内容正文:
第九章 压强
01 思维导图
02 考点速记
【考点1 压力与压强】
1、 压力:垂直作用于物体表面的力——由施力物体形变作用于受力物体的力。
2、 压强:表示压力的作用效果,物体所受压力的大小与受力面积之比。
3、 公式:P=F/S,其中P表示压强,F表示压力,S表示受力面积。(注;压力不是重力,受力面积指物体的实际接触面积)
4、 增大压强的方法:增大压力,减小受力面积。
5、 减小压强的方法:减小压力,增大受力面积。
6、 对于质量分布均匀的柱形物体压强p=ρgh.
【考点2 液体压强】
1、 液体压强产生的原因:液体受重力作用且具有流动性。
2、 液体压强的规律:①液体对容器底和侧壁都有压强,液体内部向各个方向都有压强;②在同一深度,液体向各个方向的压强都相等;③液体的压强随深度的增加而增大;④相同深度,不同液体的压强与液体的密度有关(深度指液体中某位置到液面的高度差)。
3、 液体压强计算公式:p=ρgh.
4、 液体底部压力计算方法:先通过p=ρgh计算液体压强,再用公式F=PS计算压力。
5、 连通器:上端开口,下端连通的容器。原理:连通器中装有同种液体,在液体不流动时,连通器各部分中的液面高度总是相同的。
【考点3 大气压强】
1、 大气压强:大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强,简称大气压;大气压用p0表示。
2、 大气压强产生原因与液体压强产生原因相同:(1)气体受重力作用(2)气体具有流动性。
3、 证明大气压存在的实验:马德堡半球实验;测量大气压值的实验:托里拆利实验。
4、 1个标准大气压=760mmHg=76cmHg=1.01×105Pa。
5、 大气压随高度增加而减小;且大气压的值与地点、天气、季节、的变化有关。一般来说,晴天大气压比阴天高,冬天比夏天高。
6、 液体沸点会随着压强的减小而减小,故海拔越高,大气压越低,沸点越低。
【考点4 流体压强和流速的关系】
1、流体:液体和气体统称流体。
2、液体压强与流速的关系:在液体和气体中,流速越大的位置压强越小
3、飞机升力产生的原因:飞机的机翼通常都做成上面凸起、下面平直的形状,机翼上方空气流速更快,压强更小,机翼的上下表面形成压力差,就是飞机的升力。
03 素养提升
易错点辨析 压强常考易错分析
易错一:误认为压力就是重力。
只将物体放在水平地面,物体的重力与地面对物体的支持力为一对平衡力,而地面对物体的支持力与物体对地面的压力为相互作用力,此时,物体的重力与物体对地面的压力相等,但压力本身和重力间没有必然联系,注意对压力的判断。
易错二:计算压强时随意套用公式及单位换算出错。
P= 是定义式,适用于各种情况;p=ρgh一般用于柱状均匀固体。计算时,要先明确物体条件,再选公式带入计算。在计算过程中要注意物理量的单位是否对应,压强计算时应统一化做国际单位。
易错三:复杂情况及叠加体压强计算。
需要结合物体实际情况分析物体间的压力大小,常用整体与隔离思想,如叠放在一起的物体,将它们视为整体,对地面的压力就等于它们的总重。分析它们间相互的压力时,再将物体隔离,单独分析力的作用。受力面积指的是物体间真正接触重叠的面积。
易错四:液体压强的深度理解易错。
深度是指从液体中某点到自由液面(和空气接触的水面)的竖直距离。像底部为斜面的容器,计算液体压强,深度不是液面到容器底部的斜线长度,也不是某点到容器底部的竖直距离。
易错五:认为液体对容器底压力等于液体重力而忽略了容器形状。
计算液体对容器底部压力,先通过p=ρgh计算液体压强,再用公式F=PS计算压力。只有柱状容器,液体对底部压力才等于液体重力;上宽下窄容器,压力小于重力;上窄下宽容器,压力大于重力。
错题纠正
【例题1】关于压力,下列说法中正确的是( )
A.压力的大小一定等于物体的重力 B.压力的方向总是竖直向下
C.压力的大小有可能等于重力 D.压力的方向不一定与物体的接触面相垂直
【答案】C
【详解】AC.压力是指垂直作用在受力面上的力,只有自由放置在水平面上的物体,压力的大小等于物体的重力,故A错误,C正确;
B.压力是指垂直作用在受力面上的力,方向不总是竖直向下,故B错误;
D.根据压力的定义,压力的方向一定与物体的接触面相垂直,故D错误。
故选C。
【例题2】如图所示,甲、乙两个均匀的实心正方体放在水平地面上,它们各自对地面的压强相等。若分别在甲、乙上方沿水平方向截去体积相等的部分,并将切去部分叠放到对方剩余部分的上方,则叠放后,甲、乙对地面的压力F、压强p的大小关系分别为( )
A.F甲<F乙;p甲<p乙
B.F甲<F乙;p甲>p乙
C.F甲>F乙;p甲<p乙
D.F甲>F乙;p甲>p乙
【答案】D
【详解】甲、乙两个均匀的实心正方体放在水平地面上,它们各自对地面的压强相等,可知
根据
可知ρ甲<ρ乙;由图可知,S甲>S乙,故G甲>G乙,设截取的体积为V,则由m=ρV知,截取的质量Δm甲<Δm乙,由G=mg知,ΔG甲<ΔG乙,叠放之后,甲对地面的压力为
F甲=G甲+ΔG乙-ΔG甲>G甲
乙对地面的压力为
F乙=G乙+ΔG甲-ΔG乙<G乙所以F甲>F乙;由于叠放后甲对地面的压力增大,受力面积不变,所以甲对地面的压强增大;叠放后乙对地面的压力减小,受力面积不变,所以乙对地面的压强减小,所以叠放后p甲>p乙。故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
【例题3】如图均匀实心圆柱体甲和乙放置在水平地面上,现沿水平虚线切去部分后。使甲,乙剩余部分的高度均为h。若甲、乙此时的剩余部分对地面的压力相等,则甲,乙被切去之前对地面的压强p甲、p乙和压力F甲、F乙的关系是( )
A.p甲>p乙 B.p甲<p乙 C.F甲>F乙 D.F甲=F乙
【答案】B
【详解】AB.由于剩余部分对地面的压力相等,则剩余部分的重力相等,乙的体积更小,由可知乙的密度更大,由可知,乙对地面的压强更大,故A错误、B正确;
CD.切去之后甲、乙对地面的压力相等,则
F剩甲=F剩乙
所以
……①
即
……②
甲,乙被切去之前对地面的压力差
代入①化简得
代入②化简得
因为h甲切<h乙切,所以F甲-F乙<0,即F甲<F乙,故CD错误。
故选 B。
【例题4】如图所示,容器中装有水,其中h1=1m,h2=0.2m,h3=0.2m。则容器内A、B两点的压强之比为( )
A.1∶5 B.1∶4 C.1∶1 D.4∶1
【答案】B
【详解】由图可知,A点的深度为
hA=h2=0.2mB点的深度为
hB=h1-h2=1m-0.2m=0.8m
容器内A、B两点的压强之比为
故选B。
【例题5】如图,质量、底面积相同的薄壁容器甲、乙、丙放在水平桌面上,甲为圆柱形,乙、丙为圆台形,分别装有A、B、C三种质量和深度均相同的液体,下列说法正确的是( )
A.液体的密度 B.液体对容器底部的压强
C.液体对容器底部的压力 D.容器对桌面的压力
【答案】B
【详解】A.三个容器的底面积相同,甲为圆柱形,乙、丙为圆台形,三种液体的质量和深度均相同;由图中容器的形状可知,B液体的体积最小,C液体的体积最大,根据可知,B液体的密度最大,C液体的密度最小,即
ρB>ρA>ρC
故A错误;
BC.液体的密度关系为
ρB>ρA>ρC
三种液体的深度相同,根据公式p=ρgh可知,液体对容器底部的压强关系为
pB>pA>pC
三个容器的底面积相同,根据公式F=pS可知,液体对容器底部的压力关系为
FB>FA>FC
故B正确,C错误;
D.容器对水平桌面的压力等于容器和液体的总重力,因三个容器的质量相同、三种液体的质量也相同,则根据G=mg可知它们的总重力相等,所以它们对桌面的压力相等,即
FA=FB=FC
故D错误。
故选B。
举一反三
【强化1】刘老师摘录了某位同学物理学习笔记中的若干语句:
【语句①】某种物体的密度和它的质量、体积均无关;
【语句②】物体对水平地面的压力有时就是物体的重力;
【语句③】当压力F不变、受力面积S发生改变时,压强的变化量可以用来计算。其中正确的个数是( )
A.0个 B.1个 C.2个 D.3个
【答案】B
【详解】【语句①】密度是物质的一种属性,和它的质量、体积均无关;
【语句②】物体对水平地面的压力与物体的重力不是同一种性质的力;
【语句③】当压力F不变、受力面积S发生改变时,设变化前受力面积为,变化后受力面积为,则变化前压强为,变化后压强为,则压强的变化量为
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
【强化2】为节能减排,建筑上普遍采用空心砖替代实心砖。如图所示,质量3.6kg的某空心砖,规格为,砖的实心部分占总体积的60%。求:
(1)该砖块材料的密度;
(2)空心砖放在水平地面上,相比实心砖放在地面上,对地面的压强相差最多为多少帕?
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)该砖块的总体积
材料的密度
(2)同规格实心砖的质量
可节省的材料
竖放时对地面的压强相差最大,此时受力面积
实心砖对地面压强
空心砖对地面的压强
压强相差
【强化3】A、B两个质地均匀的实心正方体,质量之比mA:mB=1:1,密度之比ρA:ρB=27:1,若按甲、乙两种不同的方式分别将它们叠放在水平地面上,如图所示。则地面受到的压力和压强之比分别是( )
A.F甲:F乙=1:1 p甲:p乙=1:3
B.F甲:F乙=1:1 p甲:p乙=1:9
C.F甲:F乙=1:3 p甲:p乙=9:1
D.F甲:F乙=3:1 p甲:p乙=1:3
【答案】B
【详解】若按甲的方式,将它们叠放在水平地面上,此时对地面的压力
F甲=GA+GB
若按乙的方式,将它们叠放在水平地面上,此时对地面的压力
F乙=GA+GB
故
F甲:F乙=1:1
由可知, A和B的体积比为
则正方体的边长比
lA :lB=1:3
正方体的底面积比
SA :SB=1:9
根据可得,地面受到的压强之比
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
【强化4】如图所示,完全相同的甲、乙两个烧杯内装有密度不同的液体。在两烧杯中,距离杯底同一高度处有A、B两点,已知A、B两点处压强相等,若两烧杯中的液体的密度分别为ρ甲、ρ乙,烧杯甲、乙对桌面的压强分别为p甲、p乙,则( )
A.p甲< p乙ρ甲<ρz B.p甲> p乙 ρ甲>ρ乙
C.p甲< p乙 ρ甲>ρz D.p甲> p乙 ρ甲<ρ乙
【答案】A
【详解】由图知,A、B所处的深度hA>hB,而A、B两点压强相等,即pA=pB,由p=ρgh可知液体密度ρ甲<ρ乙; 设A、B距离杯底的高度为h, 烧杯底受到的压强
p底甲=pA+ρ甲gh
p底乙=pB+ρ乙gh
因为pA=pB,ρ甲<ρ乙, 所以
pA+ρ甲gh<pB+ρ乙gh
所以烧杯底受到的压强:p底甲<p底乙, 因为烧杯是直壁容器,烧杯底受到的压强
设液体重分别为G甲、G乙,烧杯底面积为S, 所以
G甲=p底甲S
G乙=p底乙S
可得两烧杯内液体的重力G甲<G乙; 因为烧杯对桌面的压力
F=G杯+G液
所以甲烧杯对桌面的压力
F甲=G杯+G甲
乙烧杯对桌面的压力
F乙=G杯+G乙
因为烧杯重力相同,所以烧杯对桌面的压力F甲<F乙, 因为p=,且受力面积相同, 所以烧杯甲、乙对桌面的压强p甲<p乙,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【强化5】如图所示,一个未装满水的密闭杯子,先正立放在水平桌面上(如图甲),然后反过来倒立在水平桌面上(如图乙),两次放置时,甲图中杯子对桌面的压力和压强分别为和、水对杯底的压力和压强分别为和,乙图中杯子对桌面的压力和压强分别为和、水对杯底的压力和压强分别为和,下列判断正确的是( )
① ②
③ ④
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
【答案】C
【详解】①②杯子对桌面的压力等于杯子和液体的总重力,总重力不变,所以杯子对桌面的压力不变,即。由可知,乙的受力面积更大,所以乙杯子对桌面的压强更小,故,故①错误,②正确;
③④由图可知,甲液体的高度更高,由可知,甲液体对杯底的压强更大,即。甲中液体上宽下窄,液体对杯底的压力小于液体的重力,乙中液体上窄下宽,液体对杯底的压力大于液体的重力,则,故③正确,④错误。
故选C。
04 单元小结
一、考点考向
1、压力和压强
考向:(1)压力的概念和大小计算。
(2)压强的定义和单位。
(3)固体压强的公式及计算。
(4)改变压强的方法和应用。
2、液体压强
考向:(1)液体内部压强特点。
(2)液体压强的计算及大小比较。
(3)液体对容器底的压力压强计算。
(4)连通器。
3、大气压强
考向:(1)大气压强的存在及生活中与之相关的现象。
(2)大气压强的测量及标准大气压。
(3)大气压强和地理因素的关系。
4、流体压强与流速的关系
考向:(1)流体压强与流速的关系及现象解释。
(2)飞机升力产生原因。
二、常考题型
(1)选择题:常考热点压力与压强概念,大小比较.连通器,流体压强应用。
(2)填空题:常考热点集中在压强定义,公式应用。
(3)实验题:探究液体压强,大气压的测量实验探究。
(4)计算题:固体压强及液体压强的综合运算。
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第九章 压强
01 思维导图
02 考点速记
【考点1 压力与压强】
1、 压力: 作用于物体表面的力——由施力物体形变作用于受力物体的力。
2、 压强:表示压力的 ,物体所受压力的大小与受力面积之比。
3、 公式:P=F/S,其中P表示 ,F表示 ,S表示 。(注;压力不是重力,受力面积指物体的实际接触面积)
4、 增大压强的方法: , 。
5、 减小压强的方法: , 。
6、 对于质量分布均匀的柱形物体压强p=ρgh.
【考点2 液体压强】
1、 液体压强产生的原因:液体受 作用且具有 。
2、 液体压强的规律:①液体对容器底和侧壁都有压强,液体内部向 都有压强;②在同一深度,液体向各个方向的压强都 ;③液体的压强随深度的增加而 ;④相同深度,不同液体的压强与液体的 有关(深度指液体中某位置到液面的高度差)。
3、 液体压强计算公式:p=ρgh.
4、 液体底部压力计算方法:先通过p=ρgh计算液体压强,再用公式F=PS计算压力。
5、 连通器:上端 ,下端 的容器。原理:连通器中装有同种液体,在液体不流动时,连通器各部分中的液面高度总是 的。
【考点3 大气压强】
1、 大气压强:大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强,简称大气压;大气压用p0表示。
2、 大气压强产生原因与液体压强产生原因相同:(1)气体受 作用(2)气体具有 。
3、 证明大气压存在的实验: ;测量大气压值的实验: 。
4、 1个标准大气压=760mmHg=76cmHg=1.01×105Pa。
5、 大气压随高度增加而 ;且大气压的值与地点、天气、季节、的变化有关。一般来说,晴天大气压比阴天高,冬天比夏天高。
6、 液体沸点会随着压强的减小而 ,故海拔越高,大气压 ,沸点 。
【考点4 流体压强和流速的关系】
1、流体: 和 统称流体。
2、液体压强与流速的关系:在液体和气体中,流速越大的位置压强
3、飞机升力产生的原因:飞机的机翼通常都做成上面凸起、下面平直的形状,机翼上方空气流速更快,压强 ,机翼的上下表面形成 ,就是飞机的升力。
03 素养提升
易错点辨析 压强常考易错分析
易错一:误认为压力就是重力。
只将物体放在水平地面,物体的重力与地面对物体的支持力为一对平衡力,而地面对物体的支持力与物体对地面的压力为相互作用力,此时,物体的重力与物体对地面的压力相等,但压力本身和重力间没有必然联系,注意对压力的判断。
易错二:计算压强时随意套用公式及单位换算出错。
P= 是定义式,适用于各种情况;p=ρgh一般用于柱状均匀固体。计算时,要先明确物体条件,再选公式带入计算。在计算过程中要注意物理量的单位是否对应,压强计算时应统一化做国际单位。
易错三:复杂情况及叠加体压强计算。
需要结合物体实际情况分析物体间的压力大小,常用整体与隔离思想,如叠放在一起的物体,将它们视为整体,对地面的压力就等于它们的总重。分析它们间相互的压力时,再将物体隔离,单独分析力的作用。受力面积指的是物体间真正接触重叠的面积。
易错四:液体压强的深度理解易错。
深度是指从液体中某点到自由液面(和空气接触的水面)的竖直距离。像底部为斜面的容器,计算液体压强,深度不是液面到容器底部的斜线长度,也不是某点到容器底部的竖直距离。
易错五:认为液体对容器底压力等于液体重力而忽略了容器形状。
计算液体对容器底部压力,先通过p=ρgh计算液体压强,再用公式F=PS计算压力。只有柱状容器,液体对底部压力才等于液体重力;上宽下窄容器,压力小于重力;上窄下宽容器,压力大于重力。
错题纠正
【例题1】关于压力,下列说法中正确的是( )
A.压力的大小一定等于物体的重力 B.压力的方向总是竖直向下
C.压力的大小有可能等于重力 D.压力的方向不一定与物体的接触面相垂直
【例题2】如图所示,甲、乙两个均匀的实心正方体放在水平地面上,它们各自对地面的压强相等。若分别在甲、乙上方沿水平方向截去体积相等的部分,并将切去部分叠放到对方剩余部分的上方,则叠放后,甲、乙对地面的压力F、压强p的大小关系分别为( )
A.F甲<F乙;p甲<p乙 B.F甲<F乙;p甲>p乙
C.F甲>F乙;p甲<p乙 D.F甲>F乙;p甲>p乙
【例题3】如图均匀实心圆柱体甲和乙放置在水平地面上,现沿水平虚线切去部分后。使甲,乙剩余部分的高度均为h。若甲、乙此时的剩余部分对地面的压力相等,则甲,乙被切去之前对地面的压强p甲、p乙和压力F甲、F乙的关系是( )
A.p甲>p乙 B.p甲<p乙
C.F甲>F乙 D.F甲=F乙
【例题4】如图所示,容器中装有水,其中h1=1m,h2=0.2m,h3=0.2m。则容器内A、B两点的压强之比为( )
A.1∶5 B.1∶4 C.1∶1 D.4∶1
【例题5】如图,质量、底面积相同的薄壁容器甲、乙、丙放在水平桌面上,甲为圆柱形,乙、丙为圆台形,分别装有A、B、C三种质量和深度均相同的液体,下列说法正确的是( )
A.液体的密度 B.液体对容器底部的压强
C.液体对容器底部的压力 D.容器对桌面的压力
举一反三
【强化1】刘老师摘录了某位同学物理学习笔记中的若干语句:
【语句①】某种物体的密度和它的质量、体积均无关;
【语句②】物体对水平地面的压力有时就是物体的重力;
【语句③】当压力F不变、受力面积S发生改变时,压强的变化量可以用来计算。其中正确的个数是( )
A.0个 B.1个 C.2个 D.3个
【强化2】为节能减排,建筑上普遍采用空心砖替代实心砖。如图所示,质量3.6kg的某空心砖,规格为,砖的实心部分占总体积的60%。求:
(1)该砖块材料的密度;
(2)空心砖放在水平地面上,相比实心砖放在地面上,对地面的压强相差最多为多少帕?
【强化3】A、B两个质地均匀的实心正方体,质量之比mA:mB=1:1,密度之比ρA:ρB=27:1,若按甲、乙两种不同的方式分别将它们叠放在水平地面上,如图所示。则地面受到的压力和压强之比分别是( )
A.F甲:F乙=1:1 p甲:p乙=1:3
B.F甲:F乙=1:1 p甲:p乙=1:9
C.F甲:F乙=1:3 p甲:p乙=9:1
D.F甲:F乙=3:1 p甲:p乙=1:3
【强化4】如图所示,完全相同的甲、乙两个烧杯内装有密度不同的液体。在两烧杯中,距离杯底同一高度处有A、B两点,已知A、B两点处压强相等,若两烧杯中的液体的密度分别为ρ甲、ρ乙,烧杯甲、乙对桌面的压强分别为p甲、p乙,则( )
A.p甲< p乙ρ甲<ρz B.p甲> p乙 ρ甲>ρ乙
C.p甲< p乙 ρ甲>ρz D.p甲> p乙 ρ甲<ρ乙
【强化5】如图所示,一个未装满水的密闭杯子,先正立放在水平桌面上(如图甲),然后反过来倒立在水平桌面上(如图乙),两次放置时,甲图中杯子对桌面的压力和压强分别为和、水对杯底的压力和压强分别为和,乙图中杯子对桌面的压力和压强分别为和、水对杯底的压力和压强分别为和,下列判断正确的是( )
① ②
③ ④
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
04 单元小结
一、考点考向
1、压力和压强
考向:(1)压力的概念和大小计算。
(2)压强的定义和单位。
(3)固体压强的公式及计算。
(4)改变压强的方法和应用。
2、液体压强
考向:(1)液体内部压强特点。
(2)液体压强的计算及大小比较。
(3)液体对容器底的压力压强计算。
(4)连通器。
3、大气压强
考向:(1)大气压强的存在及生活中与之相关的现象。
(2)大气压强的测量及标准大气压。
(3)大气压强和地理因素的关系。
4、流体压强与流速的关系
考向:(1)流体压强与流速的关系及现象解释。
(2)飞机升力产生原因。
二、常考题型
(1)选择题:常考热点压力与压强概念,大小比较.连通器,流体压强应用。
(2)填空题:常考热点集中在压强定义,公式应用。
(3)实验题:探究液体压强,大气压的测量实验探究。
(4)计算题:固体压强及液体压强的综合运算。
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