6.3 压力与压强（教学课件）-【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 八年级下册 •沪教版 五四•学制 大型客机是重要的现代交通工具，C919 大型客机是我国首次按照国际通行适航标准自行研制、具有自主知识产权的喷气式干线客机，彰显我国工业技术的整体水平。飞机的研制涉及材料的密度和流体的压强等问题。本章我们将学习密度和压强的相关知识。 通过本章内容的学习，你将了解液体压强和大气压强，理解密度和压强等基本概念，知道流体压强与流速的关系；学会测量固体和液体密度的基本方法；经历探究影响液体压强因素的过程；了解密度与压强知识在日常生活中的具体应用；初步建立物质观念。 导入新课 第3节 压力与压强 人类的探月实践表明，月球表面铺满了疏松的矿物颗粒。2020年，我国的“嫦娥五号”月球探测器成功降落月球。 “嫦娥五号”着陆器的每个支撑脚底部都装了一个面积较大的底盘，这些底盘有什么作用呢？ 压力 01 压强 02 改变压强 03 课堂总结 04 提升训练 05 第3节 压力与压强 压 力 01 第3节 压力与压强 一、压力 1. 压力 （1）现象探究 ①如图所示，将重物放在水平放置的海绵上，重物对海绵的作用力使海绵表面凹陷下去。 重物放在海绵上 钩码放在斜置的钢尺上 分析以下几种情况的作用力有哪些共同点？ ②将两个钩码放在斜置的钢尺上，钩码对钢尺的作用力，使钢尺发生了弯曲。 一、压力 （2）现象分析 ①将重物放在水平放置的海绵上，重物对海绵的作用力垂直于海绵表面，使海绵发生形变。 F F ②将两个钩码放在斜置的钢尺上，钩码对钢尺施加一个垂直于钢尺的力，使钢尺发生形变。 一、压力 （3）压力概念 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。 ①压力的作用点在受压的物体表面，等效在接触面中心。 ②压力的方向垂直并指向受压的物体表面。 一、压力 ③压力的大小 压力与重力是性质不同的两种力，大小不一定相等。 F＝G F˂G 只有当物体自由静止在水平面时，物体对支持面的压力大小才等于物体所受的重力大小F=G。 压力F 与重力无关 F 一、压力 ④压力的作用效果 压力作用在接触面上，使物体发生形变。 人对地面的压力使地面发生形变，这种形变很小，我们的肉眼看不到。 一、压力 2. 压力与重力的区别 重力 压力 示意图 产生原因 地球吸引 物体间相互挤压发生形变而产生 方向 竖直向下 作用点 重心 定义 由于地球吸引而使 物体受到的力 垂直作用在物体表面的力 垂直受力面指向被压物体 作用在被压物体表面 一、压力 视频讲解——《压力的概念》 一、压力 【例题1】（1）如图1所示，请画出斜面受到的压力F的示意图。 （2）如图2所示，用力F把一木块压在竖直墙面上静止，请画出木块对墙面的压力的示意图。 （1）压力的作用点在斜面上，方向垂直斜面指向斜面的内部，斜面受到的压力F的示意图如图所示。 （2）木块对墙面的压力F压作用在墙面上，方向垂直于墙面向左，如图所示。 图1 图2 压 强 02 第3节 压力与压强 二、压强 （1）试一试 背书包时，书包会对肩膀产生一定的压力，用双肩背比用单肩背感觉轻松。 【分析】因为书包对肩膀产生的压力不变，但是受力面积（接触面积）不相等，双肩背时受力面积大，感觉力的作用效果不显著。 说明：压力对物体的作用效果不仅跟压力大小有关，还跟受力面积有关。压力相等时，受力面积越大，压力的作用效果越不显著。 1. 感知压力对物体的作用效果 二、压强 （2）想一想 茫茫白雪中的两个人对雪地的压力是差不多的，在厚厚的积雪中行走，一个会陷到雪里，另一个穿上一副滑雪板，尽管总重力变大了，反而不会陷下去。 【分析】两个人对雪地的压力是差不多的，穿上滑雪板后，增大了受力面积。这表明：压力相等时，受力面积越大，压力的作用效果越不显著。 二、压强 （3）试一试 用两个手指挤压铅笔的两端，使铅笔保持静止。体验两指头的感觉？观察两个手指的凹陷程度相同吗？适当改变力度重复以上操作，感觉如何？ 【分析】 ①因为两个指头受到的压力相等，但是受力面积不相等，右边食指受力面积（接触面积）小，感觉力的作用效果更显著。 ②当加大用力时，受力面积不变，力越大，感觉效果更显著。 二、压强 由以上现象分析与探究实验可得初步结论： 压力的作用效果可能与压力的大小和受力面积等因素有关。 （4）感知结论：影响压力作用效果的因素 二、压强 （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。 设计实验 2. 探究影响压力作用效果的因素 二、压强 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。 进行实验 二、压强 分析与论证 在受力面积相同时，压力越大，则压力的作用效果越明显。 （1）比较图（a）和（b）两种方式，可以发现：受力面积相同时，（b）中压力大，海绵凹陷程度大。 二、压强 在压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显。 （2）比较图（b）和（c）两种方式，可以发现：压力相同时，（b）中受力面积小，海绵凹陷程度大。 二、压强 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。 实验结论 二、压强 视频演示——《探究影响压力作用效果的因素》 二、压强 通过前面的探究，我们找到了比较压力作用效果的方法： ①当受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显； ②当压力相同时，受力面积越小，压力的作用效果越明显。 想一想 若压力和受力面积都不相同时，海绵凹陷程度与压力、受力面积之间有怎样进一步的关系？ 在物理学中，用“压力/受力面积“，即由物体在单位面积上受到的压力来反映压力的作用效果，该比值越大，则压力的作用效果越明显。 3. 压强 （1）物理意义：表示压力作用效果的物理量。 （2）定义 把物体所受的压力大小与受力面积之比叫做压强。 压强在数值上等于物体在单位面积上所受的压力。压强越大，压力的作用效果越明显。 （3）公式 p 压强 二、压强 二、压强 （4）压强的单位 压强的单位由力的单位和面积的单位组成。 ①国际单位：力的单位为牛（N），面积的单位为米2（m2），则压强的单位为牛/米2（N/m2），读作牛每平方米. 牛/米2有一个专用名称叫帕斯卡，简称帕，符号为pa。 1Pa的压强很小，平放在水平桌面上的一张A4纸对桌面的压强大约是1Pa。 ②一些其它单位：百帕（hpa）、千帕（kpa）、兆帕（Mpa）。 1 kpa=103pa 1 Mpa=103kpa 二、压强 （5）物理学家—布莱士·帕斯卡 简 介 布莱士·帕斯卡（Blaise Pascal ）公元1623年6月19日出生于多姆山省奥弗涅地区的克莱蒙费朗，法国数学家、物理学家、哲学家、散文家。 主要成就 帕斯卡在1653年提出流体能传递压力的定律，即帕斯卡定律，并利用这一原理制成水压机。 他还制成注水器，继承伽利略和托里拆利的大气压实验，发现大气压随高度变化。国际单位制中压强的单位帕[斯卡]即以其姓氏命名。 二、压强 （6）一些物体的压强值 成年大象对地面的压强约为 2⁓3×105 Pa 学生站立时对地面的压强约1.5×104 Pa 一张A4纸平放时对桌面的压强约1Pa 二、压强 边长为10cm的正方体铝块，放在面积为0.9m2的桌面上，受力面积是_________m2； 若放在面积为10cm2的面上，受力面积是________m2。 10-2 10-3 （7）理解受力面积，记住面积单位换算 S=10cm×10cm =100cm2= 10-2m2 S=10cm2 = 10-3m2 面积单位换算关系： 1m2=102 dm2 1dm2 =102 cm2 1cm2 =102 mm2 二、压强 项目 压强 压力 定义 物理意义 公式 单位 大小 4. 压强与压力的辨析 物体所受压力大小 与受力面积之比 垂直压在物体 表面上的力 表示压力的作用效果 物体发生形变的作用力 p=F/S F=pS 牛顿（N） 帕斯卡（pa） 与压力的大小和 受力面积都有关 有时与重力有关， 有时与重力无关 二、压强 A B 长方体 正（立）方体 圆柱体 （1）柱体的几种类型 平面图 长方体 正方体 圆柱体 5. 柱体的压强 二、压强 （2）柱体产生压强的计算 有一质量分布均匀的柱状固体，密度为，底面积为S，高度为h。求对水平面的压强。 p= F S = ρgSh S = ρgh 这个柱体的体积：V=sh 这个柱体的质量: m=ρV=ρSh 对水平面压力： F=G=mg=ρVg = ρgSh 对水平面压强： 圆柱体 S 二、压强 （3）公式 p=ρgh 中各物理量的意义与单位 𝜌 表示密度，单位为千克/米3 （kg/m3） h 表示高度， 单位为米（m） g 表示9.8N/kg p表示压强，单位为帕（Pa） （4）理解公式 p=ρgh ①公式 p=ρgh只适用于柱形的物体对水平面的压强，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。 圆柱体 S 二、压强 【例题2】物体在月球表面所受的重力约为地球表面的1/6。“嫦娥五号”探测器的上升器与着陆器组合体总质量约为3.4×103 kg，其中着陆器共有4个支撑脚，每个支撑脚安装一个底盘，变成一个大“脚掌”，每个“脚掌”的面积约为0.1m2，问：组合体降落后对月球表面的压强有多大？ 二、压强 组合体通过着陆器的4个“脚掌”与月球表面接触，总的受力面积 S = 4×0.1m2 = 0.4 m2 根据题意，组合体对月球表面的压力F等于物体在月球表面所受重力G月，即 F=G月=mg/6=（3.4×103 kg×9.8N/kg）/6=5553.3N 组合体对月球表面的压强 组合体对月球表面的压强近似于人站立时对地面的压强。 = = 13883.3pa 二、压强 【例题3】某中学操场积雪深达10cm，求雪对操场的压强是多大？（=0.2×103kg/m3）。 = 0.2×103kg/m3×9.8N/kg×0.1m=196pa p = F S = ρgSh S = ρgh = G S = mg S = ρVg S 此题给出的已知条件比较少，直接应用P=F/S不能求出，可以推导出p= ρgh 进行计算；需注意的是p= ρgh 是推导公式，一般情况下，计算题中不能直接运用。 改变压强 03 第3节 压力与压强 三、改变压强 （1）实例 ①书包带为什么做得比较宽？ ②菜刀的刃为什么磨得比较薄？ ③为什么啄木鸟的嘴强直如凿？ 想一想 在生活、生产中人们有时需要增大压强，有时需要减小压强，怎样减小或增大压强呢？ 1. 改变压强的方法 三、改变压强 根据压强的计算公式 p 可知： ①当压力F一定时，受力面积S发生变化，则压强也随之发生变化； ②当受力面积S一定时，压力F发生变化，则压强也随之发生变化。 所以在生活、生产及技术中人们常常改变压力或受力面积来改变压强。 （2）改变压强的方法 三、改变压强 2. 减小压强的方法 冰 砖 混凝土 花岗岩 1.47×106帕 6×106帕 5×107帕 2×108帕 几种材料的极限压强值 （1）材料的极限压强值 所有材料能够承受的压强都有一定的限度，加在材料上的压强一旦超过这个限度，材料就会损坏，这个压强叫做极限压强。 三、改变压强 车辆对路面的压强大于路面所能承受的极限压强，路面损坏。 （2）压强过大的危害 物体对冰面的压强大于冰面所能承受的极限压强，冰面损坏。 楼房对地基的压强大于地基所能承受的极限压强，地基受损，楼房倾斜。 三、改变压强 压力F一定时， 增大受力面积S 受力面积S一定 时，减小压力F 增大受力面积 S，减小压力F （3）减小压强的方法 三、改变压强 （4）减小压强的实例 轨道铺设在枕木上 坦克有很宽的履带 雪地车下面使用滑板、轨道铺在枕木上、坦克有很宽的履带等都是通过增大受力面积减小压强的。 雪地车下面使用滑板 三、改变压强 减小压强的实例 汽车限重是通过减小汽车对地面的压力减小对地面压强的。 三、改变压强 压力F一定时， 减小受力面积S 受力面积S一定时，增大压力F 减小受力面积S， 同时增大压力F 3. 增大压强的方法 三、改变压强 增大压强的实例 压路机的碾子质量很大 地铁站台导盲带 菜刀的刀刃很薄 三、改变压强 【例题5】如图所示的实验中，为了减小压强的是（　　） A． 逃生锤的锤头很尖 B． 载重车装有很多车轮 C．盲道上有凸起 D． 吸管的一端剪成斜口 B A B C D 三、改变压强 A．逃生锤的锤头很尖，是在压力一定时，通过减小受力面积来增大压强，故A不符合题意； B．载重车装有很多车轮，是在压力一定时，通过增大受力面积来减小压强，故B符合题意； C．盲道上有凸起，是在压力一定时，通过减小受力面积来增大压强，故C不符合题意； D．吸管的一端剪成斜口，是在压力一定时，通过减小受力面积来增大压强，故D不符合题意。 故选B。 课 堂 总 结 04 第3节 压力与压强 课堂总结（1） 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。 ①物理意义：表示压力作用效果的物理量。 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： ④压强的国际单位：帕（Pa），1Pa =1N/m2 ⑤柱体产生的压强: p=ρgh . 𝜌表示密度，h表示高度。 ①减小压强的方法：压力F一定时，增大受力面积S； 受力面积S一定时，减小压力F ②增大压强的方法：压力 F一定时，减小受力面积 S； 受力面积 S一定时，增大压力 F 压力与压强 压 强 压 力 改变压强 50 课堂总结（2） 51 提 升 训 练 05 第3节 压力与压强 提升训练 1. 下列选项中，物体对支持面的压力的示意图正确的是 （　　） C A B C D 提升训练 AB．物体对支持面压力的作用点在支持面上，图中作用点在重心处，是错误的，故AB错误； C．压力的作用点在斜面上，从作用点起，垂直斜面画线段，在线段的末端画上箭头表示力的方向，故C正确； D．物体对支持面压力的作用点在支持面上，方向垂直于支持面指向被压物体，图中作用点和力的方向是错误的，故D错误。 故选C. 提升训练 2. 在日常生活生产中，根据需要常常要考虑受力面上的压强大小。下列事例中能增大压强的是（　　） A．坦克通过履带与地面接触 B．单钢轮压路机有较重的前轮 C．滑雪板与雪地接触面积较大 D．背包用较宽的背带 B A B C D 提升训练 A．坦克通过履带与地面接触，是在压力一定时，通过增大受力面积来减小压强，故A不符合题意； B．单钢轮压路机有较重的前轮，是在受力面积一定时，通过增大压力来增大压强，故B符合题意； C．滑雪板与雪地接触面积较大，是在压力一定时，通过增大受力面积来减小压强，故C不符合题意； D．背包用较宽的背带，是在压力一定时，通过增大受力面积来减小压强，故D不符合题意。 故选B. 提升训练 3. 如图，甲、乙两人在完全相同的沙滩散步，留下深浅相同、大小不同的脚印。则甲（　　） A．所受的重力较大 B．所受的重力与乙的相等 C．对沙滩的压强较大 D．对沙滩的压强较小 A 提升训练 AB．因为甲、乙脚印的深浅程度相同，说明两者的压强相同，水平地面的物体对水平面的压力等于物体的重力，由G=F=pS 可知，受力面积大的物体压力大，所以甲受到的重力大于乙受到的重力，故A符合题意，B不符合题意； CD．由于甲、乙在沙滩上留下的脚印深浅相同，说明压力的作用效果相同，即甲、乙对沙滩的压强相等，故CD不符合题意。 故选A. 提升训练 4. 北京冬奥会花样滑冰双人滑，中国选手韩聪隋文静获得金牌，如图所示为比赛中的一个情景。若韩聪和隋文静的身体质量分别为62kg和42kg，韩聪脚下两个冰刀与冰的总接触面积为20cm2，求： （1）隋文静的重力为多少N? （2）韩聪对冰的压强为多少pa? 提升训练 （1）由题意可知，隋文静的体重为m1=42kg，故由G=mg可得，隋文静的重力为G=mg=42kg×10N/kg=420N （2）由题意可知，韩聪的体重为m2=62kg，故由受力分析可知，韩聪对冰的压力为 F=G=（m1+ m2）g =（42kg+62kg）×10N/kg=1040N 韩聪与冰的接触面积为S=20cm2=2×10-3m2 韩聪对冰的压强为 提升训练 5．如图所示，体积相同的甲、乙实心均匀圆柱体放在水平地面上，且对地面的压强p甲=p乙，甲、乙的密度分别ρ甲、ρ乙，对水平地面的压力分别为F甲和F乙，关系正确的是（ ） A 乙 甲 A．F甲＞F乙， ρ甲＞ρ乙 B．F甲=F乙， ρ甲= ρ乙 C．F甲＜F乙， ρ甲＜ρ乙 D．F甲＞F乙， ρ甲＜ρ乙 ①甲、乙对地面的压强相等 p甲=p乙，即 ρ甲gh甲=ρ乙gh乙 因为h甲＜h乙，所以甲、乙密度的大小关系为 ρ甲＞ρ乙 ②甲、乙压力的大小关系： 根据F=pS，因为p甲=p乙，S甲＞S乙， 所以F甲>F乙。 故选A. 提升训练 6. 为了探究“压力的作用效果与哪些因素有关”，某同学把若干个同种材料制成的不同物体放在同一水平细沙面上，进行了三组实验，并记录有关记录数据如表1、表2、表3所示，探究时，他仔细观察沙面的凹陷程度，并通过比较发现每一组沙面的凹陷程度相同，不同组沙面的凹陷程度不同，第一组凹陷程度最大；第二组其次，第三组最小。 表1 表2 表3 实验 序号 压力/N 受力面积/cm2 实验 序号 压力/N 受力面积/cm2 实验 序号 压力/N 受力面积/cm2 1 6.0 10 4 3.0 10 7 3.0 20 2 9.0 15 5 4.5 15 8 4.5 30 3 12 20 6 6.0 20 9 6.0 40 提升训练 （1）比较实验序号1与4（或2与5、3与6）及观察到的现象，可得出的初步结论是____________________； （2）分析比较_____________及观察到的现象，可得出的初步结论是：当压力相同时，受力面积越小，压力作用效果越显著； （3）请进一步分析比较表1、表2、表3中的数据及观察到的现象，并归纳得出结论： ①经分析比较____________________________； ②经分析比较____________________________。 表1 表2 表3 实验 序号 压力/N 受力面积/cm2 实验 序号 压力/N 受力面积/cm2 实验 序号 压力/N 受力面积/cm2 1 6.0 10 4 3.0 10 7 3.0 20 2 9.0 15 5 4.5 15 8 4.5 30 3 12 20 6 6.0 20 9 6.0 40 受力面积一定时，压力越大，压力作用效果越显著 表1或表2或表3得出：压力和受力面积之比相同时，压力作用效果相同 1与6与9 表1和表2和表3得出：压力和受力面积之比越大，压力作用效果越明显 提升训练 （1）比较实验1、4的数据可以发现：受力面积相同，都是10cm2，压力不同，压力的作用效果不同，压力越大，压力作用效果越显著。 （2）通过比较实验1与6与9的数据可以发现：压力都是6N，压力的大小相同，受力面积大小不同，分别为10cm2，20cm2和40cm2，比较沙面的凹陷程度可以发现，当压力相同时，受力面积越小，压力作用效果越显著。 （3）①每一组中压力和受力面积之比都相同，每一组沙面的凹陷程度相同，即压力作用效果相同，所以可得：压力和受力面积之比相同时，压力作用效果相同。 ②不同组沙面的凹陷程度不同，第一组凹陷程度最大，压力与受力面积的比值都是0.6N/cm2；第二组其次，压力与受力面积的比值都是0.3N/cm2；第三组最小，其压力与受力面积的比值都是0.15N/cm2。根据0.6N/cm2>0.3N/cm2>0.15N/cm2 可知，压力和受力面积之比越大，压力作用效果越明显。 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 $$