清单02 压强和浮力（期末知识清单）八年级物理下学期新教材人教版

清单02 压强和浮力（期末复习讲义） 考点1 压强 知识点1：压力 1. 压力：物理学中，把垂直压在物体表面上的力叫做压力。 2. 压力与重力的区别及联系 A对斜面的压力 A受到的重力 力的示意图 区别 施力物体 物体A 地球 受力物体 支持物（斜面） 物体 性质 弹力 引力 产生原因 物体间相互接触并挤压 地球的吸引 大小 — G=mg 方向 垂直于并指向被压物体 竖直向下 作用点 受压物体表面 重心 联系 只有物体处于水平面且在竖直方向只受重力和支持力时，物体对水平面压力的大小、方向才跟重力的大小、方向相同，但压力不是重力 知识点2：压强 1.物理意义：压强是用来表示压力作用效果的物理量。压强越大，压力产生的效果越明显。 2.定义：物体所受压力与受力面积之比叫做压强，用符号P表示。压强的大小由压力和受力面积一起决定。 3.公式：。F-压力，单位为N；S-受力面积，单位m2；p-压强（单位Pa）。 4.单位：帕斯卡，简称帕，用符号Pa表示。 5.变形公式：根据公式及其变形公式F=pS、可以进行压强、压力和受力面积的计算。 6. 应用压强公式的有关注意事项 （1）为压强的定义式，运用于所有状态下的压强的计算。 （2）根据公式及其变形公式F=pS、可以进行压力和受力面积的计算。 （3）公式中的“S”为受力面积，是指两个物体实际的接触面积。常见面积单位换算关系为：1m2=104cm2=106mm2。 （4）公式中的F为压力，不是重力，但受力面积为水平面且物体在竖直方向只受重力和支持力时，压力大小等于重力大小。 7. 用p=ρgh的计算固体压强的条件 （1）质地均匀、形状规则的实心柱体（圆柱体或棱柱体）；（2）物体放在水平桌面上，受力面积与其底面积相等；（3）物体对水平面的压力等于物体的重力大小。 知识点3：怎样减小或增大压强 目的 方法 实例 减小压强 压力一定时增大受力面积 铁轨上铺枕木、书包带较宽、 滑雪板的面积较大、载重汽车的车轮较多且较宽 受力面积一定时减小压力 载重汽车限载 同时减小压力、增大受力面积 卡车限载并增加车轮数量 增大压强 压力一定时减小受力面积 切果器的刀片很薄、针头做得很尖、刀刃很薄 受力面积一定时增大压力 压路机装有质量很大的碾子 同时增大压力、减小受力面积 用力按图钉帽 考点2 液体的压强 知识点1：液体压强的特点 1. 现象探究：液体对容器底部和侧壁是否有压强 实验现象 实验图示 结论 压强产生的原因 用一个两端开口的玻璃管，下端扎有橡皮膜，橡皮膜的表面原来与筒口向平，倒入液体后橡皮膜会向下凸起 液体对容器底部有压强 液体具有重力 玻璃管圆筒的侧壁有开口，且扎有橡皮膜，倒入液体后，橡皮膜会向外凸 液体对容器壁用压强 液体具有流动性 2. 压强计 （1）作用：测量液体内部压强。 （2）构造：主要由U型管、橡皮管、探头（由空金属盒蒙上橡皮膜制成）三部分组成（如图所示）。 （3）工作原理：当将压强计的探头放入液体内部时，探头上的橡皮膜受到液体压强的作用会发生形变，使U形管两侧液面产生高度差。两侧液面的高度差越大，表明探头处橡皮膜受到的压强越大。 压强计的使用注意事项 （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）不能让压强计U形管中液面的高度差过大，以免使部分有色液体从管中流出，如果流出了，要把连接用的橡皮管取下重新连接。 3. 液体内部压强的特点 （1）液体内部向各个方向都有压强； （2）在同种液体的同一深度，向各个方向的压强都相等； （3）同种液体，深度越深，压强越大； （4）液体内部压强的大小还跟液体密度有关，在深度相同时，液体的密度越大，压强越大。 知识点2：液体压强的大小 1.液体压强公式的推导 计算液面下深度为h处液体的压强时，可以设想在液面下深度为h处有一个水平放置的“平面”，计算这个平面上方的液柱对这个平面的压强。 设平面的面积为S，如图所示： 液柱的体积：V=Sh， 液柱的质量：m=ρV=ρSh； 液柱对水平面的压力：F=G=mg=ρShg； 水平面受到的液柱的压强：。 因此，液面下深度为h处液体的压强为p=ρgh。由于液体内部同一深度向各方向的压强都相等，所以我们只要算出液体竖直向下的压强，也就知道了这一深度处液体向各个方向的压强。 2. 三点透析液体压强公式 （1）应用公式：，各个量都应用用国际单位，如下表： 物理量 压强 密度 重力常量 深度 符号 p ρ g h 单位 Pa kg/m3 N/kg m （2）在液体内部压强公式中，h表示的是深度，而不是高度。深度h表示该点到液面的垂直距离。如图所示，A、B、C、D、E各点的深度分别为：30cm、40cm、50cm、40cm、20cm。 （3）公式p=ρgh适用于静止、均一的液体，不适用于流动的液体。当求放在水平面上的密度均匀的柱状物体时，也可用密度压强公式p=ρgh求解。 3. 液体对容器底的压力与液体自身重力的关系 容器的形状是多种多样的，但可以归纳为如图所示三种基本类型。在求液体对容器底部的压力或压强时，我们可以根据需要，灵活运用相应公式进行计算。 容器类型 容器底部受到液体压力的定性分析 容器底部受到液体压力的等量分析 由于液体所受重力的方向是竖直向下的，可以认为柱状容器中液体重力全部作用在容器底部，所以F压=G液 液体对容器底部的压力： F压=pS=ρghS=ρgV柱，即F压=G液（V柱指液柱的体积） 在口大底小的敞口容器中，柱状线外部一部分液体的重力作用在斜面的侧壁上，液体对容器底的压力只等于以其底面积大小形成的柱状的重力，所以F压<G液 液体对容器底的压力： F压=pS=ρghS=ρgV柱=G柱，F压=G柱<G液，即F压<G液，（V柱、G柱指以容器底面积大小形成的液柱的体积和重力） 口小底大的缩口容器中，侧壁会受到液体垂直侧面斜向上的压力，因为物体间力的作用是相互的，所以侧壁不但不起支持液体的作用，反而给液体施加了一个斜向下的压力，于是容器底部不但要承受液体的重力，而且还要承受侧壁对液体施加的向下的压力，所以F压>G液 液体对容器底的压力：F压=pS=ρghS=ρgV柱=G柱，F压=G柱>G液，即F压>G液，（V柱、G柱指以容器底面积大小形成的液柱的体积和重力） 知识点3：连通器 1. 定义：上端开口、下端连通的容器叫做连通器。 2. 连通器的特点：连通器里装入同种液体，当液体不流动时，连通器各部分中的液面高度总是相同的，如图所示。 3. 连通器内液面相平的原因：如图所示，当连通器内的液体静止时，设想在连通器底部连通的部分有一个小液片AB。 液体静止，液片处于平衡状态→水平方向液片受力平衡F1=F2→由于，故液片两侧压强相等，即p1=p2→因p=ρgh，ρ、g相同，故两侧液柱高度相等，即h左=h右。 4. 连通器的应用 茶壶的壶身和壶嘴构成连通器，方便倒水 U型存水弯是一个连通器，阻挡下水道的异味进入室内 锅炉水位计的玻璃管和锅炉构成连通器，可显示锅炉内的水位 水塔和自来水管构成连通器，将水送到千家万户 过路涵洞是一个连通器，使水从道路一侧流到另一侧 养殖场的自动加水器实质上也是一个连通器，可保持饮水槽内水位不变 船闸利用连通器原理实现船只通航 考点3 大气压强 知识点1：大气压强的存在 1. 大气压强：包围在地球周围的空气层叫做大气层，大气层产生的压强叫大气压强，简称大气压或气压。 2. 大气压强产生的原因：地球周围的空气因为受到地球的吸引而具有重力，因此对浸入大气的物体产生压强，同时因为大气具有流动性，因而大气内部向各个方向都有压强。 3. 大气压强的特点 （1）大气向各个方向都有压强； （2）在同一高度向各个方向的压强相等。 4. 大气压强存在的现象 吸管吸饮料 吸盘挂钩 拔火罐 高压锅 5. 平常感受不到大气压存在的原因 大气压在我们周围时刻存在，但我们却没有感受到，这是因为人身体内外空气相通，身体各部分内外所受到的压力相同，内外平衡的缘故。 知识点2：大气压的测定 1. 托里拆利实验 测量方法 将一个约1m长、一端封闭的玻璃管里灌满水银，用手指将管口堵住（如图甲所示），然后倒插在水银槽中（如图乙所示）。放开手指，管内水银面下降到一定高度时不再下降，这时管内外水银面高度差约为760mm，水银处于静止状态（如图丙所示）。 实验过程 实验分析 玻璃管上端为真空，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，是因为大气压支撑管内这段水银柱使它不会落下 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=p水银=ρ水银gh 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. 对托里拆利实验的几点认识 （1）水银柱的高度是指管内外水银面的竖直高度差，不是指管内水银柱的长度，所以实验过程中，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。 （2）做托里拆利实验时，不宜选用粗管，原因是：①耗用水银多；②不容易堵住玻璃管口，易漏气。 （3）管内水银柱的高度与大气压的大小有关，而与管的粗细、长度、形状等无关。 （4）玻璃管管口在水银槽内的深度不影响实验结果，稍微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。 （5）玻璃管中要充满水银，不能混有气泡。若玻璃管内混入少量空气，由于这部分空气也有压强，管内水银面的高度差会变小，使测得的大气压强值会偏小。 （6）若在管的顶端开一小孔，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. 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做标准大气压，用字母p0表示。根据液体压强公式：p0=ρ水银gh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m≈1.013×105Pa，在粗略计算中，标准大气压可以取1.×105Pa。 托里拆利实验选择水银的原因 水银在常温下是密度最大的液体，在同样的大气压下，需要的玻璃管较短，如果换用其他液体，例如用水来做托里拆利实验，由实验原理可得ρ水银gh水银=ρ水gh水，则。可见，实验时需要约11m的玻璃管，这是很难操作的。 4. 气压计 测量大气压强的仪器 水银气压计和金属盒气压计的比较 项目 优点 缺点 用途 水银气压计 测量准确 携带不方便 常用于气象站和实验室 金属盒气压计 体积小、携带方便 测量不太准确 灭火器、氧气瓶、登山安全气压计 5. 大气压的影响因素 （1）大气压与海拔的关系：大气压随海拔高度的增加而减小，这是因为海拔越高，空气越稀薄，空气密度越小，大气压强也就越小。在海拔3000m以内，大约每升高10m，大气压减小100Pa，一般低海拔地区的大气压大约在1个标准大气压左右，高海拔地区的大气压明显低于标准大气压。 （2）大气压与天气的关系：大气压还会随天气、季节变化，通常晴天的大气压比阴天高，冬季的大气压比夏季高，这是因为阴天空气湿度大，空气中水蒸气含量较多，水蒸气密度比干空气小，使得大气压降低，而冬季气温低，空气密度更大，因此大气压更高。 大气压的变化记忆口诀 高度增加气压小，沸点跟着气压跑；冬天气压变得高，阴天气压又变小。 知识点3：大气压的应用 1. 高压锅 压力锅是利用液体的沸点随液体表面的气压增大而升高的原理制成的。用它煮饭时，锅内气压高于外面的大气压，使锅内水的沸点升高，饭煮熟得快。 2. 离心式抽水机 如图下图所示，抽水机在叶轮启动前，先往泵壳内灌满水，排出泵壳内的空气，当启动后，叶轮在电动机的带动下高速旋转，泵壳里进水管的水也随叶轮高速旋转，同时被甩入出水管中，这时叶轮附近的压强减小，大气压迫使低处的水推开底阀，沿进水管进入泵壳，进入泵壳的水又被叶轮甩入出水管，这样一直循环下去，就不断把水送到了高处。 考点4 流体压强与流速的关系 知识点1：流体压强与流速的关系 1.流体 物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。 2.流体压强与流速的关系 在气体和液体中，流速越大的地方，压强越小；流速越小的地方，压强越大 3.生活中跟流体压强与流速关系相关的现象 （1）当火车快速驶过时，列车周围空气流速大，压强小，人与列车内侧压强小于外侧压强，人在外侧大气压的作用下容易被推向列车，因此在火车站或地铁站的站台上，人必须站在安全线以外的位置候车； （2）窗外有风平行于墙面吹过时，窗外空气流速大压强小，窗内气压大于窗外气压，窗帘会在压强差的作用下被“吸”出窗外； （3）两艘同向并排航行的船，两船之间水的流速比外侧大，压强更小，船外侧较大的压强会将两艘船挤向一起，容易引发撞船事故，因此并排航行的船需要保持足够的安全距离； （4）当我们对着自然下垂的两张纸中间吹气时，两张纸中间空气流速加快，压强减小，纸外侧的大气压不变，两张纸就会在外侧压强的作用下向中间靠拢。 4. 流速快慢的分析技巧 先定流速快慢，后定压强大小。 流速快慢的分析：自然流动的空气和水，一般是在较宽阔的地方流速小，较狭窄的地方流速大；运动物体引起的气体或液体的流动，运动的物体周围流速快，其他地方流速慢，凸起的地方流速快，平缓的地方流速慢。 知识点2：飞机的升力 1.飞机机翼的形状 如图所示，可以看到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F1，机翼下表面受到的压强对机翼产生的压力F2，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（F=F2-F1）。 考点5 浮力 知识点1：浮力 1. 浮力的定义：一切浸在液体（或气体）中的物体受到竖直向上的力，这个力叫做浮力。 对浮力的理解 “浸在”包括“部分浸入”和“全部浸入（即浸没）”两种情况，也就是说浸没在液体内部和浮在液体表面的物体都受到浮力的作用。 2. 浮力的方向：竖直向上。 浮力方向的理解 无论物体的形状如何、是否运动，也无论液体（静止的液体）如何放置，浸在液体中的物体受到的浮力的方向总是竖直向上的。 3.浮力的施力物体与受力物体 （1）浮力的施力物体：液体（或气体）。 （2）浮力的受力物体：浸在液体（或气体）中的物体。 4.浮力的测量——称重法 （1）称重法测浮力的原理 将物体浸在液体中静止时，对物体进行受力分析，如图所示，弹簧测力计拉力为F´，物体重力为G，则F浮=G-F´。因此，只要测出物体的重力G和物体浸在液体中时弹簧测力计的示数F´，即可由F浮=G-F´求出物体在液体中时所受浮力的大小。 （2）称重法测浮力的步骤 ①用弹簧测力计测出物体的重力G； ②将挂在弹簧测力计下的物体浸在液体中，读出弹簧测力计的示数F´； ③物体在液体中所受浮力F浮=G-F´。 注意：步骤①②若颠倒，会因物体沾带液体而产生误差。 知识点2：浮力产生的原因 1. 浮力产生的原因 浮力是因液体（或气体）对物体向上、向下压力差产生的，即：F浮=F向上-F向下 2. 两种特殊情况下浮力的计算 （1）当物体部分浸入液体中时，如图所示，上表面不受液体压力，则F浮=F向上。例如，漂浮在水面的木块，其下表面受到水向上的压力，该压力大小等于木块排开的水的重力，此时浮力就等于这个向上的压力。若已知木块下表面的面积为S，浸入水中的深度为h，则向上的压力F向上=ρ液ghS，即浮力F浮=ρ液ghS。 （2）若浸没在液体中的物体下表面和容器底紧密接触，如下图所示，水对物体向上的压力为零，物体将不受浮力的作用，只受向下的压力，如在水里的桥墩、深陷在淤泥中的沉船等。这类物体由于底部与支撑物无缝接触，液体无法进入底部，因此没有向上的压力差，也就不存在浮力。 知识点3：阿基米德原理 （1）内容 浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体所受到的重力。 （2）公式 F浮=G排=m排g=ρ液gV排 （3）应用阿基米德原理时，需注意： ①阿基米德原理不仅适用于液体，也适用于气体，计算浸在气体中的物体所受浮力的公式为F浮=G排=m排g=ρ气gV排。 ②阿基米德原理阐明了浮力的三要素：浮力作用在浸在液体(或气体)中的物体上，其方向是竖直向上的，其大小等于物体排开的液体(或气体)受到的重力的大小，即F浮=G排 ③原理中所说的“浸在液体中的物体”包含两种状态：一是物体全部浸入液体里，即物体浸没在液体里，此时V排=V物；二是物体的一部分浸入液体里，另一部分露在液面以上，此时V物=V排+V露，所以V排<V物 ④由F浮=G排还可推导出F浮=G排=m排g，m排指物体排开的液体(或气体)的质量。 ⑤由F浮=ρ液gV排可以看出，浮力的大小只跟液体密度和物体排开液体的体积有关，而跟物体本身的材料、体积、密度、形状、浸没在液体中的深度、在液体是否运动、液体的多少等因素无关。 考点6 物体的浮沉条件及应用 知识点1：物体的沉浮条件 1. 物体沉浮的原因 我们知道力是改变物体运动状态的原因，浸没在液体中的物体，一般受到两个力的作用：一个是竖直向下的重力G；另一个是竖直向上的浮力F浮。物体在液体中是上浮还是下沉，取决于二者之间的大小关系。 2. 物体的沉浮条件及判断 上浮 下沉 漂浮 悬浮 沉底 F浮+F支=G物 物体处于动态（运动状态不断改变），受到的是非平衡力 可以停留在液体中的任意深度处 上浮的最终状态，并静止在液面上 下沉的最终状态 物体处于静止状态，受平衡力 3. 漂浮和悬浮的理解与区分 项目 悬浮 漂浮 不同点 图示 在液体中的位置 静止在液体中的任何位置 静止在液体的表面 体积关系 V排=V物 V排<V物 密度关系 ρ液=ρ物 ρ液>ρ物 相同点 F浮=G 漂浮问题的“六规律” 规律一：“二力平衡”，即物体漂浮在液体中，所受浮力大小等于它的重力。 规律二：“浮力恒等”，即同一物体在不同液体里漂浮，所受浮力相同。 规律三：“密大浸少”，即同一物体在不同液体里漂浮，在密度大的液体里浸入的体积小。 规律四：“比例相等”，即漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几，物体密度就是液体密度的几分之几。 规律五：“加力增浮”，即将漂浮物体全部浸入液体里，需施加的竖直向下的外力等于液体对物体增加的浮力。 规律六：“质量相等”，即排开液体的质量等于自身的质量(m排=m物)。 知识点2：浮力的应用 1.增大和减小浮力的方法 由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，浸在液体中的物体受到的浮力大小由液体密度和排开的液体的体积决定，故可以从改变液体密度和改变排开的液体体积两方面改变浮力。 （1）增大浮力的方法： 增大液体的密度（在水中加盐并搅拌，可以使沉底的鸡蛋浮起来）； 增大物体排开液体（或气体）的体积（如，飞艇、万吨巨轮等）。 （2）减小浮力的方法： 减小液体的密度（如，可以采用加清水的方法减小盐水的密度，使悬浮在盐水中的鸡蛋下沉）； 减小物体排开液体（或气体）的体积（如，通过将辅助气囊中的气体放出，减小飞艇排开空气的体积，使飞艇降落）。 2.浮力的应用实例 （1）轮船 工作原理：空心法，即把密度比水大的钢铁制成空心的，能使它排开更多的水，增大可利用的浮力，从而漂浮在水面上，如图所示。轮船的大小通常用排水量表示，排水量是轮船装满货物时排开水的质量。 特别提示：排水量=船身质量+满载货物时的质量 轮船的排水量 同一艘轮船，不论在海里航行，还是在河里航行，都处于漂浮状态，F浮=G，即浮力大小不变(只是海水与河水的密度不同，轮船的吃水线不同)，而F浮=ρ液gV排，因此ρ液变小时，V排变大，当轮船由海中驶入河中时，ρ液变小，V排变大，因此轮船应沉下去一些；反之，轮船由河中驶入海中时，ρ液变大，V排变小，因此轮船应浮上来一些。当轮船装卸货物时，浮力会发生变化。 （2）气球和飞艇 工作原理：气球和飞艇靠充入、排出密度较小的气体来实现升降 原理分析：F浮=ρ空气gV排可知，G=ρ气gV+G壳，当F浮>G，气球（飞艇）可升上天空，若要使气球（飞艇）降回地面，可以放出一部分气体，使排开空气的体积减小，浮力减小；对于热气球，加热时内部空气膨胀，一部分空气排出，球内空气密度变小，使浮力大于重力而上升；停止加热，热空气冷却，使重力大于浮力而落地。 3. 密度计 （1）工作原理：密度计基于物体的漂浮条件工作 （2）原理分析：将密度计放入被测液体中时，会竖直漂浮在液面，此时所受浮力等于自身重力（F浮=G计）。结合阿基米德原理，可得。由于密度计重力恒定，排开液体体积V排越小，液体密度ρ液越大。 （3）结构与刻度特点 密度计为密封玻璃管，下部装配重（如铅粒）以保持竖直漂浮。刻度线“上小下大”：液体密度越大，密度计浸入深度越浅，对应刻度在下方；密度越小，浸入越深，刻度在上方。例如，测水时刻度1.0g/cm³对应较深位置，测盐水时刻度大于1.0g/cm³对应较浅位置。 （4）使用方法 轻放密度计入液体，待静止后，读取液面与刻度线齐平处的数值，即为液体密度。避免按压或倾斜密度计，确保测量准确。 （5）应用场景 广泛用于实验室、化工生产、食品加工等领域，快速测量液体密度，如检测饮料浓度、防冻液密度等。 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $