第九章 压强（知识清单）物理新教材人教版八年级下册

第九章 压强（知识清单） 第1节 压 强 一、压力 （1）定义： 作用在物体表面上的力，是 的一种特殊形式，常用F表示。 （2）作用点：在被压物体的受力面上，等效在接触面中心。 （3）方向：垂直于接触面指向 。 （4）大小：压力不一定等于重力，只有当物体静止在水平面上且不受其他竖直方向力时，压力大小才等于物体重力，即F=G=mg。 【理解】 压力与重力的区别与联系 压力 重力 施力物体 物体 地球 受力物体 支持物 物体 大小 决定于相互挤压所发生形变大小 G=mg 方向 垂直于受力物体表面，并指向受力面 竖直向下 作用点 在支持面上 物体重心 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 （1）压力不是重力，但很多时候压力是因重力的存在而产生的； （2）当物体在水平面上处于平衡状态且竖直方向上只受重力和支持力作用时，物体对水平面压力的大小、方向跟物体重力的大小、方向相同 二、实验：研究影响压力作用效果的因素 【问题提出 猜想与假设】 雪地里的两个人对雪地压力差不多，但有无滑雪板导致二者陷入雪的深度明显不同；北极熊对冰面的压力很大，采用爬行过薄冰的方式，避免冰面被压破；小小的蚊子能轻而易举地用口器把皮肤刺破，重重的骆驼却不会陷入沙中。由此猜想：压力作用的效果除了与压力的大小有关，还跟 有关。 【设计实验】 （1）实验器材：形变显著的物体（如海绵、沙子等）、小桌、砝码。（也可用身边易得的器材实验） （2）实验方法： ① ：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】 （1）如图甲所示，在海绵上放一个小桌，观察图中海绵形变的程度。 （2）保持海绵受力面积不变，在小桌上放一个砝码，改变压力，观察海绵形变的程度，如图乙所示。 （3）如图丙所示，把小桌倒放在海绵上，仍在小桌上放一个砝码，观察海绵形变的程度。 【分析论证 得到结论】 压力的作用效果与压力大小和受力面积有关；在受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显；在压力相同时，受力面积 ，压力的作用效果越明显。 【交流讨论】 （1）实验中选择海绵而不选择木板的原因是海绵 ，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 、 等代替海绵。 （2）比较图乙中海绵受到的压强p乙和图丁中木板受到的压强p丁的大小关系为p乙 p丁。 （3）实验时如果将小桌换成砖块，如图戊所示，并将砖块沿虚线切去左边一小块，则海绵的凹陷程度不变，此方法不能验证压力的作用效果是否与受力面积有关，原因是： 。 三、压强：表示压力作用效果的物理量 （1）定义：物体所受压力的大小与受力面积之比叫做压强，用符号p表示。 （2）物理意义：反映压力的作用效果，压强越大，压力作用效果越明显（例：针尖易扎透纸张，因为针尖受力面积小，压强大）。 （3）公式： （核心公式，通用所有压强计算） 【说明】①各物理量单位：F→牛顿（N），S→平方米（m2），p→ （Pa），1Pa=1N/m2（帕斯卡是很小的单位，一张纸对桌面的压强约0.5Pa）。 ②S为受力面积，它是施力物体挤压受力物体时，二者相互接触的面积，并非其他面积，计算时要采取国际单位。 （4）柱体的压强 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。对水平面的压强：即柱体产生的压强 （5）压强的减小与增大 目的 方法 实例 增大压强 压力一定时， 受力面积 切菜刀刃、图钉钉尖、篆刻刀刀口、破窗锤的锥状敲击端、推土机的推土铲刃等 受力面积一定时， 压力 自行车刹车时必须用力握住车闸、压路机的碾子质量很大等 增大压力的同时减小受力面积 用铁锤用力钉钉子 减小压强 压力一定时，增大 推土机用宽大的履来支撑、火车轨道下铺放枕木 受力面积一定时，减小 现代建筑中常采用空心砖、车辆限载等 减小压力的同时增大受力面积 在冰面行走时，采用爬行并丢弃一些负重 第2节 液 体 压 强 一、液体压强的特点 （1）液体压强的产生原因 ①液体具有 ，因此对容器底部有压强； ②液体具有 ，因此对容器侧壁有压强（固体无流动性，仅对支撑面有压强，核心区别）。 以上分析说明即液体内向 都有压强。 （2）液体压强的测量：压强计 ①压强计的构造：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。 ②压强计的原理：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 ，U形管左右两侧液面产生的 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 。 ③压强计的使用：使用前，检查装置气密性，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；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 。 （3） 实验：探究液体压强与哪些因素有关 【实验过程】 ①实验器材：压强计、铁架台、透明深水槽、水、盐水、刻度尺等。 ②探究方法： ——通过观察U形管两液柱的高度差来比较压强的大小（U形管压强计只能比较压强的大小，不能测量压强大小）； ——探究液体内部的压强与液体方向、液体 、液体 的关系。 【实验结论】 液体压强的特点：在液体内部的同一深度，向各个方向的压强都 ；深度越深，压强越大；液体内部压强的大小还跟液体的密度有关，在 相同处，液体的 越大，压强越大。 二、液体压强的大小 1.液体压强大小的推导 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 ，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。 如图，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，这个液柱的质量m=ρV=ρSh，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。 2.液体压强大小的计算 （1）公式：。其中ρ表示液体的密度，单位为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）。 【说明】 ①公式适用于静止液体，不适用于流动的液体。当求放在水平面上的均匀柱体对平面的压强时可以借用此公式。 ②公式中h为液体内部某点到液体的自由液面（与空气接触的面）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 cm，B点的深度为 cm。 （2）应用：深海潜水时穿抗压服、水坝修得 等。 （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。 【补充】 求液体对容器底的压力、压强——先压强，后压力：先根据确定压强；再根据确定压力。 求容器对水平支持面的压力、压强——先压力，后压强：先结合受力分析确定压力；再根据确定压强。 类型 液体对容器底的压强 液体对容器底的压力 容器对水平支持面的压力 容器对水平支持面的压强 三、连通器 1. 连通器 （1）连通器的概念：上端开口、下端 的容器叫做连通器。 （2）连通器的特点 连通器里装同种液体，当液体不流动时，连通器各部分中的液面总是 的。（利用液体压强知识解释连通器的特点:如上图所示，在连通器中，设想在容器底部连通的部分有一“液片”。因为液体不流动时，液片处于平衡状态，所以液片两侧受到压力相等：F1=F2 ，根据压强公式p=F/S可知：F1=p1S，F2=p2S，所以液片两侧受到压强相等：p1=p2；又因p1= 、p2= 即ρgh1 =ρgh2 ，所以h1=h2， 即两管液面相平） 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：能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）卫生间地漏：U型水封结构，既实现排水功能，又能有效阻隔下水道的异味、蚊虫返窜。 （5）三峡船闸：世界上最大的人造连通器 第3节 大气压强 一. 大气压强的存在 （1）产生原因：空气受 作用且具有 性。因此，空气对浸在其中的物体 都有压强，即大气压强，简称大气压。 （2）证明存在的经典实验： ① 实验：1654年，德国马德堡市市长将两个铜半球合拢抽气后，用两队马向相反方向拉才拉开。 ② 实验：玻璃杯装满水，用硬纸片盖住倒置，纸片不掉、水不流。 ③瓶吞鸡蛋实验：点燃棉花放入瓶中，鸡蛋封住瓶口，火熄灭后鸡蛋被压入瓶内。 （3）其它常见的现象：吸盘、自来水笔吸墨水、用吸管吸饮料、抽水机抽水、吸尘器等。 二. 大气压强的测量 （1）托里拆利实验： ①测量过程：取一根一端开口、一端封闭的长约1米的玻璃管，往里面注满水银，用手指堵住管口。将开口一端朝下，浸没在水银中，且将玻璃管竖直放置，移开手指，管内水银柱下降到一定高度时不再下降。用刻度尺测出管内外水银面的高度差约为760 mm，即可计算大气压的值。通常把这样大小的大气压叫做标准大气压。 ②实验分析：管内外水银面的高度差与大气压的大小有关，而与管的粗细、长度、形状等无关。如果玻璃管倾斜，进入到玻璃管内水银的长度会 ，但是水银柱的竖直高度 ；若玻璃管内混入少量空气，由于这部分空气也有压强，管内外水银面高度差会 ，导致测得的大气压强偏 ；若在管的顶部开一小孔，则玻璃管和水银槽构成连通器，管中液面会下降，最终管内外液面相平。 ③实验结果：标准大气压——通常把760mm高的水银柱产生的压强叫做标准大气压，用字母p0表示，其大小：p0= Pa，粗略计算时，p0=1×105Pa。如果用水来做，则水的高度大约 m。 （2） 其他方法测量大气压强 ①用吸盘拉力法：用弹簧测力计测出从光滑玻璃上拉下吸盘所用的力F，将吸盘的底面圆形画在纸上，用刻度尺测出吸盘的直径d，计算出吸盘的面积S，再利用压强公式，即可计算出大气压的大约值（评估：由于吸盘内空气不能完全挤出，使弹簧测力计示数偏小，从而所测大气压数值比实际值偏小） 表达式：。 ②注射器拉力法：把注射器的活塞推至注射器简的底端然后用一个橡皮帽封住注射器的小孔。用绳水平向右慢慢地拉动注射器筒。当注射器中的活塞刚开始滑动时，记下弹簧测力计的示数F。观察并记录注射器筒上所标明的容积V，用刻度尺测出注射器全部刻度部分的长度L。根据公式和，即可以推导出（评估：实验误差较大的原因为注射器内的空气不能完全排出（或注射器漏气）、活塞与注射器筒壁间存在摩擦） （3）大气压强的变化（影响因素） ①海拔：海拔越高，空气越稀薄，气压越 。海拔3000m以内，每升高10m，大气压约减小100Pa。 ②天气、季节：一般晴天比阴天气压高，冬天比夏天气压高。 ③沸点与大气压的关系：液体的沸点随气压减小而 ，随气压增大而升高（青藏高原大部分地区水沸点低于90℃，生活中利用压力锅做饭）。 （4）气压计——测量大气压的仪器叫做气压计 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。 ③自制气压计：取一个瓶子，装入适量带色的水，再取一根两端开口的细玻璃管，在它上面画上刻度，使玻璃管穿过橡皮塞插入水中。从管的上端吹入少量气体，使瓶内气体压强大于大气压，水沿玻璃管上升到瓶口以上。根据玻璃管内水柱的高低，就可以知道外部大气压强的大小，如图所示（测量原理——在玻璃管内的底部取一液片“AB”，因为液片静止，所以p内=p大气压+p水即P内上=p0 + ρ水gh水，因为瓶内气压基本不变，即水对液片向上的压强 p内基本不变，所以当外界大气压强 p0 降低时，h水变 ；反之，外界大气压强 p0 增大时，h水变 。该气压计会受温度的影响，当温度升高时，瓶内气压P内变大，h水变大。） 第4节 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机 一、了解活塞式抽水机 （1）结构：活塞式抽水机由圆筒、活塞、出水管、两个单向阀门A、B等组成。 （2）工作原理 ①提起活塞时：阀门A受到大气压的作用关闭。活塞下面空气稀薄，气压小于外界的大气压。低处的水受到大气压的作用，推开阀门 进入圆筒。 ②下压活塞时：阀门B被水压下关闭，水被阻不能向下流动，便冲开阀门 进入圆筒的上部。 ③再提起活塞时：活塞上面的水迫使阀门 关闭，水从侧管流出。同时井的水又在大气压的作用下推开阀门 而进入圆筒。 核心逻辑：抽水机本身不“吸”水，是活塞运动造成管内气压减小，外界 将水压入管内。 【补充】核心物理原理为大气压强的应用①大气压强的存在与特性：空气具有重力和流动性，对浸在其中的物体产生向各个方向的大气压强，标准大气压下大气压约为1.013×105Pa，能支撑约 10.3m高的水柱，这是抽水机能抽水的根本原因；②大气压的压力作用：当抽水机内部形成低压区时，外界大气压大于内部压强，大气压会将低处的水沿进水管压入抽水机内部，利用大气压产生的压力实现液体的移动；③单向阀的工作原理：抽水机的核心配件为单向阀（止回阀），利用液体的压力差实现单向导通、反向关闭，保证水只能沿进水管→抽水机圆筒→出水管的方向流动，不能倒流，这是抽水机连续抽水的关键；④气体压强与体积的关系：一定质量的气体，温度不变时，体积越大，压强越小；体积越小，压强越大。抽水机提起活塞时，圆筒内空间变大，气体压强减小，小于外界大气压；压下活塞时，圆筒内空间变小，压强增大，这一规律是解释抽水机工作过程的重要依据。 二、设计并制作活塞式抽水机 经历“设计—制作—验证—改进”的完整工程实践流程 （1）材料选择说明 ①圆筒：优先选择硬质透明塑料筒（如矿泉水瓶、笔管），要求侧壁无破损、气密性好； ②活塞：选用橡胶塞、海绵块等有弹性的材料，能与圆筒内壁紧密贴合； ③单向阀：用薄塑料片、软胶片等质轻、易形变的材料，能在水的压力作用下灵活开启 / 关闭； ④密封材料：凡士林、橡皮泥、橡胶圈等，用于填充活塞与圆筒的间隙，增强气密性。 （2）制作步骤说明 ①打孔：进水管、出水管的打孔位置需平整，无毛刺，防止划破密封材料导致漏气； ②安装单向阀：进水阀安装在圆筒底部，开启方向向上（向圆筒内）；出水阀安装在活塞上，开启方向向上（向活塞上方）； ③密封处理：活塞与圆筒内壁、打孔处与水管的连接位置，需用密封材料充分填充，反复检查气密性。 （3）常见故障与改进方法 常见故障 核心原因 改进方法 拉动活塞时无法吸水 气密性差，圆筒内无法形成低压区；单向阀装反/堵塞；进水管未浸没在水中 用凡士林密封间隙；重新安装单向阀，清理堵塞物；将进水管下端完全浸入水中 压下活塞时水无法向上流 出水阀无法开启，如阀门材料过硬/被卡住 更换质轻的薄塑料片做阀门，调整阀门位置保证灵活开启 抽水高度低，水流小 高原地区大气压小；活塞与圆筒间隙过大，漏气；阀门关闭不严，水倒流 选用密封性更好的活塞；更换更贴合的阀门材料；在平原地区实验 （4）抽水高度分析 ①理论极限：大气压能支持的水柱高度。 ②实际限制：由于气密性、摩擦等因素，实际抽水高度通常不超过10米。若水源深度超过10米，需使用潜水泵（推水而非吸水）。 ③使用前需灌水：为了排出筒内空气，利用水密封活塞，防止漏气。 第5节 流体压强与流速的关系 一、基本概念与规律 （1）流体：具有流动性的 和 统称为流体。 （2）规律：在气体和液体中，流速越大的位置，压强越 ；流速越小的位置，压强越 。 二、 经典实验与生活实例 （1）吹纸实验：两张纸自然下垂，向中间吹气，纸张向 。 （2）吹硬币/纸条：在硬币上方水平吹气，硬币 ；手持纸条上方吹气，纸条向 飘起。 （3）乒乓球不掉：漏斗口向下，乒乓球置于漏斗内，从上方吹气，球不掉。 （4）吹不开的乒乓球：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 。 （5）“气流喷壶”：水平管中的空气流速增大，导致竖直细管最上端管口处压强 ，水在 的作用下上升并进入水平出水管，随气流喷出。 （6）足球“香蕉球”：球旋转带动周围空气流动，一侧流速叠加变大，另一侧变小，产生侧向 ，使球轨迹弯曲。 （7）“风沿墙面吹过时窗帘飘向窗外”：风刮过时，室外空气流速加快，压强减小，而室内空气流速很慢，压强较大，窗帘在室内、外压力差的作用下被“推向” 。 （8）“站台安全线”：列车进站时，带动附近的空气流速加快，在列车周围形成低压区，如果人离列车太近，就会被外侧较大的气压“推向”列车。 （9）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 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。 （10）飞机的升力 ①飞机机翼的形状：机翼截面的大致形状，其上表面呈弯曲的流线型，下表面则比较平。 ②升力产生的原因：飞机前进时，机翼与周围的空气发生相对运动，相当于气流迎面流过机翼。气流被机翼分成上、下两部分，由于机翼横截面的形状上、下不对称，在相同时间内，机翼上方气流通过的路程较长，因而速度较大，对机翼上表面的压强较 ；下方气流通过的路程较短，速度较小，对机翼下表面的压强较 。 机翼上表面受到的压强对机翼产生的压力，机翼下表面受到的压强对机翼产生的压力，因为机翼上、下表面存在 差，这样就产生了向上的 差，即飞机的升力（）。 （教材习题选编） 1. 根据你的体重可以得到你对地面的压力，再测量你站立时鞋底和地面的接触面积。为简单起见，假设双脚站立时，整个鞋印范围都与地面接触。测量时，在方格纸上画出鞋底的轮廓，看鞋底占有多少个小格（不满一格时，大于半格的算一格，小于半格的不算），再乘每个小格的面积。根据得到的数据，计算你对地面的压强。如果图中每个小格的边长是2 cm，某同学的质量为50 kg，他对地面的压强是多少？与你对地面的压强相比，哪个大？g取10N/kg。 2.一辆履带拖拉机水平停放在农田里，它的质量是1920kg，每条履带接地的长度是1260 mm，履带的宽度是280 mm。这辆履带拖拉机对地面的压强是多少？g取10 N/kg。 3.如图是为纪念老红军谢宝金携带一台68 kg的发电机完成长征而立的铜像。（1）根据这座铜像，请你估算：绳索对谢宝金双肩的压强大概是你双肩背最重的书包时所受压强的几倍？估算时可以认为谢宝金在绳索下面垫了和你的书包带一样宽的毛巾。（2）过草地时，怎样使发电机不会陷入泥泞的草地之中？请提出你的想法，并以 “谢宝金长征” 为关键词上网搜索。谢宝金的办法和你的想法一样吗？ 4.一个空的药瓶，瓶口扎上橡皮膜，竖直地浸没在水中，一次瓶口朝上，另一次瓶口朝下，这两次药瓶在水里的位置相同。为什么每次橡皮膜都向内凹？哪一次凹进得更多？为什么？ 5.如图所示，容器中间用隔板分成左右两部分，隔板下部用薄橡皮膜封闭一个圆孔，橡皮膜两侧压强不同时橡皮膜的形状发生改变。它可以用来做 “探究液体压强是否与深度、液体密度有关” 的实验。 （1）若要检验“在同种液体中液体压强与深度有关”，应该怎样实验？说出实验步骤和会看到的现象。 （2）若要检验“在深度相同时液体压强与液体密度有关”，应该怎样实验？说出实验步骤和会看到的现象。 6.要在墙上挂一个大画框，怎样保证下边框水平？某同学用水和一根透明塑料管就解决了这个问题。请你说说应该怎样操作。 7.在使用胶头滴管吸取液体时，挤出胶头滴管胶帽内的空气，将玻璃管放入液体中，松手后液体就被“吸” 入玻璃管内。某同学猜想液体不是被“吸”上来的，而是被大气“压”上去的。请你设计一个实验方案验证他的猜想。 8.在“大气压的测量”实验中，如果换用稍微粗一些的玻璃管，或玻璃管内不小心进入了少量空气，是否会影响实验结果？为什么？ 9.1654年，德国马德堡市市长做过一个著名的马德堡半球实验。他让人们把两个铜制空心半球合在一起，抽去里面的空气，然后让两支马队向相反的方向拉这两个半球。当两侧的马达到16匹时，才将半球拉开，并发出巨大的响声。图为同学们利用直径26 cm的压力锅代替空心铜半球模拟马德堡半球实验的情形。他们将压力锅拉开需要的力是多少？实际用力大小与计算的结果是否相同？请说出你的理由。 10.屋顶的面积是45m2，大气对屋顶的压力是多少？这么大的压力为什么没有把屋顶压塌呢？ 11. 据说1911年秋天，当时世界上最大的轮船之一——奥林匹克号在海上全速前进，另一艘比它小得多的霍克号军舰，沿着与它的航线几乎平行的方向疾驶，两艘船最初相距100m左右，随后相互靠近。一件令人吃惊的事发生了：霍克号突然偏离了自己的航道，向奥林匹克号直冲过来。最后，两艘船剧烈相撞，霍克号把奥林匹克号撞出了一个大洞。请你用所学的物理知识解释这起事故发生的原因。 12.如图所示，把一根吸管A插在盛水的烧杯中，将另一根吸管B的管口贴靠在吸管A的上端。往吸管B中吹气，可以看到吸管A中的水面上升，这是什么原因？如果用力吹气，吸管A中的水将从管口流出。想一想，这个现象有什么实用价值？ 1 / 12 学科网（北京）股份有限公司 $ 第九章 压强（知识清单） 第1节 压 强 一、压力 （1）定义：垂直作用在物体表面上的力，是弹力的一种特殊形式，常用F表示。 （2）作用点：在被压物体的受力面上，等效在接触面中心。 （3）方向：垂直于接触面指向被压物体。 （4）大小：压力不一定等于重力，只有当物体静止在水平面上且不受其他竖直方向力时，压力大小才等于物体重力，即F=G=mg。 【理解】 压力与重力的区别与联系 压力 重力 施力物体 物体 地球 受力物体 支持物 物体 大小 决定于相互挤压所发生形变大小 G=mg 方向 垂直于受力物体表面，并指向受力面 竖直向下 作用点 在支持面上 物体重心 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 （1）压力不是重力，但很多时候压力是因重力的存在而产生的； （2）当物体在水平面上处于平衡状态且竖直方向上只受重力和支持力作用时，物体对水平面压力的大小、方向跟物体重力的大小、方向相同 二、实验：研究影响压力作用效果的因素 【问题提出 猜想与假设】 雪地里的两个人对雪地压力差不多，但有无滑雪板导致二者陷入雪的深度明显不同；北极熊对冰面的压力很大，采用爬行过薄冰的方式，避免冰面被压破；小小的蚊子能轻而易举地用口器把皮肤刺破，重重的骆驼却不会陷入沙中。由此猜想：压力作用的效果除了与压力的大小有关，还跟受力面积有关。 【设计实验】 （1）实验器材：形变显著的物体（如海绵、沙子等）、小桌、砝码。（也可用身边易得的器材实验） （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】 （1）如图甲所示，在海绵上放一个小桌，观察图中海绵形变的程度。 （2）保持海绵受力面积不变，在小桌上放一个砝码，改变压力，观察海绵形变的程度，如图乙所示。 （3）如图丙所示，把小桌倒放在海绵上，仍在小桌上放一个砝码，观察海绵形变的程度。 【分析论证 得到结论】 压力的作用效果与压力大小和受力面积有关；在受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显；在压力相同时，受力面积越小，压力的作用效果越明显。 【交流讨论】 （1）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。 （2）比较图乙中海绵受到的压强p乙和图丁中木板受到的压强p丁的大小关系为p乙 ＝ p丁。 （3）实验时如果将小桌换成砖块，如图戊所示，并将砖块沿虚线切去左边一小块，则海绵的凹陷程度不变，此方法不能验证压力的作用效果是否与受力面积有关，原因是：没有控制压力大小相同。 三、压强：表示压力作用效果的物理量 （1）定义：物体所受压力的大小与受力面积之比叫做压强，用符号p表示。 （2）物理意义：反映压力的作用效果，压强越大，压力作用效果越明显（例：针尖易扎透纸张，因为针尖受力面积小，压强大）。 （3）公式：（核心公式，通用所有压强计算） 【说明】①各物理量单位：F→牛顿（N），S→平方米（m2），p→帕斯卡（Pa），1Pa=1N/m2（帕斯卡是很小的单位，一张纸对桌面的压强约0.5Pa）。 ②S为受力面积，它是施力物体挤压受力物体时，二者相互接触的面积，并非其他面积，计算时要采取国际单位。 （4）柱体的压强 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。对水平面的压强：即柱体产生的压强p=ρgh （5）压强的减小与增大 目的 方法 实例 增大压强 压力一定时，减小受力面积 切菜刀刃、图钉钉尖、篆刻刀刀口、破窗锤的锥状敲击端、推土机的推土铲刃等 受力面积一定时，增大压力 自行车刹车时必须用力握住车闸、压路机的碾子质量很大等 增大压力的同时减小受力面积 用铁锤用力钉钉子 减小压强 压力一定时，增大受力面积 推土机用宽大的履来支撑、火车轨道下铺放枕木 受力面积一定时，减小压力 现代建筑中常采用空心砖、车辆限载等 减小压力的同时增大受力面积 在冰面行走时，采用爬行并丢弃一些负重 第2节 液 体 压 强 一、液体压强的特点 （1）液体压强的产生原因 ①液体具有重力，因此对容器底部有压强； ②液体具有流动性，因此对容器侧壁有压强（固体无流动性，仅对支撑面有压强，核心区别）。 以上分析说明即液体内向各个方向都有压强。 （2）液体压强的测量：压强计 ①压强计的构造：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。 ②压强计的原理：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形管左右两侧液面产生的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。 ③压强计的使用：使用前，检查装置气密性，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；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，需要将橡皮管取下重新安装。 （3） 实验：探究液体压强与哪些因素有关 【实验过程】 ①实验器材：压强计、铁架台、透明深水槽、水、盐水、刻度尺等。 ②探究方法：转换法——通过观察U形管两液柱的高度差来比较压强的大小（U形管压强计只能比较压强的大小，不能测量压强的大小）；控制变量法——探究液体内部的压强与液体方向、液体深度、液体密度的关系。 【实验结论】 液体压强的特点：在液体内部的同一深度，向各个方向的压强都相等；深度越深，压强越大；液体内部压强的大小还跟液体的密度有关，在深度相同处，液体的密度越大，压强越大。 二、液体压强的大小 1.液体压强大小的推导 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。 如图，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，这个液柱的质量m=ρV=ρSh，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。 2.液体压强大小的计算 （1）公式：。其中ρ表示液体的密度，单位为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）。 【说明】 ①公式适用于静止液体，不适用于流动的液体。当求放在水平面上的均匀柱体对平面的压强时可以借用此公式。 ②公式中h为液体内部某点到液体的自由液面（与空气接触的面）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。 （2）应用：深海潜水时穿抗压服、水坝修得上窄下宽等。 （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。 【补充】 求液体对容器底的压力、压强——先压强，后压力：先根据确定压强；再根据确定压力。 求容器对水平支持面的压力、压强——先压力，后压强：先结合受力分析确定压力；再根据确定压强。 类型 液体对容器底的压强 液体对容器底的压力 容器对水平支持面的压力 容器对水平支持面的压强 三、连通器 1. 连通器 （1）连通器的概念：上端开口、下端连通的容器叫做连通器。 （2）连通器的特点 连通器里装同种液体，当液体不流动时，连通器各部分中的液面总是相平的。（利用液体压强知识解释连通器的特点:如上图所示，在连通器中，设想在容器底部连通的部分有一“液片”。因为液体不流动时，液片处于平衡状态，所以液片两侧受到压力相等：F1=F2 ，根据压强公式p=F/S可知：F1=p1S，F2=p2S，所以液片两侧受到压强相等：p1=p2；又因p1=ρgh1 、p2=ρgh2 即ρgh1 =ρgh2 ，所以h1=h2， 即两管液面相平） 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：能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）卫生间地漏：U型水封结构，既实现排水功能，又能有效阻隔下水道的异味、蚊虫返窜。 （5）三峡船闸：世界上最大的人造连通器 第3节 大气压强 一. 大气压强的存在 （1）产生原因：空气受重力作用且具有流动性。因此，空气对浸在其中的物体各个方向都有压强，即大气压强，简称大气压。 （2）证明存在的经典实验： ①马德堡半球实验：1654年，德国马德堡市市长将两个铜半球合拢抽气后，用两队马向相反方向拉才拉开。 ②覆杯实验：玻璃杯装满水，用硬纸片盖住倒置，纸片不掉、水不流。 ③瓶吞鸡蛋实验：点燃棉花放入瓶中，鸡蛋封住瓶口，火熄灭后鸡蛋被压入瓶内。 （3）其它常见的现象：吸盘、自来水笔吸墨水、用吸管吸饮料、抽水机抽水、吸尘器等。 二. 大气压强的测量 （1）托里拆利实验： ①测量过程：取一根一端开口、一端封闭的长约1米的玻璃管，往里面注满水银，用手指堵住管口。将开口一端朝下，浸没在水银中，且将玻璃管竖直放置，移开手指，管内水银柱下降到一定高度时不再下降。用刻度尺测出管内外水银面的高度差约为760 mm，即可计算大气压的值。通常把这样大小的大气压叫做标准大气压。 ②实验分析：管内外水银面的高度差与大气压的大小有关，而与管的粗细、长度、形状等无关。如果玻璃管倾斜，进入到玻璃管内水银的长度会变大，但是水银柱的竖直高度不变；若玻璃管内混入少量空气，由于这部分空气也有压强，管内外水银面高度差会变小，导致测得的大气压强偏小；若在管的顶部开一小孔，则玻璃管和水银槽构成连通器，管中液面会下降，最终管内外液面相平。 ③实验结果：标准大气压——通常把760mm高的水银柱产生的压强叫做标准大气压，用字母p0表示，其大小：p0=1.013×105Pa，粗略计算时，p0=1×105Pa。如果用水来做，则水的高度大约10.3m。 （2） 其他方法测量大气压强 ①用吸盘拉力法：用弹簧测力计测出从光滑玻璃上拉下吸盘所用的力F，将吸盘的底面圆形画在纸上，用刻度尺测出吸盘的直径d，计算出吸盘的面积S，再利用压强公式，即可计算出大气压的大约值（评估：由于吸盘内空气不能完全挤出，使弹簧测力计示数偏小，从而所测大气压数值比实际值偏小） 表达式：。 ②注射器拉力法：把注射器的活塞推至注射器简的底端然后用一个橡皮帽封住注射器的小孔。用绳水平向右慢慢地拉动注射器筒。当注射器中的活塞刚开始滑动时，记下弹簧测力计的示数F。观察并记录注射器筒上所标明的容积V，用刻度尺测出注射器全部刻度部分的长度L。根据公式和，即可以推导出（评估：实验误差较大的原因为注射器内的空气不能完全排出（或注射器漏气）、活塞与注射器筒壁间存在摩擦） （3）大气压强的变化（影响因素） ①海拔：海拔越高，空气越稀薄，气压越低。海拔3000m以内，每升高10m，大气压约减小100Pa。 ②天气、季节：一般晴天比阴天气压高，冬天比夏天气压高。 ③沸点与大气压的关系：液体的沸点随气压减小而降低，随气压增大而升高（青藏高原大部分地区水沸点低于90℃，生活中利用压力锅做饭）。 （4）气压计——测量大气压的仪器叫做气压计 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。 ③自制气压计：取一个瓶子，装入适量带色的水，再取一根两端开口的细玻璃管，在它上面画上刻度，使玻璃管穿过橡皮塞插入水中。从管的上端吹入少量气体，使瓶内气体压强大于大气压，水沿玻璃管上升到瓶口以上。根据玻璃管内水柱的高低，就可以知道外部大气压强的大小，如图所示（测量原理——在玻璃管内的底部取一液片“AB”，因为液片静止，所以p内=p大气压+p水即P内上=p0 + ρ水gh水，因为瓶内气压基本不变，即水对液片向上的压强 p内基本不变，所以当外界大气压强 p0 降低时，h水变大；反之，外界大气压强 p0 增大时，h水变小。该气压计会受温度的影响，当温度升高时，瓶内气压P内变大，h水变大。） 第4节 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机 一、了解活塞式抽水机 （1）结构：活塞式抽水机由圆筒、活塞、出水管、两个单向阀门A、B等组成。 （2）工作原理 ①提起活塞时：阀门A受到大气压的作用关闭。活塞下面空气稀薄，气压小于外界的大气压。低处的水受到大气压的作用，推开阀门B进入圆筒。 ②下压活塞时：阀门B被水压下关闭，水被阻不能向下流动，便冲开阀门A进入圆筒的上部。 ③再提起活塞时：活塞上面的水迫使阀门 A关闭，水从侧管流出。同时井的水又在大气压的作用下推开阀门B而进入圆筒。 核心逻辑：抽水机本身不“吸”水，是活塞运动造成管内气压减小，外界大气压将水压入管内。 【补充】核心物理原理为大气压强的应用①大气压强的存在与特性：空气具有重力和流动性，对浸在其中的物体产生向各个方向的大气压强，标准大气压下大气压约为1.013×105Pa，能支撑约 10.3m高的水柱，这是抽水机能抽水的根本原因；②大气压的压力作用：当抽水机内部形成低压区时，外界大气压大于内部压强，大气压会将低处的水沿进水管压入抽水机内部，利用大气压产生的压力实现液体的移动；③单向阀的工作原理：抽水机的核心配件为单向阀（止回阀），利用液体的压力差实现单向导通、反向关闭，保证水只能沿进水管→抽水机圆筒→出水管的方向流动，不能倒流，这是抽水机连续抽水的关键；④气体压强与体积的关系：一定质量的气体，温度不变时，体积越大，压强越小；体积越小，压强越大。抽水机提起活塞时，圆筒内空间变大，气体压强减小，小于外界大气压；压下活塞时，圆筒内空间变小，压强增大，这一规律是解释抽水机工作过程的重要依据。 二、设计并制作活塞式抽水机 经历“设计—制作—验证—改进”的完整工程实践流程 （1）材料选择说明 ①圆筒：优先选择硬质透明塑料筒（如矿泉水瓶、笔管），要求侧壁无破损、气密性好； ②活塞：选用橡胶塞、海绵块等有弹性的材料，能与圆筒内壁紧密贴合； ③单向阀：用薄塑料片、软胶片等质轻、易形变的材料，能在水的压力作用下灵活开启 / 关闭； ④密封材料：凡士林、橡皮泥、橡胶圈等，用于填充活塞与圆筒的间隙，增强气密性。 （2）制作步骤说明 ①打孔：进水管、出水管的打孔位置需平整，无毛刺，防止划破密封材料导致漏气； ②安装单向阀：进水阀安装在圆筒底部，开启方向向上（向圆筒内）；出水阀安装在活塞上，开启方向向上（向活塞上方）； ③密封处理：活塞与圆筒内壁、打孔处与水管的连接位置，需用密封材料充分填充，反复检查气密性。 （3）常见故障与改进方法 常见故障 核心原因 改进方法 拉动活塞时无法吸水 气密性差，圆筒内无法形成低压区；单向阀装反/堵塞；进水管未浸没在水中 用凡士林密封间隙；重新安装单向阀，清理堵塞物；将进水管下端完全浸入水中 压下活塞时水无法向上流 出水阀无法开启，如阀门材料过硬/被卡住 更换质轻的薄塑料片做阀门，调整阀门位置保证灵活开启 抽水高度低，水流小 高原地区大气压小；活塞与圆筒间隙过大，漏气；阀门关闭不严，水倒流 选用密封性更好的活塞；更换更贴合的阀门材料；在平原地区实验 （4）抽水高度分析 ①理论极限：大气压能支持的水柱高度。 ②实际限制：由于气密性、摩擦等因素，实际抽水高度通常不超过10米。若水源深度超过10米，需使用潜水泵（推水而非吸水）。 ③使用前需灌水：为了排出筒内空气，利用水密封活塞，防止漏气。 第5节 流体压强与流速的关系 一、基本概念与规律 （1）流体：具有流动性的液体和气体统称为流体。 （2）规律：在气体和液体中，流速越大的位置，压强越小；流速越小的位置，压强越大。 二、 经典实验与生活实例 （1）吹纸实验：两张纸自然下垂，向中间吹气，纸张向中间靠拢。 （2）吹硬币/纸条：在硬币上方水平吹气，硬币跳起；手持纸条上方吹气，纸条向上飘起。 （3）乒乓球不掉：漏斗口向下，乒乓球置于漏斗内，从上方吹气，球不掉。 （4）吹不开的乒乓球：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。 （5）“气流喷壶”：水平管中的空气流速增大，导致竖直细管最上端管口处压强减小，水在大气压的作用下上升并进入水平出水管，随气流喷出。 （6）足球“香蕉球”：球旋转带动周围空气流动，一侧流速叠加变大，另一侧变小，产生侧向压强差，使球轨迹弯曲。 （7）“风沿墙面吹过时窗帘飘向窗外”：风刮过时，室外空气流速加快，压强减小，而室内空气流速很慢，压强较大，窗帘在室内、外压力差的作用下被“推向”窗外。 （8）“站台安全线”：列车进站时，带动附近的空气流速加快，在列车周围形成低压区，如果人离列车太近，就会被外侧较大的气压“推向”列车。 （9）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。 （10）飞机的升力 ①飞机机翼的形状：机翼截面的大致形状，其上表面呈弯曲的流线型，下表面则比较平。 ②升力产生的原因：飞机前进时，机翼与周围的空气发生相对运动，相当于气流迎面流过机翼。气流被机翼分成上、下两部分，由于机翼横截面的形状上、下不对称，在相同时间内，机翼上方气流通过的路程较长，因而速度较大，对机翼上表面的压强较小；下方气流通过的路程较短，速度较小，对机翼下表面的压强较大。 机翼上表面受到的压强对机翼产生的压力，机翼下表面受到的压强对机翼产生的压力，因为机翼上、下表面存在压强差，这样就产生了向上的压力差，即飞机的升力（）。 （教材习题选编） 1.根据你的体重可以得到你对地面的压力，再测量你站立时鞋底和地面的接触面积。为简单起见，假设双脚站立时，整个鞋印范围都与地面接触。测量时，在方格纸上画出鞋底的轮廓，看鞋底占有多少个小格（不满一格时，大于半格的算一格，小于半格的不算），再乘每个小格的面积。根据得到的数据，计算你对地面的压强。如果图中每个小格的边长是2 cm，某同学的质量为50 kg，他对地面的压强是多少？与你对地面的压强相比，哪个大？g取10N/kg。 【解析】该同学的重力等于对地面的压力：F=G=mg=50kg×10N/kg=500N，每个小格的面积：S单格=(2cm)2=4cm2，从图中数出一只鞋底的小格数约为34格，则一只鞋底的面积：S单脚=34×4cm2=136cm2，双脚站立时的总接触面积：S=2×136cm2=272cm2=0.0272m2 计算压强。 2.一辆履带拖拉机水平停放在农田里，它的质量是1920kg，每条履带接地的长度是1260 mm，履带的宽度是280 mm。这辆履带拖拉机对地面的压强是多少？g取10 N/kg。 【解析】拖拉机对地面的压力F=G=mg=1920 kg×10 N/kg=1.92×104 N，拖拉机有两条履带，总受力面积：S=2×(L×W)=2×(1.26 m×0.28 m)=0.7056 m2，计算压强= 3.如图是为纪念老红军谢宝金携带一台68 kg的发电机完成长征而立的铜像。（1）根据这座铜像，请你估算：绳索对谢宝金双肩的压强大概是你双肩背最重的书包时所受压强的几倍？估算时可以认为谢宝金在绳索下面垫了和你的书包带一样宽的毛巾。（2）过草地时，怎样使发电机不会陷入泥泞的草地之中？请提出你的想法，并以 “谢宝金长征” 为关键词上网搜索。谢宝金的办法和你的想法一样吗？ 【解析】（1）压强倍数估算：我们可以通过设定合理的估算值来进行计算：，由于受力面积相同，只需要比较电机重力和书包重力之比即可，电机重力,若取最重书包重力，因此大概为7倍。（2）防止陷入草地的方法：根据压强公式，在压力F不变的情况下，增大受力面积S可以减小压强p。因此，可以提出以下想法：增大受力面积：在发电机下方垫上面积较大的木板、竹排或树枝编成的垫子，将发电机的压力分散到更大的面积上，从而减小对草地的压强，防止陷入。分散负重：将发电机拆解为多个部件，由多人分别背负，减小单人对地面的压力。历史事实：通过搜索“谢宝金长征”可知，谢宝金的办法是将发电机绑在一块大木板上，由几个人抬着或拖着在草地上行进，这与“增大受力面积”的想法是一致的。 4.一个空的药瓶，瓶口扎上橡皮膜，竖直地浸没在水中，一次瓶口朝上，另一次瓶口朝下，这两次药瓶在水里的位置相同。为什么每次橡皮膜都向内凹？哪一次凹进得更多？为什么？ 【解析】液体内部向各个方向都有压强。当空药瓶浸没在水中时，橡皮膜处于液体内部，水对橡皮膜产生了向内的压力，因此橡皮膜会向内凹。瓶口朝下时，橡皮膜凹进得更多。原因：液体压强随深度的增加而增大（p=ρgh）。两次药瓶在水里的位置相同，当瓶口朝下时，橡皮膜所处的深度更大，受到的液体压强更大，因此凹进得更多 5.如图所示，容器中间用隔板分成左右两部分，隔板下部用薄橡皮膜封闭一个圆孔，橡皮膜两侧压强不同时橡皮膜的形状发生改变。它可以用来做 “探究液体压强是否与深度、液体密度有关” 的实验。 （1）若要检验“在同种液体中液体压强与深度有关”，应该怎样实验？说出实验步骤和会看到的现象。 （2）若要检验“在深度相同时液体压强与液体密度有关”，应该怎样实验？说出实验步骤和会看到的现象。 【解析】（1）检验“在同种液体中液体压强与深度有关”——实验方法：控制液体密度相同，改变深度。在隔板两侧倒入同种液体（例如水）。使两侧液体的深度不同，观察橡皮膜的形状变化。实验现象：橡皮膜会向深度较小的一侧（右侧）凸出。这说明在同种液体中，深度越大，液体压强越大。 （2）检验“在深度相同时液体压强与液体密度有关”——实验方法：控制深度相同，改变液体密度。在隔板两侧倒入不同密度的液体，例如左侧为水，右侧为盐水，且两侧液体的深度相同（均为 h）。观察橡皮膜的形状变化。实验现象：橡皮膜会向密度较小的一侧（水的一侧）凸出。这说明在深度相同时，液体密度越大，液体压强越大。 6.要在墙上挂一个大画框，怎样保证下边框水平？某同学用水和一根透明塑料管就解决了这个问题。请你说说应该怎样操作。 【解析】操作方法：将透明塑料管中注入适量的水，确保管内没有气泡。将塑料管的两端分别贴在画框下边框的左右两个角附近。调整画框的位置，直到塑料管两端的水面高度完全相同。此时，画框的下边框就处于水平状态，可以进行固定。原理说明：透明塑料管和水构成了一个连通器。根据连通器原理，当连通器内装有同种液体且液体静止时，各容器中的液面总保持相平。因此，当两端水面高度相同时，就说明画框下边框的两个端点在同一水平面上，从而保证了下边框水平。 7.在使用胶头滴管吸取液体时，挤出胶头滴管胶帽内的空气，将玻璃管放入液体中，松手后液体就被“吸” 入玻璃管内。某同学猜想液体不是被“吸”上来的，而是被大气“压”上去的。请你设计一个实验方案验证他的猜想。 【解析】要验证液体是被大气压“压”入滴管，而非“吸”入，核心思路是破坏滴管内外的气压差，观察液体是否还能进入滴管。实验方案：取一支胶头滴管，先将胶帽内的空气挤出，然后将玻璃管插入液体中，松手，观察到液体被“吸”入管内。用一根细针在胶帽上扎一个小孔，再次挤出胶帽内的空气，将玻璃管插入液体中，松手。现象：液体无法进入玻璃管内。结论：扎孔后，胶帽内外气压始终相等，不存在气压差，液体无法被 “压” 入管内，证明液体是被大气压压入滴管的。 8.在“大气压的测量”实验中，如果换用稍微粗一些的玻璃管，或玻璃管内不小心进入了少量空气，是否会影响实验结果？为什么？ 【解析】换用更粗的玻璃管：不影响实验结果。托里拆利实验中，水银柱的高度由大气压决定，与玻璃管的粗细、形状无关。只要管内是真空，水银柱高度就始终约为760mm；玻璃管内进入少量空气：会影响实验结果，导致测量值偏小。管内空气会产生一定的气压，与水银柱的压强共同平衡外界大气压，即p0=p空气+ρgh。因此，水银柱的高度h会比真实值小。 9.1654年，德国马德堡市市长做过一个著名的马德堡半球实验。他让人们把两个铜制空心半球合在一起，抽去里面的空气，然后让两支马队向相反的方向拉这两个半球。当两侧的马达到16匹时，才将半球拉开，并发出巨大的响声。图为同学们利用直径26 cm的压力锅代替空心铜半球模拟马德堡半球实验的情形。他们将压力锅拉开需要的力是多少？实际用力大小与计算的结果是否相同？请说出你的理由。 【解析】计算理论拉力：压力锅的直径d=26 cm=0.26 m，半径r=0.13 m。受力面积S=πr2=π×(0.13 m)2≈0.0531 m2。标准大气压 p0=1.013×105 Pa。所需拉力 F=p0S=1.013×105 Pa×0.0531 m2≈5.38×103 N。实际用力与计算结果不相同，实际用力会小于计算值。理由：实际操作中，压力锅无法被完全抽成真空，内部会残留少量空气，产生一定气压，从而减小了内外的压力差。 10.屋顶的面积是45m2，大气对屋顶的压力是多少？这么大的压力为什么没有把屋顶压塌呢？ 【解析】计算大气压力：F=p0S=1.013×105 Pa×45 m2≈4.56×106 N。屋顶未被压塌的原因：屋顶的上表面受到向下的大气压力，同时下表面也受到大小几乎相等、方向向上的大气压力。这两个力相互平衡，合力几乎为零，因此屋顶不会被压塌。 11.据说1911年秋天，当时世界上最大的轮船之一——奥林匹克号在海上全速前进，另一艘比它小得多的霍克号军舰，沿着与它的航线几乎平行的方向疾驶，两艘船最初相距100m左右，随后相互靠近。一件令人吃惊的事发生了：霍克号突然偏离了自己的航道，向奥林匹克号直冲过来。最后，两艘船剧烈相撞，霍克号把奥林匹克号撞出了一个大洞。请你用所学的物理知识解释这起事故发生的原因。 【解析】这起事故可以用流体压强与流速的关系来解释：当两艘船并排高速行驶时，两船之间的水流通道变窄，水流速度会显著增大。根据伯努利原理，在流体中，流速越大的位置，压强越小；两船内侧（相邻一侧）的水流速度大，压强小。两船外侧的水流速度小，压强大。这样就在两船之间形成了由外侧指向内侧的压强差，进而产生了指向内侧的压力差。这个压力差推动两船相互靠近，尤其是质量较小的霍克号，更容易被推向较大的奥林匹克号，最终导致两船剧烈相撞。这与火车站台安全线的原理是一致的，都是为了避免因流体流速差异导致的危险。 12.如图所示，把一根吸管A插在盛水的烧杯中，将另一根吸管B的管口贴靠在吸管A的上端。往吸管B中吹气，可以看到吸管A中的水面上升，这是什么原因？如果用力吹气，吸管A中的水将从管口流出。想一想，这个现象有什么实用价值？ 【解析】流速变化：往吸管B中吹气时，吸管A上端的空气流速会急剧增大，而吸管A下端（水中部分）的空气流速几乎为零。压强差异：根据 “流体中流速越大的位置，压强越小”的规律，吸管 A 上端的大气压强会远小于下端水面受到的外界大气压。压力差作用：吸管A下端的大气压会对烧杯中的水产生向上的压力，这个压力大于上端的向下压强，从而将水向上推，导致吸管A中的水面上升；用力吹气时，上端压强进一步减小，压力差足够大，水就会被压出管口。现象的实用价值：该原理是喷雾器（如香水喷雾瓶、园艺喷雾器、医用雾化器） 的核心工作机制。 1 / 12 学科网（北京）股份有限公司 $