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文檔簡介
專題10壓強(講義)(解析版)
目錄
考情分析......................................................................................................................................................................2
知識建構......................................................................................................................................................................2
考點一壓強...................................................................3
夯基·必備基礎知識梳理.......................................................................................................................................3
提升·必考題型歸納.................................................................................................................................................4
考向01探究影響壓力作用效果的因素......................................................4
考向02壓力、壓強及其計算.............................................................6
考向03減小或增大壓強的方法............................................................8
考點二液體壓強..............................................................10
夯基·必備基礎知識梳理.....................................................................................................................................10
提升·必考題型歸納..............................................................................................................................................12
考向01液體內部壓強的特點............................................................12
考向02液體壓強相關計算..............................................................14
考向03連通器........................................................................16
考點三大氣壓強..............................................................17
夯基·必備基礎知識梳理.....................................................................................................................................17
提升·必考題型歸納..............................................................................................................................................18
考向01大氣壓強與應用.................................................................18
考向02大氣壓強的測量.................................................................20
考點四流體壓強與流速關系....................................................23
夯基·必備基礎知識梳理.....................................................................................................................................23
提升·必考題型歸納..............................................................................................................................................24
考向01流體壓強現象...................................................................24
考向02飛機的升力.....................................................................26
1
一、課標考點分析
考點內容課標要求命題預測
探究壓力作用效果的影響
因素通過實驗,理解壓強
壓強及其計算《壓強》是力學部分的重點內容,也是學生
學習過程中較難的部分,尤其是壓強的相關計算
知道增大和減小壓強的方法,了解壓強
增大、減小壓強的方法是學生學習的重點和難點。對壓強的學習應和生
在生產、生活中的應用
產和生活中的實例相結合,為此,在備考中,考
探究液體內部壓強的特點探究并了解液體壓強與哪些因素有關
生應注重所學概念和規律在實際生活中的應用。
液體壓強及其計算了解液體壓強的應用實例本單元常考題型有:選擇題、填空題、實驗
探究題、計算題和綜合題等。
知道連通器的特點及生活中應用連通器
連通器主要命題點有:探究壓力作用效果的影響因
的實例
素、壓強及其計算、增大或減小壓強的方法、探
大氣壓強的存在及應用知道大氣壓強及其與人類生活的關系,
究液體內部壓強的特點、液體壓強的計算、連通
大氣壓強的測量了解大氣壓強的測量方法
器、大氣壓強及其應用、流體壓強與流速關系等
生活中流體壓強現象了解流體壓強與流速的關系及其在生產
飛機的升力生活中的應用
二、考情分析
《壓強》是中考必考內容,也是力學考題較為集中的部分。本單元的考題在試卷中所占分值一般在2-5
分之間,并會出現壓強與浮力相結合的考題。由于考題類型、考點分布和所占分值差異較大,所以考生在
加強對本單元復習時,應注重考點與考題的結合,做好備考準備。對本單元的考查,從出現概率看,主要
有:壓強及其計算、增大或減小壓強的方法、液體壓強的計算、大氣壓強及其應用、探究壓力作用效果的
影響因素、探究液體內部壓強的特點、連通器、流體壓強與流速關系等。
2
考點一壓強
一、壓力
概念釋義
壓力物體間由于發生擠壓而垂直作用在受力面上的力
壓力產生的條件兩個物體必須接觸,而且有擠壓的作用
壓力的方向垂直于受力物體表面并指向被壓物體
作用點被壓物體的受力面上,作用點等效作用在接觸面中心
壓力的性質壓力是相互接觸的物體彼此擠壓對方使物體表面發生彈性形變而產生的力,屬于彈力
只有物體處于水平面且在豎直方向只受重力和支持力時,物體對水平面壓力的大小、方向才跟重力
壓力與重力
的大小、方向相同,但壓力不是重力
二、壓強
概念釋義
壓強物體所受壓力與受力面積之比(比值定義法)
物理意義表示壓力作用效果的物理量
F2
公式p。F-壓力,單位為N;S-受力面積,單位m;p-壓強(單位Pa)
S
單位帕斯卡,簡稱帕,用符號Pa表示
FF
變形公式根據公式p及其變形公式F=pS、S可以進行壓強、壓力和受力面積的計算
Sp
F
p為壓強的定義式,運用于所有狀態下的壓強的計算
S
FF
根據公式p及其變形公式F=pS、S可以進行壓強、壓力和受力面積的計算
Sp
公式的應用
公式中的“S”為受力面積,是指兩個物體實際的接觸面積。常見面積單位換算關系為:
1m2=104cm2=106mm2
公式中的“F”為壓力,不是重力,但受力面積為水平面且物體在豎直方向只受重力和支持力時,壓
力大小等于重力大小
▲拓展培優
柱狀物體固體壓強的計算(公式p=ρgh的使用條件)
(1)質地均勻、形狀規則的實心柱體(圓柱體或棱柱體);
(2)物體放在水平桌面上,受力面積與其底面積相等;
(3)物體對水平面的壓力等于物體的重力大小。
3
壓力與壓強的區別與聯系
1.概念不同:壓力是由于發生擠壓而垂直作用在物體表面上的力;壓強是物體所受壓力與受力面積之比,即物體單
位面積上所受的壓力大小;
2.意義不同:壓力是壓強產生的必要條件,壓強表示壓力的作用效果。
作用力和反作用力是同時產生的,并沒有先后之分。在初中物理中,為了表述準確、規范,一般說相互作用力,
而不說作用力和反作用力。
三、怎樣增大或減小壓強
1.增大壓強
(1)受力面積一定時,增大壓強:①給壓路機裝上質量很大的碾子;②利用重錘釘釘子;③剎車時用
力握住車閘。
(2)壓力一定時,減小受力面積:①刀斧、切屑工具的刀片都會磨的很薄;②圖釘(如圖甲)、針、
鋸齒的尖端加工得很尖。
(3)增大壓力同時減小受力面積:砍柴時,斧頭磨得很鋒利,同時加大力量。
2.減小壓強
(1)受力面積一定時,減小壓力:現代建筑中廣泛使用空心磚。
(2)壓力一定時,增大受力面積:①高樓大廈的地基很寬;②載重汽車有很寬大的輪子;③鐵軌下鋪
設枕木(如圖乙所示);④滑雪時穿上滑雪板。
(3)減小壓力的同時增大受力面積:學生背書包上學時盡量少裝物品,并選用背帶較寬的書包(如圖
丙)。
▲拓展培優
從壓強的角度認識超載的危害
貨車超載后不僅會因為慣性增大不易剎車,引發交通事故,還會使貨車對路面的壓強過大,超出路面能夠承受的極限,
損壞路面。
考向01探究影響壓力作用效果的因素
【例1】(2023·寧夏)某同學利用小桌、海綿、砝碼等實驗器材,探究“影響壓力作用效果的因素”
的實驗,探究過程如圖所示:
(1)實驗中通過觀察海綿的______來比較壓力作用效果。
(2)對比______兩圖,可以探究壓力作用效果與受力面積的關系。
(3)對比甲、乙兩圖可以得出結論:當受力面積一定時,______,壓力作用效果越明顯。請列舉一個
生產生活中應用該結論的事例:______。
4
【答案】①凹陷程度;②乙、丙;③壓力越大;④壓路機的碾子很重。
【解析】(1)[1]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,采用了轉換法。
(2)[2]探究壓力的作用效果與受力面積的關系時應控制壓力的大小不變,通過比較圖乙、丙,說明
壓力一定時,受力面積越小,壓力的作用效果越明顯。
(3)[3]比較圖甲、乙所示的實驗可知,受力面積相同,乙的壓力較大,乙的壓力作用效果較明顯,
則可得出結論:當受力面積一定時壓力越大,壓力的作用效果越明顯。
[4]生產生活中應用當受力面積一定時壓力越大,壓力的作用效果越明顯的例子:壓路機的碾子很重是
在受力面積一定時,增大壓力,增大壓強。
【變式1-1】(2023·岳陽)一個裝滿書的箱子,用圖示三種不同方式提起并保持靜止。甲圖中繩子對
手的拉力為F甲,乙圖中繩子對手的拉力為F乙。以下說法正確的是()。
A.F甲>F乙
B.F甲<F乙
C.比較乙、丙兩圖,乙圖中繩子對手的勒痕更深一些
D.比較乙、丙兩圖,丙圖中繩子對手的勒痕更深一些
【答案】C。
【解析】AB.由題意知,一個裝滿書的箱子,用圖示三種不同方式提起并保持靜止,此時箱子都受力
平衡,因此拉力等于總重力,即F甲=F乙=F丙=G總,故AB錯誤;
CD.由上述可知,手受到的壓力相同,受力面積越小,壓力的作用效果越明顯,即繩子對手的勒痕更
深一些,乙圖中受力面積更小,因此乙圖中繩子對手的勒痕更深一些,故C正確,D錯誤。
故選C。
【變式1-2】(2023·南京)在“探究影響壓力作用效果因素”與“探究影響重力勢能大小因素”兩個
實驗中,均可通過如圖所示器材完成實驗。以下關于兩個實驗的四個判斷中錯誤的是()。
A.都選用大小不同的木塊是為了改變相同的物理量;
B.都需要觀察小桌陷入沙中的深度;
C.前者實驗不需要將木塊從小桌正上方一定高度自由釋放;
D.后者實驗中小桌不需要倒放
【答案】A。
5
【解析】A.在“探究影響壓力作用效果因素”實驗中,選用大小不同的木塊是為了改變壓力大小;在
“探究影響重力勢能大小因素”實驗中,選用大小不同的木塊是為了改變質量大小,所以兩個使用改變的
物理量不同,故A錯誤,符合題意;
B.兩個實驗都運用了轉換法,前者實驗通過觀察小桌陷入沙中的深度,判斷壓強大小;后者實驗通過
觀察小桌陷入沙中的深度,判斷重力勢能的大小,故B正確,不符合題意;
C.前者實驗探究壓力大小對壓力作用效果的影響,不需要將木塊從小桌正上方一定高度自由釋放,故
C正確,不符合題意;
D.后者實驗探究質量大小對重力勢能大小的影響,小桌不需要倒放,只需要觀察,小桌陷入沙中的深
度,故D正確,不符合題意。故選A。
考向02壓力、壓強及其計算
(1)疊加體壓強的計算:1)單獨的長方體放在水平面上,對地面的壓強可用p=ρgh計算;2)疊加后對地面
F
的壓力都等于二者重力之和,用p比較計算。
S
(2)壓力、壓強的比較:1)比較固體壓力、壓強時,一般先比較壓力的大小,再結合受力面積比較壓強的大
小;2)對于密度均勻的水平面上的柱狀物體,也可以用公式p=ρgh比較壓強,再利用F=pS比較壓力。
(3)壓強、質量與密度綜合:1)對于密度均勻的柱狀物體,放立在水平面上時,對地面的壓強可以用公式p=
ρgh計算;2)由壓強相等受力面積不等,根據公式F=pS判斷壓力的大小,從而比較重力的大小和質量的大小。
(4)壓力、壓強與圖像的結合:1)首先找出圖像所表示的含義;2)觀察圖像特點,找出關鍵信息;3)根據
找出的特點,利用所學知識和公式進行計算。
【例2】(2023·懷化)把裝滿水的礦泉水瓶從正立變為倒立下列物理量大小改變的是()。
A.桌面的受力面積大小B.礦泉水瓶的重力大小
C.礦泉水瓶對桌面的壓力大小D.礦泉水瓶對桌面的壓強大小
【答案】AD。
【解析】A.如圖,因為瓶底的面積大于瓶蓋的面積,所以把礦泉水瓶從正立變為倒立后,桌面的受力
面積變小了,故A符合題意;
B.礦泉水瓶從正立放置變為倒立放置,質量沒有變化,根據Gmg可知,質量不變則重力不變,故
B不符合題意;
C.由題可知,礦泉水瓶對桌面的壓力始終等于礦泉水瓶和瓶內水的總重力,礦泉水瓶從正立放置變為
倒立放置,其總重力不變,則礦泉水瓶對桌面的壓力大小不變,故C不符合題意;
6
F
D.礦泉水瓶從正立放置變為倒立放置,礦泉水瓶對桌面的壓力大小不變,根據p可知,壓力相等
S
時,受力面積小的壓強大,所以礦泉水瓶從正立變為倒立的過程中,礦泉水瓶對桌面的壓強變大,故D符
合題意。故選AD。
【變式2-1】(2023·衡陽)如圖所示是北京冬奧會中國女子冰壺比賽時的情景。冰壺由花崗巖鑿磨而
2
成,質量為20kg,體積為8103m3,停在冰面上時冰壺與冰面的接觸面積為0.02m。某次比賽中,投擲
手將冰壺推出,冰壺在12s內向前滑行了18m。求:
(1)冰壺在滑行過程中的平均速度;
(2)冰壺的密度;
(3)冰壺停在水平冰面上時,冰壺對冰面的壓強。
【答案】(1)1.5m/s;(2)2.5×103kg/m3;(3)1×104Pa。
s18m
【解析】(1)冰壺在滑行過程中的平均速度v1.5m/s
t12s
m20kg
(2)冰壺的密度2.5103kg/m3
V8103m3
(3)冰壺停在水平冰面上時,冰壺對冰面的壓力F=G=mg=20kg×10N/kg=200N
F200N
冰壺停在冰面上時對冰面的壓強p1104Pa。
S0.02m2
答:(1)冰壺在滑行過程中的平均速度是1.5m/s;(2)冰壺的密度是2.5×103kg/m3;(3)冰壺停
在水平冰面上時,冰壺對冰面的壓強是1×104Pa。
【變式2-2】(2023·恩施州)如圖所示,每塊磚的質量相等,長、寬、高分別是40cm、20cm、10cm,
以三種方式擺放在水平地面上。比較地面受到壓強p甲、p乙、p丙的大小,正確的是()。
A.p甲p乙p丙B.p乙p甲p丙C.p丙p乙p甲D.p乙p丙p甲
【答案】D。
【解析】每塊磚的質量相等,由G=mg得到每塊磚的重力相等,三種方式對地面的壓力都等于3塊磚的
2
總重力,所以壓力相等,甲圖中,受力面積S甲=40cm×3×10cm=1200cm
7
2
乙圖中,受力面積S乙=40cm×10cm=400cm
2
丙圖中,受力面積S丙=40cm×20cm=800cm
三種方式受力面積大小關系S甲>S丙>S乙
F
由p可知地面受到壓強大小關系為p乙>p丙>p甲
S
故選D。
【變式2-3】(2023·廣西)質量分布均勻的實心正方體A、B置于水平桌面上,如圖甲。將B沿水平
方向截取高為h的柱體,并將該柱體疊放在A上,A、B剩余部分對桌面的壓強p隨截取高度h的變化關系
如圖乙,則B的密度為___________kg/m3,A的重力為___________N(g取10N/kg)
【答案】①0.6×103;②6。
【解析】[1]質量分布均勻的實心正方體置于水平桌面上,對水平桌面的壓強
FGmgVgShg
pgh
SSSSS
2
由圖乙可知,截取前有pB=6×10Pa,B的高度是10cm,B的密度為
2
pB610Pa33
B0.610kg/m
ghB10N/kg0.1m
[2]由圖乙可知,當B截取2cm時,B剩余部分對桌面的壓強
33
pBBghB0.610kg/m10N/kg(0.1m0.02m)480Pa
此時將截取的B物體疊放在A上,對桌面的壓強也是480Pa,即
GGVgGShgG0.6103kg/m30.1m0.1m0.02m10N/kg+G1.2N+G
480PaBABBABBBAAA
SASASASASA
①
B的重力333
GBmBgBVBg0.610kg/m(0.1m)10N/kg6N
2GBGA26NGA
由圖乙可知,B放到A上面對水平桌面的壓強是8×10Pa,即pA,810Pa②
SASA
由①和②得到GA=6N。
考向03減小或增大壓強的方法
【例3】(2023·徐州)下列實例中,屬于減小壓強的是()。
A.篆刻刀的鋒利刀口B.駱駝的寬大腳掌
8
C.注射器的尖銳針頭D.壓路機質量很大的碾子
【答案】B。
【解析】A.篆刻刀的鋒利刀口,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.駱駝的寬大腳掌,是在壓力一定時,通過增大受力面積來減小壓強,故B符合題意。
C.注射器的尖銳針頭,是在壓力一定時,通過減小受力面積來增大壓強,故C不符合題意;
D.壓路機質量很大的碾子,是在受力面積一定時,通過增大壓力來增大壓強,故D不符合題意。
故選B。
【變式3-1】(2023·廣東)小明買了一個方便移動的儲物箱,如題圖所示。儲物箱安裝輪子的目的是
()。
A.增大摩擦B.減小摩擦C.增大壓強D.減小壓強
【答案】B。
【解析】儲物箱安裝滾輪是將滑動摩擦力轉換為滾動摩擦力以減小摩擦力。
故選B。
【變式3-2】(2023·煙臺)在2023年的央視春晚上,來自煙臺的金娃藝術團表演的具有濃郁“海陽
大秧歌”特色的兒童舞蹈《我和爺爺踩高蹺》在全球華人面前華彩綻放。當小朋友踩在高蹺(如圖所示)上
豎直站立不動時,下列說法正確的是()。
A.高蹺對地面的壓力與地面對高蹺的支持力是一對平衡力;
B.小朋友所受的重力與小朋友對踏板的壓力是一對平衡力;
C.小朋友單腿站立比雙腿站立時對地面的壓強小;
D.纏繞高蹺和小朋友腿的綁帶比較寬大是為了減小壓強
【答案】D。
【解析】AB.一對平衡力要滿足:大小相等、方向相反、作用在同一直線上,作用在同一物體上。高
蹺對地面的壓力,受力物體是地面;地面對高蹺的支持力,受力物體是高蹺;兩個力不是作用在同一物體
上,不是一對平衡力;小朋友所受的重力與小朋友對踏板的壓力,方向都是豎直向下的,不符合平衡力的
9
特征,因此不是一對平衡力,故AB錯誤;
C.小朋友單腳和雙腳站立時,對地面的壓力大小與重力大小相等,因此壓力不變;單腿站立時的受力
F
面積更小,根據p可知,壓力不變時,受力面積越小,壓強越大,故小朋友單腿站立比雙腿站立時對
S
地面的壓強大,故C錯誤;
D.纏繞高蹺和小朋友腿的綁帶比較寬大,是在壓力不變的條件下,增大受力面積,從而減小壓強,故
D正確。故選D。
考點二液體壓強
一、液體壓強
液體壓強的產生液體受到重力作用,液體具有流動性
(1)U型管壓強計:當將壓強計的探頭放入液體內部時,探頭上的橡皮膜受到液體壓強的作用會
探究液體內部壓
發生形變,使U性管兩側液面產生高度差。兩側液面的高度差越大,表明探頭處橡皮膜受到的壓
強的特點
強越大
控制變量法:(1)控制探頭的深度、液體的密度相同,改變壓強計探頭的方向;(2)控制液體
的密度、探頭的方向相同,改變探頭的深度;(3)控制探頭在液體中的深度、方向相同,改變液
物理方法
體的密度
轉換法:研究內部壓強的規律時,通過壓強計中U型管兩側液面的高度差來反映液體壓強的大小
液體內部向各個方向都有壓強,在同種液體的同一深度,向各個方向的壓強都相等
液體內部壓強的
同種液體內部的壓強隨深度的增大而增大
特點
液體內部壓強的大小還跟液體密度有關,在深度相同時,液體的密度越大,壓強越大
二、液體壓強的大小
1.液體壓強的大小
公式p=ρgh
(1)壓強:用p表示,單位帕斯卡(Pa);
(2)液體的密度:用ρ表示,單位千克每立方米(kg/m3);
物理量與單位
(3)重力常數:用g表示,單位牛頓每千克(N/kg);
(4)液體的深度:用h表示,單位米(m)
(1)由公式p=ρgh可知,在g值不變的情況下,液體壓強只與密度和深度有關,與質量、體積無關
(2)液體深度是指液體中被研究的點到液體自由液面的豎直距離
對液體壓強的(3)公式p=ρgh適用于靜止、均一的液體,不適用于流動的液體
理解(4)均質、實心、豎直的柱狀固體(如長方體、正方體、圓柱體、棱柱體等)對水平面的壓強p=ρ固
gh是求固體壓強的已知特殊情況,而液體壓強公式p=ρgh適用于計算任何靜止、均一的液體產生的
壓強
2.液體對容器底的壓力與液體自身重力的關系
10
容器的形狀是多種多樣的,但可以歸納為如圖所示三種基本類型。在求液體對容器底部的壓力或壓強
時,我們可以根據需要,靈活運用相應公式進行計算。
容器類型容器底部受到液體壓力的定性分析容器底部受到液體壓力的等量分析
由于液體所受重力的方向是豎直向下的,可以認為
液體對容器底部的壓力:F壓=pS=ρghS=
柱狀容器中液體重力全部作用在容器底部,所以F壓
ρgV柱,即F壓=G液(V柱指液柱的體積)
=G液
在口大底小的敞口容器中,柱狀線外部一部分液體液體對容器底的壓力:F壓=pS=ρghS=ρ
的重力作用在斜面的側壁上,液體對容器底的壓力gV柱=G柱,F壓=G柱<G液,即F壓<G液,(V
只等于以其底面積大小形成的柱狀的重力,所以F壓柱、G柱指以容器底面積大小形成的液柱
<G液的體積和重力)
口小底大的縮口容器中,側壁會受到液體垂直側面
斜向上的壓力,因為物體間力的作用是相互的,所液體對容器底的壓力:F壓=pS=ρghS=ρ
以側壁不但不起支持液體的作用,反而給液體施加gV柱=G柱,F壓=G柱>G液,即F壓>G液,(V
了一個斜向下的壓力,于是容器底部不但要承受液柱、G柱指以容器底面積大小形成的液柱
體的重力,而且還要承受側壁對液體施加的向下的的體積和重力)
壓力,所以F壓>G液
三、連通器
1.連通器:上端開口、下端連通的容器叫做連通器。
2.連通器的特點:連通器里裝入同種液體,當液體部流動時,連通器各部分中的液面高度總是相同的,
如圖所示。
★特別提醒
連通器各部分中的液面高度相同時的條件:一、連通器中的液體是同種液體;二、液面靜止。
3.連通器的應用
下水彎的U型“反水彎”是鍋爐水位計的玻璃管和鍋水塔和自來水管構成
茶壺的壺身和壺嘴構成連通器,方
一個連通器,阻擋下水道的爐構成連通器,可顯示鍋連通器,將水送到千
便倒水
異味進入室內爐內的水位家萬戶
11
過路涵洞是一個連通器,使水從道路養殖場的自動加水器實質上也是一個
船閘利用連通器原理實現船只通航
一側流到另一側連通器,可保持飲水槽內水位不變
考向01液體內部壓強的特點
【例1】如圖所示,將一長方體從水中勻速提起直至下表面剛好離開水面,此過程容器底受到水的壓強
p隨時間t變化的圖像大致為()。
A.B.C.D.
【答案】C。
【解析】B.如圖所示,長方體浸沒水中且長方體上表面在水面下有一定的距離,長方體從水中勻速提
起不會立即露出水面,即水的深度不會立即減小,故B不符合題意。
ACD.如圖所示,設從水中勻速提起的速度為v,長方體的底面積為S2,長方體露出水面的體積
設容器的底面積為S1,容器中水面減小的深度
即深度變化與勻速提起直至下表面剛好離開水面的時間成正比,根據得,減小的壓強隨勻速提
起直至下表面剛好離開水面的時間的增加而減小。結合選項的解析得,故AD不符合題意,C符合題意。
故選C。
【變式1-1】如圖所示,在“探究液體內部壓強”的實驗中:
12
(1)圖A所示壓強計在使用前,需觀察U形管兩邊液面是否相平,要檢查裝置的氣密性。請簡述檢查
氣密性的方法:_______。實驗中通過_________顯示液體內部壓強的大小。
(2)某同學實驗的情形如圖B、C、D所示。
①比較圖B和圖C可以探究的問題是___________。
②保持探頭在水中的深度不變,改變它的方向如圖C、D所示,根據實驗現象可以初步得出結論:______。
(3)該同學在實驗過程中發現:在同種液體內部同一深度處,使用不同的壓強計,U形管兩側液面的
高度差不完全相同。他認為可能與探頭橡皮膜安裝的松緊有關。請你設計實驗證明他的觀點_________。
【答案】用大拇指輕壓橡皮膜,若U形管液面有高度差,則氣密性良好;U形管液面有高度差;同種液
體,液體壓強與深度的關系;在同種液體內部同一深度處,各個方向壓強相等;兩個相同的壓強計,一個
橡皮膜比較松,一個比較緊,同時伸入同一種液體,同一深度,觀察兩壓強計U形管液面高度差的區別。
【解析】(1)用大拇指輕壓橡皮膜,若U形管液面有高度差,則氣密性良好;U形管液面有高度差,
高度差越大,液體內部壓強越大。
(2)圖B和圖C深度不同,故探究的是同種液體,液體壓強與深度的關系;如圖C、D所示,同種液
體,水中的深度不變,U形管液面有高度差相同,故結論為在同種液體內部同一深度處,各個方向壓強相等。
(3)變量為橡皮膜安裝的松緊程度,兩個相同的壓強計,一個橡皮膜比較松,一個比較緊,同時伸入
同一種液體,同一深度,觀察兩壓強計U形管液面高度差的區別。
【變式1-2】如圖所示,水平桌面上放有底面積和質量都相同的甲、乙兩平底容器,分別裝有深度相同、
質量相等的不同液體。下列說法正確的是()。
①容器對桌面的壓力:F甲>F乙
②液體的密度:ρ甲=ρ乙
③液體對容器底部的壓強:p甲>p乙
④容器對桌面的壓強:p甲′=p乙′
A.只有①和③B.只有①和④C.只有②和③D.只有③和④
【答案】D。
【解析】①水平桌面上,甲乙兩個容器中兩種液體質量相等,則重力相等,容器底面積和質量相同,
故對桌面的壓力F甲=F乙,由p=得,容器對桌面的壓強:p甲′=p乙′,故①錯誤,④正確;
②因為容器底面積相同,液體同高,乙中液體的體積大于甲中液體的體積,因為質量相同,所以ρ甲>
ρ乙,故②錯誤;
③由圖知,兩容器中液體的深度相同,由②知ρ甲>ρ乙,根據p=ρgh知,液體對杯底的壓強p甲>p乙;
13
故③正確。
綜上所述,①②錯誤,③④正確。故選:D。
考向02液體壓強相關計算
壓力、壓強的分析與計算順序:解答關于壓強的綜合題時一定要注意分析、計算的是固體壓強還是液體壓強。
F
(1)固體(先壓力后壓強):一、分析、計算壓力;二、由p分析計算壓強。
S
(2)液體(先壓強后壓力):一、根據液體壓強公式p=ρgh分析、計算液體的壓強;二、根據F=pS分析、計
算壓力。
★易錯警示
液體壓力與壓強的計算:對應形狀不規則的容器,里面裝的液體對容器底的壓力F一般不等于液體的重力G液
【例2】如圖所示,將未裝滿水且密閉的礦泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置,下列說法
中正確的是()。
A.水對容器底的壓強減小,礦泉水瓶對桌面的壓力增大;
B.水對容器底的壓強減小,礦泉水瓶對桌面的壓力減小;
C.水對容器底的壓強增大,礦泉水瓶對桌面的壓強減小;
D.水對容器底的壓強增大,礦泉水瓶對桌面的壓強增大
【答案】D。
【解析】由圖可知,水瓶由正立到倒立,水的深度變大,據知,水對容器底的壓強變大;
而礦泉水瓶對桌面的壓力等于瓶與水的總重力,整個過程中,這個總重力不變,所以壓力不變,但受
力面積變小,據知,礦泉水瓶對桌面的壓強變大,故ABC錯誤,D正確。故選D。
【變式2-1】底面積300cm2、深度20cm的薄壁圓柱形容器重6N,放置在水平桌面上,其中盛有6cm深
33
的水如圖甲;然后將一質量為2.7kg的實心正方體鋁塊放入水中,如圖乙。(ρ鋁=2.7×10kg/m)求:
(1)鋁塊的體積是多少m3?
(2)圖甲中容器對水平桌面的壓強為多少Pa?
(3)放入鋁塊后,水對容器底部的壓強增加了多少Pa?
14
【答案】(1)1×10-3m3;(2)800Pa;(3)300Pa。
m2.7kg
m33
【解析】(1)由ρ得,鋁塊的體積V鋁塊33110m
v鋁2.710kg/m
22
(2)甲容器的底面積S容300cm0.03m
甲容器的高度h容20cm0.2m
甲容器中水的高度h甲6cm0.06m
放入鋁塊前,容器對桌面的壓力大小等于容器和水的總重力,即
332
G水m水g水V水g水S容h水g1.010kg/m0.03m0.06m10N/kg18N
FG水G容18N6N
F
由p得容器對桌面的壓強p3800Pa
SSS容0.03m
33
3333
(3)根據鋁塊的體積V鋁塊110m,可計算出鋁塊的棱長L鋁塊V鋁塊110m0.1m
22
鋁塊的底面積S鋁塊L鋁塊0.01m
而且ρ鋁>ρ水,可知鋁質鋁塊沉底,比較甲、乙兩圖可知,放入鋁塊后,水的深度
2
V水0.03m0.06m
h乙220.09mL鋁塊
S容S鋁塊0.03m0.01m
可知,鋁塊沒有浸沒水中,則水深增加量Δhh乙h甲0.09m0.06m0.03m
所以,放入鋁塊后,水對容器底部的壓強增加量
33
Δp水gΔh1.010kg/m10N/kg0.03m300Pa。
答:(1)鋁塊的體積是1×10-3m3;(2)圖甲中容器對水平桌面的壓強為800Pa;(3)放入鋁塊后,
水對容器底部的甲、乙壓強增加了300Pa。
【變式2-2】(多選)有一重2N的圓柱形玻璃杯(杯壁厚度不計),底面積為100cm2,裝有一定質量的
煤油,杯底到油面的高度為20cm,放在水平桌面上(取g=10N/kg,ρ煤油=0.8×103kg/m3),則下列結果
正確的是()。
A.煤油對杯底的壓強是1.6×103Pa;B.杯底對桌面的壓強是1.8×l03Pa;
C.煤油對杯底的壓力是16N;D.杯子受到桌面的支持力是16N
【答案】ABC。
15
333
【解析】A、煤油對杯底的壓強屬于液體類壓強;P底=ρgh=0.8×10kg/m×10N/kg×0.2m=1.6×10Pa;
故A正確。
23333
B、煤油體積V=Sh=0.01m×0.2m=0.002m;煤油質量m油=ρV=0.8×10kg/m×0.002m=1.6kg;
煤油重力G油=m油g=1.6kg×10N/kg=16N;桌面受壓力F=G杯+G油=2N+16N=18N;
F18N
桌面受壓強p1.8103Pa;故B正確。
桌S0.01m2
32
C、煤油對杯底的壓力F底=P底S=1.6×10Pa×0.01m=16N;故C正確。
D、杯子受的支持力等于杯子對桌面的壓力即F支=F=18N;故D錯誤。故選ABC。
考向03連通器
【例3】位于陜西涇陽的鄭國渠,是我國古代三大水利工程之一、如圖是鄭國渠跨路面兩側的截面示意
圖,兩側水渠和中間的涵洞可以看作是一個________;當水不流動時,水對A點的壓強______(選填“大
于”、“等于”或“小于”)水對B點的壓強。
【答案】①連通器;②小于。
【解析】[1]跨路面兩側的水渠是上上端開口、下端連通的,當液體不流動時,液面總保持相平,因
此兩側水渠和中間的涵洞可看作一個連通器;
[2]由圖可知,A點到液面的深度要小于B點到液面的深度,即hA<hB,則由液體壓強公式p=ρgh可知,
當水不流動時,水對A點的壓強小于水對B點的壓強。
【變式3-1】如圖,輪船由下游經過船閘駛往上游。船進入閘室后,再打開閥門___________,使閘室
與上游構成___________,當閘室與上游水位相平時,再打開閘門C,船駛入上游。
【答案】A;連通器。
【解析】船進入閘室后,應打開閥門A,使閘室與上游構成連通器,上游的水進
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