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文檔簡(jiǎn)介
專題09壓強(qiáng)
一、思維導(dǎo)圖
定義:垂直作用在物體表面的力
壓力
方向:垂直并指向受壓的物體表面
。物理意義:表示壓力作用效果的物理量
(。定義:物體所受壓力的大小與受力面積之比叫壓強(qiáng)
。公式:p=F9
/pjffi1
、。單位:帕(pa)
,。減小壓強(qiáng)的方法:增大受力面積,減小壓力
【。增大壓強(qiáng)的方法:減小受力面積,增大壓力
。壓強(qiáng)計(jì):是探究液體內(nèi)部里強(qiáng)的儀器
c特點(diǎn):同一深度,向各個(gè)方向的壓強(qiáng)相等。
液體的。深度越深,密度越大,液體的壓強(qiáng)越大
由雖。液體壓強(qiáng)的大?。河?jì)算公式:p=pgh
特點(diǎn):同種液體靜止時(shí),連通
器各部分中的液面總是相平的
。連通器
,應(yīng)用:茶壺、下水管、船閘
大氣對(duì)浸在它里面的物體
大氣壓產(chǎn)生的壓強(qiáng)叫大氣壓強(qiáng)
的存在
產(chǎn)生原因:空氣受重力具有流動(dòng)性
O托實(shí)覽
C標(biāo)準(zhǔn)大氣壓廠76cm水銀柱
大氣壓=10130Pa
大氣田雖的測(cè)量'c大氣壓與高度的關(guān)系:海
°拔高度越高,氣壓越低
c液體的沸點(diǎn):液面上方
°的氣壓越大,沸點(diǎn)越商—
大氣壓
\的應(yīng)用吸盤、口罐、活塞式抽水機(jī)等
流體國(guó)雖與關(guān)系:流體中,流速越大的住置」里強(qiáng)越小
流速的關(guān)系;立用:火車站臺(tái)上的安全線、噴霧器、跑車的氣流偏導(dǎo)器
飛機(jī)的升力:機(jī)翼上、下表面的壓強(qiáng)差是產(chǎn)生升力的原因
二、新課標(biāo)要求
2.2.7通過實(shí)驗(yàn),理解壓強(qiáng)。知道增大和減小壓強(qiáng)的方法,并了解其在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。
2.2.8探究并了解液體壓強(qiáng)與哪些因素有關(guān)。知道大氣壓強(qiáng)及其與人類生活的關(guān)系。了解流體壓強(qiáng)
與流速的關(guān)系及其在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。
三、知識(shí)梳理與典例
一、壓力
1.壓力的概念
(1)壓力的定義:垂直作用在物體表面上的力叫做壓力,常用尸表示,如圖所示。
(2)壓力的作用點(diǎn):在受壓的物體表面。
(3)壓力的方向:垂直并指向受壓的物體表面。
(4)壓力的大?。簤毫Φ拇笮〔⒉灰欢ǖ扔谥亓Φ拇笮?,有時(shí)相等,有時(shí)無(wú)關(guān)(圖乙所示)。只有當(dāng)
物體自由靜止在水平面時(shí),物體對(duì)支持面的壓力大小才等于物體所受的重力大小(圖甲所示)。
2.壓力與重力的區(qū)別與聯(lián)系
(1)區(qū)別
壓力重力
由于地球吸引而使
定義垂直作用在物體表面的力
物體受到的力
垂直于受力物體表面,
方向豎直向工
并指向被壓物體
作用點(diǎn)被壓物體表面重心
有時(shí)與重力有關(guān),大小不一定相等。
大小與質(zhì)量成正比G=mg
有時(shí)與重力無(wú)關(guān)。
接觸的物體間相互擠壓而來(lái)源于萬(wàn)有引力,
力的性質(zhì)
發(fā)生形變產(chǎn)生的,屬于彈力是非接觸力
受力示意圖
(2)壓力與重力的聯(lián)系
只有當(dāng)物體處于水平面,且在豎直方向上只受重力和支持力時(shí),物體對(duì)水平面壓力的大小、方向
才與重力的大小方向相同,盡管如此,壓力仍不是重力。
3.影響壓力作用效果的因素
壓力的作用效果與壓力大小和受力面積有關(guān):壓力越大,受力面積越小,壓力的作用效果越明
顯。
二、壓強(qiáng)
1.壓強(qiáng)
(1)物理意義:表示壓力的作用效果。
(2)定義:物體所受壓力的大小與受力面積之比叫做壓強(qiáng)。壓強(qiáng)在數(shù)值上等于物體單位面積所受
的壓力。
(3)公式:壓強(qiáng)=受?,積^=-f
這是壓強(qiáng)的定義式,適用于所有物體間的壓強(qiáng)計(jì)算,包括氣體、固體、液體。
(4)單位:壓強(qiáng)的國(guó)際單位是帕斯卡,簡(jiǎn)稱帕,符號(hào)是pa。
lpa=lN/m2,Ipa表示In?的受力面積上所受的壓力是1N。
(5)理解壓強(qiáng)公式p二S
①公式中的/是壓力,而不是重力。當(dāng)物體放在水平上時(shí),壓力的大小等于重力。
②公式中的S是受力面積,它是物體相互接觸的面積,而不是其他面積。
2.壓強(qiáng)與壓力的辨析
壓強(qiáng)壓力
物體所受壓力大小垂直壓在物體
定義
與受力面積之比表面上的力
物理意義表示壓力的作用效果物體發(fā)生形變的作用力
公式P=F/SF=pS
單位帕斯卡(pa)牛頓(N)
與壓力的大小和有時(shí)與重力有關(guān),
大小
受力面積都有關(guān)有時(shí)與重力無(wú)關(guān)
3.柱體的壓強(qiáng)
(1)公式推導(dǎo)
如圖所示,有一質(zhì)量分布均勻的柱狀固體,密度為p,底面積為s,高度為鼠求該柱體對(duì)水平面
的壓強(qiáng)。
這個(gè)柱體的體積V=曲;這個(gè)柱體的質(zhì)量加=21=福生
對(duì)水平面壓力F=G=mg=pVg=pgSh
對(duì)水平面壓強(qiáng):p=*==pgh
即柱體產(chǎn)生的壓強(qiáng)p=pgh
(2)公式p=pg/z中各物理量的意義與單位
p表示密度,單位為千克/米3(kg/m3);/7表示高度,單位為米(m);g=9.8N/kg
p表示壓強(qiáng),單位為蛆(Pa)
各物理量的單位全部采用國(guó)際單位制。
(3)理解公式p=pgh
①公式p=pgh只適用于柱形的物體(例如長(zhǎng)方體、正方體、圓柱體等)對(duì)水平面的壓強(qiáng),不能用
于其他形狀的物體產(chǎn)生的壓強(qiáng);
②柱形的物體對(duì)水平面的壓強(qiáng)只與物體的密度和高度隹,與物體的底面積、重力等無(wú)關(guān)。(均選
填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”)
三、怎樣減小或增大壓強(qiáng)
1.減小壓強(qiáng)的方法
(1)減小方法
當(dāng)受力面積一定時(shí),減小壓力;當(dāng)壓力一定時(shí),增大受力面積(均選填“減小”或“增大”)。
(2)減小壓強(qiáng)的事例
軌道鋪設(shè)在枕木上書包帶比較寬汽車限重
軌道鋪在枕木上、坦克履帶、滑板都是通過增大受力面積減小壓強(qiáng)的;汽車限重是通過減小汽車
對(duì)地面的壓力減小壓強(qiáng)的O
2.增大壓強(qiáng)的方法
(1)增大方法
當(dāng)受力面積一定時(shí),增大壓力;當(dāng)壓力一定時(shí),減小受力面積(均選填“減小”或“增大”)。
(2)增大壓強(qiáng)的事例:生活中的刀具、注射器針頭、道路上的盲道等。
【例題1】圖中為了增大壓強(qiáng)的是()
CD
A.坦克裝有寬大的履帶B.書包背帶做得較寬
C.斧刃磨得很鋒利D.在鐵軌下面鋪枕木
【答案】C.
【解析】斧刃磨得很鋒利,是為了增大壓強(qiáng);其它選項(xiàng)A、B、D都是增大受力面積,減小壓強(qiáng)。
故選C.
【例題2】如圖所示,水平雪地上,穿著滑雪板的芳芳總質(zhì)量為70kg,沒有陷入雪地;而穿著運(yùn)
動(dòng)鞋的小明總質(zhì)量為50kg,卻深陷雪地。下列說法正確的是()
A.芳芳對(duì)雪地的壓力比小明的小
B.芳芳對(duì)雪地的壓力和小明一樣
C.芳芳對(duì)雪地單位面積的壓力比小明的小
D.受力面積和壓力都不等,無(wú)法比較誰(shuí)對(duì)雪地的壓強(qiáng)大
【答案】C.
【解析】芳芳總質(zhì)量大于小明的總質(zhì)量,所以對(duì)雪地的壓力也大;選項(xiàng)AB錯(cuò)誤。
芳芳沒有深陷雪地,表明芳芳對(duì)雪地的壓強(qiáng)比小明的小,即芳芳對(duì)雪地單位面積的壓力比小明的
小。選項(xiàng)C正確。故選C。
【例題3】甲、乙兩個(gè)實(shí)心正方體放在細(xì)沙面上,沙面凹陷程度如圖所示,則()
A.甲的質(zhì)量一定比乙大B.甲的質(zhì)量一定比乙小
C.甲的密度一定比乙大D.甲的密度一定比乙小
【答案】A.
【解析】沙子凹陷得越深,受到的壓強(qiáng)越大,從圖中可以看出:尸甲〉尸乙,S甲>5乙,根據(jù)公式
F=PS得:Fv>Fz,,由于G=_F=sg,所以,〃甲>小乙。選項(xiàng)A正確。
例題3圖例題4圖
【例題4】第24屆冬奧會(huì)于2022年在北京、張家口舉辦,如圖所示,小麗的質(zhì)量為50kg,每只
腳與地面的接觸面積為0.02m2,雪地能夠承受最大壓強(qiáng)是3.0xl03pa。求:(1)小麗的重力?
(2)通過計(jì)算判斷小麗站立在雪地時(shí)能不能陷入雪地?
(3)要完成滑雪運(yùn)動(dòng),小麗所穿滑雪板的總受力面積至少多少n??(小麗和滑雪板及裝備總質(zhì)
量為60kg)
【答案】(案500N;(2)能陷入雪地;(3)0.2m2.
【解析】(1)小麗的重力G=?7g=50kgxl0N/kg=500N
(2)小麗站立在雪地時(shí)對(duì)雪地的壓力F=G=500N;與雪地的接觸面積5=2x0.02m2=0.04m2
站立時(shí)對(duì)雪地的壓強(qiáng)
因?yàn)?.25xl()4pa>3.0xl03pa,所以小麗能陷入雪地。
(3)滑雪運(yùn)動(dòng)時(shí)的總壓力F&=G&=m,&g=60kgxl0N/kg=600N
小麗所穿滑雪板的總受力面積至少是
兀600N2
S=-----=-~~—=0.2m
最小p最大3x10Pa
四、液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)
1.液體內(nèi)向各個(gè)方同都有壓強(qiáng)。
2.液體產(chǎn)生壓強(qiáng)的原因:液體受到重力,液體具有流動(dòng)性。
3.壓強(qiáng)計(jì)
(1)作用:測(cè)量液體內(nèi)部壓強(qiáng)。
(2)構(gòu)造:壓強(qiáng)計(jì)主要由U形管、橡皮管、探頭(由空金屬盒蒙上橡皮膜構(gòu)成)三部分組成。
(3)原理:放在液體里的探頭上的橡皮膜受到液體壓強(qiáng)的作用會(huì)發(fā)生形變,U形管左右兩側(cè)液面
就會(huì)產(chǎn)生高度差,高度差的大小反映了橡皮膜所受壓強(qiáng)的大小,液面的高度差越大,壓強(qiáng)越大。
探頭X*
(4)壓強(qiáng)計(jì)的使用
①實(shí)驗(yàn)前應(yīng)檢查蒙在金屬盒上的橡皮膜、連接用的橡皮管及各連接處是否遍氣。常用方法是用手
輕按橡皮膜,觀察壓強(qiáng)計(jì)U形管兩側(cè)液面的高度差是否發(fā)生變化,如果變化,說明不漏氣;如果不
變,說明漏氣,則要查出原因,加以修整。
②當(dāng)壓強(qiáng)計(jì)的橡皮膜沒有受到壓強(qiáng)時(shí),U形管中的液面應(yīng)該是相平的,若出現(xiàn)高度差,需要將橡
皮管取下,再重新安裝。
4.液體內(nèi)部壓強(qiáng)的大小特點(diǎn)
在液體內(nèi)部的同一深度,向各個(gè)方向的壓強(qiáng)都相等;深度越深,壓強(qiáng)越大;液體內(nèi)部壓強(qiáng)的大小
還跟液體的密度有關(guān),在深度相同處,液體的密度越大,壓強(qiáng)越大。
5.與液體壓強(qiáng)有關(guān)的現(xiàn)象
例如,在醫(yī)院輸液時(shí),要把藥液提高到一定的高度;修建水壩時(shí)上窄下寬;“蛟龍”號(hào)潛水器下潛
深度最大為7062米;潛水員在不同的深度使用不同的潛水服。
輸液水壩潛水器
五、液體壓強(qiáng)的大小
1.研究方法一一“理論推導(dǎo)法”
要想得到液面下某處的壓強(qiáng),可以設(shè)想這里有一個(gè)水平放置的“平面”s。這個(gè)平面以上的液柱對(duì)
平面的壓力等于液柱所受的重力。計(jì)算這段液柱對(duì)“平面”產(chǎn)生的壓強(qiáng),就能得到液面下深度為〃處的
壓強(qiáng)。
如圖所示,設(shè)想在密度為2的液面下有一高度為力、截面積為S的液柱。
這個(gè)液柱體的體積V=Sh,這個(gè)液柱的質(zhì)量m=pV=pSh
這個(gè)液柱對(duì)平面s的壓力F=G=mg=pVg=pgSh
平面S受到的壓強(qiáng)P=T=吟=曲
因此,液面下深度為//處液體的壓強(qiáng)為p=pgh
3.理解p=pgh
(1)公式中的物理量及其單位
。表示液體的密度,單位為千克/米3(kg/n?)
〃表示液體的深度,單位為米(m);g為常數(shù),大小為9.8N/kg
p表示液體在深度為/2處的壓強(qiáng),單位為帕(Pa)
公式中的物理量單位全部使用國(guó)際單位。
(2)深度岳指液面到某點(diǎn)的豎直距離,而不是高度。如圖所示,容器底部的深度為27cm,A點(diǎn)
的深度為11cm,8點(diǎn)的深度為22cm。
110
1
J帕斯卡破桶實(shí)驗(yàn)
6cHi弋z二二二二二1
------------I/Z--/27cm
2°cm三三與咨N二
卜三三三5cm圖盡
(3)影響液體壓強(qiáng)大小的因素
①根據(jù)p=pgh可知:液體內(nèi)部壓強(qiáng)只跟液體蜜度和淫度有關(guān);與液體的質(zhì)量、體積、重力、容器
的底面積、容器形狀均無(wú)關(guān)。
②帕斯卡破桶實(shí)驗(yàn):帕斯卡在1648年曾經(jīng)做了一個(gè)著名的實(shí)驗(yàn)(上圖),他用一個(gè)密閉的裝滿水
的木桶,在桶蓋上插入一根細(xì)長(zhǎng)的管子,從樓房的陽(yáng)臺(tái)上向細(xì)管子里灌水。結(jié)果只灌了幾杯水,竟把
桶壓裂了。
分析:由于細(xì)管子的容積較小,幾杯水灌進(jìn)去,大大提高了水的深度/?,從而對(duì)水桶產(chǎn)生很大的壓
強(qiáng),這個(gè)壓強(qiáng)就對(duì)桶壁在各個(gè)方向產(chǎn)生很大的壓力,把桶壓裂了。
該實(shí)驗(yàn)說明:同種液體產(chǎn)生的壓強(qiáng)取決于液體的深度,與液體的質(zhì)量、重力等因素?zé)o關(guān)。
六、液體產(chǎn)生的壓力
因?yàn)橐后w具有流動(dòng)性,所以容器中的液體對(duì)容器底部的壓力大小與容器的形狀有關(guān)。
1.柱形容器
設(shè)柱形容器的底面積為S,內(nèi)盛有密度為0、深度為〃的液體。
則液體對(duì)容器底部的壓強(qiáng)為p=Z地
液體對(duì)容器底部的壓力F=PS=D義hS=公=住=加在g=G柱(G拄的含義是以V槎為體積的那部分液體的
重力,即容器中液體的重力)。
結(jié)論:在柱形容器中,液體對(duì)容器底的壓力大小笠王液體自身的重力。
2.口大底小形容器
設(shè)容器的底面積為S,內(nèi)盛有密度為八深度為/?的液體。
則液體對(duì)容器底部的壓強(qiáng)為p=pgh
液體對(duì)容器底部的壓力為F=pS=pghS(處相當(dāng)于右圖中紅色部分液柱的體積)
因?yàn)椤⊿<V濃,所以F〈pgV*=m液g=G液,液體對(duì)容器底部的壓力F<Gm
結(jié)論:在口大底小形容器中,液體對(duì)容器底的壓力任液體自身的重力。
3.口小底大形容器
設(shè)容器的底面積為S,內(nèi)盛有密度為小深度為/I的液體。
則液體對(duì)容器底部的壓強(qiáng)為p=pgh
液體對(duì)容器底部的壓力F=pS=pghS(組L相當(dāng)于右圖中紅色部分液柱的體積)
因?yàn)椤?>/液,所以F>pgV波=加波g=G液,液體對(duì)容器底部的壓力為F>Gx
結(jié)論:在口小底大形容器中,液體對(duì)容器底的壓力且液體自身的重力。
4.總結(jié):液體對(duì)容器底的壓力與容器形狀的關(guān)系
容器形狀
容器底所受
壓力與液體
重力的關(guān)系
結(jié)論液柱對(duì)容器底部的壓力只等于以其底面積大小形成的液柱的重力。
七、連通器
1.連通器
(1)連通器的概念:上端開口、下端連通的容器叫做連通器。
注意連通器的特征:底部互相連通;容器上端都開口;與形狀無(wú)關(guān)。
連通器連通器液面相平的原理
(2)連通器的特點(diǎn)
①連通器里裝同種液體,當(dāng)液體不流動(dòng)時(shí),連通器各部分中的液面總是粗壬的。
②利用液體壓強(qiáng)知識(shí)解釋連通器的特點(diǎn)
如上圖所示,在連通器中,設(shè)想在容器底部連通的部分有一“液片”ABo因?yàn)橐后w不流動(dòng)時(shí),液
片AB處于平衡狀態(tài),所以液片兩側(cè)受到壓力相等:FI=F2
根據(jù)壓強(qiáng)公式p="S可知:Fi=PiSF2=PZS,所以液片兩側(cè)受到壓強(qiáng)相等:pi=p2
又因Pl=pghlP2=Pghl即=2g〃2所以處=人2,即兩管液面相平。
2.連通器的應(yīng)用
(1)茶壺:茶壺的壺身與壺嘴構(gòu)成連逋翟,如果壺嘴太高,則倒不出水;如果壺嘴太低,則裝不
滿水,如圖所示。
(2)鍋爐水位計(jì):能通過觀察水位計(jì)的玻璃管中的水位了解鍋爐內(nèi)的水位,如圖所示。
(3)洗手間下水管:U形管存水彎頭是一個(gè)連通器,正常使用時(shí)應(yīng)充滿水,阻礙下水道內(nèi)的臭味
從下水管進(jìn)入洗手間內(nèi),如圖所示。
3.船閘
(1)船閘的基本構(gòu)造:船閘由閘室和上、下游閘門以及上、下游閥門組成(見甲圖)。
(2)船閘的工作過程:①分析一艘輪船由上游通過船閘駛往下游的情況。
甲關(guān)閉下游閥門B,打開上游閥門乙閘室水面上升到和上游水面相平
A,閘室和上游水道構(gòu)成了連通蟄.后,打開上游閘門C,船駛?cè)腴l室.
DC
丙關(guān)閉上游閘門C和閥門A,T閘室水面下降到跟上游水面
打開下游閥門B,閘室和下游相平后,打開下游閘門D,船駛
水道構(gòu)成了一個(gè)連通器.向下游.
②輪船由下游通過船閘駛往上游的情況可參照上述①分析。
【例題5】下列各圖不屬于連通器的是()
【答案】C.
【解析】A.排水管的U形反水彎兩側(cè)水面與空氣相通,中間底部相連通,是連通器;B.鍋爐水
位計(jì),上端和鍋爐爐身的上端都是開口的,底部是連通的,是連通器;D.茶壺的壺身與壺嘴都與大
氣連通,并且壺身和壺嘴底部相連通,是連通器。故ABD不符合題意;
C.探究液體壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)裝置上端開口,但底部不連通,不是連通器,故C符合題意。故選C.
【例題6】如圖所示容器連通器(選填“是”或“不是”),容器中裝有一定量的液體,若B
點(diǎn)的液體壓強(qiáng)為3.6xlO3pa,則液體的密度是kg/m3;A點(diǎn)液體的壓強(qiáng)為Pa。
【答案】不是;1.2x103;1.2x103
【解析】上端開口,底部連通的容器是連通器,圖中容器左端封閉,右端開口,不屬于連通器。
由p="g/2可知,液體的密度是
A點(diǎn)的深度h\=30cm-20cm=10cm
A點(diǎn)液體的壓強(qiáng)為
333
j>=pg/!A=1.2xlOkg/mxlON/kgxO.lm=1.2xlOPa
【例題7】如圖所示,底面積相同的甲、乙兩容器,裝有高度、質(zhì)量均相同的不同液體,則它們對(duì)
容器底部壓強(qiáng)的大小關(guān)系正確的是()
A.p甲>。乙B.pv<p乙
C.p甲z.D.條件不足,無(wú)法判斷
【答案】B.
【解析】因?yàn)橐后w的質(zhì)量相同,并且丫甲>丫乙,則由可知,甲<〃乙;又因?yàn)楦叨认嗤瑒t
根據(jù)公式p=pg/z可知,p甲<。乙。故選B.
【例題8】構(gòu)建理想模型是一種物理研究方法。如圖甲所示,我們可以假想在連通器的底部有一個(gè)
小“液片”AB,它處于靜止?fàn)顟B(tài)。
(1)請(qǐng)結(jié)合圖甲,運(yùn)用所學(xué)的物理知識(shí)推導(dǎo)證明:靜止在連通器內(nèi)的同一種液體,各部分直接與
大氣接觸的液面總是相齊平的;
(2)如圖乙所示,連通器左右兩管粗細(xì)相同且足夠高,水平細(xì)管足夠長(zhǎng),中間有一可無(wú)摩擦移動(dòng)
的活塞?;钊髠?cè)管中盛酒精("酒精=O.8xlO3kg/m3),活塞右側(cè)管中盛水(p*=l-OxlO3kg/m3)剛開始
時(shí),活塞被螺栓固定不動(dòng),左右兩管中的液面齊平。求此時(shí)酒精對(duì)容器底部產(chǎn)生的壓強(qiáng)大?。?g取
10N/kg)
(3)如圖乙所示,如果打開螺栓,松開活塞,連通器內(nèi)的液體會(huì)流動(dòng),當(dāng)連通器內(nèi)的液體重新穩(wěn)
定下來(lái)靜止時(shí),求右管中面高度的變化量大小。(不考慮酒精和水接觸時(shí)的擴(kuò)散現(xiàn)象,即二者總體
積不變)
【答案】(1)見解析;(2)1440Pa;(3)0.018m
【解析】(1)由圖所示,設(shè)液片AB的面積為S,左、右兩管內(nèi)水深分別為加和〃2,由于水不流
動(dòng),即液片AB左、右兩面受到平衡力的作用,這兩個(gè)力同時(shí)作用于液片AB上,由°=就可知左、
右兩管中的水對(duì)液片AB的壓強(qiáng)相等。
根據(jù)液體壓強(qiáng)的計(jì)算公式濃g/z有°水g歷=2水g刀2
故有ht=h2,所以左、右兩管水面保持相平。
(2)酒精對(duì)容器底部產(chǎn)生的壓強(qiáng)大小為
p酒精酒精g/z酒精=0.8xl03kg/m3xl0N/kgxl8x0.01m=1440Pa
(3)連通器兩側(cè)液面相平時(shí),酒精的密度小于水的密度,由0=國(guó)4可知,水產(chǎn)生的壓強(qiáng)大,所以
松開活塞后,酒精的液面升高,水面下降,直到左、右兩管中的液體壓強(qiáng)相等為止;又因?yàn)檫B通器兩
邊管子粗細(xì)相同,且水平細(xì)管的體積不計(jì),所以酒精上升的高度等于水下降的高度△心且酒精的高度
仍然為18cm=0.18m
左管中水的高度為A/z,右管中水的高度為0」8m-A/?,如圖所示:
根據(jù)pt=p右可得p酒精gx0.18m+〃水gAh=p水g(0.18m-A/z)
代入數(shù)據(jù)解得A//=0.018m
八、大氣壓強(qiáng)的存在
1.實(shí)驗(yàn)探究:大氣壓的存在
(1)覆杯實(shí)驗(yàn)
把杯內(nèi)加滿水,將硬紙片放在塑料杯杯口,用手按住并倒置過來(lái),放手后,發(fā)現(xiàn)硬紙片沒有掉下
來(lái)。將紙杯朝不同的方向,發(fā)現(xiàn)硬紙片都不會(huì)脫落。在裝滿水倒置的塑料杯底部用針扎一個(gè)小孔,發(fā)
現(xiàn)硬紙片掉了下來(lái),水流出。
結(jié)論:大氣向各個(gè)方向都有壓強(qiáng)。
(2)馬德堡半球?qū)嶒?yàn):證明大氣存在壓強(qiáng)并且很大。
(3)探究歸納:大氣與液體一樣,向各個(gè)方向都有壓強(qiáng)。
2.大氣壓
(1)概念:大氣對(duì)浸在它里面的物體產(chǎn)生的壓強(qiáng)叫做大氣壓強(qiáng),簡(jiǎn)稱大氣壓或氣壓。
(2)大氣壓產(chǎn)生的原因
地球周圍的空氣層因地球的吸引而受到重力作用,同時(shí)空氣又具有遮動(dòng)性,因此大氣對(duì)浸在空氣
中的物體表面就產(chǎn)生了壓強(qiáng)。
(3)大氣壓的特點(diǎn)
在大氣層內(nèi)部向各個(gè)方向都有壓強(qiáng);在同一高度、同一地點(diǎn)向各個(gè)方向的壓強(qiáng)大小相等。
(4)大氣壓存在的現(xiàn)象
生活中吸飲料、吸藥液、吸墨水等例子都表明大氣壓的存在,實(shí)際上,一切“吸”液體的過程都
是靠管內(nèi)外氣體壓強(qiáng)差將液體“壓”的過程。
九、大氣壓的測(cè)量
1.托里拆利實(shí)驗(yàn)
(1)托里拆利實(shí)驗(yàn)過程
①在長(zhǎng)度大約1米、■端封閉、■端開口的玻璃管中灌滿水銀,排出空氣。
②一只手握住玻璃管中部,用另一只手指緊緊堵住玻璃管開口端并把玻璃管小心地倒插在盛有水
銀的槽里。
③待開口端全部浸入水銀時(shí)放開手指,將管子豎直固定,當(dāng)管內(nèi)水銀停止下降時(shí),讀出此時(shí)水銀
柱的高度,約760mm。
④如果玻璃管傾斜,進(jìn)入到玻璃管內(nèi)水銀的長(zhǎng)度會(huì)變大,但是水銀柱的豎直高度不變,依舊是
760mmo
玻
璃
管
中
裝
滿
水
銀
(2)實(shí)驗(yàn)分析
玻璃管內(nèi)水銀面的上方是真空,沒有大氣壓,管外水銀面的上方是空氣,玻璃管內(nèi)的水銀面之所
以能夠高于水銀槽內(nèi)的水銀面,是因?yàn)榇髿鈮褐沃軆?nèi)這段水銀柱使它不會(huì)落下。
(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論
大氣壓的數(shù)值等于它支撐的這段水銀在產(chǎn)生的壓強(qiáng),即P大氣壓Y?
這個(gè)實(shí)驗(yàn)最早是由意大利科學(xué)家托里拆利做的,故被稱為托里拆利實(shí)驗(yàn)。
2.理解托里拆利實(shí)驗(yàn)
(1)水銀柱的高度
水銀柱的高度是指管內(nèi)外水銀面的豎直高度差,不是指管傾斜時(shí)水銀柱的長(zhǎng)度,實(shí)驗(yàn)過程中,只
要測(cè)量正確(測(cè)量高度差),玻璃管是否傾斜不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果(選填“影響”或“不影響”)。
管內(nèi)水銀柱的高度只與外界的大氣壓有關(guān),與管的粗細(xì)、長(zhǎng)度、形狀、插入水銀中的深度都無(wú)
關(guān),改用粗一些或細(xì)一些的玻璃管不影響結(jié)果(選填“影響”或“不影響”)。
(2)玻璃管口在水銀中的深度
玻璃管口在水銀槽內(nèi)的深度不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果,稍稍向上提或向下按玻璃管,只能改變管內(nèi)水銀柱
上方真空部分的體積,而水銀柱的高度不變。
(3)玻璃管內(nèi)漏進(jìn)空氣
實(shí)驗(yàn)時(shí),如果玻璃管內(nèi)漏進(jìn)去一些空氣,因?yàn)楣軆?nèi)空氣能夠產(chǎn)生壓強(qiáng),所以會(huì)使水銀柱的液面下
降,測(cè)量結(jié)果變小(選填“大”或“小”)。
(4)托里拆利實(shí)驗(yàn)如果用水來(lái)做,則水的高度大約3m,太不方便。計(jì)算過程:
p。1.0X105帕
h水=----=------------------------------=10.3不
P*g1.0X103千克/米3X9.8牛/千克
3.標(biāo)準(zhǔn)大氣壓
(1)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓
托里拆利當(dāng)時(shí)測(cè)得管內(nèi)外水銀面的高度差為760mm,通常把這樣大小的大氣壓叫做拉1大氣壓,
用字母po表示。
根據(jù)液體壓強(qiáng)的公式,760mm高的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)
po=P水銀」/;=13.6X103kg/m3:X9.8N/kgX0.76m=1.013X105pa
粗略計(jì)算時(shí)可取標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為L(zhǎng)OX105Pa0
(2)大氣壓的一些單位
帕(pa)、千帕(kpa)、百帕(hpa)、標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、毫米水銀柱高(mmHg柱)或厘米水銀柱高
(cmHg柱)等。
1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=1.013X105Pa=760毫米水銀柱=76厘米水銀柱
4.氣壓計(jì)
(1)氣壓計(jì):測(cè)量大氣壓的儀器叫做氣壓計(jì)。
(2)水銀氣壓計(jì):在托里拆利實(shí)驗(yàn)中,如果玻璃管旁立一個(gè)刻度尺,讀出水銀柱的高度,就知道
當(dāng)時(shí)的大氣壓了,這就是一個(gè)簡(jiǎn)單的水銀氣壓計(jì)。水銀氣壓計(jì)比較準(zhǔn)確,但攜帶不便。
(3)金屬盒氣壓計(jì)(又稱無(wú)液氣壓計(jì))
它的主要部分是一個(gè)波紋狀真空金屬盒,氣壓變化時(shí),金屬盒厚度會(huì)發(fā)生變化,傳動(dòng)裝置將這種
變化轉(zhuǎn)化為指針的偏轉(zhuǎn),指示出氣壓的大小。
氧氣瓶和滅火器上的
氣壓計(jì)也是一種無(wú)液氣壓計(jì)
(4)自制氣壓計(jì)
①制作與使用
取一個(gè)瓶子,裝入適量帶色的水,再取一根兩端開口的細(xì)玻璃管,在它上面畫上刻度,使玻璃管
穿過橡皮塞插入水中。從管的上端吹入少量氣體,使瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)大于大氣壓,水沿玻璃管上升到瓶
口以上。根據(jù)玻璃管內(nèi)水柱的高低,就可以知道外部大氣壓強(qiáng)的大小,如下圖所示。
②自制氣壓計(jì)的測(cè)量原理
在玻璃管內(nèi)的底部取一液片“AB”,因?yàn)橐浩o止,所以
p內(nèi)=。大氣BL+P水即P內(nèi)上=po+P*gh水
因?yàn)槠績(jī)?nèi)氣壓基本不變,即水對(duì)液片向上的壓強(qiáng)p內(nèi)基本不變,所以當(dāng)外界大氣壓強(qiáng)po降低時(shí),
〃水變大;反之,外界大氣壓強(qiáng)00增大時(shí),水變小。
該氣壓計(jì)會(huì)受溫度的影響,當(dāng)溫度升高時(shí),瓶?jī)?nèi)氣壓尸內(nèi)變大,/7水變大。
5.大氣壓與高度的關(guān)系
(1)大氣壓隨高度增加而減小,在海拔3000m以內(nèi),每升高10m,大氣壓大約減小100pa。
(2)大氣壓隨海拔高度的升高而減小的原因
大氣壓由于大氣受重力而產(chǎn)生,因?yàn)楹0卧礁?,空氣越稀薄,空氣密度變小,大氣重力變小,?/p>
此大氣壓就會(huì)降低。當(dāng)離開地面的高度達(dá)到100km時(shí),大氣就變得極其稀薄了。
(3)高度計(jì):如果無(wú)液氣壓計(jì)的刻度盤上標(biāo)的是高度,就變成了高度計(jì)。因?yàn)榇髿鈮簭?qiáng)隨高度的
增加而減小,我們可測(cè)出不同高度的氣壓值,把它們的對(duì)應(yīng)關(guān)系刻在無(wú)液氣壓計(jì)的刻度盤上即可。
6.水的沸點(diǎn)與大氣壓的關(guān)系
(1)實(shí)驗(yàn)探究
①進(jìn)行實(shí)驗(yàn):如圖所示,將水加熱至沸騰后停止加熱,沸騰停止,若將燒瓶?jī)?nèi)部的空氣抽出,停
止沸騰的水又重新沸騰起來(lái)。
②現(xiàn)象分析:抽出空氣,瓶?jī)?nèi)的氣壓降低,停止沸騰的水還能重新沸騰起來(lái),說明瓶?jī)?nèi)水的沸點(diǎn)
降低了。
③實(shí)驗(yàn)結(jié)論
液體的沸點(diǎn)與液體表面上方的氣壓有關(guān),氣壓降低,沸點(diǎn)降低;氣壓升高,沸點(diǎn)升高。
(2)水的沸點(diǎn)與氣壓值對(duì)照表
觀察表格可以得出水的沸點(diǎn)與氣壓之間的關(guān)系:
氣壓值
12351020305070101
(xlO3pa)
沸點(diǎn)
41623324660698190100
(℃)
①氣壓越大,水的沸點(diǎn)越高;氣壓越小,水的沸點(diǎn)越低。
②在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,水的沸點(diǎn)為項(xiàng)。C。
在海拔8848米的珠穆朗瑪峰頂上,大氣壓約為31000pa,水的沸點(diǎn)大約是:四℃左右。
(3)高壓鍋的原理
高壓鍋使鍋內(nèi)部的氣壓高至1個(gè)大氣壓,水的沸點(diǎn)升高,要在高于100℃時(shí)才沸騰,這樣高壓鍋內(nèi)
部就形成高溫高壓的環(huán)境,飯就容易很快做熟。
十、大氣壓的應(yīng)用
1,生活中應(yīng)用實(shí)例
例如,吸塵器、吸盤掛鉤、拔火罐等都是應(yīng)用了大氣壓,這些吸的過程都是大氣壓“壓”的結(jié)果。
2.活塞式抽水機(jī)
(1)組成:活塞式抽水機(jī)由圓筒、活塞、出水管、兩個(gè)單向閥門A、B等組成。
(2)工作原理
①提起活塞,閥門A受到大氣壓的作用關(guān)閉?;钊旅婵諝庀”。瑲鈮盒∮谕饨绲拇髿鈮?。低處
的水受到大氣壓的作用,推開閥門&進(jìn)入圓筒。
甲乙丙
②當(dāng)壓下活塞時(shí),閥門B被水壓下關(guān)閉,水被阻不能向下流動(dòng),便沖開閥門在進(jìn)入圓筒的上部。
③再提起活塞時(shí),活塞上面的水迫使閥門區(qū)關(guān)閉,水從側(cè)管流出。同時(shí)井的水又在大氣壓的作用
下推開閥門上而進(jìn)入圓筒。
【例題9】下列現(xiàn)象或裝置中不是利用大氣壓原理的是()
閘門D閘門C
S閘室Q
下孫(上游
閥門B閥門A
ABC
A.輪船經(jīng)船閘從下游開到上游B.用吸管喝飲料
C.吸在光滑墻面上的吸盤D.覆杯實(shí)驗(yàn)中紙板不掉
【答案】A.
【解析】A.輪船經(jīng)船閘從下游開到上游,閘門D先打開,下游與船閘上端開口,下端相連通,
構(gòu)成連通器,然后閘門D關(guān)閉,閘門C打開,上游與閘室構(gòu)成連通器,因此船閘是利用連通器的原理
工作的,與大氣壓無(wú)關(guān),故A符合題意;
B.用吸管吸飲料時(shí),吸管內(nèi)氣壓減小,小于外界大氣壓,在大氣壓的作用下飲料被壓入吸管,故
B不符合題意;
C.吸盤的工作過程是用力將吸盤緊壓在墻壁上,將吸盤中的空氣排出,松手后,由于吸盤內(nèi)的空
氣減少,內(nèi)部氣壓小于外界大氣壓,外界大氣壓將吸盤緊壓在墻壁上,故C不符合題意;
D.大氣對(duì)紙片向上的壓力托住了杯中的水,與大氣壓有關(guān),故D不符合題意.
故選A.
【例題10】甲圖是托里拆利實(shí)驗(yàn)裝置,乙圖是一個(gè)自制氣壓計(jì),下列說法正確的是()
A.甲圖所示實(shí)驗(yàn)最早證明了大氣壓的存在
B.甲圖中玻璃管稍微傾斜時(shí),管內(nèi)水銀柱的高度變小
C.將兩圖的實(shí)驗(yàn)裝置都拿到山頂時(shí),發(fā)現(xiàn)甲圖玻璃管內(nèi)水銀面下降,乙圖玻璃管內(nèi)液面上升
D.由于水銀有毒,所以可以用水代替水銀在教室里做甲圖所示的實(shí)驗(yàn)
大
大
氣
氣
壓
壓
—
—
甲
【答案】c
【解析】A.最早證明了大氣壓存在的實(shí)驗(yàn)是馬德堡半球?qū)嶒?yàn),而托里拆利實(shí)驗(yàn)是最早測(cè)出大氣壓
的實(shí)驗(yàn),故A錯(cuò)誤;
B.甲圖所示的托里拆利實(shí)驗(yàn)中,將玻璃管傾斜,外界大氣壓不變,進(jìn)入玻璃管的水銀柱長(zhǎng)度增
加,但管內(nèi)水銀柱高度不變,故B錯(cuò)誤;
C.當(dāng)把實(shí)驗(yàn)裝置都拿到山頂時(shí),由于高度增加,外界大氣壓減小,所以外界大氣壓能夠托起的水
銀柱高度變小,而自制氣壓計(jì)瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)不變,由于瓶?jī)?nèi)氣壓等于外界氣壓和玻璃管內(nèi)水柱產(chǎn)生壓強(qiáng)之
和,外界氣壓減小,所以水柱高度增加,故C正確;
D.大氣壓能夠托起十多米高的水柱,所以不能在教室里用水代替水銀做甲圖所示的實(shí)驗(yàn),故D
錯(cuò)誤。
故選C.
【例題1。如圖所示,用酒精燈將燒瓶?jī)?nèi)的水加熱沸騰后,在離管口稍遠(yuǎn)處可以看到“白氣”
(填寫物態(tài)變化名稱)而形成的;撤去酒精燈,用橡皮塞塞緊瓶口,用冷水澆瓶底(如圖),
瓶?jī)?nèi)的水(選填"會(huì)”或“不會(huì)”)再次沸騰,這是因?yàn)闊績(jī)?nèi)水面上方氣壓_______(選填
“增大”或“減小”),水的沸點(diǎn)(選填“升高”或“降低”)。
【答案】液化,會(huì),減小,降低。
【解析】水沸騰后產(chǎn)生大量的水蒸氣,水蒸氣遇冷液化成小水滴。
水沸騰后,撤去酒精燈,則水不再吸收熱量,所以此時(shí)水的沸騰停止,用冷水澆瓶底,則燒瓶?jī)?nèi)
的水蒸氣遇冷液化,燒瓶?jī)?nèi)氣壓減小,水的沸點(diǎn)降低,因此水又重新開始沸騰。
用冷水澆瓶底,燒瓶?jī)?nèi)的水蒸氣遇冷液化,燒瓶?jī)?nèi)氣壓減小。燒瓶?jī)?nèi)氣壓減小,水的沸點(diǎn)降低。
【例題12]如圖是抗擊疫情使用的負(fù)壓救護(hù)車,小松查閱資料得知:(1)“負(fù)壓救護(hù)車”救護(hù)艙內(nèi)
外氣壓差保持在10?38pa之間,防止空氣外流;(2)為防止交叉感染,艙內(nèi)每小時(shí)換氣20次,通過
排風(fēng)凈化裝置將艙內(nèi)氣體無(wú)害化排出,增大排風(fēng)裝置排風(fēng)量,能降低救護(hù)艙內(nèi)氣壓。
于");
②“負(fù)壓救護(hù)車”從低海拔地區(qū)開往高海拔地區(qū)執(zhí)行任務(wù)時(shí),需要增大排風(fēng)量,請(qǐng)分析原因:
③下列物體內(nèi)部空間處于“負(fù)壓”狀態(tài)的是
A.正在燒煮的高壓鍋B.開始吸飲料時(shí)的吸管C.充滿氣的輪胎
【答案】①小于;②見解析;③B。
【解析】①由題意知負(fù)壓救護(hù)車執(zhí)行任務(wù)時(shí),救護(hù)艙內(nèi)氣壓小于外界氣壓,艙內(nèi)氣體才不會(huì)排出
艙外。
②負(fù)壓救護(hù)車由低海拔地區(qū)開往高海拔地區(qū)時(shí),車外氣壓隨高海拔升高而降低,若車內(nèi)氣壓保持
不變,則車內(nèi)外氣壓差會(huì)升高,而不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),而通過增大排風(fēng)量,車內(nèi)氣壓會(huì)降低,從而可維持
救護(hù)艙內(nèi)外的氣壓差值保持在標(biāo)準(zhǔn)范圍。
③A.燒煮的高壓鍋,鍋內(nèi)氣壓大于鍋外氣壓,不是處于負(fù)壓狀態(tài);
B.開始吸飲料時(shí)的吸管,管內(nèi)空氣被吸出,壓強(qiáng)減少,而管外大氣壓保持不變,則此時(shí)管內(nèi)氣壓
小于管外氣壓,于是飲料被壓進(jìn)吸管,所以管內(nèi)是處于負(fù)壓狀態(tài),B符合題意;
C.充滿氣的輪胎,胎內(nèi)氣壓大于胎外氣壓,不是處于負(fù)壓狀態(tài)。故選B.
十一、流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系
1.流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系
(1)流體:
液體和氣體都具有流動(dòng)性,統(tǒng)稱為流體。如空氣、水等,流體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的壓強(qiáng)稱作流體壓強(qiáng)。
(2)流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系
【有關(guān)實(shí)驗(yàn)】分不開的紙;口吹硬幣跳躍木塊;吹不開的乒乓球等。
【實(shí)驗(yàn)分析】以吹紙為例,吹氣時(shí),兩張紙條內(nèi)側(cè)空氣流動(dòng)快,壓強(qiáng)變小,而紙條外側(cè)空氣的流
速基本不變,大氣壓強(qiáng)相對(duì)較大,存在壓強(qiáng)差,因而有壓力差,是這個(gè)壓力差把兩紙條壓到了一起。
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】在流體中,流速越大的位置,壓強(qiáng)越小。
2.用“流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系”解釋現(xiàn)象
(1)火車站臺(tái)上的安全線
在火車站和地鐵站的站臺(tái)上往往要畫一條安全線。原因是:當(dāng)火車或地鐵進(jìn)站時(shí),會(huì)帶動(dòng)人和車
之間的空氣的流速加快,人外側(cè)空氣流速慢壓強(qiáng)大,而內(nèi)側(cè)流速快壓強(qiáng)小,會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向內(nèi)側(cè)的壓強(qiáng)
差,將人推向火車,易出現(xiàn)危險(xiǎn)。
列車
氣流慢,壓強(qiáng)大氣流快,壓強(qiáng)小
大“㈣小
(2)一些與“流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系”有關(guān)的事例
噴霧器、草原犬鼠的洞穴、跑車的氣流偏導(dǎo)器等。
氣流一
偏導(dǎo)器
3.飛機(jī)的升力
如圖所示是飛機(jī)的機(jī)翼截面形狀,機(jī)翼的形狀基本是上凸下平,機(jī)翼的形狀對(duì)飛機(jī)的起飛起了很
重要的作用。
飛機(jī)起飛前,先在跑道上跑一段距離,空氣相對(duì)機(jī)翼向后運(yùn)動(dòng)。因?yàn)闄C(jī)翼的形狀是上凸下平,所
以上方空氣流速快,壓強(qiáng)小,機(jī)翼上、下方存在壓強(qiáng)差,產(chǎn)生壓力差,形成了向上的升力。
機(jī)翼上、下表面的壓強(qiáng)差是產(chǎn)生升力的原因。
十二、拓展性實(shí)驗(yàn)一用傳感器研究氣體流速與壓強(qiáng)的關(guān)系
圖9.4-5用傳感器研究氣體流速與壓強(qiáng)的關(guān)系
【實(shí)驗(yàn)介紹】如圖,三節(jié)直徑不同的塑料管聯(lián)結(jié)在一起,然后與抽氣機(jī)相通。當(dāng)抽氣機(jī)抽氣時(shí),
在同一時(shí)間內(nèi),通過三個(gè)管子的氣體總量是相同的,所以細(xì)管內(nèi)氣體的流速一定比粗管內(nèi)氣體的流速
大。將三個(gè)氣體壓強(qiáng)傳感器分別放入管內(nèi),將傳感器與計(jì)算機(jī)相連,從計(jì)算機(jī)上就可以讀出三個(gè)位置
氣體的壓強(qiáng)值。
【實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)象】
(1)將三個(gè)氣體壓強(qiáng)傳感器探頭分別插入三節(jié)管中,將傳感器與電腦相連,打開抽氣機(jī)抽氣,觀
察電腦屏幕。
(2)調(diào)換抽氣機(jī)的擋位,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),記錄電腦屏幕圖像,如圖乙所示。
【實(shí)驗(yàn)分析】如圖所示,①、②、③三條圖線分別對(duì)應(yīng)粗細(xì)不同的三節(jié)管中氣體壓強(qiáng)隨時(shí)間變化
的情況。分析圖像可知,區(qū)處流速大,壓強(qiáng)??;Q處流速小,壓強(qiáng)大。
當(dāng)調(diào)換抽氣機(jī)的擋位后,圖乙中的三條圖線均下移,由此可判斷三節(jié)管中氣體的流速均增大。(選
填“增大”或“減小”)
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】流體的流速越大,壓強(qiáng)越??;流體的流速越小,壓強(qiáng)越大。
【例題13]如圖所示,某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置,容器中裝有足量的水,當(dāng)打開閥門A,該裝
置為,當(dāng)把閥門A、B都打開,水流動(dòng)時(shí),。管中液面高度—(選填“大于”“等于”或“小
于”)b管中液面高度。
【答案】連通器,大于。
【解析】打開A閥門,水流入管道,。管、6管、大燒杯組成了上端開口底部連通的容器即連通
器。
再打開B閥門,粗管和細(xì)管中水的流量相同,細(xì)管處水的流速大、壓強(qiáng)小,支持的水柱低,粗管
處水的流速小、壓強(qiáng)大,支持的水柱高,所以。管液面高度大于6管液面高度。
【例題14】南京已經(jīng)全面進(jìn)入地鐵時(shí)代。如圖所示:
(1)一輛地鐵列車的長(zhǎng)度大約為150(填單位);
(2)乘客必站在黃色警戒線以外,其原因是:若列車急速駛過車站,警戒線區(qū)域內(nèi)的空氣流速會(huì)
變大,壓強(qiáng)將;若地鐵提速,站臺(tái)上乘客與行駛的地鐵之間安全距離應(yīng)______(以上兩空均選
填“變大”、“變小”或“不變”)。
【答案】(1)m;(2)變小,不變。
【解析】(1)根據(jù)常識(shí)可知,一輛地鐵列車的長(zhǎng)度大約為150m。
(2)當(dāng)列車駛過車站,警戒線區(qū)域內(nèi)的空氣流速會(huì)變大,由流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系可知,警戒線
以內(nèi)的地方空氣壓強(qiáng)減小,而此時(shí)人外側(cè)的空氣流動(dòng)速度慢,人外側(cè)的空氣壓強(qiáng)大,會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向內(nèi)
側(cè)的壓強(qiáng)差,將人推向列車,易出現(xiàn)危險(xiǎn);若地鐵提速,則向內(nèi)側(cè)的壓強(qiáng)差會(huì)更大,所以應(yīng)該增大站
臺(tái)上乘客與行駛的地鐵之間安全距離。
【例題15]在北京某科技館內(nèi),有一個(gè)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室,一架模型飛機(jī)固定在托盤測(cè)力計(jì)上,如圖所
示,無(wú)風(fēng)時(shí),托盤測(cè)力計(jì)示數(shù)為15N;當(dāng)迎面吹著飛機(jī)的風(fēng)速達(dá)到20m/s時(shí),托盤測(cè)力計(jì)的示數(shù)為
7N,可以判定飛機(jī)受到了一個(gè)新的力。根據(jù)你的分析,此時(shí)飛機(jī)受到的該力大小為N,產(chǎn)生該
力的原因是機(jī)翼上方空氣流速大,壓強(qiáng)o
【答案】8,小。
【解析】無(wú)風(fēng)時(shí),托盤測(cè)力計(jì)示數(shù)為15N,說明飛機(jī)受到的重力為15N;對(duì)飛機(jī)吹風(fēng)時(shí)托盤測(cè)力
計(jì)的示數(shù)變?yōu)?牛,示數(shù)減小,說明飛機(jī)受到了一個(gè)向上的升力,升力的大小為
F'=G-F=15N-7N=8N
這是由于氣流會(huì)流經(jīng)飛機(jī)機(jī)翼模型,機(jī)翼模型上凸下平,空氣通過上方的路程長(zhǎng),流速大、壓強(qiáng)
??;空氣通過下方的路程短,流速小、壓強(qiáng)大,從而形成了一個(gè)向上的壓力差,使托盤測(cè)力計(jì)的示數(shù)
變小。
四、實(shí)驗(yàn)專題
一、探究影響壓力作用效果的因素
【猜想與假設(shè)】小小的蚊子能輕而易舉地用口器把皮膚刺破,重重的駱駝卻不會(huì)陷入沙中。由此
猜想:壓力作用的效果除了與壓力的大小有關(guān),還跟受力面積有關(guān)。
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】
(1)實(shí)驗(yàn)器材:形變顯著的物體(如海綿、沙子等)、壓力小桌、祛碼。
(2)實(shí)驗(yàn)方法
①控制變量法:探究壓力的作用效果與壓力的大小和受力面積的關(guān)系,采用該法進(jìn)行。
②轉(zhuǎn)換法:壓力的作用效果通過海綿的凹陷程度來(lái)體現(xiàn)。
(3)改變壓力和受力面積的方法
①保持小桌與海綿的接觸面積不變,在小桌上放一個(gè)祛碼,改變壓力,比較海綿兩次形變的程
度,如圖甲、乙所示,記入表中。
②控制壓力不變,改變小桌與海綿的接觸面積(小桌一次桌面朝上正放,一次桌面朝下倒放),比較海
綿兩次形變的程度,如圖乙、丙所示,記入表中。
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)】
操作1:在海綿上放一個(gè)小桌,觀察圖甲所示海綿被壓陷的深淺;
操作2:在小桌子上方放一個(gè)祛碼,再次觀察海綿的凹陷深度,如圖乙;
操作3:將小桌子倒置,桌面和海綿接觸,放上祛碼,然后再次觀察海綿的凹陷深度,如圖丙。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與記錄:
實(shí)驗(yàn)壓力受力面積壓力作用效果
甲小桌的重力桌腳(小)明顯
乙小桌+祛碼重力桌腳(?。┖苊黠@
丙小桌+祛碼重力桌面(大)極不明顯
【分析論證】由甲、乙可得出,受
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