[创新设计]小明用一支铅笔探究“压力作用效果与受力面积的关系”,他设计了如图10-7Ⅰ、Ⅱ所示的两种方案,你认为方案 (选填“Ⅰ”或“Ⅱ”)更合理一些,另一种方案不合理的原因是 。
图10-7
Ⅰ
没有控制压力一定
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(7)[实验改进]如图10-8所示,琴琴同学用同一个物体做“探究压强与受力面积的关系”实验,请填写下面的内容。
· 考情预测
图10-8
(a)谁受到的压力大? ;谁的受力面积大? 。(均选填“海绵”或“沙坑”“两个相等”)
(b)对这两个实验提出改进意见: 。
两个相等
海绵
都用海绵(或沙坑)来进行实验
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突破二
探究液体压强与哪些因素有关
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【问题】
1.大坝上窄下宽,这是为什么呢?
【证据】
2.实验器材:金属盒探头、软管、U形管。
3.如图10-9所示,实验前需检查U形管压强计的 。用手指压橡皮膜,观察U形管两侧液面是否有明显变化。若有明显变化,则说明气密性 ;若没有明显变化,则说明气密性 。
图10-9
气密性
良好
不好
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4.转换法:根据 来判断液体压强的大小。
5.控制变量法:①保持探头在同种液体中的深度不变,改变 ,探究液体压强与方向的关系;②保持探头在同种液体中的方向不变,改变
,探究液体压强与深度的关系;③保持探头在液体中的深度和方向不变,换用不同的液体,探究液体压强与 的关系。
图10-9
U形管两侧液面的高度差
探头方向
探头
在液体中的深度
液体密度
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6.调试好压强计后开始实验,把探头放进液体中,进行不同操作,记录的相关数据如下表所示:
序号 液体 深度 橡皮膜方向 压强计液面高度差
1 水 5 朝上 4.8
2 水 5 朝下 4.8
3 水 5 朝前 4.8
4 水 10 朝前 9.5
5 水 15 朝前 14.2
6 盐水 15 朝前 16.4
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【解释】
7.液体内部 都有压强,并且在液体内部
的同一深度,向各个方向的压强都 。
8.同种液体内部, ,压强越大。
9.液体内部压强的大小还跟液体的密度有关,在深度相同
时,液体的 越大,压强越大。
【交流】
10.从结构上来看,U形管压强计 (选填“是”或“不是”)连通器;U形管压强计探头上的橡皮膜应该用 (选填“薄”或“厚”)一些的较好。
图10-9
向各个方向
相等
深度越深
密度
不是
薄
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例 2 (全品改编)小明同学用如图10-10甲所示的压强计探究液体内部压强特点。
【证据】
(1)使用前用手指按压压强计的橡皮膜,是为了检查实验装置的
。实验过程中通过U形管两侧液面的 来
比较液体内部压强的大小。
(2)使用压强计前,发现U形管内液面已有高度差,这可以通过 的方法进行调节。
A.从U形管内向外倒出适量液体 B.拆除软管重新安装
C.向U形管内添加适量液体
图10-10
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【解释】
(3)比较乙、丙两图,可得结论:在同种液体中,液体内部的压强随 的增加而增大。根据研究得出的结论,拦河坝应设计成 (选填“下宽上窄”或“下窄上宽”)的形状。
(4)比较 、丁两图,可得结论: 。
图10-10
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【交流】
(5)实验前,用手按压压强计的橡皮膜,U形管两侧液面出现高度差,是因为橡皮管内的气压 (选填“大于”“小于”或“等于”)外界大气压。
(6)小明保持图丙中金属盒所处深度不变,改变橡皮膜朝向,目的是探究液体内部压强大小与 是否有关。
图10-10
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(7)根据图乙和图丁实验, (选填“可以”或“不可以”)得出结论:液体内部压强的大小还跟液体的密度有关。理由是: 。
(8)若U形管内的液体是酒精,且U形管左右两侧液面的高度差h=10 cm,则此时橡皮管内气体压强与大气压之差为 Pa。(ρ酒精=0.8×103 kg/m3, g取10 N/kg)
图10-10
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(9)图10-11中,A、B、C三点受到液体压强最大的是 点。
图10-11
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例 2 (全品改编)小明同学用如图10-10甲所示的压强计探究液体内部压强特点。
【证据】
(1)使用前用手指按压压强计的橡皮膜,是为了检查实验装置的
。实验过程中通过U形管两侧液面的 来
比较液体内部压强的大小。
(2)使用压强计前,发现U形管内液面已有高度差,这可以通过 的方法进行调节。
A.从U形管内向外倒出适量液体 B.拆除软管重新安装
C.向U形管内添加适量液体
图10-10
气密性
高度差
B
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例 2 (全品改编)小明同学用如图10-10甲所示的压强计探究液体内部压强特点。
【解释】
(3)比较乙、丙两图,可得结论:在同种液体中,液体内部的压强随 的增加而增大。根据研究得出的结论,拦河坝应设计成 (选填“下宽上窄”或“下窄上宽”)的形状。
图10-10
深度
下宽上窄
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例 2 (全品改编)小明同学用如图10-10甲所示的压强计探究液体内部压强特点。
(4)比较 、丁两图,可得结论: 。
图10-10
丙
液体内部压强与液体的密度有关
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例 2 (全品改编)小明同学用如图10-10甲所示的压强计探究液体内部压强特点。
【交流】
(5)实验前,用手按压压强计的橡皮膜,U形管两侧液面出现高度差,是因为橡皮管内的气压 (选填“大于”“小于”或“等于”)外界大气压。
图10-10
大于
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例 2 (全品改编)小明同学用如图10-10甲所示的压强计探究液体内部压强特点。
(6)小明保持图丙中金属盒所处深度不变,改变橡皮膜朝向,目的是探究液体内部压强大小与 是否有关。
图10-10
方向
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例 2 (全品改编)小明同学用如图10-10甲所示的压强计探究液体内部压强特点。
(7)根据图乙和图丁实验, (选填“可以”或“不可以”)得出结论:液体内部压强的大小还跟液体的密度有关。理由是:
。
图10-10
不可以
没有控制探头
(橡皮膜)所处深度相同
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例 2 (全品改编)小明同学用如图10-10甲所示的压强计探究液体内部压强特点。
(8)若U形管内的液体是酒精,且U形管左右两侧液面的高度差h=10 cm,则此时橡皮管内气体压强与大气压之差为 Pa。(ρ酒精=0.8× 103 kg/m3,g取10 N/kg)
图10-10
800
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例 2 (全品改编)小明同学用如图10-10甲所示的压强计探究液体内部压强特点。
(9)图10-11中,A、B、C三点受到液体压强最大的是 点。
图10-11
C
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(10)[方法创新]如图10-12所示,在“探究液体压强与哪些因素有关”的实验中,用几根一端封有相同橡皮薄膜的玻璃管进行实验,在所有相同玻璃管中装入水。
(a)根据图中编号1、2、3这三支玻璃管薄膜鼓起的程度,猜想:液体的压强可能与液体的质量、重力、体积或 有关。
(b)比较编号 两支玻璃管薄膜鼓起的程度,可得:
液体压强的大小与液体的质量、重力、体积都无关。
· 考情预测
图10-12
深度
2、4
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角度1 增大或减小压强的方法
例 1 传统文化 (2019江西)谚语、成语都蕴含着丰富的物理知识。例如:①如坐针毡;②墙内开花墙外香;③泥鳅黄鳝交朋友——滑头对滑头;④霜前冷,雪后寒。其中主要体现压强知识的是 ,主要体现摩擦知识的是 。(均填序号)
考向一
压力、压强
①
③
考向探究 培养能力
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46
例 2 (2016江西)如图10-13所示是在冰面上行走时,套在鞋上的冰爪,爪做得尖而细是通过 受力面积来增大压强,从而 摩擦,便于行走、防止摔跤。(均选填“增大”或“减小”)
图10-13
减小
增大
考向探究 培养能力
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角度2 固体压强的相关计算
例 3 小明想估测自己对水平地面的压强,为简单起见,他在方格纸上画出自己鞋底的轮廓(如图10-14所示)。若图中每个小格的边长是2 cm,而小明的质量为60 kg,则他对地面的压力是 N,双脚站立时对地面的压强约为 Pa。与站立时相比,他走路时对地面的压强将
(选填“变大”“变小”或“不变”)。(g取10 N/kg,大于半格的算一格,小于半格的不算)
图10-14
600
2.3×104
变大
考向探究 培养能力
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[解析] 小明对水平地面的压力F=G=mg=60 kg×10 N/kg=600 N,由图可知,每只鞋底的面积约为33个格的面积,则双脚站立时与地面的接触面积S=2×33×(2 cm)2=264 cm2=2.64×10-2 m2,对地面的压强p=≈2.3×104 Pa。
考向探究 培养能力
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例 4 江西真题组合 (多项选择)下列说法正确的是 ( )
A.小明同学站立时对地面的压强约105 Pa
B.平放在桌面上的物理课本对桌面的压强约60 Pa
C.考试时,一张平铺的草稿纸对桌面的压强约为100 Pa
D.一个常见的医用外科口罩正面受到的大气压力约为1700 N
BD
考向探究 培养能力
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例 5 (2018江西)如图10-15所示是小普同学利用自制的简易天平在家做实验的情境,若烧杯的底面积为20 cm2,请仔细观察,并根据图中信息,求装有液体的烧杯对天平托盘的压强。(g取10 N/kg)
图10-15
解:烧杯和液体受到的总重力
G=mg=100×10-3 kg×
10 N/kg=1 N,
烧杯对天平托盘的压强
p==500 Pa。
考向探究 培养能力
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例 6 (2021江西)利用图像可以描述物理量之间的关系。如图10-16所示是“探究液体内部的压强与哪些因素有关”的图像,由图像可知:同种液体内部的压强与深度成 ;液体密度ρ甲 (选填“>”“<”或“=”)ρ乙。
考向二
液体的压强
图10-16
正比
>
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例 7 |拔高选用| 如图10-17甲所示,密闭的容器重为20 N,底面积为
100 cm2,其中装有8 kg的水,水的深度为15 cm,平放在面积为1 m2的水平台面上。容器底受到水的压力为 N;水对容器底的压强为
Pa;台面受到容器的压力为 N;台面受到容器的压强为
Pa。若把该容器倒放在该台面上,如图乙所示,那么水对容器底的压强将 ,压力将 ,容器对台面的压强将 ,压力将 。(后四空均选填“变大”“变小”或“不变”)(ρ水=1.0× 103 kg/m3,g取10 N/kg)
图10-17
15
1500
100
10000
变小
变大
变小
不变
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例 8 (2024广安改编)茶壶几乎是每家必备的常用器具。学习压强知识后,小淇想对家中的茶壶进行相关研究。她测得茶壶的质量为600 g,底面积为100 cm2,茶壶内装入重为20 N的水后将它放在水平桌面上,测得水的深度如图10-18所示,求:(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)水对茶壶底的压强。
(2)水对茶壶底的压力。
(3)茶壶对桌面的压强。(茶壶壁厚度不计)
图10-18
解:(1)水对茶壶底的压强:p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.12 m =1.2×103 Pa。
(2)水对茶壶底的压力:F水=pS=1.2×103 Pa×100×10-4 m2=12 N。
考向探究 培养能力
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例 8 (2024广安改编)茶壶几乎是每家必备的常用器具。学习压强知识后,小淇想对家中的茶壶进行相关研究。她测得茶壶的质量为600 g,底面积为100 cm2,茶壶内装入重为20 N的水后将它放在水平桌面上,测得水的深度如图10-18所示,求:(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(3)茶壶对桌面的压强。(茶壶壁厚度不计)
图10-18
(3)茶壶的重力:G壶=m壶g=0.6 kg×10 N/kg=6 N,
茶壶对桌面的压力:F壶=G总=G壶+G水=6 N+20 N=
26 N,
茶壶对桌面的压强:p'==2.6×103 Pa。
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