
解決專題問題策略
●單元重要考點歸納總結
考點一:壓力
1.定義:垂直作用在物體表面上的力,叫做壓力。
2.方向:垂直接觸面,且指向被壓物體。
3.作用效果:使物體發(fā)生形變。
考點二:壓強
1.壓強的物理意義:用來表示壓力作用效果的物理量。
2.定義:物體單位面積上受到的壓力叫壓強。用字母P表示,公式:P=F/S
3.單位:帕斯卡,1Pa=1N/m2
4.增大壓強的三種方法:
(1)當壓力F一定時,需減小受力面積S;
(2)當受力面積S一定時,需增大壓力F;
(3)在條件允許的情況下,可以同時減小受力面積S,增大壓力F。
5.減小壓強的三種方法:
(1)當壓力F一定時,需增大受力面積S;
(2)當受力面積S一定時,需減小壓力F;
(3)在條件允許的情況下,可以同時增大受力面積S,減小壓力F。
考點三:液體壓強
1.產生原因:液體受到重力作用且有流動性。
2.測量儀器:壓強計。使用壓強計可以探究液體內部壓強特點。
液體內部壓強的計算公式:P=ρ液gh
3.液體內部壓強的特點:(1)液體內部向各個方向都有壓強;(2)在液體內同一深度液體向各個方向的壓強大小相等;(3)液體內部的壓強隨深度的增加而增大;(4)液體內部壓強跟液體密度有關,在同一深度處,液體越大,壓強越大。
4.應用——連通器
(1)定義:上端開口、下端連通的容器。
(2)原理:如果只裝一種液體,那么液體靜止時連通器各部分液面總是相平的。
考點四:大氣壓強
一、大氣壓強的存在
1.產生原因:地球周圍被厚厚的氣體包圍著,包圍地球的空氣層叫大氣層,大氣層的氣體與固體、液體一樣也受重力作用,且具有流動性,所以空氣內部向各個方向都有壓強,這就產生了大氣壓強。
2.定義:由于空氣能流動,因而空氣內部向各個方向都有壓強,大氣對浸在它里面的物體的壓強叫做大氣壓強,簡稱大氣壓或氣壓。
3.證明其存在的例子:馬德堡半球實驗、鋼筆吸墨水、覆杯實驗、瓶口吞雞蛋、吸管吸飲料、瓷磚上的吸盤等等。
二、大氣壓的測量
1.托里拆利實驗的步驟
(1)拿一根大約l m長的一端封閉的玻璃管,在管內灌滿水銀;
(2)用食指堵住開口的一端,把管豎直倒立在水銀槽里,放開食指,管內水銀面就下降;
(3)管內水銀面不再下降,用刻度尺測出水銀柱的豎直高度,這個水銀柱產生的壓強就等于大氣壓。
2.托里拆利實驗注意事項
①如果管傾斜,水銀柱的長度變長,但豎直高度不變;
②改變管的粗細,管內水銀柱豎直高度不變;
③管內混入了空氣,水銀柱豎直高度減小。
3.托里拆利實驗,選用水銀而不選用其他液體的原因
因為水銀是常溫下密度最大的液體,如果換用其他液體,則在同樣情況下,所用的玻璃管就必須很長,如果用水來做這個實驗,則須大約10米高的水柱才能產生如此大的壓強。
三、標準大氣壓
1標準大氣壓=1.013×105 Pa=760 mmHg,粗略計算時,可取p0=105 Pa。
四、大氣壓的變化和測量
1.大氣壓強變化的規(guī)律
(1)特點:空氣內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)大氣壓變化規(guī)律研究:大氣壓隨高度增加而減小,且大氣壓的值與地點、天氣、季節(jié)、的變化有關。一般來說,晴天大氣壓比陰天高,冬天比夏天高。在海拔3000米以內,每上升10米,大氣壓大約降低100 Pa。
2.氣壓計
定義:測定大氣壓的儀器叫氣壓計。
分類:水銀氣壓計和無液氣壓計
說明:若水銀氣壓計斜掛,則測量結果變大。將無液氣壓計刻度盤上標的刻度改成高度,該無液氣壓計就成了登山用的登高計。
3.液體的沸點與氣壓的關系
內容:一切液體的沸點,都是氣壓減小時降低,氣壓增大時升高。
應用:高壓鍋、除糖汁中水分等。
考點五:流體壓強與流速的關系
1.流體:我們把能夠流動的物體叫做流體。例如空氣。
2.關系:流體在流速大的地方壓強小,流速小的地方壓強大。
3.升力:當氣流迎面流過機翼時,在相同的時間內上方氣流經過的路程大于下方氣流的路程,因此上方氣流流速較大,壓強較小;下方氣流流速較小,壓強較大,機翼上、下表面存在壓強差,這就產生了向上的升力。
注意:如果機翼的前緣稍向上仰,跟氣流的方向成一個小的仰角,則機翼上、下方的壓強差比機翼跟氣流方向平行時還要大,因此產生的升力也較大。例如,飛機起飛時,將機翼的前緣稍向上仰。
●探究壓強的實驗問題基礎
一、探究壓力作用效果與哪些因素有關實驗
1.此實驗采用的方法有控制變量法、轉換法。
2.此實驗使用海綿而不用木板為什么?答:木板不容易產生形變,而海綿容易產生形變,便于觀察實驗現(xiàn)象。
3.比較圖甲和圖乙可以得到實驗結論是:受力面積一定時,壓力越大,壓力的作用效果越明顯。(不能說壓強越明顯,因為探究這個實驗時還沒有提出壓強的概念)
4.比較圖乙和圖丙可以得到實驗結論是:壓力一定時,受力面積越大,壓力的作用效果越明顯。用海綿形變的大小來衡量壓力作用效果的大小,是轉換法;而在探究壓力作用效果具體受哪個因素影響時,采用了控制變量的方法;
5.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?答:相同,因為壓力的效果與壓力大小和受力面積有關,有其他因素無關,改成木板后只是我們觀察不到效果而已。
6.小明同學實驗時將物體B沿豎直方向切成大小不同的兩塊,如圖所示.他發(fā)現(xiàn)它們對海綿的壓力作用效果相同,由此他得出的結論是:壓力作用效果與受力面積無關.你認為他在探究過程中的做法是否正確?原因是:她沒有控制壓力大小相同。
二、探究液體壓強與那些因素有關實驗
1.由圖1、圖2可以知道液體壓強產生的原因是:液體受到重力作用;液體有流動性。(因此在太空失重情況下液體不會產生壓強)
2.探究液體壓強與哪些因素有關實驗中,采用了哪些方法?答:控制變量法、轉換法
3.通過觀察什么開知道液體壓強大小的?答“U型管內頁面的高度差,高度差也大說明液體產生的壓強也大”
4.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)
5.實驗時發(fā)現(xiàn)U型管內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。
6.使用的U型管是不是連通器?答:不是
7.此實驗U型管內液體為什么要染成紅色?答:使實驗效果明顯,便于觀察。
8.比較甲乙實驗結論是:液體密度一定時,深度越深,液體產生的壓強越大。比較乙丙實驗結論是:當液體深度相同時,液體密度越大,液體產生的壓強越大。
9.如圖甲乙,金屬盒在水中的深度和U型管內頁面的高度差大小有何關系?為什么?答:相等,因為兩側產生的壓強相等,液體密度相等,所以深度也相等。 如圖丙,左側金屬盒的深度和U型管內頁面的高度差大小有何關系?為什么?答:U型管內高度差比金屬盒的深度大。因為鹽水的密度比水的密度大,兩邊壓強相等,所以U型管內高度差比金屬盒的深度大
10.測量出U型管內頁面的高度差,能否算出金屬盒在左側液體中的壓強?答:能,因為兩側壓強相等。
注意:壓強計的使用方法
把金屬盒放入液體中,橡皮膜受到液體壓強的作用,而向里凹,封閉在管內的氣體把這個壓強傳遞給液體,兩側液面出現(xiàn)高度差.此時右側液面受到的壓強仍是大氣壓,左側液面受到的壓強等于大氣壓強與液體壓強之和再減去橡皮膜單位面積彈力的平均值.如果橡皮膜的彈力很小,兩側液柱高度差所產生的壓強就近似等于液體的壓強. 壓強計也可以用來測氣體的壓強.把壓強計的左側管跟被測的氣體相通,如果被測氣體的壓強大于大氣壓,壓強計右側液面比左側的高,如果被測氣體的壓強比大氣壓小,左側液面比右側液面高,兩側液柱高度差產生的壓強近似等于被測氣體的壓強與大氣壓的差.
使用壓強計需澄清和注意的問題
(1)使用微小壓強計研究不同方向液體壓強的特點時要注意:壓強計的金屬盒應保持在同一深度。
(2)壓強計的兩邊高度差來顯示液體內部的壓強這種方法叫轉換法。
(3)壓強計只是用來研究液體壓強特點的一個工具,并不是用來測液體壓強的儀器。比如:液體內部有沒有壓強,同一深度壓強變不變,壓強向哪個方向,壓強大小與什么有關等問題。即使按照液面差計算出壓強標上刻度也是不準確的,因為在水中探頭上的橡皮膜還有個張力的存在,計算出來的數(shù)值也比真實值要小些。所以,說是壓強計,其實不是用來測液體壓強數(shù)值的儀器。
三、大氣壓的測量——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,管內水銀面下降一些就不在下降,這時管內外水銀面的高度差約為760mm。
(2)原理分析:在管內,與管外液面相平的地方取一液片,因為液體不動故液片受到上下的壓強平衡。即向上的大氣壓=水銀柱產生的壓強。
(3)結論:大氣壓p0=760mmHg=76cmHg=1.01×105Pa(其值隨著外界大氣壓的變化而變化)。
(4)說明:①實驗前玻璃管里水銀灌滿的目的是:使玻璃管倒置后,水銀上方為真空;若未灌滿,則測量結果偏小。②本實驗若把水銀改成水,則需要玻璃管的長度為10.3m
③將玻璃管稍上提或下壓,管內外的高度差不變,將玻璃管傾斜,高度不變,長度變長。
●解決壓強計算問題的基礎理論
1.靈活運用壓強公式及其變形公式
(1)壓強:(普遍使用)
P=
(2)p=ρgh(適用于液體、氣體)
(3)g=9.8N/kg或者特殊說明時取g=10N/kg
2.掌握物理量常用單位及其換算
(1)力的國際單位是N, 受力面積國際單位是m2,壓強的國際單位是Pa。
(2)1 Pa=1N/m2
(3)面積單位換算
1cm2=10—4m2 1mm2=10—6m2
(4)1atm = 760mmHg=1.01×105Pa
3.在解決壓強計算問題時會經常用到的公式
(1)重力公式G=mg
(2)變形公式m=G/g
(3) 變形公式g=G/m
(4)具體問題中,在沒有特殊說明,取g=9.8N/kg;為了計算方便常常取g=10N/kg,這種情況下,命題者在試題里會直接給出。
4. 重力公式能解決的基本問題
重力公式G=mg涉及三個物理量,一個是常量,所以知道一個可以求解另一個。比如:已知物體的質量,可以求重力。已知物體的重力,可以求出質量。也可以根據(jù)本公式,結合密度公式求解物體體積等物理量。
5.利用壓強公式解決計算題時思維方法
A.對壓強公式P=的理解
(1)壓力F的大小不一定等于重力,方向也不一定是豎直向下。壓力與物體表面垂直;
(2)受力面積S是指物體相互擠壓的面積,與物體表面積不一定相等,可以等于或小于物體表面積,但絕對不會大于物體的表面積。
(3)在理解了壓力和受力面積之后,運用壓強公式計算時,F(xiàn)的單位是牛頓(N),受力面積S的單位要用平方米(m2),這樣得到物體所受壓強P的單位是帕(Pa)。
(4)在討論壓力作用效果時,應該用控制變量法來分析,即當壓力F一定時,壓強P與受力面積成反比;當受力面積一定時,壓強P與壓力成正比。如果在增大壓力F的同時,減小受力面積,那么物體受到的壓強是增大的;在減小壓力和同時增大受力面積時,壓強是減小的,對后面兩點希望大家也要有清醒的認識。
(5)壓強公式P=F/S既適用與固體,又適用與液體,也適用與氣體。
B.利用液體壓強公式求解問題時應重點關注的地方:
(1)應用的公式是P=ρgh;(2)g=9.8N/kg有時題中為了計算簡單給出g=10N/kg(3)ρ是指產生壓強的液體的密度,一般給出,但對常見的液體水,其密度需記憶。ρ水=1.0×103kg/m3(4)h是指深度,表示從自由液面到計算壓強的那點之間的豎直距離,即深度是由上往下量的。對以上問題理解后,各量單位統(tǒng)一了,代入公式計算能很好地解決實際問題。
●處理柱體切割與疊放創(chuàng)新類壓強問題方法
一、常見類型
1.只切割不疊放:將甲、乙(或一個)柱形物體沿水平(或豎直)方向切去某一厚度(體積或質量)(如圖1)。
圖1
甲
乙
h
甲
乙
甲
乙
(b)
(a)
圖2
△乙′
△甲′
2.切割加疊放:將甲、乙(或一個)柱形物體沿水平(或豎直)方向切去某一厚度(體積或質量)并疊放在對方(或自己)上面(如圖2)。
二、分析此類題目常用到的知識:
① 壓強: p=F/S=G/S=mg/S P =ρgh
變化(增大或減小)的壓強 △P=△F / S △P =ρg△h
② 密度:ρ=m/V
③ 柱體對水平面的壓力的大小等于柱體的重力大?。篎 = G = mg
④柱體的體積:V= sh(長方體) V= h3(立方體)
⑤柱體的底面積:S= ab S= h2
三、常見分析方法:
主要是物理公式與數(shù)學知識結合進行推導(定性、定量)法。根據(jù)題目情況也可靈活運用其他方法如數(shù)學比例法、極限法、分解法、轉換法等。
●處理液體的抽取與倒入創(chuàng)新類壓強問題方法
一、常見類型
1.分別從兩柱形容器中抽出液體,抽出某一厚度(體積或質量)(圖1)。注意抽出的厚度(體積或質量)可能相同,也可能不同。
圖2
乙
甲
A B
甲
乙
圖3
圖1
乙
甲
2.分別向兩容器中倒入液體,倒入某一深度(體積或質量)(圖2)。注意倒入的深度(體積或質量)可能相同,也可能不同。
3.向甲容器中倒入液體,從乙容器抽取液體(圖3)。
二、分析此類題目常用到的知識:
① 液體的壓強: p=F/S=G/S=mg/S P =ρgh
變化的壓強 △P=△F / S △P =ρg△h
② 密度: ρ=m/V
③ 柱形液體產生的壓力大小等于液體自身的重力大小。
即:F = G = mg
④ 柱體的體積:V= sh(長方體) V= h3(立方體)
柱體的底面積:S= ab S= h2
●難點類壓強綜合計算問題創(chuàng)新方法
一、在柱形容器里加物體,物體浸沒后,判斷是否有液體溢出的應對方法
類型一:根據(jù)體積進行分析判斷
容器的容積已知,容器內液體的體積、物體的體積均已知;只需比較物體的體積與容器內液體上方空余的體積的大小關系即可,是比較簡單的一種類型,根據(jù)數(shù)學知識即可判斷。
類型二:根據(jù)容器對水平面產生的壓強(或壓力)情況判斷
①在薄壁柱形容器加入物體后,若滿足容器對水平面壓力的增加量恰好等于物體的重力ΔF地=G物,則液體沒有溢出;若ΔF地<G物,則液體溢出。
②在柱形容器加入物體后,若容器對水平面壓強的變化量滿足Δp容=ΔF/s=G物/s,則液體沒有溢出;若Δp容<G物/s,則液體溢出。
③在柱形容器加入物體后,計算容器對水平面的壓強p容=F/s=(G物+G液)/s,與題目中所給的壓強p容ˊ比較:若p容=p容ˊ,則液體沒有溢出;若p容<p容ˊ,則液體溢出。
類型三:根據(jù)液體對容器底部產生壓強的情況判斷:在柱形容器加入物體后,進行下列比較:加入物體前,物體與原來液體總的體積 V總=V物+V液 ①
加入物體后,物體與容器內液體的實際體積 V實際=S h' ②
比較上述體積時,同時要用到液體對容器底部的壓強知識p液=ρ液gh。
類型四:根據(jù)液體對容器底部壓強的變化量判斷
eq \\ac(○,1)在柱形容器加入物體后,若液體對容器底部壓強的變化量等于0,即Δp容=0,則液體一定會溢出。
eq \\ac(○,2)在柱形容器加入物體后,根據(jù)液體對容器底部壓強的變化量Δp液=ρg△h液,可計算液體升高的高度(求出體積),再與物體的體積進行比較即可判斷。
二、在薄壁柱形容器里加物體,判斷物體最終狀態(tài)(漂浮、懸浮、下沉等)的方法
在薄壁柱形容器里加物體,容器對水平面的壓強、液體對容器底部的壓強都要變大。
1.根據(jù)物體受到的浮力與重力比較: 若F?。紾,則物體漂浮或懸浮;若F?。糋,則物體下沉;
2.若容器對水平面增加的的壓強?p容與液體對容器底部增加的壓強?p液相等,?p容=?p液,則物體一定漂浮或懸浮,與液體是否溢出無關。
若容器對水平面增加的的壓強?p容與液體對容器底部增加的壓強?p液不等,?p容>?p液,則物體一定下沉到底部,與液體是否溢出無關。
三、在薄壁柱形容器里加柱狀物體,判斷物體是否浸沒 類型及分析方法
1.把柱狀實心物體B放入柱狀容器的液體中(圖1)。
圖2
圖1
A
B
2.把柱狀實心物體先放入柱狀容器中,然后向里面加液體(圖2)。
分析方法:①柱狀實心物體先放入柱狀容器中,如果物體未被浸沒(水未溢出),如圖2所示,則水為柱形,底面積為(SA—SB),高度為h水=V水 /(SA—SB);
圖1
A
B
h水
圖2
sA
sB
②柱狀實心物體先放入柱狀容器中,如果物體被浸沒(水未溢出),如圖3所示,則物體排開水的體積等于物體的體積V物,為柱形,水升高的高度為?h水=V物 /SA。
中考典型例題解析
【例題1】(2021江西三模)如圖所示,放在水平地面上的均勻實心物體A、B高度相等,A對地面的壓力小于B對地面的壓力。若在兩物體上部沿水平方向切去相同的厚度,則切去部分的質量mA′、mB′的關系是 ( )
B
A
A. mA′一定大于mB′ B. mA′可能大于mB′
C. mA′一定小于mB′ D. mA′可能等于mB′
【例題2】(2021·赤峰三模)如圖所示,草原犬鼠的洞穴有兩個洞口,A口在平地上,B口在凸起的小土包上。當微風從左向右掠過地面的時候,就會有氣流在洞穴內流動,讓悶熱的洞穴變成涼爽的“空調房”。洞穴內能形成氣流,是因為B口上方比A口上方( )
A
B
A.風速大,氣壓大B.風速大,氣壓小
C.風速小,氣壓大D.風速小,氣壓小
【例題3】(2021重慶二模)如圖,是托里拆利實驗的規(guī)范操作過程,關于托里拆利實驗,下面說法錯誤的是( )
A.是大氣壓支持玻璃管內的水銀柱不會下落
B.實驗中玻璃管內水銀面的上方有少量空氣
C.大氣壓的數(shù)值等于這段水銀柱產生的壓強
D.換用更粗一些的等長玻璃管,管內外水銀面高度差將不變
【例題4】(2021年上海三模)一個底面積為2×10?2米2的薄壁圓柱形容器放在水平桌面中央,容器高為0.12米,內盛有0.1米深的水,如圖(a)所示。另有質量為2千克,體積為1×10?3米3的實心正方體A,如圖(b)所示。求:
A
(a) (b)
(1)水對容器底部的壓強。
(2)實心正方體A的密度。
(3)將實心正方體A浸沒在圖12(a)的水中后,容器對地面壓強的變化量。
【例題5】(2021湖北武漢三模)在“探究實心圓柱體對地面的壓強與哪些因素有關”的實驗中,某中學一小組的同學們認為此壓強跟圓柱體的密度ρ、高度h、圓柱體底面積S是有關的,但有怎樣的關系看法不同,于是,在老師的幫助下,小組的同學們從實驗室里挑選了由不同密度的合金材料制成、高度和橫截面積不同、質量分布均勻的實心圓柱體做實驗,測出實心圓柱體豎直放置時(如圖所示)對水平桌面上海綿的壓下深度,實驗記錄見下表.
(1)該小組同學是通過 來判斷壓強大小的.
(2)分析實驗1、2或4、5可以得出:當圓柱體的材料密度相同時,實心圓柱體對水平地面的壓強與圓柱體的 有關.
(3)分析 可以得出,當圓柱體的密度相同時,實心圓柱體對水平地面的壓強與底面積無關.
(4)此探究過程用到的科學探究方法有 、轉換法 .
(5)實驗結束之后,同學們在老師的指導下,以某一合金甲圓柱體為研究對象,推導它對海綿的壓強大小的表達式(已知合金的密度為ρ,長方體鐵塊的高度為h,底面積為S).表達式為 .
(6)上面推導出的表達式只適用幾何形狀 的固體壓強的計算.
【例題6】(2020甘肅天水)在“探究液體壓強的特點”實驗中,小明進行了如下的猜想:
猜想一:液體內部壓強大小可能與液體深度有關。
猜想二:液體內部壓強大小可能與液體密度有關。
猜想三:液體內部壓強大小可能與方向有關。
為了驗證以上猜想,小明進行了如圖所示的操作:
(1)實驗過程中探頭受到的液體壓強大小是通過 反映的。
(2)為了驗證猜想一,應選擇 兩組實驗對比,可初步驗證出猜想一是正確的。
(3)探究液體壓強與液體密度的關系時,對比乙、丙兩組實驗,小明可得出的結論是:當液體深度相同時,液體的密度越大,液體的壓強就越 。
這是一份2021年中考物理三輪沖刺過關 專題18 三類必考的電學實驗問題突破(學生版),共16頁。教案主要包含了實驗類型,探究電流與電壓,實驗操作要點等內容,歡迎下載使用。
這是一份2021年中考物理三輪沖刺過關 專題15 電學動態(tài)重點問題思路(學生版),共9頁。
這是一份2021年中考物理三輪沖刺過關 專題11 壓強與浮力綜合類問題對策(學生版),共5頁。教案主要包含了與浮力有關的簡單的題目類型,液體的壓強與浮力結合的難點問題等內容,歡迎下載使用。
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