第九章 压强 复习讲义--2025-2026学年人教版物理八年级下学期
2026-05-20
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2份
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66页
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普通
资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理人教版八年级下册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 复习与提高 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-单元练习 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 29.90 MB |
| 发布时间 | 2026-05-20 |
| 更新时间 | 2026-05-20 |
| 作者 | 景源数理知识驿站 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-05-20 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/57946313.html |
| 价格 | 2.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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摘要:
该初中物理压强单元复习讲义通过思维导图系统构建知识体系,以表格对比重力与压力的区别,实验探究部分用控制变量法和转换法分析压力作用效果及液体压强特点,分固体、液体、大气压强等题型梳理重难点,呈现知识内在联系。
讲义亮点在于跨学科实践“制作简易活塞式抽水机”,结合大气压原理培养科学探究能力,典例设计压强叠块、切割等综合问题,通过能力提升和中考链接分层训练,帮助学生构建科学思维,教师可据此实施精准教学,提升复习效率。
内容正文:
第九章 压强 知识归纳与题型总结
思 维 导 图
培 优 讲 练
题型01 压强
一、压强与压力
1、压强:压强是表示压力作用效果(形变效果)的物理量,符号为p。
2、压强的单位:在国际单位制中,压强的单位是帕斯卡,简称帕(符号是Pa),即牛顿/平方米,压强的常用单位有千帕(符号是KPa)、千克力/平方厘米、托。
3、重力和压力的区别
重力
压力
定义
由于地球的吸引而使物体受到的力
垂直作用在物体表面上的力
产生原因
由于地球的吸引而产生
由于物体对物体的挤压而产生
方向
总是竖直向下
垂直于受压面且指向被压物体
作用点
物体的重心
在受压物体的表面上
施力物体
地球
对受力物体产生挤压作用的物体
联系
在通常情况下,静止在水平地面上的物体,其重力等于物体对地面的压力
4、压力和压强是截然不同的两个概念:压力是支持面上所受到的并垂直于支持面的作用力,跟支持面面积,受力面积大小无关;压强是物体单位面积受到的压力,跟受力面积有关。
二、探究影响压力的作用效果的因素
1、实验目的、原理、方法
(1)实验目的:探究压力作用效果与上面因素有关。
(2)实验原理:。
(3)实验方法:控制变量法、转换法。
2、实验步骤
步骤①如图甲,把小桌腿朝下放在泡沫塑料上;观察泡沫塑料被压下的深度。
步骤②如图乙,在桌面上放一个砝码观察泡沫塑料被压下的深度。
步骤③再把小桌翻过来,如图丙,观察泡沫塑料被压下的深度。
3、实验结论及应用
(1)受力面积一定时,压力越大,作用效果越明显。
(2)压力大小一定时,受力面积越小,作用效果越明显。
三、压强计算和大小比较
1、压强公式:(适用范围:这是压强的定义式,适用于所有物体间的压强计算,无论气体、固体、液体)。
2、固体压强大小的比较
(1)准确判断压力、受力面积及其变化:固体压强的大小与压力的大小、受力面积有关。
(2)找准产生压强的压力和该压力的受力面积是关键;抓住“谁对谁的压强”,找到压力的施力物体和受力物体,以及这两个物体的接触面积就可以准确判断压力和受力面积。利用公式,采用控制变量法。
四、减小或者增大压强的方法及其应用
1、减小压强方法:(1)压力一定,增大受力面积;(2)受力面积一定,减小压力;(3)同时减小压力,增大受力面积。
2、增大压强方法:(1)压力一定,减小受力面积;(2)受力面积一定,增大压力;(3)同时增大压力,减小受力面积。
五、压强的叠块、切割等问题
1、压强的叠块:叠放类问题涉及两个或多个物体叠放在一起,对地面产生的压强变化。例如,当甲、乙两个实心均匀正方体叠放时,若它们对地面的压强相等,将乙放在甲的上表面或甲放在乙的上表面,会导致甲对地面增加的压强与乙对地面增加的压强不同。这类问题的关键在于找到压力和受力面积,紧抓变量和不变量,同时注意题目中的隐含条件,如质量、受力面积和压强的关系。
2、压强的切割:切割类问题则涉及将物体切割后重新放置,观察切割部分或全部对压强的影响。例如,将正方体木块水平或竖直切割后,剩余部分对水平桌面的压力关系会发生变化。这类问题的解决方法包括考虑受力面积不变或减小、压力减小等因素,以及通过计算确定压强的变化。
【探究归纳】压强是物体单位面积上受到的压力,用来表示压力作用效果的强弱。
【典例1-1】翠湖是本地市民骑行的好去处。关于骑行中的知识,下列说法错误的是( )
A.当自行车轮胎缓慢漏气时,车胎与地面接触面积增大,自行车对地面的压强逐渐变小
B.刹车时用力捏闸,是通过增大压力来增大摩擦力
C.骑行速度越快,惯性越大,越难停下
D.自行车需要蹬踏板才能一直向前运动,说明力是改变物体运动状态的原因
【答案】C
【详解】A.自行车对地面的压力等于人和车的总重力,漏气过程总重力不变,所以压力不变;车胎漏气后接触面积增大,根据压强公式,不变、变大,压强变小,故A正确;
B.刹车用力捏闸,是在接触面粗糙程度不变时,通过增大闸皮与轮胎间的压力来增大摩擦力,故B正确;
C.惯性是物体的固有属性,惯性大小只和物体质量有关,和运动速度无关。骑行速度快难停下是因为动能更大,不是惯性变大,故C错误;
D.根据牛顿第一定律,力不是维持物体运动状态的原因,力是改变物体运动状态的原因。自行车不蹬会停下是因为受阻力作用改变了运动状态,持续蹬踏板是为了平衡阻力,不是维持运动,故D正确。
本题选择错误的选项,故选C。
【典例1-2】如图所示,下列关于压力和压强的说法正确的是( )
A.甲图越野车轮胎宽大,是为了增大压强
B.乙图剪刀磨得很锋利,是为了增大压强
C.丙图两手指感受不同,是因为压力不同
D.丁图啄木鸟的喙很尖,是为了增大压力
【答案】B
【详解】A.甲图中越野车轮胎宽大,是在压力一定时,增大受力面积,从而减小压强,故A错误;
B.乙图中剪刀磨得很锋利,是在压力一定时,减小受力面积,从而增大压强,便于剪断物体,故B正确;
C.丙图中两手指感受不同,是因为铅笔两端对手指的压力相同(相互作用力大小相等),但笔尖受力面积小,压强大,所以两手指感受不同,不是压力不同,故C错误;
D.丁图中啄木鸟的喙很尖,是在压力一定时,减小受力面积,从而增大压强,故D错误。
故选B。
【典例1-3】如图甲所示,长方体的底面是边长为10 cm的正方形,高为20 cm,密度为,A竖直放置在水平桌面上对桌面的压强为________Pa。现将长方体中间面沿竖直方向挖出一个体积为V的小长方体B,B的底面是边长为5 cm的小正方形,将B竖直放置在水平桌面上(如图乙),B对桌面的压强为,此时A对桌面的压强为,若,则________。(g取10 N/kg)
【答案】 4000/ 400
【详解】A竖直放置在水平桌面上对桌面的压强
步骤1:设小长方体B的高度为
B的底面积
B的体积
B的重力
B对桌面的压强
步骤2:分析挖去B后A对桌面的压强
原A的底面积
原A的体积
挖去B后,A剩余的重力
A对桌面的压强(受力面积不变,仍为)
步骤3:由列方程求解
约去,化简,即,整理得
步骤4:计算体积
题型02 液体的压强
一、液体压强的产生原因及特点
1、液体压强产生的原因:由于液体受重力和流动性的作用,若液体在失重的情况下,将无压强可言。
2、液体压强具有以下几个特点
(1)液体除了对容器底部产生压强外,还对“限制”它流动的侧壁产生压强,固体则只对其支承面产生压强,方向总是与支承面垂直。
(2)在液体内部向各个方向都有压强,在同一深度向各个方向的压强都相等,同种液体,深度越深,压强越大。
二、探究液体压强的特点实验
1、实验目的、原理、方法
(1)实验目的:探究影响液体内部压强的因素有哪些;
(2)实验方法:控制变量法。
2、实验猜想:液体内部压强可能与液体深度,液体的密度,液体重力,方向等有关。
3、实验步骤
步骤①将水倒入烧杯,如图甲,控制探头在水下深度不变,调节旋钮改变探头的朝向,观察并测出U形管中液面的高度差,将数据填入表格;
步骤②如图乙,控制橡皮膜的朝向不变,改变探头浸入水中的深度,观察并测出U形管中液面的高度差,将数据填入表格;
步骤③如图丙,控制探头在水和盐水下的深度相同,观察并测出U形管中液面的高度差,将数据填入表格。
4、实验结论及应用
(1)液体内部向各个方向都有压强,压强随液体深度的增加而增加。
(2)同种液体在同深度的各处,各个方向的压强大小相等。
(3)不同的液体,在同一深度产生的压强大小与液体的密度有关,密度越大,液体的压强越大。
三、压强计的结构及原理
1、压强计的构造:是一种采用U形管构造,内装水或水银,运用帕斯卡原理测量液体和气体的压强的一种物理仪器。
2、压强计的原理:压强计是用来测量较小的压强的
(1)在U形管内装有色液体,两侧液面都受大气压强的作用,两侧液面在同一高度。
(2)如果把金属盒放入液体中,橡皮膜受到液体压强的作用,而向里凹,封闭在管内的气体把这个压强传递给液体,两侧液面出现高度差。
(3)此时右侧液面受到的压强仍是大气压,左侧液面受到的压强等于大气压强与液体压强之和再减去橡皮膜单位面积弹力的平均值,如果橡皮膜的弹力很小,两侧液柱高度差所产生的压强就近似等于液体的压强。
四、液体压强的计算和大小比较
1、液体压强的计算公式:计算液体压强的公式是p=ρgh。
(1)液体压强的大小只取决于液体的种类(即密度ρ)和深度h,而和液体的质量、体积没有直接的关系。
(2)运用液体压强的公式计算确定深度时,要注意是指液体与大气(不是与容器)的接触面向下到某处的竖直距离,不是指从容器底部向上的距离(那叫“高度”)。
(3)液体压强公式推导:其中ρ为液体密度,g为重力常数,S为横截面积,h为水柱高度,V为水柱体积。
2、液体压强中隐含“密度不同”的有关计算:由液体的压强公式p=ρgh可知,液体的压强大小取决于液体的密度和深度,深度的不同比较直观,一眼可以看到,而密度不同需引起注意,有时直接给出物质不同,密度不同,有时则隐含着密度不同,需要自己发现。
3、液体对容器底的压强、压力与容器对支持面的压强、压力的计算方法:
液体对容器底的压强和压力与容器对支持面的压强和压力不是一同事。
(1)液体内部压强是由液体的重力产生的,但液体对容器底的压力并不一定等于液体的重力,而等于底面积所受的压强乘以受力面积,因此,处理液体内部问题时,先求压强再算压力。
(2)容器对支持面的压力和压强,可视为固体问题 处理,先分析压力大小,再根据计算压强大小。
4、液体压强的大小比较:液体内部的压强主要与液体的密度、深度有关,比较其大小一定采取控制变量法来分析,利用公式采用密度比较法和深度比较法。
五、连通器的原理
1、连通器:上端开口,下部相连通的容器叫做连通器。
2、连通器的原理:连通器里装同一种液体且液体不流动时,各容器的液面保持相平。
3、连通器的应用:水渠的过路涵洞、茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸等都是根据连通器的原理来工作的。
4、船闸工作原理:船闸的工作原理主要是利用连通器的原理,通过调整闸室中的水位来实现船舶在不同水位间的升降,从而通过集中的航道水位落差。船闸主要由闸室、上游引航道、下游引航道、上游闸首和下游闸首组成。
【探究归纳】液体因受重力和流动性产生压强,内部向各个方向都有压强,同种液体同一深度各方向压强相等,深度越深压强越大。
【典例2-1】如图所示,甲、乙两个质量、底面积都相等的容器内装有质量相同的不同液体,容器对桌面的压强分别为、,则_____,甲、乙两容器内液体对容器底的压力分别为、,则_____(均选填“>”“<”或“=”)。
【答案】 = >
【详解】由于甲、乙两个质量、底面积都相等的容器内装有质量相同的不同液体,故甲、乙容器与内部液体的总重力相等,由可知,对桌面的压强分别为。
由题意可知,甲、乙中液体质量相同,如图所示,甲中液体体积比乙中液体体积大,由可知,;
液体对容器底的压力大小等于液体中间规则液柱的重力,即,所以液体的重力等于中心液柱重力加容器凸起部分液体的重力,即
由于容器规格相同,所以两个容器凸起部分体积相同,而,所以甲容器凸起部分液体质量小于乙容器凸起部分液体质量,因此也有;
由于,所以甲、乙中心部分液柱重力关系为
所以甲、乙两容器内液体对容器底的压力关系。
【典例2-2】如图甲,一足够高的圆柱形容器盛有一定量的水,水深0.1 m,底面积为,容器和水的总重力为300 N,静止在水平地面上,则容器对地面的压强为_________Pa。如图乙,将一均匀合金柱体缓慢放入该盛水容器中,合金柱体底面积为,静止后有一半体积浸入水中。若水对容器底部的压强变化量为、容器对地面的压强变化量为,,则合金柱体的密度为_________。(,g取10 N/kg)
【答案】 1500
【详解】[1]水平地面上,容器对地面的压力等于总重力,则容器对地面的压强为
[2]水的体积
合金柱体静止时有一半体积浸入水中,此时水的深度为
水对容器底部的压强变化量为
由得容器对地面的压强变化量为
容器对地面的压力变化量等于合金柱体的重力,即
合金柱体的质量为
合金柱体的体积为
合金柱体的密度
【典例2-3】图是家中常用的吸盘,小洛认为吸盘能够“吸”在墙壁上是大气压强的作用,为了证明这个猜想,她可采用的方法是________;小洛还认为,若进一步挤压出吸盘与墙壁间的空气,可增大吸盘受到的摩擦力,你认为她的想法是否正确?并说明理由:________。
【答案】 将吸盘内的空气压出,观察吸盘是否脱落;用尖锐物刺破吸在墙上的吸盘,吸盘会因内外气压平衡而掉落 不正确,吸盘静止时摩擦力等于重力,挤压空气不改变重力,摩擦力不变
【详解】略
题型03 大气压强
一、大气压强的存在
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、产生原因:因为空气受重力作用并且具有流动性。
3、马德堡半球实验证明了:(1)大气压的存在(2)大气压很大。
4、大气压的存在现象
(1)覆杯实验:当在一个杯子中装满水,并用一张纸覆盖杯口后倒置,水不会流出,这是因为大气压力大于水的重力,使得纸紧紧贴在杯口上,证明了大气压的存在。
(2)鸡蛋进入瓶子:将一个去掉壳的煮熟鸡蛋放入一个广口瓶中,然后用酒精灯对瓶子外部进行加热,待瓶子内部空气受热膨胀后迅速冷却,使得瓶内气压降低,大气压力将鸡蛋压入瓶中。
(3)吸盘实验:将吸盘紧密贴合在平滑的表面上,然后尝试将其拉起,会发现需要较大的力,这是因为大气压力紧紧地将吸盘压在表面上,证明了大气压力的作用。
(4)吸饮料和吸盘式挂钩:当我们用吸管吸饮料时,或者使用吸盘式挂钩挂物品时,都是利用了大气压力的原理。吸管内部的气压降低,使得饮料在大气压力的作用下进入口中;吸盘式挂钩则是利用大气压力将吸盘紧紧压在表面上。
二、大气压的测量
1、托里拆利实验
(1)精确测量出标准大气压数值的实验:托里拆利实验。
(2)实验过程:在长约1m,一端封闭的玻璃管里灌满水银,将管口堵住,然后倒插在水银槽中放开堵管口的手指后,管内水银面下降一些就不再下降,这时管内外水银面的高度差约为760mm。
(3)结论:大气压p0=760mmHg=76cmHg=1.01×105Pa(其值随着外界大气压的变化而变化)。
2、估测大气压值实验
(1)实验目的:估算大气压强的数值。
(2)实验原理:。
(3)二力平衡:活塞受到弹簧测力计拉力与大气压力处于平衡状态,这两个力是一对平衡力。
(4)实验器材:注射器;弹簧测力计;细线;橡皮帽;刻度尺。
(5)实验步骤
步骤①把注射器的活塞推至注射器针筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器小孔。
步骤②用细线拴住注射器活塞颈部,使线的一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动针筒,当活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数为F。
步骤③读出注射器针筒上有刻度部分的容积V。
步骤④用刻度尺测出注射器针筒上有刻度部分的长度L。
(7)实验计算方法
①注射器近似圆柱体,由体积公式可以算出活塞的横截面积。
②根据公式求出大气压强。
三、大气压的综合应用
1、大气压的特点:空气内部向各个方向都有压强,且空气中某点向各个方向的大气压强都相等。
2、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。
3、大气压变化规律:在海拔3000米以内,每上升10米,大气压大约降低100 Pa。
4、沸点与压强:一切液体的沸点,都是随气压减小而降低(如在海拔高的山上煮饭,煮不熟),随气压增大而升高(如用高压锅煮饭快)。
5、体积与压强:质量一定的气体,温度不变时,气体的体积越小压强越大;气体体积越大压强越小。
6、大气压强公式:,大气压强一般指气压,是作用在单位面积上的大气压力,即在数值上等于单位面积上向上延伸到大气上界的垂直空气柱所受到的重力。
【归纳总结】大气压强是大气对浸在其中物体的压强,由空气的重力和流动性产生,马德堡半球实验证明了它的存在且很大,生活中覆杯实验、吸盘挂钩等现象都利用了大气压。
【典例3-1】某玻璃厂用圆形低压吸盘搬运玻璃。如图中E为圆形吸盘,其面积为,ABCD为一正方形平板玻璃,边长为1m,重180N。平板玻璃的质量为__________kg,将吸盘内气体慢慢抽出,若吸盘能将该平板玻璃水平吸住并保持静止,当吸盘内外压力差为__________N时恰能吸起这块玻璃,恰能吸起时吸盘内气体压强为__________Pa。(,大气压。)
【答案】 18 180
【分析】考查重力、大气压与压强综合应用,关键在于吸盘吸起玻璃时,压力差与重力平衡,内外压力差等于重力,利用求压强差,由得内部气压。
【详解】平板玻璃的质量为
当吸盘恰能吸起玻璃时,平板玻璃恰好静止,可得内外压力差等于玻璃的重力
根据
吸盘内外气体压强差
可得吸盘内的气体压强
【典例3-2】在生产生活中,人们常用抽水机将水从低处抽到高处。如图是活塞式抽水机工作原理的示意图,将手柄COD视作一个杠杆,用力压C点,活塞被提起,低处的水进入圆筒。
(1)活塞式抽水机是利用____将水从井中抽出的。
(2)下列现象与活塞式抽水机工作原理不相同的是( )
A.用胶头滴管吸取液体
B.高压锅更容易将食物煮的软烂
(3)观察结构可知,手柄COD的实质为____杠杆。
(4)向下压活塞时____(选填“A”或“B”)被打开,水进入圆筒上端。
【答案】(1)大气压
(2)B
(3)省力
(4)A
【详解】(1)活塞式抽水机的活塞上提时,内部气压减小,小于外界大气压,在大气压作用下,水从井中进入抽水机内,将水从井中抽出。
(2)A. 用胶头滴管吸取液体,使管内气压小于外界大气压,利用大气压将液体压入滴管,故A不符合题意;
B. 高压锅更容易将食物煮的软烂,是利用了气压越高,沸点越高,故B符合题意。
故选B。
(3)观察结构可知,手柄COD绕O点转动,则O点为支点,手柄COD的动力臂大于阻力臂,动力小于阻力,所以手柄COD的实质为省力杠杆。
(4)向下压活塞时,活塞下方气体的体积变小,密度变大,压强变大,大于大气压,水会推着A打开,同时压着B阀门,使其关闭,水进入圆筒上端。
【典例3-3】图甲是某小组用自己制作的简易活塞式抽水机抽水的情景。该抽水机的结构如图乙所示,将塑料片粘在活塞上作为阀门A,把玻璃球放到瓶子里作为阀门B。当抽水机连续出水时,向上提起活塞,阀门A ______(填“打开”或“关闭”),低处的水受到______的作用推开阀门 B进入圆筒;压下活塞时,阀门______(填“A”或“B”)关闭,水受阻不能向下流动。
【答案】 关闭 大气压 B
【详解】[1][2]由图可知,当抽水机连续出水时,向上提起活塞,阀门A受到上方水的压力作用而关闭,上面的水被提向高处;活塞下面的空气稀薄,气压小于外界大气压,于是,低处的水由于受到大气压的作用推开阀门B进入圆筒。
[3]压下活塞时,水受到向下的压力,阀门B被水压紧关闭,水受阻不能向下流动。
题型04 跨学科实践:制作简易活塞式抽水机
1、了解活塞式抽水机的工作原理
取一个注射器,把针头插到装有水的盆中,向上拉动活塞,就能看到水从低处升到高处。如果向下压活塞,水就会被压回盆中。怎样才能不断地将水提升到高处呢?
活塞式抽水机就巧妙地解决了这个问题。下图是活塞式抽水机工作原理的示意图。其中,活塞跟筒壁紧密接触同时又可以上下移动,A、B 是只能向上开启的阀门。使用时,若提起活塞,阀门 A 受到大气压的作用而关闭,活塞的下面空气稀薄,气压小于外界的大气压。于是,低处的水受到大气压的作用推开阀门 B 进入圆筒(图甲);当压下活塞时,阀门 B 被水压下而关闭,水受阻不能向下流动,于是冲开阀门 A 进入圆筒的上部(图乙);再提起活塞时,活塞上面的水迫使阀门 A 关闭,水从出水管流出。与此同时,低处的水又在大气压的作用下推开阀门 B 而进入圆筒(图丙)。这样,活塞不停地上下移动,水就从管口连续不断地流出。
2、核心工作原理
基于大气压与单向阀配合:向下压活塞时,活塞下方空间缩小,内部气压增大,底部单向阀关闭、活塞上单向阀打开,水从活塞上方流出;向上拉活塞时,活塞下方空间扩大,气压减小,外界大气压将水从水源压入管内,底部单向阀打开、活塞上单向阀关闭,水进入活塞下方;反复推拉活塞,即可持续抽水。
3、关键注意事项
(1)活塞需选用弹性适中的材料(如橡胶塞),与管壁贴合紧密,同时缠绕生料带等辅助密封,避免漏气影响抽水效果。
(2)进水、出水两个单向阀安装方向必须正确,且保证开合灵活,防止水倒流导致抽水失败。
(3)首次抽水前必须向管内引水,排出管内空气,否则无法利用大气压完成吸水动作。
(4)推拉活塞杆时要匀速平稳,避免暴力操作导致活塞杆弯曲或管体破裂。
(5)底部进水口需完全浸没在水中,且加装细滤网,防止泥沙杂质进入管内堵塞单向阀。
(6)避免使用尖锐杆件或腐蚀性胶水,儿童操作时需成人监护,防止划伤或化学刺激。
【归纳总结】制作简易活塞式抽水机是通过利用大气压原理,设计并制作简易活塞式抽水机,同时调试优化其密封性、阀门灵活性等部件,实现抽水功能,以此结合物理知识与工程设计能力的实践项目。
【典例4-1】阅读材料,回答问题。
在日常生活中,装有洗手液或洗发液的瓶子,其瓶盖都是按压式的,如图甲所示。按压式瓶盖的工作原理是什么呢?液体是怎么“吸”上来的?
洗手液瓶中有个按压式吸液结构,它由导液管、进液阀门、弹簧、活塞、出液阀门、出液管、储液筒等组成,如图乙所示,其中进液阀门和出液阀门是塑料小球,进液阀门位于弹簧下端,出液阀门位于活塞上端。
使用的时候,通过手向下按压,活塞向下移动,弹簧被压缩使得进液阀门关闭,出液阀门打开,储液筒里的液体从出液管流出瓶外;当手松开时,弹簧恢复原来的自然状态,使得活塞向上移动,出液阀门关闭,进液阀门打开,液体从导液管通过进液阀门进入储液筒。这样活塞在圆筒中上下往复运动,不断地把液体“吸”出瓶外。
(1)按压式瓶盖的工作原理和( )原理相同。
A.活塞式抽水机 B.飞机机翼 C.液体压强计
(2)向下按压后松手时,液体从导液管通过进液阀门进入储液筒,是因为瓶中气压________(选填“大于”“小于”或“等于”)储液筒中气压。
(3)如果在使用按压式洗手液瓶时,故意将瓶盖与瓶口之间留一条缝隙(即不密封),反复按压活塞_________(选填“能”或“不能”)挤出洗手液,请说明理由:________。
【答案】(1)A
(2)大于
(3) 能 瓶内气压始终与外界大气压相同
【详解】(1)按压式瓶盖通过活塞的往复运动实现液体的吸入和排出,与活塞式抽水机的工作原理一致,均利用气压差和阀门控制液体流向。飞机机翼依赖流体压强差产生升力,液体压强计用于测量液体内部压强,均不符合题意,故选A。
(2)松手时活塞上移,储液筒容积增大,内部气压减小,而瓶内气压保持不变,形成瓶内气压大于储液筒气压的条件,液体在大气压作用下通过导液管进入储液筒。
(3)[1][2]瓶盖留缝隙时,瓶内气压始终与外界大气压相同。按压时储液筒内气压增大使液体流出;松手时筒内气压减小,外界大气压通过缝隙作用在液面上,仍能推动液体进入储液筒,故不影响使用。
【典例4-2】如图所示,阀门关闭时,、两竖直细玻璃管中的液面高度相同。打开阀门,待水流稳定后,管下端的水流速度________(选填“大于”、“小于”或“等于”)管下端的水流速度,所以管下端的水压较________(选填“大”或“小”),管中的液面较________(选填“高”或“低”)。
【答案】 大于 小 低
【详解】A管下端的管道较细,B管下端的管道较粗,因此在水流量一定时,管道越细,水流速度越大;管道越粗,水流速度越小,所以A管下端的水流速度大于B管下端的水流速度,根据流体压强与流速的关系,流速越大,压强越小,因此A管下端的水压较小。
因为A管下端压强小,能支撑的水柱就更低,所以A管中的液面较低。
【典例4-3】图甲是飞机在高空水平匀速飞行时,空气与飞机机翼相对运动的示意图。请在图乙中画出机翼在竖直方向上的受力情况(为重心)。
【答案】
【详解】飞机在高空水平匀速飞行时,处于平衡状态,受平衡力作用,在竖直方向上受重力G(方向竖直向下)和升力F(方向竖直向上),这两个力是一对平衡力,如下图所示:
题型05 液体压强与流速的关系
1、流体:流动的物体,指的是液体和气体;如:空气、水等。
2、液体压强:流体流动时的压强称作流体压强。空气和水流动时有快有慢,流体在流速大的地方压强较小,在流速小的地方压强较大。
3、液体压强与流速的关系:在气体和液体中,流速越大的位置压强越小。
4、流体压强与流速的关系在生活中的应用:飞机飞行、喷雾器、汽油发动机的汽化器、球类比赛中的旋转球、跑车上的扰流装置、龙卷风能够把树连根拔起、滑翔伞能在空中掉不下来等。
5、飞机的升力的产生:飞机的机翼通常都做成上面凸起、下面平直的形状。
(1)当飞机在机场跑道上滑行时,流过机翼上方的空气速度快、压强小,流过机翼下方的空气速度慢、压强大。
(2)机翼上下方所受的压力差形成向上的升力。
【归纳总结】在气体和液体这类流体中,流速越大的位置压强越小,流速越小的位置压强越大;飞机机翼上方空气流速快、压强小,下方流速慢、压强大,由此产生的压力差就是向上的升力,喷雾器、跑车扰流板等也都利用了这一规律。
【典例5-1】对于托里拆利实验中,试管中水银液面下降的原因,十七世纪主要有两种观点。观点一,液面下降是因为管内的部分液体变成气体,管内气体越多,液面下降越多。观点二,管内液面上方是真空。现将两根长且规格相同的玻璃管分别装满水和酒,倒置在相应液体槽中。酒的密度比水小,且比水易变成气体。试管内液面稳定时( )
A.试管倾斜放置后,试管内外液面高度差会减小
B.换用内径更大的试管进行实验,试管内外液面高度差会减小
C.在海拔更高的地方进行实验,试管内外液面高度差会增大
D.如果甲试管内液面高度较低,说明试管内液面上方是真空
【答案】D
【详解】A.试管内外液面高度差指竖直高度差,大小由大气压决定。试管倾斜后大气压不变,竖直高度差不变,只是试管内液柱的长度变长,故A错误;
B.根据 ,液柱高度差只和大气压、液体密度有关,和试管内径无关,因此换用内径更大的试管,高度差不变,故B错误;
C.海拔越高,大气压越小,根据 ,大气压减小则液柱高度差减小,故C错误;
D.若管内液面上方是真空,公式简化为:水的密度大于酒,因此水的液柱高度更小,即甲试管液面高度更低。 若液面下降是因为液体汽化产生气体:酒比水更易汽化,管内气压更大,会是乙试管液面高度更低。 因此如果甲试管液面高度较低,说明管内液面上方是真空,故D正确。
故选D。
【典例5-2】如图所示是一个能预报天气的小发明“晴雨表”,A为玻璃管,与大气相通,B为密闭的玻璃球,A与B下部连通,内装有红墨水。当A管液面明显上升时,天气往往转为阴雨天。下列说法中正确的是( )
A.该“晴雨表”放在温度升高的环境中,A管液面高度不变
B.A玻璃管越粗,管内水柱高度变化越明显
C.A管液面上升,说明外界气压降低
D.该“晴雨表”从楼下拿到楼上时A管液面会下降
【答案】C
【详解】A.把“晴雨表”放在温度升高的环境中,密闭的B球内气体受热膨胀,压强增大,会把红墨水压向A管,A管液面会上升,故A错误;
B.A玻璃管越粗,在B球内气体压强变化量相同时,管内水柱高度变化越不明显,故B错误;
C.A管液面上升,说明外界大气压降低,B球内的气体就会把红墨水压向A管,故C正确;
D.从楼下拿到楼上,海拔升高,外界大气压降低,A管液面会上升,不是下降,故D错误。
故选C。
【典例5-3】把同种材料制成的甲、乙两个实心正方体,放在水平桌面上,甲、乙对桌面的压强分别为和。把甲放在乙的上面,如图所示,则乙对桌面的压强为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】设正方体甲边长为L1,乙为L2,甲、乙密度均为ρ,由题意可知,甲、乙对桌面的压强分别为,
则甲、乙对桌面的压力分别为,
因为甲、乙对桌面的压力等于自身重力,则甲放在乙的上面时,整体对桌面的压力
由可得此时乙对桌面的压强
能 力 提 升
1.物理兴趣小组的同学对如图所示的现象进行讨论,其中正确的是( )
A.图甲:弹簧受到的拉力是弹簧形变产生的,手指对弹簧的力等于弹簧对手指的力
B.图乙:对沸腾的水停止加热,抽气减压,水会再次沸腾,说明气压减小,水的沸点降低
C.图丙:活塞式抽水机利用大气压来抽水,活塞式抽水机提升水的最大高度约为
D.图丁:微小压强计中的形管是一个连通器
【答案】B
【详解】A.弹簧受到的拉力是手的形变产生的,而非弹簧自身形变产生的。手指对弹簧的力与弹簧对手指的力是相互作用力,大小相等,故A错误;
B.液体的沸点随气压减小而降低。对沸腾的水停止加热后,抽气减压使水面上方气压降低,水的沸点随之降低,当水温高于此时的沸点时,水会再次沸腾,故B正确;
C.活塞式抽水机利用大气压工作,其提升水的最大高度由大气压能支持的水柱高度决定。标准大气压约为,根据,可支持的水柱高度约为10.3m,而非760mm,故C错误;
D.连通器的定义“上端开口、底部互相连通的容器”。微小压强计的U形管一端通过探头与封闭的橡皮管相连,上端不都开口,不符合连通器的定义,故D错误。
故选B。
2.如图所示是小聪同学研究液体压强时,绘制的a、b两种液体的压强与深度的关系图像。现将质量相等的a、b两种液体倒入相同的容器中,如图甲、乙所示。则下列分析正确的是( )
A.甲容器中盛有的是b液体
B.甲容器底部受到液体的压强小于乙容器底部受到的压强
C.甲容器对桌面的压强小于乙容器对桌面的压强
D.若A、B两点处的液体压强相等,则B点深度是A点深度的倍
【答案】D
【详解】由图像数据可知,根据得
所以。
A.液体质量相等时,根据,密度大的液体体积小。两容器相同,甲容器液面低,装的是密度大的a液体,故A错误;
B.液体对柱形容器底部的压力等于重力,液体的质量相同,故对容器底部的压力相等,两容器底面积相等,由可知,两容器底部受到液体的压强相等,故B错误;
C.容器对桌面的压力等于,甲、乙容器相同,重力相等,两液体重力相等,所以两容器对桌面的压力相等,两容器底面积相等,由可知,两容器对桌面的压强相等,故C错误;
D.A、B两点处的液体压强相等,,故D正确。
故选D。
3.如图所示,圆柱形的杯子底部放有一个冰块,冰对杯底的压力和压强分别为,冰熔化成水后对杯底的压力和压强分别为,不计水的蒸发,则( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】AB.冰熔化前后对底部的压力不变,即,故A错误,B正确;
CD.冰熔化成水后杯底的受力面积变大,根据压强公式可知,对杯底的压强变小,即,故CD错误。
故选B。
4.如图所示,底面积和质量都相同的A、B两容器,装有质量相同的不同液体,放在水平桌面上,液面恰好相平,则下列说法正确的是( )
A.容器A中的液体密度等于容器B中的液体密度
B.A容器底受到的压强小于B容器底受到的压强
C.A容器底受到的压力等于B容器底受到的压力
D.A容器对桌面的压强大于B容器对桌面的压强
【答案】B
【详解】A.A容器上宽下窄,根据题意,则A中液体体积较大,根据,质量相同,体积越大则密度越小,故A错误;
B.两容器液面高度相同,且,根据可知,,故B正确;
C.两容器底面积相同,,由可知,,故C错误;
D.容器对桌面的压力等于容器和液体的总重力,因为容器质量相同、液体质量也相同,所以总重力相同,又因为两容器底面积相同,根据可知,两容器对桌面的压强相等,故D错误。
故选B。
5.下列现象与飞机升空原理相同的是( )
A.图甲:底部连通的四个玻璃管中的液面相齐
B.图乙:用硬纸片盖住装满水的玻璃杯,倒置后硬纸片不会掉下
C.图丙:向水平方向吹气,下垂的纸条会向上运动
D.图丁:真空吸盘吸住玻璃
【答案】C
【详解】本题考查流体压强与流速的关系在生活中的应用。飞机升空是因为机翼上下表面空气流速不同,导致压强差产生升力。
A.图甲中运用原理为连通器原理,即同种液体静止时各容器液面保持相平。与流速、压强差无关,不符合飞机升空原理,故A不符合题意;
B.图乙中外部大气压支撑纸片与水柱重量,故硬纸片不会掉下。并非由流速差异引起压强差,不符合飞机升空原理,故B不符合题意;
C.图丙吹气使纸条上方空气流速增大,压强减小,下方空气流速小、压强大,形成向上压力差将纸条托起。与飞机机翼升力产生机制相同,符合飞机升空原理,故C符合题意;
D.图丁中真空吸盘吸住玻璃是由于吸盘内空气被排出,外部大气压将其压紧在玻璃上,与流速无关,不符合飞机升空原理,故D不符合题意。
故选C。
6.如图所示,质量分布均匀的圆柱状物体甲、乙放置在水平地面A上,此时甲、乙对地面的压强相等。现沿水平面B切去上方的部分后,甲、乙剩余部分对地面的压强、和压力、的大小关系是( )
A.、
B.、
C.、
D.、
【答案】A
【详解】由题意可知,圆柱状物体甲、乙放置在水平地面A上,它们对地面的压力都等于其自身的重力,由、及可得,
未切之前可得,甲、乙对地面的压强相等即
如图所示,乙的高度比甲高,即,所以可得,甲的密度大于乙的密度即;现沿水平面B切去上方的部分后,甲、乙剩余部分的高度相同,即,由可得,甲、乙剩余部分对地面的压强大小关系为;由图可知,甲、乙剩余部分的底面积关系是,由可得,甲、乙剩余部分对地面的压力大小关系为,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
7.如图所示,水平桌面上放置一个质量为的正方体物块A,其边长为。在A正上方,放置一质量为的正方体物块B。此时,A对桌面的压强为。现将B竖切为两部分,将切下来的部分竖直正放在水平桌面上,切下来的部分对桌面压强仍为。则下列说法正确的是( )
①物块A的密度为
②
③物块B的边长为
④物块B的密度为
A.①②③ B.②③④ C.①② D.①②④
【答案】D
【详解】①已知质量为3kg的正方体物块A,其边长为10cm,即0.1m,则物块A的密度为
故①正确;
②物块A对水平桌面的压力等于总重力,则A对桌面的压力
所以物块A对桌面的压强
故②正确;
③正方体B切割后竖直放在水平桌面上,对桌面的压强与A对桌面压强相等,即切下来的部分对桌面的压强也是4000Pa。B竖直切割对支持面的压强不变,所以原来B对A的压强也是4000Pa。
物块B对物块A的压力为
根据可知,正方体B的底面积为
则正方体B的边长为
故③错误;
④根据柱体压强公式,其中,则物块B的密度为
故④正确。
综上所述,只有①②④正确,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
8.如图甲小亮在平坦的沙滩上玩耍时,发现了大小不同和深浅相同的脚印。由此他产生疑问:压力的作用效果与哪些因素有关?选用图乙所示器材进行实验,过程如图乙所示。
(1)实验中,小亮通过观察图乙中_______来比较压力的作用效果;通过实验小亮发现坦克设计成履带的原因可用图乙中_______两图实验所得结论解释,即压力大小相同时,_______,压力的作用效果越明显;
(2)如图乙D实验,将海绵一端用木块垫起,他认为比较B、D也能完成实验B、C的探究,请判断:该想法是_______(选填“可行”或“不可行”);
(3)通过综合分析,图甲中两个脚印所对应的人的质量较大的是脚印_______的人。
【答案】(1) 海绵的凹陷程度 B、C 受力面积越小
(2)不可行
(3)面积较大
【详解】(1)本实验利用转换法,通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果。
坦克安装履带是为了当压力相同时,增大受力面积、减小压力的作用效果,需要控制压力相同、改变受力面积,对应乙图中B、C两图,由图可知实验结论为:压力大小相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(2)探究受力面积对压力作用效果的影响时,需要控制压力大小相同,D图中海绵斜放,小桌对海绵的压力小于小桌和砝码的总重力,和B图相比压力大小不同,没有控制变量,因此该想法不可行。
(3)脚印深浅相同,说明人对沙滩的压强相同,根据得,面积较大的脚印,人对沙滩的压力较大,人的重力较大,因此质量较大。
9.在“探究压力的作用效果跟什么因素有关”的实验中,小欣同学利用木条、橡皮泥、包装带和钩码进行探究活动。如图所示,将橡皮泥做成长方体平放于木条上方,把包装带撕成相同宽度的两段,分别绕过橡皮泥。
(1)小欣同学在包装带下方挂上不同数量的钩码,通过观察对比橡皮泥上端________来比较压力的作用效果;进一步分析可得出结论:受力面积相同时,________越大,压力的作用效果越明显;
(2)小欣同学想继续探究压力的作用效果跟受力面积的关系,应进行的操作是:将橡皮泥恢复原状,把包装带撕成________(选填“相同”或“不同”)宽度的两段,两包装带下方挂________(选填“相同”或“不同”)数量的钩码。
(3)小杰分别采用如图甲、乙所示的两种方法,用两只手的食指分别压在铅笔两端。其中图________所示的方法不合理,原因是________________
(4)跟笔尖接触的手指感到疼痛,是因为________发生弹性形变对手产生了力的作用。
【答案】(1) 凹陷程度 压力
(2) 不同 相同
(3) 乙 压力大小不同
(4)笔尖
【详解】(1)本实验利用转换法,通过观察橡皮泥上端的凹陷程度来直观反映压力的作用效果。
在包装带下方挂不同数量钩码改变了橡皮泥受到的压力,进而得出受力面积相同时压力越大作用效果越明显的结论。
(2)探究压力作用效果与受力面积的关系时,需要改变受力面积,即把包装带撕成不同宽度的两段。
根据控制变量法,在改变受力面积的同时,必须在包装带下方挂相同数量的钩码以保持压力大小不变。
(3)对比图甲和图乙的实验操作可知,图乙所示的竖直按压方法是不合理的,因为铅笔在竖直放置时受自身重力作用,导致下方手指受到的压力大于上方手指,未能控制两端受到的压力大小相同。
(4)由于力的作用是相互的,笔尖在受到手指压力而发生弹性形变时,也会对手指产生反作用力,从而使接触端感到疼痛。
10.为了探究“压力的作用效果与哪些因素有关”,实验小组利用小桌、海绵、砝码、木板实验器材,设计了如下图所示的甲、乙、丙、丁四个实验。
(1)实验中通过观察______来比较小桌对海绵的压力作用效果,这里应用了科学方法中的______(选填“控制变量法”或“转换法”)。
(2)通过观察甲、丁两图可知:当压力大小一定时,_________,压力的作用效果越明显。
(3)通过观察______两图可知:当受力面积一定时,____________越大,压力的作用效果越明显。
(4)若将放有砝码的小桌放在木板上,如图丙所示,小桌对木板的压力作用效果与丁图中对海绵的压力作用效果为______(选填“>”“<”“=”)。
【答案】(1) 海绵的凹陷程度 转换法
(2)受力面积越小
(3) 甲、乙 压力
(4)=
【详解】(1)压力的作用效果可以通过物体的形变体现,本实验中海绵容易发生形变,因此通过观察海绵的凹陷程度比较压力作用效果;将不易直接观察的压力作用效果,转换为容易观察的海绵凹陷程度,这种方法是转换法。
(2)甲、丁两图中,压力大小相同,甲的受力面积更小,海绵凹陷更明显,因此结论为:压力大小一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(3)要探究“受力面积一定时,压力对作用效果的影响”,需要控制受力面积相同、改变压力大小,甲、乙两图都是桌腿接触海绵,受力面积相同,甲压力更大,作用效果更明显,因此观察甲、乙两图可得结论:受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显。
(4)压强公式为,丙(放砝码的小桌在木板上)和丁(放砝码的小桌在海绵上)相比,压力都等于小桌和砝码的总重力,大小相等,受力面积都等于桌面面积,大小相等,因此压强相等,即。
11.某同学将完全相同的两瓶水分别正放、倒放在水平桌面上,如图所示。若甲、乙两瓶中的水对底部的压力分别为、,则____________,甲、乙两瓶对桌面的压强分别为、,则____________(选填“>”或“<”或“=”)。
【答案】 > <
【详解】甲正放,水对瓶底的压力等于水的总重力,即,乙倒放(下窄上宽),水对底部的压力小于水的总重力,即,所以;
瓶子对水平桌面的压力等于瓶子和水的总重力,两瓶和水都完全相同,因此总重力相同,对桌面的压力相等,根据 压强公式,甲的受力面积大于乙的受力面积,所以。
12.如图,物体与墙的接触面积为,某人用250N的力,将重为100N的物体压在墙上处于静止状态,则物体对墙的压力为____N,物体对墙的压强为_____Pa;若撤去力F,对物体施加一个压力,此时物体向下做匀速直线运动,则物体受到墙对它的摩擦力为______N。
【答案】 250 500 100
【详解】根据题意,人施加的250N力为水平方向,物体对墙的压力250N;物体对墙的压强为
物体向下做匀速直线运动,处于平衡状态,受到墙对它施加的滑动摩擦力与重力是一对平衡力,大小相等,因此物体受到墙对它的摩擦力为100N。
13.小明制作了如图所示的实验装置,大容器内水深1.5m,则容器底部受到水的压强是___________Pa、关闭阀门B,打开阀门A,水流入管道,当水稳定后,a管液面高度___________(选填“高于”“低于”或“等于”)b管液面高度;再打开阀门B,在水向外流的过程中,a管液面高度___________(选填“高于”“低于”或“等于”)b管液面高度。
【答案】 等于 高于
【详解】容器底部受到水的压强是
关闭阀门B、打开A,水稳定后, 此时a管、b管与大容器构成连通器,根据连通器原理,连通器内装入同种液体、液体静止时,各部分液面高度相平,因此a管液面高度等于b管液面高度;
打开阀门B,水流动时,a管下方管道横截面积更大,水流速更小;b管下方管道横截面积更小,水流速更大。根据流体压强规律:流速越大的位置,压强越小,因此a管底部压强更大,支撑的液面更高,所以a管液面高度高于b管液面高度。
14.如图所示,A、B两物体并排放置,它们的高度和宽度都相等,长度之比为LA:LB=2:1,密度之比为A:B=1:3,则A、B两物体的底面积之比为___________,对水平桌面的压力之比为___________,压强之比为___________。
【答案】 2:1 2:3 1:3
【详解】已知A、B宽度相等,长度之比,因此A、B两物体的底面积之比为
水平桌面上,物体对桌面的压力等于自身重力,即,而 A、B宽度、高度都相等,因此体积之比为
压力之比为
根据压强公式,可得压强之比为
15.在“探究液体压强与哪些因素有关”时,同学们根据生活经验,提出如下猜想:①可能与深度有关;②可能与方向有关;③可能与液体密度有关。
(1)图甲是U形管压强计,从结构来看,压强计______(选填“是”或“不是”)连通器。
(2)实验前,利用U形管、橡皮管、扎紧橡皮膜的探头、红墨水等组装成压强计,放在空气中静止后,发现U形管两边的液面出现如图甲所示的情景,接下来正确的调节方法是______(填字母);
A.将U形管右侧高出部分的液体倒出
B.向U形管中继续盛装液体
C.取下橡皮管,重新进行安装
(3)正确安装好实验器材后,把压强计的探头放入液体中,看到U形管两端液面出现了高度差,这表明液体内部的压强可通过U形管______来显示;比较图中丙、丁两次实验可以得出结论:______,液体的压强越大。
(4)实验完成后,小明利用如最右图所示的实验装置来比较液体密度的大小。先向隔板左侧倒入一定量的水,然后向隔板右侧倒入一定量的某种液体,橡皮膜的状态如图所示,则这种液体的密度______水的密度;左右两侧液体对容器底的压强分别为p1、p2,则:p1 ______p2(两空均选填“大于”、“小于”或“等于”)。若要利用此装置来探究猜想①,应该怎样操作?______。
【答案】(1)不是
(2)C
(3) 两侧液面高度差 同一深度,液体密度越大
(4) 大于 小于 在隔板两侧倒入同种液体,使两侧液体的深度不同,观察橡皮膜的凸起方向
【详解】(1)连通器的定义是上端开口、底部相连通,U形管压强计的探头一侧是封闭的,不符合连通器条件,因此U形管压强计不是连通器。
(2)U形管液面不平,是因为橡皮管内气压和外界大气压不等,正确做法是取下橡皮管重新安装,让两侧液面自然相平。故选C。
(3)液体压强越大,U形管液面高度差就越大,因此可以通过观察U形管两侧液面高度差来反映液体压强大小。
分析图丙、丁两次实验,丙、丁探头深度相同、方向相同,液体密度不同,盐水对应U形管液面高度差更大,压强更大,由此可得出结论:同一深度,液体密度越大,液体压强越大。
(4)图中橡皮膜变平,说明左侧水对橡皮膜的压强等于右侧液体对橡皮膜的压强,即
橡皮膜处的深度,根据可得,液体密度大于水的密度。
图中橡皮膜下方水和液体深度h相同,,根据,可得,则左右两侧液体对容器底的压强分别为,,所以
猜想①是液体压强与深度有关,需要控制液体密度相同,改变深度,因此可以在隔板两侧倒入同种液体,使两侧液体的深度不同,观察橡皮膜的凸起方向。
16.在探究液体内部压强特点的实验中,小程进行了如图所示的操作。
(1)实验前小程检查装置是否漏气。当他用手指轻轻按压探头的橡皮膜时,发现U形管中的液面出现________,说明该装置不漏气;
(2)利用甲、乙两图可以探究得到:同种液体内部,液体压强随深度的增加而________;
(3)利用乙、丙两图探究得到液体压强与液体密度的关系后,老师要求小程同学将桌面上两杯没有标签的清水和盐水区分开。于是他将压强计的金属盒先后浸入到如图丁所示的a、b两杯液体中,他认为b杯中盛的是盐水:你认为,小程的结论是否可靠?(选填“是”或“否”)说明理由________,_______。
【答案】(1)明显高度差
(2)增大
(3) 否 没有控制金属盒浸入液体中的深度相同
【详解】(1)检查压强计气密性时,若装置不漏气,按压橡皮膜后,软管内气压变化会带动U形管液面形成明显高度差;如果装置漏气,液面不会出现明显高度差。
(2)甲、乙两图液体密度相同,乙图中探头深度更大,U形管液面高度差也更大,因此可得结论:同种液体内部,液体压强随深度的增加而增大。
(3)探究液体压强和液体密度的关系时,必须控制探头浸入液体的深度相同;丁图实验中,金属盒在b液体中的深度更大,没有控制深度相同,因此小程的结论不可靠。
17.小芳在做“探究液体压强与哪些因素有关”的实验,实验操作如图1所示。请依据所学知识解决下面几个问题。
(1)实验前,应调整压强计(甲图),使U形管左右两边的液面___________。
(2)实验中,我们通过观察压强计的U形管左右两边的液面高度差来比较液体内部压强的大小,这里应用的科学方法是___________。压强计的U形管___________(选填“是”或“不是”)连通器。
(3)比较乙、丙两图可以得出的结论是在液体密度相同时,___________,压强越大;下列生活事例中,能体现该结论的是___________。
A.拦河大坝修成上窄下宽的形状
B.用吸管能将饮料吸入口中
(4)比较___________两图可以探究液体的压强与液体密度的关系。
(5)小芳完成上述实验后,用一“T“形玻璃管对着U形管左边管口吹气,如图2所示,可以看到___________(选填“左”或“右”)管中的液面较高。
【答案】(1)相平
(2) 转换法 不是
(3) 深度越深 A
(4)丙、丁
(5)左
【详解】(1)实验前调整压强计时,需要保证U形管左右两侧初始液面相平,才能准确后续测量压强差。
(2)将不易直接测量的液体压强,转换为容易观察的U形管液面高度差来反映压强大小,这种方法是转换法;
连通器要求“上端开口、底部连通”,压强计的U形管一端不与大气直接连通,不符合连通器定义,因此不是连通器。
(3)乙、丙两图控制了液体密度相同,只改变金属盒的深度,深度越大压强越大,因此结论为:液体密度相同时,深度越深,压强越大;
拦河大坝上窄下宽,是因为深度越深水的压强越大,需要更大的坝体承受压强,符合该结论;吸管吸饮料利用的是大气压,和液体深度压强无关,故选A。
(4)探究液体压强与密度的关系,需要控制深度不变,改变液体密度,丙、丁符合控制变量的要求。
(5)对着左管口吹气时,左管上方空气流速变快,根据流体压强规律:流速越大压强越小,左管上方压强小于右管上方的大气压,液体被压向左侧,因此左管液面更高。
18.如图所示,物体A静止在斜面上,请画出物体A受到的重力和摩擦力,以及A对斜面的压力的示意图。
【答案】
【详解】重力是地球对物体A的吸引力,受力物体是A,方向始终竖直向下,作用点在A的重心;物体A静止在斜面上,有沿斜面向下滑的趋势,斜面对A的摩擦力阻碍这个下滑趋势,因此方向沿斜面向上,受力物体是A,作用点画在A的重心;压力是A对斜面的作用力,受力物体是斜面,因此作用点画在接触的斜面上,方向垂直于受压的斜面向下。
19.如图所示,均匀实心圆柱体甲和重为25N的薄壁圆柱形容器乙置于水平桌面上,已知甲的底面积为,对水平桌面的压力为20N。容器乙中水的质量为1kg,底部受到水的压强为500Pa、(g取10N/kg,)求:
(1)圆柱体甲对水平桌面的压强;
(2)容器乙的底面积;
(3)若将圆柱体甲沿竖直方向切去一部分,将切去部分放入容器乙中(水未溢出),此时甲、乙对水平桌面的压强相等,则圆柱体甲切去部分的质量。
【答案】(1)
2000Pa
(2)
0.02m2
(3)
0.5kg
【详解】(1)圆柱体甲对水平桌面的压强
(2)乙中水的重力
圆柱形容器中,水对容器底部的压力等于水的重力,由变形得容器乙的底面积
(3)计算甲切去部分的质量
均匀实心圆柱体甲竖直切去部分后,密度和高度不变,根据可知,甲剩余部分对水平桌面的压强不变,仍为;由题意得此时乙对水平桌面的压强,因此此时乙对水平桌面的总压力
乙容器原有总重力
切去部分放入乙后,乙对桌面压力的增加量等于切去部分的重力,因此切去部分的重力
切去部分的质量
20.小明家有一个轻质薄壁圆柱形鱼缸(质量不计且足够高),放在水平桌面上。鱼缸的底面积,缸内原有水的深度。小明将一个均匀实心圆柱体石头摆件A用胶水粘在鱼缸底部(胶水质量和体积不计,且水不能进入的下方,即始终未受浮力),使与缸底紧密贴合。已知摆件的底面积,高,密度,水的密度,。求:
(1)摆件A的重力;
(2)放入A后,鱼缸底部受到水的压强;
(3)小明继续向鱼缸内缓慢加水,当水深达到时,他在的上表面施加一个竖直向下的压力,此时测得对缸底的压强是鱼缸对桌面压强的2倍。保持压力不变,再继续加水,直到鱼缸对桌面的压强等于A对缸底压强的0.8倍,求最终鱼缸内水的深度h。
【答案】(1)40N
(2)Pa
(3)
【分析】(2)水的体积不变,求出放入圆柱体后水的实际有效底面积,再求出水的深度,从而求出水对容器底部的压强。
(3)当水深为10cm时,由“ A 对缸底的压强是鱼缸对桌面压强的2倍”,利用压强公式求出向下的压力F的大小是解题的关键。求继续加水时水的最终深度分两种情况(已淹没A和未淹没A),再利用题给条件“鱼缸对桌面的压强等于A对缸底压强的0.8倍”,结合压强公式,从而判断假设是否符合题意。
【详解】(1)摆件A的体积为
A的质量为
A的重力为
(2)原有水的体积
放入A后,水的有效底面积为
此时水的深度为
鱼缸底部受到水的压强为
(3)当水深时水的体积为
水的重力为
A对缸底的压强,鱼缸对桌面的压强为
由题意,代入数据得
解得压力
继续加水,假设,则
结合
又因为,代入数据可知,
解得
大于20cm,与假设矛盾。故(即水已经没过A)
A对缸底的压强为
鱼缸对桌面的压强为
由可知,
解得
链 接 中 考
1.(2025·山东东营·中考真题)某兴趣小组对物理课本上的插图进行了讨论,下列对插图的介绍正确的是( )
A.甲图:玻璃管中的液体只对橡胶膜有压强
B.乙图:粗管中水的流速最快压强最小
C.丙图:滑雪者没有陷入雪中是因为她对雪压力较小
D.丁图:盆景水位保持一定的高度是因为大气压的作用
【答案】D
【详解】A.液体内部向各个方向都有压强,玻璃管中的液体不仅对橡胶膜有压强,对玻璃管的侧壁也有压强,故A错误;
B.在气体和液体中,流速越大的位置,压强越小。在相同流量下,管越粗,水的流速越慢,则压强越大;管越细,水的流速越快,则压强越小。所以乙图中粗管中水的流速最慢、压强最大,故B错误;
C.滑雪者没有陷入雪中,是因为滑雪板增大了受力面积,根据可知,在压力一定时,增大受力面积减小了对雪的压强,而不是对雪压力较小,故C错误;
D.盆景的水位能保持一定高度,是因为大气压支持着瓶内的水,这是大气压的作用,故D正确。
故选D。
2.(2025·四川绵阳·中考真题)如图所示,置于水平桌面的三个相同烧杯,分别装有质量相等的三种不同液体,x、y和z是三种液体中距杯底等高的点,则( )
A.液体密度:
B.液体对烧杯底部的压强:
C.烧杯对桌面的压力:
D.x、y、z三点液体的压强:
【答案】D
【详解】A.三个烧杯相同,液体质量相等,由图可知液体体积,根据密度公式可知,,故A不符合题意;
B.液体对烧杯底部的压力等于液体的重力(柱形容器),三种液体质量相等,重力相等,因此三个烧杯底部受到的压力相同,烧杯底面积S相同,根据压强公式可得,液体对烧杯底部的压强,故B不符合题意;
C.烧杯对桌面的压力等于烧杯和液体的总重力,三个烧杯相同,烧杯受到的重力相同,液体质量相等,受到的重力相同,因此三个烧杯的总重力相等,烧杯对桌面的压力,故C不符合题意;
D.x、y、z三点距杯底等高,,根据液体压强公式得,x、y、z三点以下液体对烧杯底部产生的压强,x、y、z三点以上液体的压强为、、,液体对烧杯底部的压强,液体对烧杯底部的压强
x、y、z三点液体的压强,故D符合题意。
故选D。
3.(2025·陕西·中考真题)如图-1,是用5 mm厚的透明亚克力板制作的边长为10cm的正方体盒子,在上下表面和两个侧面均开有直径为7cm的圆孔,用橡胶圈和橡皮膜密封圆孔,并在上表面开一个小孔,通过排气管与注射器相连,使该装置内部形成密闭空间。如图-2,用注射器向外抽气时,四个表面上的橡皮膜均向内凹陷,这证明了____的存在。如图-3,拔掉注射器,将该盒子浸没在水中一定深度时,四个表面的橡皮膜也向内凹陷,且下表面的橡皮膜凹陷程度最明显,说明液体内部有____,且随深度的增加而____。
【答案】 大气压强 压强 增大
【详解】[1]图2中,抽出装置内的空气后,内部气压远小于外界大气压,外界大气压将橡皮膜压向内部,由此证明大气压的存在。
[2][3]图3中,盒子浸没在水中,橡皮膜向内凹陷,说明液体对容器壁有压强,说明液体内部有压强;下表面的橡皮膜凹陷更明显,是因为下表面所处的水的深度更大,体现了液体压强随深度的增加而增大的特点。
4.(2017·黑龙江·中考真题)如图所示,将一装满水的密闭容器放置在水平桌面上,将其倒置后,水平桌面受到的压力将_____,水对容器底的压强将________。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】 不变 不变
【详解】[1]容器对水平桌面的压力等于容器和水的总重力,将容器倒置后,容器和水的总重力不变,水平桌面受到的压力不变。
[2]装满水的密闭容器,无论正放还是倒放,水的密度不变,容器中水的深度不变,根据液体压强公式,水对容器底的压强将不变。
5.(2025·上海·中考真题)甲、乙是两个完全相同的足够高的薄壁圆柱形容器,放在水平地面上,底面积为0.01米2。甲中装有水,乙中装有某液体,并且浸没一个金属小球。此时甲、乙两容器对地面的压强分别为3824帕、6176帕。
(1)求甲对地面的压力;
(2)将乙中小球拿出,并浸没在甲中。乙的液面下降0.02米,小球更换位置后,两容器对地面的压强相等。求:
①放入小球后,甲中水对容器底的压强变化量;
②金属小球的密度。
【答案】(1)38.24N
(2),
【详解】(1)根据压强公式可得,甲容器对地面的压力
(2)①将乙中小球拿出,乙的液面下降0.02m;由于小球的体积不变,甲、乙容器完全相同,则放入小球后,甲中水面上升0.02m,则甲中水对容器底的压强变化量
②小球更换位置前,乙容器对地面的压力
小球更换位置后,两容器对地面的压强相等,设小球重力为。则有
将、代入为
解得小球重力,小球体积为
则金属小球的密度
1
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第九章 压强 知识归纳与题型总结
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题型01 压强
一、压强与压力
1、压强:压强是表示压力作用效果(形变效果)的物理量,符号为p。
2、压强的单位:在国际单位制中,压强的单位是帕斯卡,简称帕(符号是Pa),即牛顿/平方米,压强的常用单位有千帕(符号是KPa)、千克力/平方厘米、托。
3、重力和压力的区别
重力
压力
定义
由于地球的吸引而使物体受到的力
垂直作用在物体表面上的力
产生原因
由于地球的吸引而产生
由于物体对物体的挤压而产生
方向
总是竖直向下
垂直于受压面且指向被压物体
作用点
物体的重心
在受压物体的表面上
施力物体
地球
对受力物体产生挤压作用的物体
联系
在通常情况下,静止在水平地面上的物体,其重力等于物体对地面的压力
4、压力和压强是截然不同的两个概念:压力是支持面上所受到的并垂直于支持面的作用力,跟支持面面积,受力面积大小无关;压强是物体单位面积受到的压力,跟受力面积有关。
二、探究影响压力的作用效果的因素
1、实验目的、原理、方法
(1)实验目的:探究压力作用效果与上面因素有关。
(2)实验原理:。
(3)实验方法:控制变量法、转换法。
2、实验步骤
步骤①如图甲,把小桌腿朝下放在泡沫塑料上;观察泡沫塑料被压下的深度。
步骤②如图乙,在桌面上放一个砝码观察泡沫塑料被压下的深度。
步骤③再把小桌翻过来,如图丙,观察泡沫塑料被压下的深度。
3、实验结论及应用
(1)受力面积一定时,压力越大,作用效果越明显。
(2)压力大小一定时,受力面积越小,作用效果越明显。
三、压强计算和大小比较
1、压强公式:(适用范围:这是压强的定义式,适用于所有物体间的压强计算,无论气体、固体、液体)。
2、固体压强大小的比较
(1)准确判断压力、受力面积及其变化:固体压强的大小与压力的大小、受力面积有关。
(2)找准产生压强的压力和该压力的受力面积是关键;抓住“谁对谁的压强”,找到压力的施力物体和受力物体,以及这两个物体的接触面积就可以准确判断压力和受力面积。利用公式,采用控制变量法。
四、减小或者增大压强的方法及其应用
1、减小压强方法:(1)压力一定,增大受力面积;(2)受力面积一定,减小压力;(3)同时减小压力,增大受力面积。
2、增大压强方法:(1)压力一定,减小受力面积;(2)受力面积一定,增大压力;(3)同时增大压力,减小受力面积。
五、压强的叠块、切割等问题
1、压强的叠块:叠放类问题涉及两个或多个物体叠放在一起,对地面产生的压强变化。例如,当甲、乙两个实心均匀正方体叠放时,若它们对地面的压强相等,将乙放在甲的上表面或甲放在乙的上表面,会导致甲对地面增加的压强与乙对地面增加的压强不同。这类问题的关键在于找到压力和受力面积,紧抓变量和不变量,同时注意题目中的隐含条件,如质量、受力面积和压强的关系。
2、压强的切割:切割类问题则涉及将物体切割后重新放置,观察切割部分或全部对压强的影响。例如,将正方体木块水平或竖直切割后,剩余部分对水平桌面的压力关系会发生变化。这类问题的解决方法包括考虑受力面积不变或减小、压力减小等因素,以及通过计算确定压强的变化。
【探究归纳】压强是物体单位面积上受到的压力,用来表示压力作用效果的强弱。
【典例1-1】翠湖是本地市民骑行的好去处。关于骑行中的知识,下列说法错误的是( )
A.当自行车轮胎缓慢漏气时,车胎与地面接触面积增大,自行车对地面的压强逐渐变小
B.刹车时用力捏闸,是通过增大压力来增大摩擦力
C.骑行速度越快,惯性越大,越难停下
D.自行车需要蹬踏板才能一直向前运动,说明力是改变物体运动状态的原因
【典例1-2】如图所示,下列关于压力和压强的说法正确的是( )
A.甲图越野车轮胎宽大,是为了增大压强
B.乙图剪刀磨得很锋利,是为了增大压强
C.丙图两手指感受不同,是因为压力不同
D.丁图啄木鸟的喙很尖,是为了增大压力
【典例1-3】如图甲所示,长方体的底面是边长为10 cm的正方形,高为20 cm,密度为,A竖直放置在水平桌面上对桌面的压强为________Pa。现将长方体中间面沿竖直方向挖出一个体积为V的小长方体B,B的底面是边长为5 cm的小正方形,将B竖直放置在水平桌面上(如图乙),B对桌面的压强为,此时A对桌面的压强为,若,则________。(g取10 N/kg)
题型02 液体的压强
一、液体压强的产生原因及特点
1、液体压强产生的原因:由于液体受重力和流动性的作用,若液体在失重的情况下,将无压强可言。
2、液体压强具有以下几个特点
(1)液体除了对容器底部产生压强外,还对“限制”它流动的侧壁产生压强,固体则只对其支承面产生压强,方向总是与支承面垂直。
(2)在液体内部向各个方向都有压强,在同一深度向各个方向的压强都相等,同种液体,深度越深,压强越大。
二、探究液体压强的特点实验
1、实验目的、原理、方法
(1)实验目的:探究影响液体内部压强的因素有哪些;
(2)实验方法:控制变量法。
2、实验猜想:液体内部压强可能与液体深度,液体的密度,液体重力,方向等有关。
3、实验步骤
步骤①将水倒入烧杯,如图甲,控制探头在水下深度不变,调节旋钮改变探头的朝向,观察并测出U形管中液面的高度差,将数据填入表格;
步骤②如图乙,控制橡皮膜的朝向不变,改变探头浸入水中的深度,观察并测出U形管中液面的高度差,将数据填入表格;
步骤③如图丙,控制探头在水和盐水下的深度相同,观察并测出U形管中液面的高度差,将数据填入表格。
4、实验结论及应用
(1)液体内部向各个方向都有压强,压强随液体深度的增加而增加。
(2)同种液体在同深度的各处,各个方向的压强大小相等。
(3)不同的液体,在同一深度产生的压强大小与液体的密度有关,密度越大,液体的压强越大。
三、压强计的结构及原理
1、压强计的构造:是一种采用U形管构造,内装水或水银,运用帕斯卡原理测量液体和气体的压强的一种物理仪器。
2、压强计的原理:压强计是用来测量较小的压强的
(1)在U形管内装有色液体,两侧液面都受大气压强的作用,两侧液面在同一高度。
(2)如果把金属盒放入液体中,橡皮膜受到液体压强的作用,而向里凹,封闭在管内的气体把这个压强传递给液体,两侧液面出现高度差。
(3)此时右侧液面受到的压强仍是大气压,左侧液面受到的压强等于大气压强与液体压强之和再减去橡皮膜单位面积弹力的平均值,如果橡皮膜的弹力很小,两侧液柱高度差所产生的压强就近似等于液体的压强。
四、液体压强的计算和大小比较
1、液体压强的计算公式:计算液体压强的公式是p=ρgh。
(1)液体压强的大小只取决于液体的种类(即密度ρ)和深度h,而和液体的质量、体积没有直接的关系。
(2)运用液体压强的公式计算确定深度时,要注意是指液体与大气(不是与容器)的接触面向下到某处的竖直距离,不是指从容器底部向上的距离(那叫“高度”)。
(3)液体压强公式推导:其中ρ为液体密度,g为重力常数,S为横截面积,h为水柱高度,V为水柱体积。
2、液体压强中隐含“密度不同”的有关计算:由液体的压强公式p=ρgh可知,液体的压强大小取决于液体的密度和深度,深度的不同比较直观,一眼可以看到,而密度不同需引起注意,有时直接给出物质不同,密度不同,有时则隐含着密度不同,需要自己发现。
3、液体对容器底的压强、压力与容器对支持面的压强、压力的计算方法:
液体对容器底的压强和压力与容器对支持面的压强和压力不是一同事。
(1)液体内部压强是由液体的重力产生的,但液体对容器底的压力并不一定等于液体的重力,而等于底面积所受的压强乘以受力面积,因此,处理液体内部问题时,先求压强再算压力。
(2)容器对支持面的压力和压强,可视为固体问题 处理,先分析压力大小,再根据计算压强大小。
4、液体压强的大小比较:液体内部的压强主要与液体的密度、深度有关,比较其大小一定采取控制变量法来分析,利用公式采用密度比较法和深度比较法。
五、连通器的原理
1、连通器:上端开口,下部相连通的容器叫做连通器。
2、连通器的原理:连通器里装同一种液体且液体不流动时,各容器的液面保持相平。
3、连通器的应用:水渠的过路涵洞、茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸等都是根据连通器的原理来工作的。
4、船闸工作原理:船闸的工作原理主要是利用连通器的原理,通过调整闸室中的水位来实现船舶在不同水位间的升降,从而通过集中的航道水位落差。船闸主要由闸室、上游引航道、下游引航道、上游闸首和下游闸首组成。
【探究归纳】液体因受重力和流动性产生压强,内部向各个方向都有压强,同种液体同一深度各方向压强相等,深度越深压强越大。
【典例2-1】如图所示,甲、乙两个质量、底面积都相等的容器内装有质量相同的不同液体,容器对桌面的压强分别为、,则_____,甲、乙两容器内液体对容器底的压力分别为、,则_____(均选填“>”“<”或“=”)。
【典例2-2】如图甲,一足够高的圆柱形容器盛有一定量的水,水深0.1 m,底面积为,容器和水的总重力为300 N,静止在水平地面上,则容器对地面的压强为_________Pa。如图乙,将一均匀合金柱体缓慢放入该盛水容器中,合金柱体底面积为,静止后有一半体积浸入水中。若水对容器底部的压强变化量为、容器对地面的压强变化量为,,则合金柱体的密度为_________。(,g取10 N/kg)
【典例2-3】图是家中常用的吸盘,小洛认为吸盘能够“吸”在墙壁上是大气压强的作用,为了证明这个猜想,她可采用的方法是________;小洛还认为,若进一步挤压出吸盘与墙壁间的空气,可增大吸盘受到的摩擦力,你认为她的想法是否正确?并说明理由:________。
题型03 大气压强
一、大气压强的存在
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、产生原因:因为空气受重力作用并且具有流动性。
3、马德堡半球实验证明了:(1)大气压的存在(2)大气压很大。
4、大气压的存在现象
(1)覆杯实验:当在一个杯子中装满水,并用一张纸覆盖杯口后倒置,水不会流出,这是因为大气压力大于水的重力,使得纸紧紧贴在杯口上,证明了大气压的存在。
(2)鸡蛋进入瓶子:将一个去掉壳的煮熟鸡蛋放入一个广口瓶中,然后用酒精灯对瓶子外部进行加热,待瓶子内部空气受热膨胀后迅速冷却,使得瓶内气压降低,大气压力将鸡蛋压入瓶中。
(3)吸盘实验:将吸盘紧密贴合在平滑的表面上,然后尝试将其拉起,会发现需要较大的力,这是因为大气压力紧紧地将吸盘压在表面上,证明了大气压力的作用。
(4)吸饮料和吸盘式挂钩:当我们用吸管吸饮料时,或者使用吸盘式挂钩挂物品时,都是利用了大气压力的原理。吸管内部的气压降低,使得饮料在大气压力的作用下进入口中;吸盘式挂钩则是利用大气压力将吸盘紧紧压在表面上。
二、大气压的测量
1、托里拆利实验
(1)精确测量出标准大气压数值的实验:托里拆利实验。
(2)实验过程:在长约1m,一端封闭的玻璃管里灌满水银,将管口堵住,然后倒插在水银槽中放开堵管口的手指后,管内水银面下降一些就不再下降,这时管内外水银面的高度差约为760mm。
(3)结论:大气压p0=760mmHg=76cmHg=1.01×105Pa(其值随着外界大气压的变化而变化)。
2、估测大气压值实验
(1)实验目的:估算大气压强的数值。
(2)实验原理:。
(3)二力平衡:活塞受到弹簧测力计拉力与大气压力处于平衡状态,这两个力是一对平衡力。
(4)实验器材:注射器;弹簧测力计;细线;橡皮帽;刻度尺。
(5)实验步骤
步骤①把注射器的活塞推至注射器针筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器小孔。
步骤②用细线拴住注射器活塞颈部,使线的一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动针筒,当活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数为F。
步骤③读出注射器针筒上有刻度部分的容积V。
步骤④用刻度尺测出注射器针筒上有刻度部分的长度L。
(7)实验计算方法
①注射器近似圆柱体,由体积公式可以算出活塞的横截面积。
②根据公式求出大气压强。
三、大气压的综合应用
1、大气压的特点:空气内部向各个方向都有压强,且空气中某点向各个方向的大气压强都相等。
2、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。
3、大气压变化规律:在海拔3000米以内,每上升10米,大气压大约降低100 Pa。
4、沸点与压强:一切液体的沸点,都是随气压减小而降低(如在海拔高的山上煮饭,煮不熟),随气压增大而升高(如用高压锅煮饭快)。
5、体积与压强:质量一定的气体,温度不变时,气体的体积越小压强越大;气体体积越大压强越小。
6、大气压强公式:,大气压强一般指气压,是作用在单位面积上的大气压力,即在数值上等于单位面积上向上延伸到大气上界的垂直空气柱所受到的重力。
【归纳总结】大气压强是大气对浸在其中物体的压强,由空气的重力和流动性产生,马德堡半球实验证明了它的存在且很大,生活中覆杯实验、吸盘挂钩等现象都利用了大气压。
【典例3-1】某玻璃厂用圆形低压吸盘搬运玻璃。如图中E为圆形吸盘,其面积为,ABCD为一正方形平板玻璃,边长为1m,重180N。平板玻璃的质量为__________kg,将吸盘内气体慢慢抽出,若吸盘能将该平板玻璃水平吸住并保持静止,当吸盘内外压力差为__________N时恰能吸起这块玻璃,恰能吸起时吸盘内气体压强为__________Pa。(,大气压。)
【典例3-2】在生产生活中,人们常用抽水机将水从低处抽到高处。如图是活塞式抽水机工作原理的示意图,将手柄COD视作一个杠杆,用力压C点,活塞被提起,低处的水进入圆筒。
(1)活塞式抽水机是利用____将水从井中抽出的。
(2)下列现象与活塞式抽水机工作原理不相同的是( )
A.用胶头滴管吸取液体
B.高压锅更容易将食物煮的软烂
(3)观察结构可知,手柄COD的实质为____杠杆。
(4)向下压活塞时____(选填“A”或“B”)被打开,水进入圆筒上端。
【典例3-3】图甲是某小组用自己制作的简易活塞式抽水机抽水的情景。该抽水机的结构如图乙所示,将塑料片粘在活塞上作为阀门A,把玻璃球放到瓶子里作为阀门B。当抽水机连续出水时,向上提起活塞,阀门A ______(填“打开”或“关闭”),低处的水受到______的作用推开阀门 B进入圆筒;压下活塞时,阀门______(填“A”或“B”)关闭,水受阻不能向下流动。
题型04 跨学科实践:制作简易活塞式抽水机
1、了解活塞式抽水机的工作原理
取一个注射器,把针头插到装有水的盆中,向上拉动活塞,就能看到水从低处升到高处。如果向下压活塞,水就会被压回盆中。怎样才能不断地将水提升到高处呢?
活塞式抽水机就巧妙地解决了这个问题。下图是活塞式抽水机工作原理的示意图。其中,活塞跟筒壁紧密接触同时又可以上下移动,A、B 是只能向上开启的阀门。使用时,若提起活塞,阀门 A 受到大气压的作用而关闭,活塞的下面空气稀薄,气压小于外界的大气压。于是,低处的水受到大气压的作用推开阀门 B 进入圆筒(图甲);当压下活塞时,阀门 B 被水压下而关闭,水受阻不能向下流动,于是冲开阀门 A 进入圆筒的上部(图乙);再提起活塞时,活塞上面的水迫使阀门 A 关闭,水从出水管流出。与此同时,低处的水又在大气压的作用下推开阀门 B 而进入圆筒(图丙)。这样,活塞不停地上下移动,水就从管口连续不断地流出。
2、核心工作原理
基于大气压与单向阀配合:向下压活塞时,活塞下方空间缩小,内部气压增大,底部单向阀关闭、活塞上单向阀打开,水从活塞上方流出;向上拉活塞时,活塞下方空间扩大,气压减小,外界大气压将水从水源压入管内,底部单向阀打开、活塞上单向阀关闭,水进入活塞下方;反复推拉活塞,即可持续抽水。
3、关键注意事项
(1)活塞需选用弹性适中的材料(如橡胶塞),与管壁贴合紧密,同时缠绕生料带等辅助密封,避免漏气影响抽水效果。
(2)进水、出水两个单向阀安装方向必须正确,且保证开合灵活,防止水倒流导致抽水失败。
(3)首次抽水前必须向管内引水,排出管内空气,否则无法利用大气压完成吸水动作。
(4)推拉活塞杆时要匀速平稳,避免暴力操作导致活塞杆弯曲或管体破裂。
(5)底部进水口需完全浸没在水中,且加装细滤网,防止泥沙杂质进入管内堵塞单向阀。
(6)避免使用尖锐杆件或腐蚀性胶水,儿童操作时需成人监护,防止划伤或化学刺激。
【归纳总结】制作简易活塞式抽水机是通过利用大气压原理,设计并制作简易活塞式抽水机,同时调试优化其密封性、阀门灵活性等部件,实现抽水功能,以此结合物理知识与工程设计能力的实践项目。
【典例4-1】阅读材料,回答问题。
在日常生活中,装有洗手液或洗发液的瓶子,其瓶盖都是按压式的,如图甲所示。按压式瓶盖的工作原理是什么呢?液体是怎么“吸”上来的?
洗手液瓶中有个按压式吸液结构,它由导液管、进液阀门、弹簧、活塞、出液阀门、出液管、储液筒等组成,如图乙所示,其中进液阀门和出液阀门是塑料小球,进液阀门位于弹簧下端,出液阀门位于活塞上端。
使用的时候,通过手向下按压,活塞向下移动,弹簧被压缩使得进液阀门关闭,出液阀门打开,储液筒里的液体从出液管流出瓶外;当手松开时,弹簧恢复原来的自然状态,使得活塞向上移动,出液阀门关闭,进液阀门打开,液体从导液管通过进液阀门进入储液筒。这样活塞在圆筒中上下往复运动,不断地把液体“吸”出瓶外。
(1)按压式瓶盖的工作原理和( )原理相同。
A.活塞式抽水机 B.飞机机翼 C.液体压强计
(2)向下按压后松手时,液体从导液管通过进液阀门进入储液筒,是因为瓶中气压________(选填“大于”“小于”或“等于”)储液筒中气压。
(3)如果在使用按压式洗手液瓶时,故意将瓶盖与瓶口之间留一条缝隙(即不密封),反复按压活塞_________(选填“能”或“不能”)挤出洗手液,请说明理由:________。
【典例4-2】如图所示,阀门关闭时,、两竖直细玻璃管中的液面高度相同。打开阀门,待水流稳定后,管下端的水流速度________(选填“大于”、“小于”或“等于”)管下端的水流速度,所以管下端的水压较________(选填“大”或“小”),管中的液面较________(选填“高”或“低”)。
【典例4-3】图甲是飞机在高空水平匀速飞行时,空气与飞机机翼相对运动的示意图。请在图乙中画出机翼在竖直方向上的受力情况(为重心)。
题型05 液体压强与流速的关系
1、流体:流动的物体,指的是液体和气体;如:空气、水等。
2、液体压强:流体流动时的压强称作流体压强。空气和水流动时有快有慢,流体在流速大的地方压强较小,在流速小的地方压强较大。
3、液体压强与流速的关系:在气体和液体中,流速越大的位置压强越小。
4、流体压强与流速的关系在生活中的应用:飞机飞行、喷雾器、汽油发动机的汽化器、球类比赛中的旋转球、跑车上的扰流装置、龙卷风能够把树连根拔起、滑翔伞能在空中掉不下来等。
5、飞机的升力的产生:飞机的机翼通常都做成上面凸起、下面平直的形状。
(1)当飞机在机场跑道上滑行时,流过机翼上方的空气速度快、压强小,流过机翼下方的空气速度慢、压强大。
(2)机翼上下方所受的压力差形成向上的升力。
【归纳总结】在气体和液体这类流体中,流速越大的位置压强越小,流速越小的位置压强越大;飞机机翼上方空气流速快、压强小,下方流速慢、压强大,由此产生的压力差就是向上的升力,喷雾器、跑车扰流板等也都利用了这一规律。
【典例5-1】对于托里拆利实验中,试管中水银液面下降的原因,十七世纪主要有两种观点。观点一,液面下降是因为管内的部分液体变成气体,管内气体越多,液面下降越多。观点二,管内液面上方是真空。现将两根长且规格相同的玻璃管分别装满水和酒,倒置在相应液体槽中。酒的密度比水小,且比水易变成气体。试管内液面稳定时( )
A.试管倾斜放置后,试管内外液面高度差会减小
B.换用内径更大的试管进行实验,试管内外液面高度差会减小
C.在海拔更高的地方进行实验,试管内外液面高度差会增大
D.如果甲试管内液面高度较低,说明试管内液面上方是真空
【典例5-2】如图所示是一个能预报天气的小发明“晴雨表”,A为玻璃管,与大气相通,B为密闭的玻璃球,A与B下部连通,内装有红墨水。当A管液面明显上升时,天气往往转为阴雨天。下列说法中正确的是( )
A.该“晴雨表”放在温度升高的环境中,A管液面高度不变
B.A玻璃管越粗,管内水柱高度变化越明显
C.A管液面上升,说明外界气压降低
D.该“晴雨表”从楼下拿到楼上时A管液面会下降
【典例5-3】把同种材料制成的甲、乙两个实心正方体,放在水平桌面上,甲、乙对桌面的压强分别为和。把甲放在乙的上面,如图所示,则乙对桌面的压强为( )
A. B.
C. D.
能 力 提 升
1.物理兴趣小组的同学对如图所示的现象进行讨论,其中正确的是( )
A.图甲:弹簧受到的拉力是弹簧形变产生的,手指对弹簧的力等于弹簧对手指的力
B.图乙:对沸腾的水停止加热,抽气减压,水会再次沸腾,说明气压减小,水的沸点降低
C.图丙:活塞式抽水机利用大气压来抽水,活塞式抽水机提升水的最大高度约为
D.图丁:微小压强计中的形管是一个连通器
2.如图所示是小聪同学研究液体压强时,绘制的a、b两种液体的压强与深度的关系图像。现将质量相等的a、b两种液体倒入相同的容器中,如图甲、乙所示。则下列分析正确的是( )
A.甲容器中盛有的是b液体
B.甲容器底部受到液体的压强小于乙容器底部受到的压强
C.甲容器对桌面的压强小于乙容器对桌面的压强
D.若A、B两点处的液体压强相等,则B点深度是A点深度的倍
3.如图所示,圆柱形的杯子底部放有一个冰块,冰对杯底的压力和压强分别为,冰熔化成水后对杯底的压力和压强分别为,不计水的蒸发,则( )
A. B.
C. D.
4.如图所示,底面积和质量都相同的A、B两容器,装有质量相同的不同液体,放在水平桌面上,液面恰好相平,则下列说法正确的是( )
A.容器A中的液体密度等于容器B中的液体密度
B.A容器底受到的压强小于B容器底受到的压强
C.A容器底受到的压力等于B容器底受到的压力
D.A容器对桌面的压强大于B容器对桌面的压强
5.下列现象与飞机升空原理相同的是( )
A.图甲:底部连通的四个玻璃管中的液面相齐
B.图乙:用硬纸片盖住装满水的玻璃杯,倒置后硬纸片不会掉下
C.图丙:向水平方向吹气,下垂的纸条会向上运动
D.图丁:真空吸盘吸住玻璃
6.如图所示,质量分布均匀的圆柱状物体甲、乙放置在水平地面A上,此时甲、乙对地面的压强相等。现沿水平面B切去上方的部分后,甲、乙剩余部分对地面的压强、和压力、的大小关系是( )
A.、
B.、
C.、
D.、
7.如图所示,水平桌面上放置一个质量为的正方体物块A,其边长为。在A正上方,放置一质量为的正方体物块B。此时,A对桌面的压强为。现将B竖切为两部分,将切下来的部分竖直正放在水平桌面上,切下来的部分对桌面压强仍为。则下列说法正确的是( )
①物块A的密度为
②
③物块B的边长为
④物块B的密度为
A.①②③ B.②③④ C.①② D.①②④
8.如图甲小亮在平坦的沙滩上玩耍时,发现了大小不同和深浅相同的脚印。由此他产生疑问:压力的作用效果与哪些因素有关?选用图乙所示器材进行实验,过程如图乙所示。
(1)实验中,小亮通过观察图乙中_______来比较压力的作用效果;通过实验小亮发现坦克设计成履带的原因可用图乙中_______两图实验所得结论解释,即压力大小相同时,_______,压力的作用效果越明显;
(2)如图乙D实验,将海绵一端用木块垫起,他认为比较B、D也能完成实验B、C的探究,请判断:该想法是_______(选填“可行”或“不可行”);
(3)通过综合分析,图甲中两个脚印所对应的人的质量较大的是脚印_______的人。
9.在“探究压力的作用效果跟什么因素有关”的实验中,小欣同学利用木条、橡皮泥、包装带和钩码进行探究活动。如图所示,将橡皮泥做成长方体平放于木条上方,把包装带撕成相同宽度的两段,分别绕过橡皮泥。
(1)小欣同学在包装带下方挂上不同数量的钩码,通过观察对比橡皮泥上端________来比较压力的作用效果;进一步分析可得出结论:受力面积相同时,________越大,压力的作用效果越明显;
(2)小欣同学想继续探究压力的作用效果跟受力面积的关系,应进行的操作是:将橡皮泥恢复原状,把包装带撕成________(选填“相同”或“不同”)宽度的两段,两包装带下方挂________(选填“相同”或“不同”)数量的钩码。
(3)小杰分别采用如图甲、乙所示的两种方法,用两只手的食指分别压在铅笔两端。其中图________所示的方法不合理,原因是________________
(4)跟笔尖接触的手指感到疼痛,是因为________发生弹性形变对手产生了力的作用。
10.为了探究“压力的作用效果与哪些因素有关”,实验小组利用小桌、海绵、砝码、木板实验器材,设计了如下图所示的甲、乙、丙、丁四个实验。
(1)实验中通过观察______来比较小桌对海绵的压力作用效果,这里应用了科学方法中的______(选填“控制变量法”或“转换法”)。
(2)通过观察甲、丁两图可知:当压力大小一定时,_________,压力的作用效果越明显。
(3)通过观察______两图可知:当受力面积一定时,____________越大,压力的作用效果越明显。
(4)若将放有砝码的小桌放在木板上,如图丙所示,小桌对木板的压力作用效果与丁图中对海绵的压力作用效果为______(选填“>”“<”“=”)。
11.某同学将完全相同的两瓶水分别正放、倒放在水平桌面上,如图所示。若甲、乙两瓶中的水对底部的压力分别为、,则____________,甲、乙两瓶对桌面的压强分别为、,则____________(选填“>”或“<”或“=”)。
12.如图,物体与墙的接触面积为,某人用250N的力,将重为100N的物体压在墙上处于静止状态,则物体对墙的压力为____N,物体对墙的压强为_____Pa;若撤去力F,对物体施加一个压力,此时物体向下做匀速直线运动,则物体受到墙对它的摩擦力为______N。
13.小明制作了如图所示的实验装置,大容器内水深1.5m,则容器底部受到水的压强是___________Pa、关闭阀门B,打开阀门A,水流入管道,当水稳定后,a管液面高度___________(选填“高于”“低于”或“等于”)b管液面高度;再打开阀门B,在水向外流的过程中,a管液面高度___________(选填“高于”“低于”或“等于”)b管液面高度。
14.如图所示,A、B两物体并排放置,它们的高度和宽度都相等,长度之比为LA:LB=2:1,密度之比为A:B=1:3,则A、B两物体的底面积之比为___________,对水平桌面的压力之比为___________,压强之比为___________。
15.在“探究液体压强与哪些因素有关”时,同学们根据生活经验,提出如下猜想:①可能与深度有关;②可能与方向有关;③可能与液体密度有关。
(1)图甲是U形管压强计,从结构来看,压强计______(选填“是”或“不是”)连通器。
(2)实验前,利用U形管、橡皮管、扎紧橡皮膜的探头、红墨水等组装成压强计,放在空气中静止后,发现U形管两边的液面出现如图甲所示的情景,接下来正确的调节方法是______(填字母);
A.将U形管右侧高出部分的液体倒出
B.向U形管中继续盛装液体
C.取下橡皮管,重新进行安装
(3)正确安装好实验器材后,把压强计的探头放入液体中,看到U形管两端液面出现了高度差,这表明液体内部的压强可通过U形管______来显示;比较图中丙、丁两次实验可以得出结论:______,液体的压强越大。
(4)实验完成后,小明利用如最右图所示的实验装置来比较液体密度的大小。先向隔板左侧倒入一定量的水,然后向隔板右侧倒入一定量的某种液体,橡皮膜的状态如图所示,则这种液体的密度______水的密度;左右两侧液体对容器底的压强分别为p1、p2,则:p1 ______p2(两空均选填“大于”、“小于”或“等于”)。若要利用此装置来探究猜想①,应该怎样操作?______。
16.在探究液体内部压强特点的实验中,小程进行了如图所示的操作。
(1)实验前小程检查装置是否漏气。当他用手指轻轻按压探头的橡皮膜时,发现U形管中的液面出现________,说明该装置不漏气;
(2)利用甲、乙两图可以探究得到:同种液体内部,液体压强随深度的增加而________;
(3)利用乙、丙两图探究得到液体压强与液体密度的关系后,老师要求小程同学将桌面上两杯没有标签的清水和盐水区分开。于是他将压强计的金属盒先后浸入到如图丁所示的a、b两杯液体中,他认为b杯中盛的是盐水:你认为,小程的结论是否可靠?(选填“是”或“否”)说明理由________,_______。
17.小芳在做“探究液体压强与哪些因素有关”的实验,实验操作如图1所示。请依据所学知识解决下面几个问题。
(1)实验前,应调整压强计(甲图),使U形管左右两边的液面___________。
(2)实验中,我们通过观察压强计的U形管左右两边的液面高度差来比较液体内部压强的大小,这里应用的科学方法是___________。压强计的U形管___________(选填“是”或“不是”)连通器。
(3)比较乙、丙两图可以得出的结论是在液体密度相同时,___________,压强越大;下列生活事例中,能体现该结论的是___________。
A.拦河大坝修成上窄下宽的形状
B.用吸管能将饮料吸入口中
(4)比较___________两图可以探究液体的压强与液体密度的关系。
(5)小芳完成上述实验后,用一“T“形玻璃管对着U形管左边管口吹气,如图2所示,可以看到___________(选填“左”或“右”)管中的液面较高。
18.如图所示,物体A静止在斜面上,请画出物体A受到的重力和摩擦力,以及A对斜面的压力的示意图。
19.如图所示,均匀实心圆柱体甲和重为25N的薄壁圆柱形容器乙置于水平桌面上,已知甲的底面积为,对水平桌面的压力为20N。容器乙中水的质量为1kg,底部受到水的压强为500Pa、(g取10N/kg,)求:
(1)圆柱体甲对水平桌面的压强;
(2)容器乙的底面积;
(3)若将圆柱体甲沿竖直方向切去一部分,将切去部分放入容器乙中(水未溢出),此时甲、乙对水平桌面的压强相等,则圆柱体甲切去部分的质量。
20.小明家有一个轻质薄壁圆柱形鱼缸(质量不计且足够高),放在水平桌面上。鱼缸的底面积,缸内原有水的深度。小明将一个均匀实心圆柱体石头摆件A用胶水粘在鱼缸底部(胶水质量和体积不计,且水不能进入的下方,即始终未受浮力),使与缸底紧密贴合。已知摆件的底面积,高,密度,水的密度,。求:
(1)摆件A的重力;
(2)放入A后,鱼缸底部受到水的压强;
(3)小明继续向鱼缸内缓慢加水,当水深达到时,他在的上表面施加一个竖直向下的压力,此时测得对缸底的压强是鱼缸对桌面压强的2倍。保持压力不变,再继续加水,直到鱼缸对桌面的压强等于A对缸底压强的0.8倍,求最终鱼缸内水的深度h。
链 接 中 考
1.(2025·山东东营·中考真题)某兴趣小组对物理课本上的插图进行了讨论,下列对插图的介绍正确的是( )
A.甲图:玻璃管中的液体只对橡胶膜有压强
B.乙图:粗管中水的流速最快压强最小
C.丙图:滑雪者没有陷入雪中是因为她对雪压力较小
D.丁图:盆景水位保持一定的高度是因为大气压的作用
2.(2025·四川绵阳·中考真题)如图所示,置于水平桌面的三个相同烧杯,分别装有质量相等的三种不同液体,x、y和z是三种液体中距杯底等高的点,则( )
A.液体密度:
B.液体对烧杯底部的压强:
C.烧杯对桌面的压力:
D.x、y、z三点液体的压强:
3.(2025·陕西·中考真题)如图-1,是用5 mm厚的透明亚克力板制作的边长为10cm的正方体盒子,在上下表面和两个侧面均开有直径为7cm的圆孔,用橡胶圈和橡皮膜密封圆孔,并在上表面开一个小孔,通过排气管与注射器相连,使该装置内部形成密闭空间。如图-2,用注射器向外抽气时,四个表面上的橡皮膜均向内凹陷,这证明了____的存在。如图-3,拔掉注射器,将该盒子浸没在水中一定深度时,四个表面的橡皮膜也向内凹陷,且下表面的橡皮膜凹陷程度最明显,说明液体内部有____,且随深度的增加而____。
4.(2017·黑龙江·中考真题)如图所示,将一装满水的密闭容器放置在水平桌面上,将其倒置后,水平桌面受到的压力将_____,水对容器底的压强将________。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
5.(2025·上海·中考真题)甲、乙是两个完全相同的足够高的薄壁圆柱形容器,放在水平地面上,底面积为0.01米2。甲中装有水,乙中装有某液体,并且浸没一个金属小球。此时甲、乙两容器对地面的压强分别为3824帕、6176帕。
(1)求甲对地面的压力;
(2)将乙中小球拿出,并浸没在甲中。乙的液面下降0.02米,小球更换位置后,两容器对地面的压强相等。求:
①放入小球后,甲中水对容器底的压强变化量;
②金属小球的密度。
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