
?第03講 壓強(解析版)
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.知道:影響液體壓強大小的因素;大氣壓強特點;什么是流體;
2.了解:壓力的概念;連通器及其工作原理;大氣壓強的存在;氣壓強與社會生活中的應(yīng)用;飛機的升力是怎樣產(chǎn)生
3.會:計算壓強;計算液體的壓強;利用流體壓強與流速關(guān)系解釋生活中的現(xiàn)象;
4.理解:壓強的概念;流體的壓強與流速的關(guān)系;
5.認(rèn)識:壓強在生活中的應(yīng)用;液體壓強的特點;托里拆利實驗,知道大氣壓強的大小。
【基礎(chǔ)知識】
一、壓強
1.壓力
(1)壓力:垂直作用在物體表面上的力叫壓力。
(2)壓力并不都是由重力引起的。把物體放在桌面上,如果物體不受其它力作用,則壓力F等于物體受到的重力G。
(3)固體可以大小、方向不變地傳遞壓力。
特別提醒
1.壓力產(chǎn)生的條件
只有相互接觸且又發(fā)生擠壓的物體之間才有壓力。如圖所示,靜止在水平地面上、緊挨墻角的小球,由于墻與小球之間無擠壓作用,因而它們之間不存在壓力。
2.壓力的方向
壓力的方向與受力物體的表面即支撐面互相垂直且指向受壓物體。例如按圖釘(圖),其方向可以與墻面垂直,與天花板垂直,也可以與水平桌面垂直,無論這個面如何放置,壓力的方向總是要與接觸面垂直的.這是壓力和其他力的一個區(qū)別。
3.大小
壓力并不都是由重力產(chǎn)生的,因此壓力的大小并不一定與重力大小相等,有時甚至無關(guān)。
作用點:在受壓物體的接觸面上。例在圖中畫出沿斜面向下滾動的小球?qū)π泵鎵毫Φ氖疽鈭D(壓力是指垂直壓在物體表面上的力)。
4.壓力與重力的區(qū)別和聯(lián)系:
重力
壓力
定義
由于地球的吸引而使物體受到的力
垂直作用在物體表面上的力
產(chǎn)生原因
由于地球的吸引而產(chǎn)生
由于物體對物體的擠壓而產(chǎn)生
方向
總是豎直向下
垂直于受壓面且指向被壓物體
作用點
物體的重心
在受壓物體的表面
施力物體
地球
對受力物體產(chǎn)生擠壓作用的物體
聯(lián)系
在通常情況下,靜止在水平地面上的物體,其重力等于物體對地面的壓力
注意點
壓力不一定是由于物體受到重力而產(chǎn)生的。物體由于受到重力的作用,可以產(chǎn)生壓力,但壓力的大小不一定等于物體的重力
2.探究壓力作用效果
【實驗?zāi)康摹刻骄坑绊憠毫ψ饔眯Ч囊蛩亍?br />
【實驗原理】根據(jù)壓力作用在物體上產(chǎn)生形變的大小來判斷壓力的作用效果。
【實驗裝置】
【實驗步驟】1.照圖甲那樣,把小桌腿朝下放在泡沫塑料上;觀察泡沫塑料被壓下的深度;
2.再照圖乙那樣,在桌面上放一個砝碼觀察泡沫塑料被壓下的深度;
3.再把小桌翻過來,如圖丙,觀察泡沫塑料被壓下的深度;
【實驗表格】
【實驗結(jié)論】受力面積一定時,壓力越大,壓力作用效果越明顯;壓力大小一定時,受力面積越小,壓力作用效果越明顯。
【考向點撥】
1.海綿的作用:通過海綿的形變體現(xiàn)壓力作用效果;
2.通過比較甲丙兩圖能否得出結(jié)論:不能,因為沒有控制變量;
3.小明同學(xué)實驗時將物體沿豎直方向切成大小不同的兩塊.他發(fā)現(xiàn)它們兩塊對海綿的壓力作用效果相同,由此他得出的結(jié)論是:壓力作用效果與受力面積無關(guān).你認(rèn)為他在探究過程中的做法是否正確?原因是:不正確,她沒有控制壓力大小相同;
4.如果將圖乙中的海綿換成木板,壓力的作用效果與放海綿的作用效果相同嗎:相同,因為壓力的效果與壓力大小和受力面積有關(guān),有其他因素?zé)o關(guān),改成木板后只是我們觀察不到效果而已;
5.實驗需要多次進(jìn)行,目的是:總結(jié)普通規(guī)律;
6.實驗方法:控制變量法、轉(zhuǎn)換法。
3.壓強
(1)壓強:物體單位面積上受到的壓力叫壓強。
(2)壓強是表示力的作用效果的物理量。
(3)壓強公式:。其中,壓強p的單位是帕斯卡(簡稱為帕),符號是Pa;壓力F的單位是牛,符號是N;S是受力面積(是兩物體的接觸部分),單位是米2,符號是m2。
(4)變形公式:求解壓力:F=pS;求解受力面積:。
(5)應(yīng)用壓強公式應(yīng)注意的問題
使用范圍
為壓強的定義式,使用于所有物體間的壓強計算(氣體、液體和固體)
單位統(tǒng)一
計算壓強時,各物理量統(tǒng)一使用國際單位,壓強p的單位是帕斯卡(簡稱為帕),符號是Pa;壓力F的單位是牛,符號是N;S是受力面積(是兩物體的接觸部分),單位是米2,符號是m2。
確認(rèn)受力面積
公式中的S是受力面積,它是施力物體擠壓受力物體兩者相互接觸的面積。
(6)拓展培優(yōu):特殊情況下固體壓強的計算
1)公式適用于任何條件下的壓強計算,但在計算柱狀固體的壓強時,借用其推導(dǎo)公式p=ρgh會更快捷、方便。
2)使用該公式求解固體壓強的前提條件:
一、密度均勻、形狀規(guī)則的實心柱體;二、物體應(yīng)放在水平面上,接觸面積等于物體的底面積;三、物體對水平面的壓力等于物體的重力,在豎直方向上沒有其他力的作用。
4.生活中的壓強
(1)增大壓強:當(dāng)受力面積不變時,增大壓力;當(dāng)壓力不變時,減小受力面積;壓力增大的同時減小受力面積都可以增大壓強。如圖四:墻釘、斧頭、安全錘都是增大壓強的例子。
(2)減小壓強:受力面積不變時,減小壓力;壓力不變時,增大受力面積;壓力減小的同時增大受力面積都可以減小壓強。如圖五:鐵軌、履帶式推土機、大象的腳掌都是減小壓強的例子。
5.本節(jié)知識網(wǎng)絡(luò)
二、液體壓強
1.液體壓強的產(chǎn)生與特點
(1)液體壓強產(chǎn)生的原因:液體受重力作用且具有流動性。
(2)液體壓強的測量:使用壓強計。
(3)液體壓強的規(guī)律:
1)液體對容器底和側(cè)壁都有壓強,液體內(nèi)部向各個方向都有壓強;
2)在同一深度,液體向各個方向的壓強都相等。
3)液體的壓強隨深度的增加而增大(如圖所示);
4)相同高度,不同液體的壓強與液體的密度有關(guān)。
(4)探究液體內(nèi)部壓強大小可能與哪些因素有關(guān)
探究課題:探究影響液體壓強大小的因素
實驗裝置
實驗方法
控制變量法,轉(zhuǎn)換法
實驗原理
根據(jù)U形管內(nèi)兩管液面高度差來判斷液體內(nèi)部壓強大小
探究過程
1.根據(jù)如圖甲所示,按照組裝U形管壓強計
2.將水倒入燒杯,如圖乙,控制探頭在水下深度不變,調(diào)節(jié)旋鈕改變探頭的朝向,觀察并測出U形管中液面的高度差,將數(shù)據(jù)填入下表;
3.如圖乙、丙,控制橡皮膜的朝向不變,改變探頭浸入水中的深度,觀察并測出U形管中液面的高度差,將數(shù)據(jù)填入下表;
4.如圖丙、丁,控制探頭在水和鹽水下的深度相同,觀察并測出U形管中液面的高度差,將數(shù)據(jù)填入下表;
記錄表格
實驗內(nèi)容
液體物質(zhì)
探頭浸入水下深度
橡皮膜朝向
U形管兩端液面高度差(cm)
a
水
相同(5cm)
向下
相同(5cm)
向前
相同(5cm)
向上
b
水
不同(3cm)
向下
不同(5cm)
不同(7cm)
向下
向下
c
水
相同(5cm)
向下
鹽水
相同(5cm)
向下
實驗結(jié)論
液體內(nèi)部向各個方向都有壓強,壓強隨液體深度的增加而增加;同種液體在同深度的各處,各個方向的壓強大小相等;不同的液體,在同一深度產(chǎn)生的壓強大小與液體的密度有關(guān),密度越大,液體的壓強越大。
考查方向
器材作用
1. U形管壓強計的作用?通過U形管內(nèi)兩管液面高度差來判斷液體內(nèi)部壓強大小
注意事項
1.液體壓強產(chǎn)生的原因是:液體受到重力作用;液體有流動性
2.實驗前的兩個操作:(1)先檢查U型管左右兩邊的液面是否相平。
(2)檢查裝置的氣密性:(用手壓金屬盒上的橡皮膜,觀察U型管中液面是否發(fā)生變化,若變化明顯,則氣密性良好)
3.實驗時發(fā)現(xiàn)U型管內(nèi)高度差沒變化原因是什么?怎么解決?
答:氣密性不好,拆下來重新安裝
4.使用的U型管是不是連通器?答:不是
5.此實驗U型管內(nèi)液體為什么要染成紅色?答:使實驗效果明顯,便于觀察
5.實驗需要多次進(jìn)行,目的是:總結(jié)普通規(guī)律
6.比較乙、丙實驗結(jié)論是:液體密度一定時,深度越深,液體產(chǎn)生的壓強越大
7.比較丙、丁實驗結(jié)論是:當(dāng)液體深度相同時,液體密度越大,液體產(chǎn)生的壓強越大
2.液體壓強的大小
(1)同種液體:向各個方向都有壓強;(2)同一深度處,壓強一致;(3)深度越深,壓強越大。
(2)不同液體:同一深度,密度越大,壓強越大。
(3)公式:p=ρgh 式中g(shù)=9.8N/kg 或g=10N/kg,h的單位是m,ρ的單位是kg/m3,壓強p的單位是Pa。
(4)由于液體內(nèi)部同一深度處向各個方向的壓強都相等,所以我們只要算出液體豎直向下的壓強,也就同時知道了在這一深度處液體向各個方向的壓強。這個公式定量地給出了液體內(nèi)部壓強地規(guī)律。
深度是指點到液面的距離,液體的壓強只與深度和液體的密度有關(guān),與液體的質(zhì)量無關(guān)。
特別提醒:對液體壓強的理解
(1)由壓強公式p=ρgh可知,在g值不變的情況下,液體壓強液體密度和深度有關(guān),與質(zhì)量和體積無關(guān)。
(2)液體深度是指液體中被研究的點到液面的豎直距離。
(3)公式p=ρgh適用于靜止、密度均勻的液體,不適用于流動的液體。
(4)公式p=ρgh適用于計算任何靜止、均一的液體產(chǎn)生的壓強。
※知識拓展:液體對容器底的壓力與液體自身重力的關(guān)系
容器類型
容器底部受到液體的壓力的定性分析
容器底部受到液體的壓力的定量分析
由于液體所受重力的方向是豎直向下的,可以認(rèn)為柱形容器液體中重力全部作用在容器底部,所以F壓=G液
液體對容器底部的壓力F壓=pS=ρghS=ρgV柱=G液,即F壓=G液(V柱指液柱的體積)
在口大底小的敞口容器中,虛線外那部分液體的重力作用在傾斜的側(cè)壁上,液體對容器底部的壓力只等于以其底面積大小形成的柱形的液體的重力,所以F壓G液(V柱、G柱指以容器底面積大小形成的液體柱的體積和重力)
3.連通器
(1)連通器:上端開口,下部相連通的容器。
(2)原理:連通器里裝同一種液體且液體不流動時,各容器的液面保持相平(如圖所示)。
(3)連通器的應(yīng)用:茶壺、鍋爐水位計、乳牛自動喂水器、船閘等都是根據(jù)連通器的原理來工作的。
【知識詳解】連通器
1.連通器指上端開口,下部連通的容器。例如U型管就是一種典型的連通器。若向連通器內(nèi)倒水,則當(dāng)水停止流動時,連通器的液面會相平。因為水面到器底同一水平面上的深度相同,壓強相同,液體便能保持靜止?fàn)顟B(tài)。
連通器內(nèi)裝的是同一種液體,左右兩個液柱的密度相同,根據(jù)液體壓強的公式P=ρgh可知,只有當(dāng)兩邊液柱的高度相等時,兩邊液柱對液片AB的壓強才能相等。所以,在液體不流動的情況下,連通器各容器中的液面應(yīng)保持相平。
2.連通器的特點是只有容器內(nèi)裝有同一種液體時,各個容器中的液面才是相平的。如果容器傾斜,則各容器中的液體即將開始流動,由液柱高的一端向液柱低的一端流動,直到各容器中的液面相平時,即停止流動而靜止。如用橡皮管將兩根玻璃管連通起來,容器內(nèi)裝同一種液體,將其中一根管固定,使另一根管升高、降低或傾斜,可看到兩根管里的液面在靜止時總保持相平。其原理在生產(chǎn)實踐中有著廣泛的應(yīng)用,例如,水渠的過路涵洞、牲畜的自動飲水器、水位計,以及日常生活中所用的茶壺、灑水壺等都是連通器。
4.本節(jié)知識網(wǎng)絡(luò)
三、大氣壓強
1.大氣壓強的產(chǎn)生
(1)大氣壓強:大氣對浸在它里面的物體的壓強叫做大氣壓強,簡稱大氣壓;大氣壓用p0表示。
(2)產(chǎn)生原因:因為空氣受重力作用并且具有流動性。
特別提醒:認(rèn)識大氣壓強
定義
大氣對浸在它里面的物體的壓強叫做大氣壓強,簡稱大氣壓或氣壓
產(chǎn)生原因
包圍地球的空氣由于受到重力的作用,而且能夠流動,因而空氣對浸在它里面的物體產(chǎn)生壓強,空氣內(nèi)部向各個方向都有壓強,且空氣中某一點向各個方向的壓強大小相等
存在證明
①馬德堡半球?qū)嶒灑诟脖瓕嶒?③瓶吞雞蛋實驗
應(yīng)用
生活中:①鋼筆吸墨水②吸管吸飲料 ③針管吸藥液④瓷磚上的塑料吸盤
生產(chǎn)中:①活塞式抽水機②離心式水泵
2.大氣壓強的大小
(1)托里拆利實驗:
1)實驗過程:在長約1m,一端封閉的玻璃管里灌滿水銀,將管口堵住,然后倒插在水銀槽中放開堵管口的手指后,管內(nèi)水銀面下降一些就不再下降,這時管內(nèi)外水銀面的高度差約為760mm。如圖所示。
2)結(jié)論:大氣壓p0=760mmHg=76cmHg=1.01×105Pa(其值隨著外界大氣壓的變化而變化)。
(2)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓:支持76cm水銀柱的大氣壓叫標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。
1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=760mmHg=76cmHg=1.01×105Pa。
3.大氣壓強的特點
(1)大氣壓的特點:1)空氣內(nèi)部向各個方向都有壓強,且空氣中某點向各個方向的大氣壓強都相等。
2)大氣壓隨高度增加而減??;且大氣壓的值與地點、天氣、季節(jié)的變化有關(guān)。一般來說,晴天大氣壓比陰天高,冬天比夏天高。
3)大氣壓變化規(guī)律:在海拔3000米以內(nèi),每上升10米,大氣壓大約降低100 Pa。
(2)沸點與壓強:一切液體的沸點,都是隨氣壓減小而降低(如在海拔高的山上煮飯,煮不熟);隨氣壓增大而升高(如用高壓鍋煮飯快)。
(3)體積與壓強:質(zhì)量一定的氣體,溫度不變時,氣體的體積越小壓強越大;氣體體積越大壓強越小。
4.大氣壓強的應(yīng)用
(1)利用大氣壓的知識解釋有關(guān)現(xiàn)象
在實際生活和生產(chǎn)中有許多利用大氣壓來工作的裝置和現(xiàn)象,如鋼筆吸墨水、抽水機抽水、高壓鍋的設(shè)計等.利用這些知識還可以解釋許多生活中的相關(guān)現(xiàn)象,例如用吸管喝飲料,當(dāng)用力吸吸管時,吸管內(nèi)的壓強減小,飲料就在外界大氣壓的作用下被壓進(jìn)吸管,從而喝到飲料,而并非我們平常說的吸進(jìn)。
(2)大氣壓強的存在及應(yīng)用的知識拓展
生活實驗證明大氣壓存在:
實驗一:模擬馬德堡半球?qū)嶒?br />
兩個皮碗口對口擠壓,然后兩手用力往外拉,發(fā)現(xiàn)要用較大的力才能拉開。馬德堡半球?qū)嶒灪湍M實驗的共同點是:將金屬球內(nèi)和皮碗內(nèi)的空氣抽出或擠出,使金屬球內(nèi)和皮碗內(nèi)空氣的壓強減小,而外界的大氣壓強就把它們緊緊地壓在一起,要用較大的力才能拉開,這就有力證明了大氣壓強的存在。
實驗二:“瓶吞蛋”實驗
用剝了殼的熟雞蛋堵住廣口瓶口,實驗前用手輕輕用力,不能將雞蛋完整地壓入瓶內(nèi)。再將點燃的棉球扔入裝有細(xì)沙(防止燒裂瓶底)的瓶中,迅速將該熟雞蛋塞住瓶口,待火熄滅后,觀察到雞蛋“嘣”的一聲掉入瓶內(nèi)。上述實驗,由于棉花燃燒使瓶內(nèi)氣壓升高,而驟冷又會使氣壓迅速降低,當(dāng)瓶內(nèi)壓強小于瓶外大氣壓強時,雞蛋在大氣壓強的作用下,被壓入瓶內(nèi)。
實驗三:“覆杯”實驗
玻璃杯內(nèi)裝滿水,用硬紙片蓋住玻璃杯口,用手按住,并倒置過來,放手后,整杯水被紙片托住,紙片不掉下來。該實驗玻璃杯內(nèi)裝滿水,排出了空氣,杯內(nèi)的水對紙片向下的壓強小于大氣對紙片向上的壓強,因而紙片不掉下來。分析上述三個實驗,不難理解大氣壓強存在問題。更深入研究:“瓶吞蛋”表明大氣豎直向下有壓強,“覆杯實驗”表明大氣向上有壓強。因而顯示出大氣壓強的特點:大氣向各個方向都有壓強。
5.本節(jié)知識網(wǎng)絡(luò)
四、流體壓強與流速關(guān)系
1.流體壓強
(1)流體:液體和氣體。
(2)液體壓強與流速的關(guān)系:在氣體和液體中,流速越大的位置壓強越小。
※知識拓展一:生活中與流體壓強有關(guān)的現(xiàn)象
生活中跟流體的壓強相關(guān)的現(xiàn)象:
(1)窗外有風(fēng)吹過,窗簾向窗外飄;
(2)汽車開過后,路面上方塵土飛揚;
(3)踢足球時的“香蕉球”;
(4)打乒乓球時發(fā)出的“旋轉(zhuǎn)球”等。
※知識拓展二:與流體壓強有關(guān)的現(xiàn)象解釋
1.生活中與流體壓強相關(guān)問題的解答方法:
在實際生活和生產(chǎn)中有許多利用流體壓強跟流速的關(guān)系來工作的裝置和現(xiàn)象,如飛機的機翼形狀、家用煤氣灶灶頭工作原理、小汽車外形的設(shè)計等。利用這些知識還可以解釋許多常見現(xiàn)象,如為什么兩艘船不能并排行駛、列車站臺上要設(shè)置安全線等。
方法指南:(1)首先要弄清哪部分流速快,哪部分流速慢;
(2)流速快處壓強小,壓力也小,流速慢處壓強大,壓力也大;
(3)流體受壓力差作用而產(chǎn)生各種表現(xiàn)形式和現(xiàn)象。
例1:如圖是非洲草原犬鼠洞穴的橫截面示意圖,犬鼠的洞穴有兩個出口,一個是平的,而另一個則是隆起的土堆,生物學(xué)家不是很清楚其中的原因,他們猜想:草原犬鼠把其中一個洞的洞口堆成了包狀,是為了建一處視野開闊的嘹望臺,但是如果這一假設(shè)成立的話,它又為什么不在兩個洞口都堆上土包呢?那樣不是有兩個嘹望臺了嗎?實際上兩個洞口形狀不同,決定了洞穴空氣的流動方向。吹過平坦表面的空氣運動速度小,壓強大;吹過隆起表面的空氣流速大,壓強小。因此,地面上的風(fēng)吹進(jìn)了犬鼠的洞穴,給犬鼠帶來了陣陣涼風(fēng)。
草原犬鼠的一個洞口很平坦,而另一個洞口處有凸起的土堆,這樣當(dāng)空氣流經(jīng)兩個洞口時,洞口表面處空氣的流速會不同,所以洞口處的氣體壓強會不同,洞內(nèi)的空氣就會從氣壓大的一端流向氣壓小的一端,給犬鼠帶來了陣陣涼風(fēng)。
例2:科學(xué)解釋足球中的“香蕉球”
流體(液體或氣體)中的旋轉(zhuǎn)圓柱體或球體相對于流體運動時,會在旋轉(zhuǎn)體上產(chǎn)生一個側(cè)向力。足球在氣流中運動時,如果其旋轉(zhuǎn)的方向與氣流同向,則會在球體的一側(cè)產(chǎn)生低壓,而球體的另一側(cè)則會產(chǎn)生高壓,這就是為什么會產(chǎn)生香蕉球的原因。當(dāng)足球旋轉(zhuǎn)時,除了可以改變球體周圍的氣流,球的運動軌跡也會相應(yīng)發(fā)生改變。而且足球不僅可以側(cè)旋,觸球部位的不同,還可以產(chǎn)生不同的旋轉(zhuǎn),從而使足球上飄和下沉。這樣就達(dá)到了迷惑防守方的目的。
任何一次成功的任意球中,必不可少的一項技術(shù)就是使球按照自己的控制產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。不知道你注意到?jīng)]有,罰“香蕉球”的時候,運動員并不是踢中足球的中心,而是稍稍偏向一側(cè),同時用腳背摩擦足球,使球在空氣中前進(jìn)的同時還不斷地旋轉(zhuǎn)。同時,一方面空氣迎著球向后流動,另一方面,由于空氣與球之間的摩擦,球周圍的空氣又會被帶著一起旋轉(zhuǎn)。這樣,球一側(cè)空氣的流動速度加快,而另一側(cè)空氣的流動速度減慢。物理知識告訴我們:氣體的流速越大,壓強越小。由于足球兩側(cè)空氣的流動速度不一樣,它們對足球所產(chǎn)生的壓強也不一樣,于是,足球在空氣壓力的作用下,被迫向空氣流速大的一側(cè)轉(zhuǎn)彎了。
2.飛機的升力
(1)飛機的升力的產(chǎn)生:飛機的機翼通常都做成上面凸起、下面平直的形狀。
(2)當(dāng)飛機在機場跑道上滑行時,流過機翼上方的空氣速度快、壓強小,流過機翼下方的空氣速度慢、壓強大。
(3)機翼上下方所受的壓力差形成向上的升力。
3.本節(jié)知識網(wǎng)絡(luò)
【考點剖析】
考點一:探究影響壓力作用效果的因素
考向點撥:
1.海綿的作用:通過海綿的形變體現(xiàn)壓力作用效果;
2.通過比較甲丙兩圖能否得出結(jié)論:不能,因為沒有控制變量;
3.小明同學(xué)實驗時將物體沿豎直方向切成大小不同的兩塊.他發(fā)現(xiàn)它們兩塊對海綿的壓力作用效果相同,由此他得出的結(jié)論是:壓力作用效果與受力面積無關(guān).你認(rèn)為他在探究過程中的做法是否正確?原因是:不正確,她沒有控制壓力大小相同;
4.如果將圖乙中的海綿換成木板,壓力的作用效果與放海綿的作用效果相同嗎:相同,因為壓力的效果與壓力大小和受力面積有關(guān),有其他因素?zé)o關(guān),改成木板后只是我們觀察不到效果而已;
5.實驗需要多次進(jìn)行,目的是:總結(jié)普通規(guī)律;
6.實驗方法:控制變量法、轉(zhuǎn)換法。
【例一】如圖甲、乙、丙所示,小明利用小桌、海綿、砝碼等探究影響壓力作用效果的因素。
(1)本實驗是通過觀察________來比較壓力作用效果的。實驗中用到的研究方法有________和轉(zhuǎn)換法。
(2)通過比較圖甲、乙,說明________,壓力的作用效果越明顯。
(3)通過比較圖________(填序號),說明壓力一定時,受力面積越小,壓力的作用效果越明顯。
(4)將該小桌和砝碼放在如圖丁所示的木板上,則圖丙中海綿受到的壓強p和圖丁中木板受到的壓強p′的大小關(guān)系為p________p′(選填“>”“<”或“=”)。
(5)實驗時,小明將小桌換成磚塊,并將磚塊沿豎直方向切成大小不同的兩塊,如圖戊所示,發(fā)現(xiàn)它們對海綿的壓力作用效果相同。由此得出的結(jié)論是壓力的作用效果與受力面積無關(guān)。你認(rèn)為他在探究過程中存在的問題是________。
【答案】(1)海綿的凹陷程度;控制變量法;(2)受力面積一定時,壓力越大;(3)乙、丙;(4)=;(5)沒有控制壓力的大小相同。
【解析】(1)根據(jù)轉(zhuǎn)換法,本實驗是通過觀察海綿的凹陷程度來比較壓力作用效果的;實驗中用到的研究方法有控制變量法和轉(zhuǎn)換法;
(2)通過比較圖甲、乙知,受力面積一定,乙中壓力大,海綿的凹陷程度大,這說明受力面積一定時,壓力越大,壓力的作用效果越明顯;
(3)探究壓力的作用效果與受力面積時,應(yīng)控制壓力的大小不變,而受力面積不同,故應(yīng)該比較圖乙、丙,且可以得出結(jié)論:壓力一定時,受力面積越小,壓力的作用效果越明顯。
(4)將該小桌和砝碼放在如圖丁所示的木板上,與圖丙相比,因壓力大小和受力面積都相同,則根據(jù)p=可知,圖丙中海綿受到的壓強p和圖丁中木板受到的壓強p′的大小關(guān)系為p=p′;(5)研究壓力的作用效果與受力面積的關(guān)系時,要控制壓力大小一定,實驗時,小明將小桌換成磚塊,并將磚塊沿豎直方向切成大小不同的兩塊,則壓力大小不同,由此得出的結(jié)論是壓力的作用效果與受力面積無關(guān)是錯誤的,他在探究過程中存在的問題是沒有控制壓力的大小相同。
【例二】在探究“壓力的作用效果跟什么因素有關(guān)”的實驗中,小明同學(xué)用一塊海綿、一張小桌子和一個砝碼,做了如圖所示的一系列實驗,請注意觀察、分析,并回答下列問題:
(1)實驗中小明是通過比較海綿的 程度來確定壓力作用效果的大小;
(2)分析比較圖甲、乙的實驗現(xiàn)象,乙圖中小桌子上加砝碼的目的是為了 (選填“增大”或“減小”)壓力大??;可以得出結(jié)論:當(dāng) 相同時,壓力越大,壓力的作用效果越明顯;
(3)分析比較圖乙、丙的實驗現(xiàn)象,丙圖中小桌子倒放的目的是為了 ?。ㄟx填“增大”或“減小”)受力面積大??;可以得出結(jié)論:當(dāng) 相同時,受力面積越小,壓力的作用效果越明顯.
【答案】(1)凹陷;(2)增大;受力面積;(3)增大;壓力大小。
【解析】(1)實驗中小明是通過比較海綿的凹陷程度來確定壓力作用效果的大?。?br />
(2)分析比較圖甲、乙的實驗現(xiàn)象,乙圖中小桌子上加砝碼的目的是為了增大壓力大??;可以得出結(jié)論:當(dāng)受力面積相同時,壓力越大,壓力的作用效果越明顯;
(3)分析比較圖乙、丙的實驗現(xiàn)象,丙圖中小桌子倒放的目的是為了增大受力面積大小;可以得出結(jié)論:當(dāng)壓力大小相同時,受力面積越小,壓力的作用效果越明顯.
故答案為:(1)凹陷;(2)增大;受力面積;(3)增大;壓力大小。
考點二:增大或減小壓強的方法
影響壓強大小的因素是壓力大小和受力面積大小。對增大或減小壓強的方法可以從這兩個方面進(jìn)行判斷。
(1)增大壓強的方法:在受力面積一定的情況下,增大壓力;在壓力一定時,減小受力面積;增大壓力的同時減小受力面積。
(2)減小壓強的方法:在受力面積一定時,減小壓力;在壓力一定時,增大受力面積;減小壓力的同時增大受力面積。
角度1:增大壓強方法
【例一】如圖所示實例中,是為了增大壓強的是( )。
A.?圖釘帽面積大;B.?切蛋器的細(xì)鋼絲
C.?掛車裝有多個車輪;D.?寬大的滑雪板
【答案】B。
【解析】A.圖釘帽面積大是在壓力一定時,通過增大受力面積來減小壓強的,故A不符合題意;
B.切蛋器裝有細(xì)鋼絲是在壓力一定時,通過減小受力面積來增大壓強的,故B符合題意;
C.掛車裝有多個車輪是在壓力一定時,通過增大受力面積來減小壓強的,故C不符合題意;
D.滑雪時穿著寬大的滑雪板是在壓力一定時,通過增大受力面積來減小壓強的,故D不符合題意。
故選B。
【例二】下列生活事例采取的做法中,為了增大壓強的是( )。
A.火車鋼軌下墊上枕木? B.禁止貨車超載
C.刀刃磨得鋒利? D.雪橇板做得比較寬大
【答案】C。
【解析】A.火車鋼軌下墊上枕木,是通過增大受力面積,減小壓強,故A錯誤;
B.禁止貨車超載,是通過減小壓力,減小壓強,故B錯誤;
C.刀刃磨得鋒利,是通過減小受力面積,增大壓強,故C正確;
D.雪橇板做得比較寬大,是通過增大受力面積,減小壓強,故D錯誤。故選C。
角度2:減小壓強的方法
【例一】在下列實例中,屬于減小壓強的是( )。
A.刀刃磨得很薄? B.壓路機的碾子質(zhì)量很大
C.汽車安全帶做得較寬? D.安全錘頭部做成錐形
【答案】C。
【解析】A.刀刃磨得很薄,是在壓力一定時,通過減小受力面積來增大壓強,故A不符合題意;
B.壓路機上的碾子質(zhì)量很大,是在受力面積一定時,通過增大壓力來增大壓強,故B不符合題意;
C.汽車安全帶做得較寬,是在壓力一定時,通過增大受力面積來減小壓強,故C符合題意;
D.安全錘頭部做成錐形,是在壓力一定時,通過減小受力面積來增大壓強,故D不符合題意。故選C。
【例二】下列現(xiàn)象中,屬于減小壓強的是( )。
A.蚊子的口器;B.鱷魚的牙齒;
C.啄木鳥的尖喙;D.寬大的滑雪板
【答案】D。
【解析】A、蚊子的口器很尖,減小了受力面積,增大了壓強,不符合題意;
B、鱷魚的牙齒很鋒利,減小了受力面積,增大了壓強,不符合題意;
C、啄木鳥的尖喙,是通過減小受力面積來增大壓強,容易扎進(jìn)去,不符合題意;
D、寬大的滑雪板,增大了受力面積,減小了壓強,符合題意。
考點三:探究液體壓強的特點
考向點撥:
1.液體壓強產(chǎn)生的原因是:液體受到重力作用;液體有流動性
2.實驗前的兩個操作:(1)先檢查U型管左右兩邊的液面是否相平。
(2)檢查裝置的氣密性:(用手壓金屬盒上的橡皮膜,觀察U型管中液面是否發(fā)生變化,若變化明顯,則氣密性良好)
3.實驗時發(fā)現(xiàn)U型管內(nèi)高度差沒變化原因是什么?怎么解決?
答:氣密性不好,拆下來重新安裝
4.使用的U型管是不是連通器?答:不是
5.此實驗U型管內(nèi)液體為什么要染成紅色?答:使實驗效果明顯,便于觀察
5.實驗需要多次進(jìn)行,目的是:總結(jié)普通規(guī)律
6.比較乙、丙實驗結(jié)論是:液體密度一定時,深度越深,液體產(chǎn)生的壓強越大
7.比較丙、丁實驗結(jié)論是:當(dāng)液體深度相同時,液體密度越大,液體產(chǎn)生的壓強越大角度
【例一】探究液體內(nèi)部壓強的特點。
?
(1)用壓強計和盛有水的容器進(jìn)行實驗,如圖甲所示。實驗前,要通過調(diào)試,使壓強計U形管兩邊的液面________;若在調(diào)試中用手指輕壓探頭的橡皮膜時,U形管兩邊液柱的高度差變化________(選填"顯著"或"不顯著"),則說明該壓強計的氣密性良好。
(2)比較A、B可知:在液體內(nèi)部的同一深度,向各個方向的壓強_______;比較A、C可知:液體內(nèi)部壓強的大小跟________有關(guān)。
(3)用圖乙所示容器探究液體內(nèi)部的壓強。容器中間用隔板分成互不相通的左右兩部分,隔板上有一圓孔用薄橡皮膜封閉。用此容器進(jìn)行的兩次實驗情形如圖丙的D、E所示。由此可推斷:A、B兩液體對容器底壓強的大小關(guān)系是pA_______pB;A、C兩液體密度的大小關(guān)系是ρA_______ρC(均選填“>”、“
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