第六章 密度与压强（单元知识清单）-【上好课】八年级物理下册同步高效课堂（沪科版·五四学制·上海2024）

第六章 密度与压强（知识清单） 第1节 物质的密度 一、物质的质量与体积的关系 1. 探究同种物质的质量与体积的关系 【实验设计】 （1）取几个不同体积的长方体铝块，用天平分别测量出它们的质量，用刻度尺分别测量长、宽、高，计算出它们的体积。 （2）取几个不同体积的长方体铁块，用天平分别测量出它们的质量，用刻度尺分别测量长、宽、高，计算出它们的体积。 （3）通过比较、分析，寻找这些数据中包含的规律。 【进行实验】 （1）调节天平平衡； （2）用天平分别称量不同体积的铝块（铁块）的质量，记入表格； （3）测量铝块（铁块）的边长，计算他们的体积，记入表格。 （4）实验数据。 物质 铝块 质量m/g 体积V/cm3 物质 铁块 质量m/g 体积V/cm3 铝 A 27 10 铁 D 79 10 B 54 20 E 158 20 C 81 30 F 237 30 【分析论证】 （1）根据表格数据分析 从测量数据上看，会得出：同种物质的质量与它的体积成 。分别计算每个铝块、铁块质量与体积的比值，可得出：物质相同，质量跟体积的比值m/V ；物质不同，质量跟体积的比值m/V 。即质量跟体积的比值m/V与物质的 有关。 （2）用图象来处理数据 画出铝块和铁块的m-V图像。由图象可看出同种物质的质量与体积的关系是一条过原点的倾斜直线，说明同种物质的质量与体积成正比。 （3）实验结论 大量实验表明，通常情况下，同种物质组成的物体的质量与体积的比值是一个定值；不同物质组成的物体的质量与体积的比值一般不同。 质量跟体积的比值反映了本身的特性，在物理学中就用密度这个物理量来描述。 二、密度 1. 定义：物理学中，某种物质组成的物体的 与 之比叫做这种物质的密度。 2. 公式：。变形公式：求质量m； 求体积V。 3. 单位 （1）国际单位： （kg/m3）。质量单位用kg、体积单位用m3，则密度单位是kg/m3。 （2）常用单位： （g/cm3）。质量单位用g、体积单位用cm3，则密度单位是g/cm3。 1g/cm3= kg/m3 4. 对密度概念的理解 （1）每种物质都有它确定的密度。同种物质，密度一般是不变的，与物体的质量、体积、形状、运动状态等 （选填“有关”或“无关”） 。 （2）密度与物质的种类有关，不同物质的密度一般是 的（选填“相同”或“不同”）。 （3）密度与物质的温度和状态有关：物质在发生温度变化（如热胀冷缩）或发生物态变化（如水结冰）时，体积会发生改变，因为质量 ，所以物质的密度会 （均选填“改变”或“不变”）。 5. 关于固体、液体、气体的密度值（分析密度表） （1）通过密度表可发现，物质的密度值都是有条件的。如“常温常压”、“0℃，标准大气压”等，若这些条件改变，密度也会有所变化。 （2）通常情况下，不同物质的密度是不同的。大部分 的密度较大，液体的密度次之， 的密度最小。但也有例外，如水银的密度为13.6×103kg/m3，比许多固体的密度都大，油类的密度一般比水的密度小； 是密度最小的气体等。 （3）密度相同的不一定是同种物质，如常温常压下冰和蜡的密度相同，煤油和酒精的密度相同。 三、温度与密度 1. 物质密度与温度的关系 （1）气体密度与温度的关系：气体的密度受温度的影响较大。一定质量的气体，当其温度升高时，密度 ；当其温度降低时，密度 。 （2）热胀冷缩：自然界中的绝大多数物质都有温度升高时体积变大，温度降低时体积变小的性质，物质的这种性质可简称为“ ”。在我们常见的物质中， 的热胀冷缩最显著，它的密度受温度的影响也最大。一般固体、液体的热胀冷缩不像气体那样明显，因而密度受温度的影响比较小。 2. 冬天自来水管被冻裂的原因：从密度表中，我们可以查到冰的密度比水的密度小，水冻成冰后，因为质量不变，根据V=m/ρ可知，体积 ，所以就把水管胀裂了。 3. 水的反常膨胀现象 （1）水的热膨胀规律：分析图3所示图像可知，4℃以上的水是 ，而0℃～4℃的水是 ，把这种现象称为反常膨胀（均选填“热胀冷缩”或“热缩冷胀”）。 图3 水的体积-温度图像 图4 水的密度--温度图像 （2）水的密度与温度的关系 分析图3所示图像，水在温度4℃时体积最小，由可知，其密度最 。温度高于4℃时，随着水温的升高，密度越来越 ；温度低于4℃时，随着温度的降低，水的密度也越来越 （如图4所示）。（均选填“大”或“小”） 结论：在温度为 ℃时，水的密度最大。 （3）与水的反常膨胀有关的现象 ①水在4℃时的密度最大，下沉到水底。如图所示：水的反常膨胀使得水从上到下结冰。在寒冷的冬天，水面冰封了，但较深湖底的水却有可能保持4℃的水温，利于生物存活。 ②各种饮料都含有水分，由于水在4℃时的密度最大，体积最小，所以储存或运输在温度为 ℃时最安全的。 四、密度的应用 1. 利用密度求出质量 根据密度公式ρ=m /V，可以推导出m= 。因此，知道了物体的体积，查出组成物质的密度，就可以算出物体的质量。对于不易直接称量质量的庞大物体，这种办法很方便。 2. 利用密度求出体积 根据密度公式ρ=m /V，可以推导出V= 。因此，知道了物体的质量，查出组成物质的密度，就可以算出物体的体积。对于形状不规则或不便于直接测量体积的物体，这种办法很方便。 3. 鉴别物质的种类 物质的密度是物质的特性，同种物质密度是相同的，不同物质的密度一般是 的。所以可用密度鉴别物质。 先根据ρ= 测出物质的密度值，再查密度表确定是哪种物质，运用密度值即可鉴别商品真伪。如果测量值和理论值吻合，材料可能为真，不吻合则说明材料有假。 不同物质的密度可以是相同的，例如酒精和煤油的密度都是0.8×103kg/m3，一些混合物的密度和一些物质的密度相等。在知道密度的基础上，通过对酒精和煤油两者 的比较，可以鉴别它们。要准确的鉴别物质，既要看密度，还要看颜色、气味、硬度等，常常需要多种方法并用。 4. 密度在社会生活中的一些应用 （1）商业中鉴别牛奶的质量、酒的品质。 （2）测量密度，确定矿藏种类。勘探队员在野外勘探时，通过采集的样品的密度等信息，可以确定矿藏的种类及经济价值。 （3）根据密度大小选择合适的材料。 根据m=ρV可知，在体积相同时，密度越小，质量越 ，密度越大，质量越 。 飞机采用高强度、低密度材料 压路机滚筒 交通工具、航空器材中，常采用高强度、低密度的合金、玻璃钢等复合材料，可以减小自身的 。机器底座的作用是为了增加稳度，压路机的滚筒是对路面的压力大。这些情况下，要求它们的质量大一些，所以人们就常常选用坚固、密度 的材料来制作。 第2节 固体、液体密度的测量 一、量筒 量筒是测量 体积的仪器，也可用排水法测量形状不规则的 的体积。 1. 量筒的最大测量值与分度值 （1）量筒上的标度：量筒上的标度单位是 （mL）。1毫升（mL）= 厘米3（cm3） （2）量筒的最大测量值（量程）：最上面的刻度线指示的数值即为量程。如图所示，量筒的量程为 mL。 （3）量筒的分度值：量筒上相邻两条刻度线之间的体积数为量筒的分度值。如图所示，量筒的分度值为 mL。 2. 量筒的使用方法 （1）选：在测量前应根据被测物体的体积（一次性完成测量比较好）和测量精度的要求来选择合适的量筒，使用前首先要观察量筒的单位标度、量程和 。 （2）放：使用量筒测量体积时应将量筒放在水平桌面上。 （3）读：量筒内的液面大多数是凹液面，如水、酒精等形成的液面；也有的液面是凸液面，如水银面。读数时，视线一定要与液体凹液面的 部或凸液面的 部保持相平（如图乙正确）。俯视或仰视的读数均不准确，若俯视，读数会偏 （如图甲所示）；若仰视，读数会偏 （如图丙所示）。图中，液体的体积为 cm3。 3. 使用量筒的注意事项 （1）被测液体的体积不能超过 。 （2）在测量范围内，应选择分度值较 的量筒，目的是提高精确度，减小测量误差。 （3）不能对量筒加热，也不能用量筒测量高温以及有腐蚀性的液体。 4. 用量筒测量小石块体积的方法（排水法） （1）用烧杯将 的水倒入量筒内，读出水的体积V1（左图）； （2）将待测小石块用细线拴住，轻轻地 于量筒内的水中； （3）正确读出水面上升后的总体积V2（右图）； （4）计算被测石块的体积V＝ ; （5）“适量”意思是指：水量不能过 ，以免放入物体后有水溢出；水要 物体。 二、测量石块的密度 1. 实验原理： 2. 实验器材：电子天平、量筒、待测石块、细线、烧杯、水。 3. 设计并进行实验 （1）用电子天平测出石块的质量m石。 （2）在量筒中放入适量的水，测出水的体积V1。 （3）用细线拴好石块，慢慢放入量筒中，直到石块全部被水浸没，测出石块和水的总体积V2。 将所有数据记录在表中。 石块的 质量m/g 放入石块前水的 体积V1/cm3 放入石块后石块 与水的总体积V2/cm3 （4）利用密度公式计算小石块的密度为ρ= 。 三、测量盐水的密度 1. 实验原理： 2. 实验器材：电子天平、量筒、烧杯、盐水。 3. 设计并进行实验 （1）用电子天平测出量筒的质量m1。 （2）在量筒内倒入适量的盐水，测出盐水的体积V盐水。 （3）用电子天平测出量筒和盐水的总质量m2。 将所有数据记录在表中。 测出盐水的体积 测出量筒和盐水的总质量 （4）实验数据记录表格： 量筒的质量m1/g 量筒和盐水的 总质量m2/g 盐水的体积 V/cm3 （5）根据公式计算盐水的密度ρ= 第3节 压力与压强 一、压力 1. 压力的概念 （1）定义：相互挤压且发生形变的两个物体之间所产生的垂直指向接触面的力叫做压力，常用F表示。如图所示： 甲 足球对地面的力 乙 物体对斜面的力 丙 手指对墙壁的力 （2）产生条件：两个物体必须相互接触，而且有相互挤压的作用。 （3）作用点：在受压的物体表面，作用点等效在接触面中心。 （4）方向：垂直并指向受压的物体表面。由于受力面可能是水平面，也可能是竖直面，还可能是倾斜面，故压力的方向没有固定指向，可指向任何方向，但始终和受力面相 。 （5）大小：取决于物体间的挤压程度，不一定等于重力的大小。只有当物体自由静止在 时，压力大小才等于物体的重力大小。图甲中，F=G，图乙中，F<G，图丙中，F与G无关。 2. 压力与重力的区别与联系 压力 重力 定义 垂直作用在物体表面的力 物体由于地球吸引受到的力 方向 垂直于受力面，指向被压物体 竖直向下 作用点 被压物体表面 重心 大小 取决于物体间的挤压程度， 不一定等于重力的大小 与质量成正比G=mg 力的性质 接触的物体间相互挤压而 发生形变产生的，属于弹力 来源于万有引力， 是非接触力 受力 示意图 联系 只有当物体处于水平面，且在竖直方向上只受重力和支持力时，物体对水平面压力的大小、方向才与重力的大小方向相同，尽管如此，压力仍不是重力。 二、探究影响压力作用效果的因素 【设计实验】 （1）实验器材：若干相同的立方体金属块和海绵。 （2）实验方法 ①控制变量法：探究压力的作用效果与压力的大小和受力面积的关系，采用该法进行。 ②转换法：压力的作用效果通过海绵的 来体现。 【进行实验与收集证据】 分别按照图（a）（b）（c）（b）所示的四种方式摆放，观察海绵的凹陷程度。 【实验结论】压力的作用效果与压力大小和受力面积有关。当受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显。当压力相同时，受力面积越小，压力的作用效果越明显。 【交流讨论】实验中选择海绵而不选择木板的原因是海绵易发生形变，实验现象明显，而木板不易发生形变，实验现象不明显。实验中可以用沙子、橡皮泥等代替海绵。 三、压强 1. 压强的概念 （1）物理意义：表示压力的 。压强越大，表示压力的作用效果越明显。 （2）定义：物体所受的压力大小与受力面积之比叫做压强。 （3）公式： p= 这是压强的定义式，适用于所有物体间的压强计算，包括气体、固体、液体。 （4）单位：压强的国际单位是帕斯卡，简称帕，符号是pa。 1pa=1N/m2 实际应用中常用千帕（kpa）、兆帕（Mpa）作单位，气象学中常用百帕（hpa）作单位。 换算关系：1Mpa =103kpa 1kpa=103pa 1hpa=100 pa （5）理解压强公式p= ①公式中的F是压力，而不是重力。当物体放在水平上时，压力的大小等于重力。 ②公式中的S是受力面积，它是施力物体挤压受力物体时，二者相互接触的面积，而不是其他面积，而且在计算时S的单位用国际单位。 2. 柱体的压强 （1）公式推导：如图所示，有一质量分布均匀的柱状固体，密度为𝜌，底面积为S，高度为h。求该柱体对水平面的压强。 这个柱体的体积V=sh； 对水平面的压力F=G=mg=ρVg = ρgSh 对水平面的压强：p= = =ρgh 即柱体产生的压强 p=ρgh （2）公式p=ρgh中各物理量的意义与单位 密度，单位为 （kg/m3）；h表示高度，单位为 （m）；g=9.8N/kg； p表示压强，单位为 （Pa）。各物理量的单位全部采用国际单位制。 （3）理解公式 p=ρgh ①公式p=ρgh只适用于 的物体（例如长方体、正方体、圆柱体等）对水平面的压强，不能用于其他形状的物体产生的压强； ②柱形的物体对水平面的压强只与物体的密度和高度 ，与物体的底面积、重力等 。（均选填“有关”或“无关”） 四、改变压强 1．减小压强的方法 方法 实例 压力一定， 增大受力面积 ①书包带宽，背起来舒服； ②坦克的履带； ③钢轨铺在枕木上 受力面积一定， 减小压力 ①汽车限重； ②易碎货物不能堆得太高 减小压力的同时 增大受力面积 ①车辆限重且安装多个轮子； ②高层建筑地基宽厚，且用空心砖代替实心砖 2．增大压强的方法 方法 实例 压力一定， 减小受力面积 ①啄木鸟的嘴很尖； ②菜刀的刀刃磨得很锋利； ③图钉针头很尖 受力面积一定， 增大压力 ①压路机的碾子是重质实心的； ②用铁锤敲打铁钉； ③用力打夯 增大压力的同时 减小受力面积 ①用很大的力按图钉； ②木桩底部削尖、用大力气，容易打入地里 第4节 液体压强 一、液体压强的特点 1. 实验：探究液体内向各个方向都有压强 （1）实验探究 ①如图甲所示，表明水对容器的 有向下的压强；如图乙所示，说明水对 有压强。 ②如图丙所示，将套有食品保鲜袋的手伸入盛水的容器中，这时手背、手心和手指各个部位都明显地感受到保鲜袋紧贴在手上，表明水内部向 都有压强。 甲 乙 丙 （2）实验结论：液体内向各个方向都有压强。 （3）液体产生压强的原因：液体受到重力，且液体具有流动性。 2. U形管压强计 （1）作用：测量比较液体内部 。 （2）构造：压强计主要由U形管、橡皮管、探头（由空金属盒蒙上橡皮膜构成）等组成。 （3）原理：放在液体里的探头上的橡皮膜受到液体压强的作用会发生形变，U形管左右两侧液面就会产生 ，高度差的大小反映了橡皮膜所受压强的大小，液面的高度差越大，压强越大。 （4）使用 ①实验前应检查蒙在金属盒上的橡皮膜、连接用的橡皮管及各连接处是否漏气。常用方法是用手轻按橡皮膜，观察压强计U形管两侧液面的高度差是否发生变化，如果变化，说明 ；如果不变，说明漏气，则要查出原因，加以修整。 ②当压强计的橡皮膜没有受到压强时，U形管中的液面应该是 的，若出现高度差，需要将橡皮管取下，再重新安装。 3. 探究影响液体压强的因素 【搜集证据】 （1）器材：U形管压强计、刻度尺、两个相同的玻璃容器、一定量的水和盐水。 （2）方案：影响液体压强的因素可能有多个，我们可以用控制变量法逐个探究。 ① 探究水面下同一深度处的压强是否与朝向有关。 将U形管压强计金属盒放置在容器内水面下的相同深度处，改变膜面的方向，观察U形管两边管中液面差是否发生变化。 ② 探究水中的压强是否与深度有关。 将U形管压强计金属盒放置在容器内水面下深度不同的三个位置，观察U形管两边液面差是否发生变化，如何变化？ ③ 探究液体压强是否与液体的密度有关。 用盐水替换水进行实验，开展探究。 （3）记录 设计数据记录表，将观察到的现象和数据记录在表中。 序号 液体 深度/cm 橡皮膜方向 形管两侧液面 高度差/cm 1 水 5 朝上 4.8 2 水 5 朝下 4.8 3 水 5 朝侧面 4.8 4 水 10 朝侧面 9.6 5 水 15 朝侧面 14.4 6 盐水 15 朝侧面 15.6 【作出解释】 （1）分析 Ⅰ.由①的探究过程及观察到的实验现象，可得出：在液体内部的同一深度，向各个方向的压强相等。 Ⅱ.由②的探究过程及观察到的实验现象，可得出：同种液体，液体内部的压强随深度的增加而增大。 Ⅲ.由③的探究过程及观察到的实验现象，可得出：液体内部的压强跟液体密度有关。深度相同时，密度越大，液体内部的压强越大。 （2）实验结论 大量实验表明：液体内部存在着向各个方向的压强，并且在同一深度处各个方向上的压强 。 在同种液体内部， 越大，液体压强越大；在不同液体内部同一深度处，液体 越大，液体压强也越大。 3. 与液体压强有关的现象 ①在医院输液时，要把药液提高到一定的高度；②修建水坝时上窄下宽；③“蛟龙”号潜水器下潜深度最大为7062米；④潜水员在不同的深度使用不同的潜水服。 二、液体压强的大小 1. 研究方法——“理论推导法”：要想得到液面下某处的压强，可以设想这里有一个水平放置的“平面”S。这个平面以上的液柱对平面的压力等于液柱所受的重力，所以计算出液柱所受的重力是解决问题的关键。计算这段液柱对“平面”产生的压强，就能得到液面下深度为h处的压强。 2. 推导液体压强的大小 如图所示，设想在密度为ρ的液面下有一高度为h、截面积为S的液柱。 这个液柱体的体积 V=Sh，这个液柱对平面的压力 F= 平面S受到的压强 p= = ， 因此，液面下深度为h处液体的压强为 p=ρgh 3. 进一步理解 p=ρgh （1）压强公式中的物理量及其单位 ρ表示液体的密度，单位为千克/米3（kg/m3） h表示液体的深度，单位为米 (m）；g为常数，大小为9.8N/kg p表示液体在深度为h处的压强，单位为帕（Pa）。 公式中的物理量单位全部使用国际单位。 （2）深度h：指液面到某点的 距离，而不是高度。如图所示，容器底部的深度为27cm，A点的深度为 cm，B点的深度为 cm。 （3）影响液体压强大小的因素：根据p=ρgh可知：液体内部压强只跟液体 和 有关；与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关。 三、连通器 1. 连通器 （1）连通器的概念：把几个底部相通，上部开口或相通的容器叫做连通器。注意连通器的特征：底部互相连通；容器上端都开口；与形状无关。 （2）连通器的特点 ①特点：在注入同一种液体后，当液体静止时，连通器各部分中的液面一定处于同一 面。 ②利用液体压强知识解释连通器的特点 如上图所示，想象在连通器底部液体中有一个竖直方向的很薄的液片，我们用它作为研究对象。液片两侧受到的压力分别是F左和F右，液片静止时，由二力平衡条件可知F左=F右。设液体密度为ρ、液片面积为S、连通器两侧液面的高度分别为h左和h右，则 ρgh左S=ρgh右S，由此可得h1=h2。 这表明当液体不流动时，连通器各部分容器中的液面一定处于同一水平面。 2. 连通器的应用 （1）茶壶：茶壶的壶身与壶嘴构成 ，如果壶嘴太高，则倒不出水；如果壶嘴太低，则装不满水，如图所示。 （2）锅炉水位计：水位计与锅炉构成一连通器，通过观察水位计的玻璃管中的水位了解锅炉内的水位，如图所示。 （3）洗手间下水管：U形管存水弯头是一个连通器，正常使用时应充满水，阻碍下水道内的臭味从下水管进入洗手间内，如图所示。 （4）乳牛自动喂水器：储水槽与饮水槽构成连通器，水位不相平时水就能流动，使水槽内始终有水，如图所示。 3．船闸 （1）船闸的基本构造：船闸由闸室和上、下游闸门以及上、下游阀门组成。 （2）船闸的工作过程 ①一艘轮船由上游通过船闸驶往下游的情况。 ②轮船由下游通过船闸驶往上游的情况可参照上述①分析。 四、液体产生的压力 1. 液体对容器底的压力与容器形状的关系 容器形状 容器底所受 压力与液体 重力的关系 F G液 F G液 F G液 结论 液柱对容器底部的压力只等于以其底面积大小形成的 的重力。 2. 分析计算液体对容器底部压力大小的方法 （1）在柱形容器中，液体对容器底的压力大小 液体重力（选填“等于”或“不等于”）。在计算或讨论直柱形容器底所受压力时，一般根据F=G液体或F=pS进行计算（根据题目提供的条件选择）。 （2）在非柱形容器中，液体对容器底的压力大小 液体重力（选填“等于”或“不等于”）。在计算或讨论非柱形容器底所受压力时，一般要先计算压强p=ρgh，然后再根据F=pS计算压力。 第5节 大气压强 一、大气压强的存在 1. 实验探究：大气压的存在 （1）覆杯实验 ①实验一：把杯内加满水，将硬纸片放在塑料杯杯口，用手按住并倒置过来，放手后，发现硬纸片没有掉下来。原因分析：杯中装满水，排出了空气，杯内水对硬纸片向下的压强小于大气对硬纸片向上的压强，由于 的作用，硬纸片没有掉下来。 ②实验二：把杯内加满水，将硬纸片放在塑料杯杯口，用手按住，并倒置过来，将纸杯朝不同的方向，发现硬纸片都不会脱落。说明大气向各个方向都有压强。 实验一 实验二 实验三 ③实验三：在装满水倒置的塑料杯底部用针扎一个小孔，发现硬纸片掉了下来，水流出。原因分析：用针在塑料杯杯底扎孔后，水上方有大气压，下面也有大气压，所以水在 的作用下流出来。 （2）瓶吞鸡蛋 将剥了皮的熟鸡蛋放入广口瓶中，鸡蛋不会掉入瓶中。将浸过酒精的棉花点燃后放入广口瓶内，然后立即将剥壳的熟鸡蛋堵住瓶口，发现熟鸡蛋被“吞入”瓶中。 原因分析：棉花燃烧，瓶内空气受热膨胀被排出一部分，堵上鸡蛋，瓶内气体冷却后，瓶内气压低于外界 ，在大气压的作用下，鸡蛋被压入瓶中。 （3）探究归纳：大气与液体一样，向各个方向都有压强。 2. 大气压 （1）概念：地球被一层厚厚的大气层包围着，与液体一样，大气对其内部各个方向产生压强。这种压强称为大气压强。简称 或气压。 （2）大气压产生的原因：地球周围的空气层因地球的吸引而受到重力作用，同时空气又具有 性，因此大气对浸在空气中的物体表面就产生了压强。 （3）大气压的特点：在大气层内部向各个方向都有压强；在同一高度、同一地点向各个方向的压强大小相等。 （4）大气压存在的现象：生活中吸饮料、吸药液、吸墨水等例子都表明大气压的存在，实际上，一切“吸”液体的过程都是靠管内外气体压强差将液体“压”的过程。 二、大气压的测量 1. 托里拆利实验 （1）实验过程 ①在长度大约1米、一端封闭、一端开口的玻璃管中灌满水银，排出空气。 ②一只手握住玻璃管中部，用另一只手指紧紧堵住玻璃管开口端并把玻璃管小心地倒插在盛有水银的槽里。 ③待开口端全部浸入水银时放开手指，将管子竖直固定，当管内水银停止下降时，读出此时水银柱的高度，约760mm。 ④若玻璃管倾斜，进入到玻璃管内水银的长度会变大，但水银柱的竖直高度不变，仍是760mm。 （2）实验分析：玻璃管内水银面的上方是 ，没有大气压，管外水银面的上方是空气，玻璃管内的水银面之所以能够高于水银槽内的水银面，是因为 支撑着管内这段水银柱使它不会落下。 （3）实验结论 大气压的数值等于它支撑的这段 产生的压强，即p大气压=p水银 这个实验最早是由意大利科学家托里拆利做的，故被称为托里拆利实验。 2. 理解托里拆利实验 （1）水银柱的高度：水银柱的高度是指管内外水银面的竖直高度差，不是指管倾斜时水银柱的长度，实验过程中，只要测量正确（测量高度差），玻璃管是否倾斜 实验结果（选填“影响”或“不影响”）。管内水银柱的高度只与外界的大气压有关，与管的粗细、长度、形状、插入水银中的深度都无关，改用粗一些或细一些的玻璃管 结果（选填“影响”或“不影响”）。 （2）玻璃管口在水银中的深度：玻璃管口在水银槽内的深度不影响实验结果，稍稍向上提或向下按玻璃管，只能改变管内水银柱上方真空部分的体积，而水银柱的高度不变。 （3）玻璃管内漏进空气：实验时，如果玻璃管内漏进去一些空气，因为管内空气能够产生压强，所以会使水银柱的液面下降，测量结果变 （选填“大”或“小”）。 （4）托里拆利实验如果用水来做，则水的高度大约 m，太不方便。计算过程： 3. 标准大气压 （1）标准大气压：托里拆利当时测得管内外水银面的高度差为760mm，通常把这样大小的大气压叫作 大气压，用字母p0表示。 根据液体压强的公式，760mm高的水银柱产生的压强 p0=ρ水银gh= Pa 粗略计算时可取标准大气压为1.0×105 Pa。 （2）大气压的一些单位：帕（pa）、千帕（kpa）、百帕（hpa）、标准大气压、毫米水银柱高（mmHg柱）或厘米水银柱高（cmHg柱）等。 1标准大气压=1.013×105 Pa=760毫米水银柱=76厘米水银柱 4. 气压计 测量大气压的仪器叫作气压计。 （1）水银气压计：在托里拆利实验中，如果玻璃管旁立一个刻度尺，读出水银柱的高度，就知道当时的大气压了，这就是一个简单的水银气压计。水银气压计比较准确，但携带不便。 （2）金属盒气压计（又称无液气压计）：它的主要部分是一个波纹状真空金属盒，气压变化时，金属盒厚度会发生变化，传动装置将这种变化转化为指针的偏转，指示出气压的大小。 5. 大气压与高度的关系 （1）大气压与高度的关系 ①大气压随高度增加而减小，在海拔3000m以内，每升高10m，大气压大约减小100pa。 ②大气压随海拔高度的升高而减小的原因：大气压由于大气受重力而产生，因为海拔越高，空气越稀薄，空气密度变小，大气重力变小，因此大气压就会降低。当离开地面的高度达到100km时，大气就变得极其稀薄了。 （2）高度计：因为大气压强随高度的增加而减小，我们可测出不同高度的气压值，把它们的对应关系刻在无液气压计的刻度盘上即变成了 计。 6. 水的沸点与大气压的关系 （1）实验探究 ①如图所示，将水加热至沸腾后停止加热，沸腾停止，若将烧瓶内部的空气抽出，停止沸腾的水又重新沸腾起来。 ②现象分析：抽出空气，瓶内气压降低，停止沸腾的水能重新沸腾起来，说明水的沸点 了。 ③实验结论：液体的沸点与表面上方的气压有关，气压减小，沸点 ；气压增大，沸点 。 （2）水的沸点与气压值对照表：观察表格可以得出水的沸点与气压之间的关系。 气压值 （×103pa） 1 2 3 5 10 20 30 50 70 101 沸点 （℃） 4 16 23 32 46 60 69 81 90 100 ①气压越大，水的沸点越高；气压越小，水的沸点越低。 ②在1标准大气压下，水的沸点为 ℃。在海拔8848米的珠穆朗玛峰顶上，大气压约为31000pa，水的沸点大约是： ℃（69~75℃间均正确）。 （3）高压锅的原理：高压锅使锅内部的气压 1个大气压，水的沸点 ，要在高于100℃时才沸腾，这样高压锅内部就形成高温高压的环境，饭就容易很快做熟。 第6节 流体压强与流速的关系 一、流体压强与流速的关系 1 . 流体压强与流速的关系 （1）流体：液体和气体没有一定的形状，都具有流动性，因此统称为流体。前面我们已经学习的液体压强和大气压强，都是流体静止时的压强。 （2）实验探究：流体压强与流速的关系 【实验一】分不开的纸。如图所示，手握两张纸，让纸自然下垂，在两张纸中间向下吹气。发现两张纸不但不分开，反而会靠拢。 实验分析：吹气时，两张纸条内侧空气流动 ，压强变 ，而纸条外侧空气的流速基本不变，气压相对较大，存在压强差，因而有 差，是这个压力差把两纸条压到了一起。 实验结论：在气体中，流速越大的位置，压强越 。 【实验二】口吹硬币跳跃木块。如图所示，在离桌边20~30cm的地方放一枚铝制硬币，在硬币前10cm左右放置一个高度约2cm的木块，在硬币后放置一本与硬币厚度相当的笔记本。在硬币上方沿着与桌面平行的方向用力吹一口气，发现硬币会跳过木块。 实验分析：实验中的硬币，上面只有空气与它接触。吹气时硬币向上“跳”，说明它下面空气向上的压力较大。硬币上下两面的面积相同，因此一定是下面空气向上的 比较大。由于吹气，硬币上面的流速变大，压强变 ；硬币下方空气流速小，压强大。 实验结论：在气体中，流速越大的位置，压强越小。 【实验三】吹不开的乒乓球。如图所示，在盛水的浅容器中放入两个乒乓球，使两球间隔一定的距离且静止。现用一细纸管向两乒乓球中间吹气，两乒乓球会靠拢。 实验分析：两个乒乓球向中间靠拢，说明两球内侧受到液体的压强变小，吹气前后两球外侧受到液体压强不变，球内外存在 差，因而存在压力差，两球在 作用下向中间靠拢。 实验结论：在液体中，流速越大的位置，压强越小。 2. 流体的压强与流速的关系：流体压强与流速有关，流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。 二、流体压强规律的应用 1. 文丘里流量计 文丘里流量计是一种测量有压管道流量的装置，常用于测量空气、天然气、水等流体的流量。流体在通过流量计时局部收缩，从而使流速增大，压强减小，因此流体在截面1和截面2处有 ，通过测量压强差来测量流量大小。 2. 火车站台上的安全线 在火车站和地铁站的站台上往往要画一条安全线。原因是：当火车或地铁进站时，会带动人和车之间的空气的流速加快，人外侧空气流速慢压强大，而内侧流速快压强 ，会产生一个向 侧的压强差，将人推向火车，易出现危险。 3. 海上航行的舰船之间需保持一定距离 高速同向行驶的船舶如果靠得太近，两船之间水流的流速大，压强小于船外侧的压强。水流的压力差会使两船相互“吸引”而发生碰撞事故。因此，大型舰队在海上做编队航行时，各舰船之间需保持一定距离，以防止相邻舰船间因水流的压力差而发生碰撞。 航行的舰船之间需保持一定距离 飞机的升力 4. 飞机的升力 飞机起飞前，先在跑道上跑一段距离。空气相对机翼向后运动。因为机翼的形状是上凸下平，所以上方空气流速快，压强小，机翼上、下方存在压强差，产生压力差，形成了向上的升力。机翼上、下表面的压强差是产生升力的原因。 5. 跑车的气流偏导器 跑车车身形状和机翼类似，高速飞驰时，如果产生向上的力就会发飘，会造成行驶不稳定。所以在跑车车尾安装了一种“气流偏导器”， “气流偏导器”上表面平直，下表面呈弧形向下凸，当跑车高速行驶时，流过它上方的空气速度比下方空气 。此时，上方空气压强比下方空气压强大，这样，“气流偏导器”受到一个向 的压力差，从而使车轮抓紧地面。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 / 11 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第六章 密度与压强（知识清单） 第1节 物质的密度 一、物质的质量与体积的关系 1. 探究同种物质的质量与体积的关系 【实验设计】 （1）取几个不同体积的长方体铝块，用天平分别测量出它们的质量，用刻度尺分别测量长、宽、高，计算出它们的体积。 （2）取几个不同体积的长方体铁块，用天平分别测量出它们的质量，用刻度尺分别测量长、宽、高，计算出它们的体积。 （3）通过比较、分析，寻找这些数据中包含的规律。 【进行实验】 （1）调节天平平衡； （2）用天平分别称量不同体积的铝块（铁块）的质量，记入表格； （3）测量铝块（铁块）的边长，计算他们的体积，记入表格。 （4）实验数据。 物质 铝块 质量m/g 体积V/cm3 物质 铁块 质量m/g 体积V/cm3 铝 A 27 10 铁 D 79 10 B 54 20 E 158 20 C 81 30 F 237 30 【分析论证】 （1）根据表格数据分析 从测量数据上看，会得出：同种物质的质量与它的体积成正比。分别计算每个铝块、铁块质量与体积的比值，可得出：物质相同，质量跟体积的比值m/V相同；物质不同，质量跟体积的比值m/V不同。即质量跟体积的比值m/V与物质的种类有关。 （2）用图象来处理数据 画出铝块和铁块的m-V图像。由图象可看出同种物质的质量与体积的关系是一条过原点的倾斜直线，说明同种物质的质量与体积成正比。 （3）实验结论 大量实验表明，通常情况下，同种物质组成的物体的质量与体积的比值是一个定值；不同物质组成的物体的质量与体积的比值一般不同。 质量跟体积的比值反映了本身的特性，在物理学中就用密度这个物理量来描述。 二、密度 1. 定义：物理学中，某种物质组成的物体的质量与体积之比叫做这种物质的密度。 2. 公式：。变形公式：求质量m； 求体积V。 3. 单位 （1）国际单位：千克/米3（kg/m3）。质量单位用kg、体积单位用m3，则密度单位是kg/m3。 （2）常用单位：克/厘米3（g/cm3）。质量单位用g、体积单位用cm3，则密度单位是g/cm3。 1g/cm3=103kg/m3 4. 对密度概念的理解 （1）每种物质都有它确定的密度。同种物质，密度一般是不变的，与物体的质量、体积、形状、运动状态等无关（选填“有关”或“无关”） 。 （2）密度与物质的种类有关，不同物质的密度一般是不同的（选填“相同”或“不同”）。 （3）密度与物质的温度和状态有关：物质在发生温度变化（如热胀冷缩）或发生物态变化（如水结冰）时，体积会发生改变，因为质量不变，所以物质的密度会改变（均选填“改变”或“不变”）。 5. 关于固体、液体、气体的密度值（分析密度表） （1）通过密度表可发现，物质的密度值都是有条件的。如“常温常压”、“0℃，标准大气压”等，若这些条件改变，密度也会有所变化。 （2）通常情况下，不同物质的密度是不同的。大部分固体的密度较大，液体的密度次之，气体的密度最小。但也有例外，如水银的密度为13.6×103kg/m3，比许多固体的密度都大，油类的密度一般比水的密度小；氢气是密度最小的气体等。 （3）密度相同的不一定是同种物质，如常温常压下冰和蜡的密度相同，煤油和酒精的密度相同。 三、温度与密度 1. 物质密度与温度的关系 （1）气体密度与温度的关系：气体的密度受温度的影响较大。一定质量的气体，当其温度升高时，密度变小；当其温度降低时，密度变大。 （2）热胀冷缩：自然界中的绝大多数物质都有温度升高时体积变大，温度降低时体积变小的性质，物质的这种性质可简称为“热胀冷缩”。在我们常见的物质中，气体的热胀冷缩最显著，它的密度受温度的影响也最大。一般固体、液体的热胀冷缩不像气体那样明显，因而密度受温度的影响比较小。 2. 冬天自来水管被冻裂的原因：从密度表中，我们可以查到冰的密度比水的密度小，水冻成冰后，因为质量不变，根据V=m/ρ可知，体积增大，所以就把水管胀裂了。 3. 水的反常膨胀现象 （1）水的热膨胀规律：分析图3所示图像可知，4℃以上的水是热胀冷缩，而0℃～4℃的水是热缩冷胀，把这种现象称为反常膨胀（均选填“热胀冷缩”或“热缩冷胀”）。 图3 水的体积-温度图像 图4 水的密度--温度图像 （2）水的密度与温度的关系 分析图3所示图像，水在温度4℃时体积最小，由可知，其密度最大。温度高于4℃时，随着水温的升高，密度越来越小；温度低于4℃时，随着温度的降低，水的密度也越来越小（如图4所示）。（均选填“大”或“小”） 结论：在温度为4℃时，水的密度最大。 （3）与水的反常膨胀有关的现象 ①水在4℃时的密度最大，下沉到水底。如图所示：水的反常膨胀使得水从上到下结冰。在寒冷的冬天，水面冰封了，但较深湖底的水却有可能保持4℃的水温，利于生物存活。 ②各种饮料都含有水分，由于水在4℃时的密度最大，体积最小，所以储存或运输在温度为4℃时最安全的。 四、密度的应用 1. 利用密度求出质量 根据密度公式ρ=m /V，可以推导出m=ρV。因此，知道了物体的体积，查出组成物质的密度，就可以算出物体的质量。对于不易直接称量质量的庞大物体，这种办法很方便。 2. 利用密度求出体积 根据密度公式ρ=m /V，可以推导出V=m /ρ。因此，知道了物体的质量，查出组成物质的密度，就可以算出物体的体积。对于形状不规则或不便于直接测量体积的物体，这种办法很方便。 3. 鉴别物质的种类 物质的密度是物质的特性，同种物质密度是相同的，不同物质的密度一般是不同的。所以可用密度鉴别物质。 先根据ρ=m /V测出物质的密度值，再查密度表确定是哪种物质，运用密度值即可鉴别商品真伪。如果测量值和理论值吻合，材料可能为真，不吻合则说明材料有假。 不同物质的密度可以是相同的，例如酒精和煤油的密度都是0.8×103kg/m3，一些混合物的密度和一些物质的密度相等。在知道密度的基础上，通过对酒精和煤油两者气味的比较，可以鉴别它们。要准确的鉴别物质，既要看密度，还要看颜色、气味、硬度等，常常需要多种方法并用。 4. 密度在社会生活中的一些应用 （1）商业中鉴别牛奶的质量、酒的品质。 （2）测量密度，确定矿藏种类。勘探队员在野外勘探时，通过采集的样品的密度等信息，可以确定矿藏的种类及经济价值。 （3）根据密度大小选择合适的材料。 根据m=ρV可知，在体积相同时，密度越小，质量越小，密度越大，质量越大。 飞机采用高强度、低密度材料 压路机滚筒 交通工具、航空器材中，常采用高强度、低密度的合金、玻璃钢等复合材料，可以减小自身的质量。机器底座的作用是为了增加稳度，压路机的滚筒是对路面的压力大。这些情况下，要求它们的质量大一些，所以人们就常常选用坚固、密度大的材料来制作。 第2节 固体、液体密度的测量 一、量筒 量筒是测量液体体积的仪器，也可用排水法测量形状不规则的固体的体积。 1. 量筒的最大测量值与分度值 （1）量筒上的标度：量筒上的标度单位是毫升（mL）。1毫升（mL）=1厘米3 （cm3） （2）量筒的最大测量值（量程）：最上面的刻度线指示的数值即为量程。如图所示，量筒的量程为0～50 mL。 （3）量筒的分度值：量筒上相邻两条刻度线之间的体积数为量筒的分度值。如图所示，量筒的分度值为1 mL。 2. 量筒的使用方法 （1）选：在测量前应根据被测物体的体积（一次性完成测量比较好）和测量精度的要求来选择合适的量筒，使用前首先要观察量筒的单位标度、量程和分度值。 （2）放：使用量筒测量体积时应将量筒放在水平桌面上。 （3）读：量筒内的液面大多数是凹液面，如水、酒精等形成的液面；也有的液面是凸液面，如水银面。读数时，视线一定要与液体凹液面的底部或凸液面的顶部保持相平（如图乙正确）。俯视或仰视的读数均不准确，若俯视，读数会偏大（如图甲所示）；若仰视，读数会偏小（如图丙所示）。图中，液体的体积为46cm3。 3. 使用量筒的注意事项 （1）被测液体的体积不能超过量程。 （2）在测量范围内，应选择分度值较小的量筒，目的是提高精确度，减小测量误差。 （3）不能对量筒加热，也不能用量筒测量高温以及有腐蚀性的液体。 4. 用量筒测量小石块体积的方法（排水法） （1）用烧杯将适量的水倒入量筒内，读出水的体积V1（左图）； （2）将待测小石块用细线拴住，轻轻地浸没于量筒内的水中； （3）正确读出水面上升后的总体积V2（右图）； （4）计算被测石块的体积V＝V2－V1＝60 cm3-50 cm3=10 cm3 （5）“适量”意思是指：水量不能过多，以免放入物体后有水溢出；水要浸没物体。 二、测量石块的密度 1. 实验原理： 2. 实验器材：电子天平、量筒、待测石块、细线、烧杯、水。 3. 设计并进行实验 （1）用电子天平测出石块的质量m石。 （2）在量筒中放入适量的水，测出水的体积V1。 （3）用细线拴好石块，慢慢放入量筒中，直到石块全部被水浸没，测出石块和水的总体积V2。 将所有数据记录在表中。 石块的 质量m/g 放入石块前水的 体积V1/cm3 放入石块后石块 与水的总体积V2/cm3 （4）利用密度公式计算小石块的密度为ρ=m/（V2-V1）。 三、测量盐水的密度 1. 实验原理： 2. 实验器材：电子天平、量筒、烧杯、盐水。 3. 设计并进行实验 （1）用电子天平测出量筒的质量m1。 （2）在量筒内倒入适量的盐水，测出盐水的体积V盐水。 （3）用电子天平测出量筒和盐水的总质量m2。 将所有数据记录在表中。 测出盐水的体积 测出量筒和盐水的总质量 （4）实验数据记录表格： 量筒的质量m1/g 量筒和盐水的 总质量m2/g 盐水的体积 V/cm3 （5）根据公式计算盐水的密度ρ=（m2- m1）/V 第3节 压力与压强 一、压力 1. 压力的概念 （1）定义：相互挤压且发生形变的两个物体之间所产生的垂直指向接触面的力叫做压力，常用F表示。如图所示： 甲 足球对地面的力 乙 物体对斜面的力 丙 手指对墙壁的力 （2）产生条件：两个物体必须相互接触，而且有相互挤压的作用。 （3）作用点：在受压的物体表面，作用点等效在接触面中心。 （4）方向：垂直并指向受压的物体表面。由于受力面可能是水平面，也可能是竖直面，还可能是倾斜面，故压力的方向没有固定指向，可指向任何方向，但始终和受力面相垂直。 （5）大小：取决于物体间的挤压程度，不一定等于重力的大小。只有当物体自由静止在水平面时，压力大小才等于物体的重力大小。图甲中，F=G，图乙中，F<G，图丙中，F与G无关。 2. 压力与重力的区别与联系 压力 重力 定义 垂直作用在物体表面的力 物体由于地球吸引受到的力 方向 垂直于受力面，指向被压物体 竖直向下 作用点 被压物体表面 重心 大小 取决于物体间的挤压程度， 不一定等于重力的大小 与质量成正比G=mg 力的性质 接触的物体间相互挤压而 发生形变产生的，属于弹力 来源于万有引力， 是非接触力 受力 示意图 联系 只有当物体处于水平面，且在竖直方向上只受重力和支持力时，物体对水平面压力的大小、方向才与重力的大小方向相同，尽管如此，压力仍不是重力。 二、探究影响压力作用效果的因素 【设计实验】 （1）实验器材：若干相同的立方体金属块和海绵。 （2）实验方法 ①控制变量法：探究压力的作用效果与压力的大小和受力面积的关系，采用该法进行。 ②转换法：压力的作用效果通过海绵的凹陷程度来体现。 【进行实验与收集证据】 分别按照图（a）（b）（c）（b）所示的四种方式摆放，观察海绵的凹陷程度。 【实验结论】压力的作用效果与压力大小和受力面积有关。当受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显。当压力相同时，受力面积越小，压力的作用效果越明显。 【交流讨论】实验中选择海绵而不选择木板的原因是海绵易发生形变，实验现象明显，而木板不易发生形变，实验现象不明显。实验中可以用沙子、橡皮泥等代替海绵。 三、压强 1. 压强的概念 （1）物理意义：表示压力的作用效果。压强越大，表示压力的作用效果越明显。 （2）定义：物体所受的压力大小与受力面积之比叫做压强。 （3）公式： p= 这是压强的定义式，适用于所有物体间的压强计算，包括气体、固体、液体。 （4）单位：压强的国际单位是帕斯卡，简称帕，符号是pa。 1pa=1N/m2 实际应用中常用千帕（kpa）、兆帕（Mpa）作单位，气象学中常用百帕（hpa）作单位。 换算关系：1Mpa =103kpa 1kpa=103pa 1hpa=100 pa （5）理解压强公式p= ①公式中的F是压力，而不是重力。当物体放在水平上时，压力的大小等于重力。 ②公式中的S是受力面积，它是施力物体挤压受力物体时，二者相互接触的面积，而不是其他面积，而且在计算时S的单位用国际单位。 2. 柱体的压强 （1）公式推导：如图所示，有一质量分布均匀的柱状固体，密度为𝜌，底面积为S，高度为h。求该柱体对水平面的压强。 这个柱体的体积V=sh； 对水平面的压力F=G=mg=ρVg = ρgSh 对水平面的压强：p= = =ρgh 即柱体产生的压强 p=ρgh （2）公式p=ρgh中各物理量的意义与单位 密度，单位为千克/米3（kg/m3）；h表示高度，单位为米（m）；g=9.8N/kg； p表示压强，单位为帕（Pa）。各物理量的单位全部采用国际单位制。 （3）理解公式 p=ρgh ①公式p=ρgh只适用于柱形的物体（例如长方体、正方体、圆柱体等）对水平面的压强，不能用于其他形状的物体产生的压强； ②柱形的物体对水平面的压强只与物体的密度和高度有关，与物体的底面积、重力等无关。（均选填“有关”或“无关”） 四、改变压强 1．减小压强的方法 方法 实例 压力一定， 增大受力面积 ①书包带宽，背起来舒服； ②坦克的履带； ③钢轨铺在枕木上 受力面积一定， 减小压力 ①汽车限重； ②易碎货物不能堆得太高 减小压力的同时 增大受力面积 ①车辆限重且安装多个轮子； ②高层建筑地基宽厚，且用空心砖代替实心砖 2．增大压强的方法 方法 实例 压力一定， 减小受力面积 ①啄木鸟的嘴很尖； ②菜刀的刀刃磨得很锋利； ③图钉针头很尖 受力面积一定， 增大压力 ①压路机的碾子是重质实心的； ②用铁锤敲打铁钉； ③用力打夯 增大压力的同时 减小受力面积 ①用很大的力按图钉； ②木桩底部削尖、用大力气，容易打入地里 第4节 液体压强 一、液体压强的特点 1. 实验：探究液体内向各个方向都有压强 （1）实验探究 ①如图甲所示，表明水对容器的底部有向下的压强；如图乙所示，说明水对侧壁有压强。 ②如图丙所示，将套有食品保鲜袋的手伸入盛水的容器中，这时手背、手心和手指各个部位都明显地感受到保鲜袋紧贴在手上，表明水内部向各个方向都有压强。 甲 乙 丙 （2）实验结论：液体内向各个方向都有压强。 （3）液体产生压强的原因：液体受到重力，且液体具有流动性。 2. U形管压强计 （1）作用：测量比较液体内部压强。 （2）构造：压强计主要由U形管、橡皮管、探头（由空金属盒蒙上橡皮膜构成）等组成。 （3）原理：放在液体里的探头上的橡皮膜受到液体压强的作用会发生形变，U形管左右两侧液面就会产生高度差，高度差的大小反映了橡皮膜所受压强的大小，液面的高度差越大，压强越大。 （4）使用 ①实验前应检查蒙在金属盒上的橡皮膜、连接用的橡皮管及各连接处是否漏气。常用方法是用手轻按橡皮膜，观察压强计U形管两侧液面的高度差是否发生变化，如果变化，说明不漏气；如果不变，说明漏气，则要查出原因，加以修整。 ②当压强计的橡皮膜没有受到压强时，U形管中的液面应该是相平的，若出现高度差，需要将橡皮管取下，再重新安装。 3. 探究影响液体压强的因素 【搜集证据】 （1）器材：U形管压强计、刻度尺、两个相同的玻璃容器、一定量的水和盐水。 （2）方案：影响液体压强的因素可能有多个，我们可以用控制变量法逐个探究。 ① 探究水面下同一深度处的压强是否与朝向有关。 将U形管压强计金属盒放置在容器内水面下的相同深度处，改变膜面的方向，观察U形管两边管中液面差是否发生变化。 ② 探究水中的压强是否与深度有关。 将U形管压强计金属盒放置在容器内水面下深度不同的三个位置，观察U形管两边液面差是否发生变化，如何变化？ ③ 探究液体压强是否与液体的密度有关。 用盐水替换水进行实验，开展探究。 （3）记录 设计数据记录表，将观察到的现象和数据记录在表中。 序号 液体 深度/cm 橡皮膜方向 形管两侧液面 高度差/cm 1 水 5 朝上 4.8 2 水 5 朝下 4.8 3 水 5 朝侧面 4.8 4 水 10 朝侧面 9.6 5 水 15 朝侧面 14.4 6 盐水 15 朝侧面 15.6 【作出解释】 （1）分析 Ⅰ.由①的探究过程及观察到的实验现象，可得出：在液体内部的同一深度，向各个方向的压强相等。 Ⅱ.由②的探究过程及观察到的实验现象，可得出：同种液体，液体内部的压强随深度的增加而增大。 Ⅲ.由③的探究过程及观察到的实验现象，可得出：液体内部的压强跟液体密度有关。深度相同时，密度越大，液体内部的压强越大。 （2）实验结论 大量实验表明：液体内部存在着向各个方向的压强，并且在同一深度处各个方向上的压强相等。 在同种液体内部，深度越大，液体压强越大；在不同液体内部同一深度处，液体密度越大，液体压强也越大。 3. 与液体压强有关的现象 ①在医院输液时，要把药液提高到一定的高度；②修建水坝时上窄下宽；③“蛟龙”号潜水器下潜深度最大为7062米；④潜水员在不同的深度使用不同的潜水服。 二、液体压强的大小 1. 研究方法——“理论推导法”：要想得到液面下某处的压强，可以设想这里有一个水平放置的“平面”S。这个平面以上的液柱对平面的压力等于液柱所受的重力，所以计算出液柱所受的重力是解决问题的关键。计算这段液柱对“平面”产生的压强，就能得到液面下深度为h处的压强。 2. 推导液体压强的大小 如图所示，设想在密度为ρ的液面下有一高度为h、截面积为S的液柱。 这个液柱体的体积 V=Sh，这个液柱对平面的压力 F=G=mg=ρVg=ρgSh 平面S受到的压强 p= = =ρgh， 因此，液面下深度为h处液体的压强为 p=ρgh 3. 进一步理解 p=ρgh （1）压强公式中的物理量及其单位 ρ表示液体的密度，单位为千克/米3（kg/m3） h表示液体的深度，单位为米 (m）；g为常数，大小为9.8N/kg p表示液体在深度为h处的压强，单位为帕（Pa）。 公式中的物理量单位全部使用国际单位。 （2）深度h：指液面到某点的竖直距离，而不是高度。如图所示，容器底部的深度为27cm，A点的深度为13cm，B点的深度为22cm。 （3）影响液体压强大小的因素：根据p=ρgh可知：液体内部压强只跟液体密度和深度有关；与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关。 三、连通器 1. 连通器 （1）连通器的概念：把几个底部相通，上部开口或相通的容器叫做连通器。注意连通器的特征：底部互相连通；容器上端都开口；与形状无关。 （2）连通器的特点 ①特点：在注入同一种液体后，当液体静止时，连通器各部分中的液面一定处于同一水平面。 ②利用液体压强知识解释连通器的特点 如上图所示，想象在连通器底部液体中有一个竖直方向的很薄的液片，我们用它作为研究对象。液片两侧受到的压力分别是F左和F右，液片静止时，由二力平衡条件可知F左=F右。设液体密度为ρ、液片面积为S、连通器两侧液面的高度分别为h左和h右，则 ρgh左S=ρgh右S，由此可得h1=h2。 这表明当液体不流动时，连通器各部分容器中的液面一定处于同一水平面。 2. 连通器的应用 （1）茶壶：茶壶的壶身与壶嘴构成连通器，如果壶嘴太高，则倒不出水；如果壶嘴太低，则装不满水，如图所示。 （2）锅炉水位计：水位计与锅炉构成一连通器，通过观察水位计的玻璃管中的水位了解锅炉内的水位，如图所示。 （3）洗手间下水管：U形管存水弯头是一个连通器，正常使用时应充满水，阻碍下水道内的臭味从下水管进入洗手间内，如图所示。 （4）乳牛自动喂水器：储水槽与饮水槽构成连通器，水位不相平时水就能流动，使水槽内始终有水，如图所示。 3．船闸 （1）船闸的基本构造：船闸由闸室和上、下游闸门以及上、下游阀门组成。 （2）船闸的工作过程 ①一艘轮船由上游通过船闸驶往下游的情况。 ②轮船由下游通过船闸驶往上游的情况可参照上述①分析。 四、液体产生的压力 1. 液体对容器底的压力与容器形状的关系 容器形状 容器底所受 压力与液体 重力的关系 F=G液 F＜G液 F＞G液 结论 液柱对容器底部的压力只等于以其底面积大小形成的液柱的重力。 2. 分析计算液体对容器底部压力大小的方法 （1）在柱形容器中，液体对容器底的压力大小等于液体重力（选填“等于”或“不等于”）。在计算或讨论直柱形容器底所受压力时，一般根据F=G液体或F=pS进行计算（根据题目提供的条件选择）。 （2）在非柱形容器中，液体对容器底的压力大小不等于液体重力（选填“等于”或“不等于”）。在计算或讨论非柱形容器底所受压力时，一般要先计算压强p=ρgh，然后再根据F=pS计算压力。 第5节 大气压强 一、大气压强的存在 1. 实验探究：大气压的存在 （1）覆杯实验 ①实验一：把杯内加满水，将硬纸片放在塑料杯杯口，用手按住并倒置过来，放手后，发现硬纸片没有掉下来。原因分析：杯中装满水，排出了空气，杯内水对硬纸片向下的压强小于大气对硬纸片向上的压强，由于大气压的作用，硬纸片没有掉下来。 ②实验二：把杯内加满水，将硬纸片放在塑料杯杯口，用手按住，并倒置过来，将纸杯朝不同的方向，发现硬纸片都不会脱落。说明大气向各个方向都有压强。 实验一 实验二 实验三 ③实验三：在装满水倒置的塑料杯底部用针扎一个小孔，发现硬纸片掉了下来，水流出。原因分析：用针在塑料杯杯底扎孔后，水上方有大气压，下面也有大气压，所以水在重力的作用下流出来。 （2）瓶吞鸡蛋 将剥了皮的熟鸡蛋放入广口瓶中，鸡蛋不会掉入瓶中。将浸过酒精的棉花点燃后放入广口瓶内，然后立即将剥壳的熟鸡蛋堵住瓶口，发现熟鸡蛋被“吞入”瓶中。 原因分析：棉花燃烧，瓶内空气受热膨胀被排出一部分，堵上鸡蛋，瓶内气体冷却后，瓶内气压低于外界大气压，在大气压的作用下，鸡蛋被压入瓶中。 （3）探究归纳：大气与液体一样，向各个方向都有压强。 2. 大气压 （1）概念：地球被一层厚厚的大气层包围着，与液体一样，大气对其内部各个方向产生压强。这种压强称为大气压强。简称大气压或气压。 （2）大气压产生的原因：地球周围的空气层因地球的吸引而受到重力作用，同时空气又具有流动性，因此大气对浸在空气中的物体表面就产生了压强。 （3）大气压的特点：在大气层内部向各个方向都有压强；在同一高度、同一地点向各个方向的压强大小相等。 （4）大气压存在的现象：生活中吸饮料、吸药液、吸墨水等例子都表明大气压的存在，实际上，一切“吸”液体的过程都是靠管内外气体压强差将液体“压”的过程。 二、大气压的测量 1. 托里拆利实验 （1）实验过程 ①在长度大约1米、一端封闭、一端开口的玻璃管中灌满水银，排出空气。 ②一只手握住玻璃管中部，用另一只手指紧紧堵住玻璃管开口端并把玻璃管小心地倒插在盛有水银的槽里。 ③待开口端全部浸入水银时放开手指，将管子竖直固定，当管内水银停止下降时，读出此时水银柱的高度，约760mm。 ④若玻璃管倾斜，进入到玻璃管内水银的长度会变大，但水银柱的竖直高度不变，仍是760mm。 （2）实验分析：玻璃管内水银面的上方是真空，没有大气压，管外水银面的上方是空气，玻璃管内的水银面之所以能够高于水银槽内的水银面，是因为大气压支撑着管内这段水银柱使它不会落下。 （3）实验结论 大气压的数值等于它支撑的这段水银柱产生的压强，即p大气压=p水银 这个实验最早是由意大利科学家托里拆利做的，故被称为托里拆利实验。 2. 理解托里拆利实验 （1）水银柱的高度：水银柱的高度是指管内外水银面的竖直高度差，不是指管倾斜时水银柱的长度，实验过程中，只要测量正确（测量高度差），玻璃管是否倾斜不影响实验结果（选填“影响”或“不影响”）。管内水银柱的高度只与外界的大气压有关，与管的粗细、长度、形状、插入水银中的深度都无关，改用粗一些或细一些的玻璃管不影响结果（选填“影响”或“不影响”）。 （2）玻璃管口在水银中的深度：玻璃管口在水银槽内的深度不影响实验结果，稍稍向上提或向下按玻璃管，只能改变管内水银柱上方真空部分的体积，而水银柱的高度不变。 （3）玻璃管内漏进空气：实验时，如果玻璃管内漏进去一些空气，因为管内空气能够产生压强，所以会使水银柱的液面下降，测量结果变小（选填“大”或“小”）。 （4）托里拆利实验如果用水来做，则水的高度大约10.3m，太不方便。计算过程： 3. 标准大气压 （1）标准大气压：托里拆利当时测得管内外水银面的高度差为760mm，通常把这样大小的大气压叫作标准大气压，用字母p0表示。 根据液体压强的公式，760mm高的水银柱产生的压强 p0=ρ水银gh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m=1.013×105 Pa 粗略计算时可取标准大气压为1.0×105 Pa。 （2）大气压的一些单位：帕（pa）、千帕（kpa）、百帕（hpa）、标准大气压、毫米水银柱高（mmHg柱）或厘米水银柱高（cmHg柱）等。 1标准大气压=1.013×105 Pa=760毫米水银柱=76厘米水银柱 4. 气压计 测量大气压的仪器叫作气压计。 （1）水银气压计：在托里拆利实验中，如果玻璃管旁立一个刻度尺，读出水银柱的高度，就知道当时的大气压了，这就是一个简单的水银气压计。水银气压计比较准确，但携带不便。 （2）金属盒气压计（又称无液气压计）：它的主要部分是一个波纹状真空金属盒，气压变化时，金属盒厚度会发生变化，传动装置将这种变化转化为指针的偏转，指示出气压的大小。 5. 大气压与高度的关系 （1）大气压与高度的关系 ①大气压随高度增加而减小，在海拔3000m以内，每升高10m，大气压大约减小100pa。 ②大气压随海拔高度的升高而减小的原因：大气压由于大气受重力而产生，因为海拔越高，空气越稀薄，空气密度变小，大气重力变小，因此大气压就会降低。当离开地面的高度达到100km时，大气就变得极其稀薄了。 （2）高度计：因为大气压强随高度的增加而减小，我们可测出不同高度的气压值，把它们的对应关系刻在无液气压计的刻度盘上即变成了高度计。 6. 水的沸点与大气压的关系 （1）实验探究 ①如图所示，将水加热至沸腾后停止加热，沸腾停止，若将烧瓶内部的空气抽出，停止沸腾的水又重新沸腾起来。 ②现象分析：抽出空气，瓶内气压降低，停止沸腾的水能重新沸腾起来，说明水的沸点降低了。 ③实验结论：液体的沸点与表面上方的气压有关，气压减小，沸点降低；气压增大，沸点升高。 （2）水的沸点与气压值对照表：观察表格可以得出水的沸点与气压之间的关系。 气压值 （×103pa） 1 2 3 5 10 20 30 50 70 101 沸点 （℃） 4 16 23 32 46 60 69 81 90 100 ①气压越大，水的沸点越高；气压越小，水的沸点越低。 ②在1标准大气压下，水的沸点为100℃。在海拔8848米的珠穆朗玛峰顶上，大气压约为31000pa，水的沸点大约是：70℃（69~75℃间均正确）。 （3）高压锅的原理：高压锅使锅内部的气压高于1个大气压，水的沸点升高，要在高于100℃时才沸腾，这样高压锅内部就形成高温高压的环境，饭就容易很快做熟。 第6节 流体压强与流速的关系 一、流体压强与流速的关系 1 . 流体压强与流速的关系 （1）流体：液体和气体没有一定的形状，都具有流动性，因此统称为流体。前面我们已经学习的液体压强和大气压强，都是流体静止时的压强。 （2）实验探究：流体压强与流速的关系 【实验一】分不开的纸。如图所示，手握两张纸，让纸自然下垂，在两张纸中间向下吹气。发现两张纸不但不分开，反而会靠拢。 实验分析：吹气时，两张纸条内侧空气流动快，压强变小，而纸条外侧空气的流速基本不变，气压相对较大，存在压强差，因而有压力差，是这个压力差把两纸条压到了一起。 实验结论：在气体中，流速越大的位置，压强越小。 【实验二】口吹硬币跳跃木块。如图所示，在离桌边20~30cm的地方放一枚铝制硬币，在硬币前10cm左右放置一个高度约2cm的木块，在硬币后放置一本与硬币厚度相当的笔记本。在硬币上方沿着与桌面平行的方向用力吹一口气，发现硬币会跳过木块。 实验分析：实验中的硬币，上面只有空气与它接触。吹气时硬币向上“跳”，说明它下面空气向上的压力较大。硬币上下两面的面积相同，因此一定是下面空气向上的压强比较大。由于吹气，硬币上面的流速变大，压强变小；硬币下方空气流速小，压强大。 实验结论：在气体中，流速越大的位置，压强越小。 【实验三】吹不开的乒乓球。如图所示，在盛水的浅容器中放入两个乒乓球，使两球间隔一定的距离且静止。现用一细纸管向两乒乓球中间吹气，两乒乓球会靠拢。 实验分析：两个乒乓球向中间靠拢，说明两球内侧受到液体的压强变小，吹气前后两球外侧受到液体压强不变，球内外存在压强差，因而存在压力差，两球在压力差作用下向中间靠拢。 实验结论：在液体中，流速越大的位置，压强越小。 2. 流体的压强与流速的关系：流体压强与流速有关，流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。 二、流体压强规律的应用 1. 文丘里流量计 文丘里流量计是一种测量有压管道流量的装置，常用于测量空气、天然气、水等流体的流量。流体在通过流量计时局部收缩，从而使流速增大，压强减小，因此流体在截面1和截面2处有压强差，通过测量压强差来测量流量大小。 2. 火车站台上的安全线 在火车站和地铁站的站台上往往要画一条安全线。原因是：当火车或地铁进站时，会带动人和车之间的空气的流速加快，人外侧空气流速慢压强大，而内侧流速快压强小，会产生一个向内侧的压强差，将人推向火车，易出现危险。 3. 海上航行的舰船之间需保持一定距离 高速同向行驶的船舶如果靠得太近，两船之间水流的流速大，压强小于船外侧的压强。水流的压力差会使两船相互“吸引”而发生碰撞事故。因此，大型舰队在海上做编队航行时，各舰船之间需保持一定距离，以防止相邻舰船间因水流的压力差而发生碰撞。 航行的舰船之间需保持一定距离 飞机的升力 4. 飞机的升力 飞机起飞前，先在跑道上跑一段距离。空气相对机翼向后运动。因为机翼的形状是上凸下平，所以上方空气流速快，压强小，机翼上、下方存在压强差，产生压力差，形成了向上的升力。机翼上、下表面的压强差是产生升力的原因。 5. 跑车的气流偏导器 跑车车身形状和机翼类似，高速飞驰时，如果产生向上的力就会发飘，会造成行驶不稳定。所以在跑车车尾安装了一种“气流偏导器”， “气流偏导器”上表面平直，下表面呈弧形向下凸，当跑车高速行驶时，流过它上方的空气速度比下方空气小。此时，上方空气压强比下方空气压强大，这样，“气流偏导器”受到一个向下的压力差，从而使车轮抓紧地面。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 / 11 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$