第九章壓強思維導圖第一節壓強一、壓力1.壓力的概念（1）定義：垂直作用在物體表面上的力叫作壓力，常用F表示。如圖所示：甲足球對地面的力乙物體對斜面的力丙手指對墻壁的力（2）產生條件：兩個物體必須相互接觸，而且有相互擠壓的作用。（2）作用點：在受壓的物體表面，作用點等效在接觸面中心。（3）方向：垂直并指向受壓的物體表面。由于受力面可能是水平面，也可能是豎直面，還可能是傾斜面，故壓力的方向沒有固定指向，可指向任何方向，但始終和受力面相垂直。（4）大小：水平面2.壓力與重力的區別與聯系壓力重力定義垂直作用在物體表面的力物體由于地球吸引受到的力方向垂直于受力面，指向被壓物體豎直向下作用點被壓物體表面重心大小取決于物體間的擠壓程度，不一定等于重力的大小與質量成正比G=mg力的性質接觸的物體間相互擠壓而發生形變產生的，屬于彈力來源于萬有引力，是非接觸力受力示意圖聯系只有當物體處于水平面，且在豎直方向上只受重力和支持力時，物體對水平面壓力的大小、方向才與重力的大小方向相同，盡管如此，壓力仍不是重力。二、壓力和受力面積對海綿形變的影響【猜想與假設】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，還跟受力面積有關。【設計實驗】（1）實驗器材：形變顯著的物體（如海綿、沙子等）、壓力小桌、砝碼。（2）實驗方法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系，采用該法進行。②轉換法：壓力的作用效果通過海綿的凹陷程度來體現。【進行實驗與收集證據】（1）如圖甲所示，在海綿上放一個小桌，觀察圖中海綿形變的程度。（2）保持小桌與海綿的接觸面積不變，在小桌上放一個砝碼，改變壓力，觀察海綿形變的程度，如圖乙所示。【分析論證】（1）由甲、乙可發現，受力面積相同時，壓力大，壓力的作用效果更明顯。（2）由乙、丙可發現，壓力大小相同時，受力面積小，壓力的作用效果更明顯。【實驗結論】壓力的作用效果與壓力大小和受力面積有關；在受力面積相同時，壓力越大，壓力的作用效果越明顯。在壓力相同時，受力面積越小，壓力的作用效果越明顯。【交流討論】實驗中選擇海綿而不選擇木板的原因是海綿易發生形變，實驗現象明顯，而木板不易發生形變，實驗現象不明顯。實驗中可以用沙子、橡皮泥等代替海綿。三、壓強1.壓強的概念（1）物理意義：表示壓力的作用效果。壓強越大表示壓力的作用效果越明顯。（2）定義：物體所受壓力的大小與受力面積之比叫作壓強。（3）公式：壓強=eq\f(壓力,受力面積)p=eq\f(F,S)這是壓強的定義式，適用于所有物體間的壓強計算，包括氣體、固體、液體。（4）單位：壓強的國際單位是帕斯卡，簡稱帕，符號是pa。1pa=1N/m2，1pa表示1m2面積上所受的壓力是1N。實際應用中常用千帕（kpa）、兆帕（Mpa）作單位，氣象學中常用百帕（hpa）作單位。換算關系：1Mpa=103kpa1kpa=103pa1hpa=100pa（5）理解壓強公式p=eq\f(F,S)與F成正比，在F一定時，p與S成反比。②公式中的F是壓力，而不是重力。當物體放在水平上時，壓力的大小等于重力。③公式中的S是受力面積，它是施力物體擠壓受力物體時，二者相互接觸的面積，而不是其他面積，而且在計算時S的單位用國際單位。2.壓強與壓力的辨析3.柱體的壓強（1）公式推導：如圖所示，有一質量分布均勻的柱狀固體，密度為??，底面積為S，高度為h。求該柱體對水平面的壓強。這個柱體的體積V=sh；對水平面的壓力F=G=mg=ρVg=ρgSh對水平面的壓強：p=eq\f(F,S)=eq\f(ρgSh,S)=ρgh即柱體產生的壓強p=ρgh（2）公式p=ρgh中各物理量的意義與單位ρ表示密度，單位為千克/米3（kg/m3）；h表示高度，單位為米（m）；g=p表示壓強，單位為帕（Pa）各物理量的單位全部采用國際單位制。（3）理解公式p=ρgh①公式p=ρgh只適用于柱形的物體（例如長方體、正方體、圓柱體等）對水平面的壓強，不能用于其他形狀的物體產生的壓強；②柱形的物體對水平面的壓強只與物體的密度和高度有關，與物體的底面積、重力等無關。（均選填“有關”或“無關”）四、怎樣減小或增大壓強1．減小壓強的方法2．增大壓強的方法方法實例壓力一定，減小受力面積①啄木鳥的嘴很尖；②菜刀的刀刃磨得很鋒利；③圖釘針頭很尖受力面積一定，增大壓力①壓路機的碾子是重質實心的；②用鐵錘敲打鐵釘；③用力打夯增大壓力的同時減小受力面積①用很大的力按圖釘；②木樁底部削尖、用大力氣，容易打入地里第二節液體的壓強一、液體壓強的特點1.實驗：探究液體內向各個方向都有壓強

（1）實驗探究①如圖甲所示，表明水對容器的底部有向下的壓強；如圖乙所示，說明水對側壁有壓強。②如圖丙所示，將底部和側壁套有橡皮膜的空塑料瓶豎直壓入水中，發現底部和側壁的橡皮膜向瓶內凹，表明水內部向各個方向都有壓強。甲乙丙（2）實驗結論：液體內向各個方向都有壓強。（3）液體產生壓強的原因：液體受到液體具有流動性。2.探究液體壓強與哪些因素有關【進行猜想】（1）由甲圖中的實驗可以看到，容器中液面的深度不同，從容器側壁孔中噴出的液體射得距離不同，由此想到液體壓強的大小可能與深度有關。甲乙（2）如乙圖所示，同樣的兩個容器，分別裝滿水和酒精，水比酒精重，所以水比酒精對容器底部的壓強更大，由此想到液體壓強的大小可能與液體的密度有關。【實驗器材】U形管壓強計、盛水容器、硫酸銅溶液等。關于U形管壓強計。（1）作用：測量比較液體內部壓強。（2）構造：壓強計主要由U形管、橡皮管、探頭（由空金屬盒蒙上橡皮膜構成）等組成。（3）原理：放在液體里的探頭上的橡皮膜受到液體壓強的作用會發生形變，U形管左右兩側液面就會產生高度差，高度差的大小反映了橡皮膜所受壓強的大小，液面的高度差越大，壓強越大。（4）使用①實驗前應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漏氣。常用方法是用手輕按橡皮膜，觀察壓強計U形管兩側液面的高度差是否發生變化，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當壓強計的橡皮膜沒有受到壓強時，U形管中的液面應該是相平的，若出現高度差，需要將橡皮管取下，再重新安裝。【實驗設計】我們采用控制變量的方法來進行實驗探究，分別僅改變U形管壓強計的金屬盒的方向、深度或換用不同液體等，根據U形管兩管液面高度差的變化來研究液體壓強與哪些因素有關。【進行實驗與收集證據】操作1：保持U形管壓強計探頭在水中的深度不變；改變探頭的方向，分別沿水平向上、水平向下、沿豎直方向，觀察并記錄U形管液面的高度差。實驗現象：U形管液面的高度差Δh相等。操作2：保持液體的種類不變（水）、探頭在水中的方向不變（水平向下），逐漸增加探頭在水中的深度，觀察并記錄U形管液面的高度差。實驗現象：U形管液面高度差Δh1＜Δh2＜Δh3。操作3：把壓強計的探頭分別放入水、酒精中，控制深度相同、探頭所對某一方向不變，觀察并記錄U形管液面的高度差。實驗現象：Δh水＞Δh酒精。【分析論證】（1）由操作1可得出：在液體內部的同一深度，向各個方向的壓強相等。（2）由操作2可得出：同種液體，液體內部的壓強隨深度的增加而增大。（3）由操作3可得出：深度相同時，液體的密度越大，液體內部的壓強越大。【實驗結論】液體壓強的特點：在液體內部的同一深度，向各個方向的壓強大小相等；深度越大，壓強越大；液體內部壓強的大小還與液體的密度有關，在深度相同時，液體的密度越大，壓強越大。【交流討論】3.與液體壓強有關的現象①在醫院輸液時，要把藥液提高到一定的高度；②修建水壩時上窄下寬；③“蛟龍”號潛水器下潛深度最大為7062米；④潛水員在不同的深度使用不同的潛水服。二、液體壓強的大小1.研究方法——“理論推導法”：要想得到液面下某處的壓強，可以設想這里有一個水平放置的“平面”S。這個平面以上的液柱對平面的壓力等于液柱所受的重力，所以計算出液柱所受的重力是解決問題的關鍵。2.推導液體壓強的大小如圖所示，設想在密度為ρ的液面下有一高度為h、截面積為S的液柱。這個液柱體的體積V=Sh，這個液柱對平面的壓力F=G=mg=ρVg=ρgSh平面S受到的壓強p=eq\f(F,S)=eq\f(ρgSh,S)=ρgh，因此，液面下深度為h處液體的壓強為p=ρgh3.進一步理解p=ρgh（1）壓強公式中的物理量及其單位ρ表示液體的密度，單位為千克/米3（kg/m3）h表示液體的深度，單位為米(m）；g為常數，大小為9.8N/kgp表示液體在深度為h處的壓強，單位為帕（Pa）。公式中的物理量單位全部使用國際單位。（2）深度h：指液面到某點的豎直距離，而不是高度。如圖所示，容器底部的深度為27cm，A點的深度為13cm，B點的深度為22cm。三、連通器1.連通器（1）連通器的概念：上端開口、底部連通的容器叫作連通器。注意連通器的特征：底部互相連通；容器上端都開口；與形狀無關。（2）連通器的特點①特點：當液體不流動時，連通器各部分容器中液面的高度總是相同的。②利用液體壓強知識解釋連通器的特點如上圖所示，想象在連通器底部液體中有一個豎直方向的很薄的液片，我們用它作為研究對象。液片兩側受到的壓力分別是F1和F2，液片靜止時，由二力平衡條件可知F1=F2。設液體密度為ρ、液片面積為S、連通器兩側液面的高度分別為h1和h2，則ρgh1S=ρgh2S，由此可得h1=h2。這表明當液體不流動時，連通器各部分容器中液面的高度總是相同的。2.連通器的應用（1）茶壺：茶壺的壺身與壺嘴構成連通器，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：水位計與鍋爐構成一連通器，通過觀察水位計的玻璃管中的水位了解鍋爐內的水位，如圖所示。（3）洗手間下水管：U形管存水彎頭是一個連通器，正常使用時應充滿水，阻礙下水道內的臭味從下水管進入洗手間內，如圖所示。（4）乳牛自動喂水器：儲水槽與飲水槽構成連通器，水位不相平時水就能流動，使水槽內始終有水，如圖所示。3．三峽船閘（1）船閘的基本構造：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①一艘輪船由上游通過船閘駛往下游的情況。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。四、液體產生的壓力1.液體對容器底的壓力與容器形狀的關系2.分析計算液體對容器底部壓力大小的方法F=G液體p=ρgh第三節大氣壓強一、大氣壓強的存在1.實驗探究：大氣壓的存在（1）覆杯實驗①實驗一：把杯內加滿水，將硬紙片放在塑料杯杯口，用手按住并倒置過來，放手后，發現硬紙片沒有掉下來。原因分析：杯中裝滿水，排出了空氣，杯內水對硬紙片向下的壓強小于大氣對硬紙片向上的壓強，由于大氣壓的作用，硬紙片沒有掉下來。②實驗一實驗二實驗三③實驗三：在裝滿水倒置的塑料杯底部用針扎一個小孔，發現硬紙片掉了下來，水流出。原因分析：用針在塑料杯杯底扎孔后，水上方有大氣壓，下面也有大氣壓，所以水在重力的作用下流出來。（2）瓶吞雞蛋將剝了皮的熟雞蛋放入廣口瓶中，雞蛋不會掉入瓶中。將浸過酒精的棉花點燃后放入廣口瓶內，然后立即將剝殼的熟雞蛋堵住瓶口，發現熟雞蛋被“吞入”瓶中。原因分析：棉花燃燒，瓶內空氣受熱膨脹被排出一部分，堵上雞蛋，瓶內氣體冷卻后，瓶內氣壓低于外界大氣壓，在大氣壓的作用下，雞蛋被壓入瓶中。（3）探究歸納：大氣與液體一樣，向各個方向都有壓強。2.大氣壓（1）概念：大氣對浸在它里面的物體產生的壓強叫作大氣壓強，簡稱大氣壓或氣壓。（2）大氣壓產生的原因：地球周圍的空氣層因地球的吸引而受到重力作用，同時空氣又具有流動性，因此大氣對浸在空氣中的物體表面就產生了壓強。（3）大氣壓的特點：在大氣層內部向各個方向都有壓強；在同一高度、同一地點向各個方向的壓強大小相等。（4）大氣壓存在的現象：生活中吸飲料、吸藥液、吸墨水等例子都表明大氣壓的存在，實際上，一切“吸”液體的過程都是靠管內外氣體壓強差將液體“壓”的過程。二、大氣壓的測量1.托里拆利實驗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放開手指，將管子豎直固定，當管內水銀停止下降時，讀出此時水銀柱的高度，約760mm。④若玻璃管傾斜，進入到玻璃管內水銀的長度會變大，但水銀柱的豎直高度不變，仍是760mm。（2）實驗分析：玻璃管內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，玻璃管內的水銀面之所以能夠高于水銀槽內的水銀面，是因為大氣壓支撐著管內這段水銀柱使它不會落下。（3）實驗結論大氣壓的數值等于它支撐的這段水銀柱產生的壓強，即p大氣壓=p水銀這個實驗最早是由意大利科學家托里拆利做的，故被稱為托里拆利實驗。2.理解托里拆利實驗（1）水銀柱的高度：水銀柱的高度是指管內外水銀面的豎直高度差，不是指管傾斜時水銀柱的長度，實驗過程中，只要測量正確（測量高度差），玻璃管是否傾斜不影響實驗結果（選填“影響”或“不影響”）。管內水銀柱的高度只與外界的大氣壓有關，與管的粗細、長度、形狀、插入水銀中的深度都無關，改用粗一些或細一些的玻璃管不影響結果（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的深度不影響實驗結果，稍稍向上提或向下按玻璃管，只能改變管內水銀柱上方真空部分的體積，而水銀柱的高度不變。（3）玻璃管內漏進空氣：實驗時，如果玻璃管內漏進去一些空氣，因為管內空氣能夠產生壓強，所以會使水銀柱的液面下降，測量結果變小（選填“大”或“小”）。h3.標準大氣壓（1）標準大氣壓：托里拆利當時測得管內外水銀面的高度差為760mm，通常把這樣大小的大氣壓叫作標準大氣壓，用字母p0表示。根據液體壓強的公式，760mm高的水銀柱產生的壓強p0=ρ水銀gh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m=1.013×105Pa粗略計算時可取標準大氣壓為1.0×105Pa。（2）大氣壓的一些單位：帕（pa）、千帕（kpa）、百帕（hpa）、標準大氣壓、毫米水銀柱高（mmHg柱）或厘米水銀柱高（cmHg柱）等。1標準大氣壓=1.013×105Pa=760毫米水銀柱=76厘米水銀柱4.氣壓計測量大氣壓的儀器叫作氣壓計。（1）水銀氣壓計：在托里拆利實驗中，如果玻璃管旁立一個刻度尺，讀出水銀柱的高度，就知道當時的大氣壓了，這就是一個簡單的水銀氣壓計。水銀氣壓計比較準確，但攜帶不便。（2）金屬盒氣壓計（又稱無液氣壓計）：它的主要部分是一個波紋狀真空金屬盒，氣壓變化時，金屬盒厚度會發生變化，傳動裝置將這種變化轉化為指針的偏轉，指示出氣壓的大小。（3）自制氣壓計①制作與使用：取一個瓶子，裝入適量帶色的水，再取一根兩端開口的細玻璃管，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，使瓶內氣體壓強大于大氣壓，水沿玻璃管上升到瓶口以上。根據玻璃管內水柱的高低，就可以知道外部大氣壓強的大小，如下圖所示。②自制氣壓計的測量原理在玻璃管內的底部取一液片“AB”，因為液片靜止，所以p內=p大氣壓+p水即P內上=p0+ρ水gh水因為瓶內氣壓基本不變，即水對液片向上的壓強p內基本不變，所以當外界大氣壓強p0降低時，h水變大；反之，外界大氣壓強p0增大時，h水變小。該氣壓計會受溫度的影響，當溫度升高時，瓶內氣壓P內變大，h水變大。5.大氣壓與高度的關系（1）實驗探究：拿著自制氣壓計從一樓到五樓，記錄并觀察玻璃管內水柱的高度（即管內與瓶內水面的高度差）。樓層12345管內與瓶內水面的高度差/cm55.35.766.3實驗現象：拿著自制氣壓計從一樓到五樓，發現管內水面的高度差變大。實驗結論：大氣壓隨高度增加而減小。（2）大氣壓與高度的關系①大氣壓隨高度增加而減小，在海拔3000m以內，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生，因為海拔越高，空氣越稀薄，空氣密度變小，大氣重力變小，因此大氣壓就會降低。當離開地面的高度達到100km時，大氣就變得極其稀薄了。（3）高度計：因為大氣壓強隨高度的增加而減小，我們可測出不同高度的氣壓值，把它們的對應關系刻在無液氣壓計的刻度盤上即變成了高度計。6.水的沸點與大氣壓的關系（1）實驗探究①如圖所示，將水加熱至沸騰后停止加熱，沸騰停止，若將燒瓶內部的空氣抽出，停止沸騰的水又重新沸騰起來。②現象分析：抽出空氣，瓶內氣壓降低，停止沸騰的水能重新沸騰起來，說明水的沸點降低了。③實驗結論：液體的沸點與表面上方的氣壓有關，氣壓減小，沸點降低；氣壓增大，沸點升高。（2）水的沸點與氣壓值對照表：觀察表格可以得出水的沸點與氣壓之間的關系。氣壓值（×103pa）12351020305070101沸點（℃）41623324660698190100①氣壓越大，水的沸點越高；氣壓越小，水的沸點越低。②在1標準大氣壓下，水的沸點為100℃。在海拔8848米的珠穆朗瑪峰頂上，大氣壓約為31000pa，水的沸點大約是：70℃（69~75℃間均正確）。（3）高壓鍋的原理：高壓鍋使鍋內部的氣壓高于1個大氣壓，水的沸點升高，要在高于100℃時才沸騰，這樣高壓鍋內部就形成高溫高壓的環境，飯就容易很快做熟。第四節制作簡易活塞式抽水機1.活塞式抽水機的組成：主要由圓筒、活塞、出水管、兩個單向閥門A、B等組成。2.活塞式抽水機的工作原理①提起活塞，閥門A受到大氣壓的作用關閉。活塞下面空氣稀薄，氣壓小于外界的大氣壓。低處的水受到大氣壓的作用，推開閥門B進入圓筒。②當壓下活塞時，閥門B被水壓下關閉，水被阻不能向下流動，便沖開閥門A進入圓筒的上部。③再提起活塞時，活塞上面的水迫使閥門A關閉，水從側管流出。同時井的水又在大氣壓的作用下推開閥門B而進入圓筒。第五節流體壓強與流速的關系一、流體壓強與流速的關系1.流體壓強與流速的關系

（1）流體：液體和氣體都具有流動性，統稱為流體。流體流動時產生的壓強稱作流體壓強。【實驗一】分不開的紙。如圖所示，手握兩張紙，讓紙自然下垂，在兩張紙中間向下吹氣。發現兩張紙不但不分開，反而會靠攏。實驗分析：吹氣時，兩張紙條內側空氣流動快，壓強變小，而紙條外側空氣的流速基本不變，氣壓相對較大，存在壓強差，因而有壓力差，是這個壓力差把兩紙條壓到了一起。實驗結論：在氣體中，流速越大的位置，壓強越小。【實驗二】口吹硬幣跳躍木塊。如圖所示，在離桌邊20~30cm的地方放一枚鋁制硬幣，在硬幣前10cm左右放置一個高度約2cm的木塊，在硬幣后放置一本與硬幣厚度相當的筆記本。在硬幣上方沿著與桌面平行的方向用力吹一口氣，發現硬幣會跳過木塊。實驗分析：實驗中的硬幣，上面只有空氣與它接觸。吹氣時硬幣向上“跳”，說明它下面空氣向上的壓力較大。硬幣上下兩面的面積相同，因此一定是下面空氣向上的壓強比較大。由于吹氣，硬幣上面的流速變大，壓強變小；硬幣下方空氣流速小，壓強大。實驗結論：在氣體中，流速越大的位置，壓強越小。【實驗三】吹不開的乒乓球。如圖所示，在盛水的淺容器中放入兩個乒乓球，使兩球間隔一定的距離且靜止。現用一細紙管向兩乒乓球中間吹氣，兩乒乓球會靠攏。實驗分析：兩個乒乓球向中間靠攏，說明兩球內側受到液體的壓強變小，吹氣前后兩球外側受到液體壓強不變，球內外存在壓強差，因而存在壓力差，兩球在壓力差作用下向中間靠攏。實驗結論：在液體中，流速越大的位置，壓強越小。（3）探究歸納：在氣體和液體中，流速越大