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压力压强

第三讲压力和压强

基础知识回顾

一、压力

1、固体的压力和压强：

压力：

⑴定义：

垂直压在物体表面上的力叫压力。

⑵压力并不都是由重力引起的，通常把物体放在桌面上时，如果物体不受其他力，则压力F=物体的重力G

⑶固体可以大小方向不变地传递压力。

⑷重为G的物体在承面上静止不动。

指出下列各种情况下所受压力的大小。

GGF+GG–FF-GF

⑸重力与压力的区别：

（1）重力是由于地球吸引而使物体受到的力，施力物体是地球，受力物体是地面附近的一切物体。

（2）压力是垂直作用在物体表面上的力，是由于物体间的挤压形变而产生的，施力物体是施加压力作用的物体，受力物体是被压物体。

（3）重力的方向总是竖直向下；压力方向总是垂直于支撑面，由于物体支撑面有不同的方向，所以压力也有不同的方向。

、研究影响压力作用效果因素的实验：

⑴课本P73图13、1-3乙、丙说明：

压力相同时，受力面积越小压力作用效果越明显。

将图甲图小桌上的砝码去掉，将看到的现象是：

泡沫塑料压下深度减小。

该现象说明：

受力面积相同时，压力越大压力作用效果越明显。

概括这两次实验结论是：

压力的作用效果与压力和受力面积有关。

本实验研究问题时，采用了控制变量法。

和对比法

、压强：

⑴定义：

物体单位面积上受到的压力叫压强。

⑵　物理意义：

压强是表示压力作用效果的物理量

⑶　公式p=F/S其中各量的单位分别是：

p：

帕斯卡（Pa）；F：

牛顿（N）S：

米２（m2）。

A、使用该公式计算压强时，关键是找出压力F（一般F=G=mg）和受力面积S（受力面积要注意两物体的接触部分）。

B、特例：

对于放在桌子上的直柱体（如：

圆柱体、正方体、长放体等）对桌面的压强p=ρgh

　　⑷　压强单位Pa的认识：

一张报纸平放时对桌子的压力约０.５Pa。

成人站立时对地面的压强约为：

１.５×104Pa。

它表示：

人站立时，其脚下每平方米面积上，受到脚的压力为：

１.５×104N

⑸灵活运用压强公式进行计算：

（1）利用p=F/S计算固体压强的关键是确定受力面积，解题时，要抓住“受力”二字，

分析物体表面到底有多大面积受到压力作用，而不能取任意的一个面积代入。

（2）解题的思路：

①根据物体平衡条件和物体间相互作用规律求出压力F；②确认受力面积S；③再根据公式p=F/S求出压力对受力面的压强，要特别注意压力和重力的区别。

应用：

当压力不变时，可通过增大受力面积的方法来减小压强如：

铁路钢轨铺枕木、坦克安装履带、书包带较宽等。

也可通过减小受力面积的方法来增大压强如：

缝一针做得很细、菜刀刀口很薄

、一容器盛有液体放在水平桌面上，求压力压强问题：

处理时：

把盛放液体的容器看成一个整体，先确定压力（水平面受的压力F=G容+G液），后确定压强（一般常用公式p=F/S）。

二、液体的压强：

1、

（1）液体内部产生压强的原因：

液体受重力且具有流动性。

（2）测量：

压强计用途：

测量液体内部的压强。

（3）液体压强的规律：

⑴液体对容器底和测壁都有压强，液体内部向各个方向都有压强；

⑵在同一深度，液体向各个方向的压强都相等；

⑶液体的压强随深度的增加而增大；

⑷不同液体的压强与液体的密度有关。

（4）压强公式：

⑴推导压强公式使用了建立理想模型法，前面引入光线的概念时，就知道了建立理想模型法，这个方法今后还会用到，请认真体会。

⑵推导过程：

液柱体积V=Sh；质量m=ρV=ρSh液片受到的压力：

F=G=mg=ρShg.液片受到的压强：

p=F/S=ρgh

⑶液体压强公式p=ρgh说明：

A、公式适用的条件为：

液体

B、公式中物理量的单位为：

p：

Pa；g：

N/kg；h：

m

C、从公式中看出：

液体的压强只与液体的密度和液体的深度有关，而与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关。

著名的帕斯卡破桶实验充分说明这一点。

D、液体压强与深度关系图象：

（5）

F=GFG

（6）计算液体对容器底的压力和压强问题：

一般方法：

㈠首先确定压强p=ρgh；㈡其次确定压力F=pS

特殊情况：

压强：

对直柱形容器可先求F　用p=F/S压力：

①作图法　　②对直柱形容器　F=G

2、连通器：

⑴定义：

上端开口，下部相连通的容器

⑵原理：

连通器里装一种液体且液体不流动时，各容器的液面保持相平

⑶应用：

茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸等都是根据连通器的原理来工作的。

3、大气压强

（1）概念：

大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强，简称大气压，一般有p0表示。

说明：

“大气压”与“气压”（或部分气体压强）是有区别的，如高压锅内的气压——指部分气体压强。

高压锅外称大气压。

（2）产生原因：

因为空气受重力并且具有流动性。

（3）大气压的存在——实验证明：

历史上著名的实验——马德堡半球实验。

小实验——覆杯实验、瓶吞鸡蛋实验、皮碗模拟马德堡半球实验。

大气压的实验测定：

（4）托里拆利实验。

实验过程：

在长约1m，一端封闭的玻璃管里灌满水银，将管口堵住，然后倒插在水银槽中放开堵管口的手指后，管内水银面下降一些就不在下降，这时管内外水银面的高度差约为760mm。

原理分析：

在管内，与管外液面相平的地方取一液片，因为液体不动故液片受到上下的压强平衡。

即向上的大气压=水银柱产生的压强。

结论：

大气压p0=760mmHg=76cmHg=1.01×105Pa（其值随着外界大气压的变化而变化）

说明：

⑴　实验前玻璃管里水银灌满的目的是：

使玻璃管倒置后，水银上方为真空；若未灌满，则测量结果偏小。

⑵　本实验若把水银改成水，则需要玻璃管的长度为10.3m

⑶将玻璃管稍上提或下压，管内外的高度差不变，将玻璃管倾斜，高度不变，长度变长。

⑷若外界大气压为HcmHg试写出下列各种情况下，被密封气体的压强（管中液体为水银）。

HcmHg（H+h）cmHg（H-h）cmHg（H-h）cmHg

（H+h）cmHg（H-h）cmHg（H-h）cmHg

（5）标准大气压：

支持76cm水银柱的大气压叫标准大气压。

1标准大气压=760mmHg=76cmHg=1.01×105Pa

2标准大气压=2.02×105Pa，可支持水柱高约20.6m

4、大气压的特点：

（1）特点：

空气内部向各个方向都有压强，且空气中某点向各个方向的大气压强都相等。

大气压随高度增加而减小，且大气压的值与地点、天气、季节、的变化有关。

一般来说，晴天大气压比阴天高，冬天比夏天高。

（2）大气压变化规律研究：

（课本164图11-9）能发现什么规律？

大气压随高度的增加而减小。

大气压随高度的变化是不均匀的,低空大气压减小得快,高空减小得慢

5、测量大气压的工具：

（1）定义：

测定大气压的仪器叫气压计。

（2）分类：

水银气压计和无液气压计

（3）说明：

若水银气压计挂斜，则测量结果变大。

在无液气压计刻度盘上标的刻度改成高度，该无液气压计就成了登山用的登高计。

6、应用：

活塞式抽水机和离心水泵。

7、沸点与压强：

（1）内容：

一切液体的沸点，都是气压减小时降低，气压增大时升高。

（2）应用：

高压锅、除糖汁中水分。

8、体积与压强：

（1）内容：

质量一定的气体，温度不变时，气体的体积越小压强越大，气体体积越大压强越小。

（2）应用：

解释人的呼吸，打气筒原理，风箱原理。

例题展示

例1：

三个质量均为2千克的物体，如图放置，处于平衡状态，试分析它们对接触面的压力和重力的关系？

名称

定义

性质

施力物体

方向

作用点

联系

压力

垂直压在物体表面上的力叫做压力

弹力

与它接触并挤压的物体

垂直于接触面

受力物体的表面

压力由重力引起时才与重力有关；压力大小不一定等于重力大小，方向不一定相同

重力

由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力

引力

地球

总是竖直向下

物体的重心

例2：

广州市通常情况下，物体压在同样的泥地上，如果压强相同则压痕深度相同．野生动

物调查员在野外泥地上发现黑熊刚留下的足印．为了估算黑熊的质量，他把一个底面积是

10cm2的容器放在足印附近的泥地上，再慢慢往容器中倒入沙子，直到容器在泥地上留下与

黑熊足印深度相同的痕迹，测出此时装了沙的容器总质量为1.25kg．（g取10N／kg）

（l）装了沙的容器对泥地的压强多大？

（2）量出黑熊与地接触的足印痕总面积共800cm2，估算黑熊的质量有多大？

例3：

图24中平底茶壶的质量是0.4kg，成而面积是4×10－3m2.内盛0.6kg的开水，水面高度在图中已标出，放置在面积为lm2的水平桌面中央。

试求:

（1）由于水的重力而使水对茶壶底部产生的压力

（2）茶壶对桌面的压强。

（g＝10N/kg）

实战演练

一、填空题

1、物理学里，把__________在物体表面上的力叫压力，压力作用的效果不仅跟__________的大小有关系，还跟__________的大小有关系。

2、物体_________上受到的压力叫做压强，国际单位制中，压强的单位是“牛/米2”，读作__________，它的专门名称叫__________。

3、由压强的计算公式P=__________可知：

当压力F不变时，增大受力面积S，则压强P会__________；减小S时，P会__________。

当受力面积S不变时，增大压力F，则压强P会__________，减小F时，则P会__________，若F与S减小和增大相同倍数，则P会__________。

因此，增大压强的方法有_____________、______________，减小压强的方法有_____________、______________。

4、用3牛的水平力把重2牛的木块紧压在竖直的墙壁上，这时墙壁受到的压力是__________牛。

5一头质量为6X103kg的大象，每只脚掌的面积为600cm2，它的重力为N，它四脚着地时对地面的压强为Pa。

若大象抬起一条腿，如图10所示，它对地面的压强（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

（g取10N／kg）

6、右图为水库大坝的设计示意图，你认为哪一张设计图是合理的？

（选填“A”、“B”或“C”）理由是。

7、今年5月20日，我国举世瞩目的三峡大坝全线建成。

拦河大坝之所以修成“上窄下宽”的形状，是因为。

三峡大坝的船闸是在实际中的具体运用，它能让大型轮船在上下游之间顺利往返航行。

8、啄木鸟的喙比较尖，这对它的觅食有什么好处?

答：

当啄木鸟用喙敲击树木时，听到有空洞声，说明有害虫住在里面。

它的嘴尖，相当于减小了与树木之间的，增大了对树木的，这样有利于将树木啄破，取出里面的害虫。

9、用手握住一个汽水瓶悬在空中，瓶子保持竖直，如果增大握力，则摩擦力（填“增大”、“减少”或“‘不变”）如果物体表面2m2的面积上受到的压强是400Pa，那么该面1m2面积上受到的压强是Pa。

10、—个重为89N的实心正方体铜块，放在面积为1m2的水平桌面的正中央，它对桌面的压强为Pa。

（已知ρ铜=8．9X103kg/m3）

11．医学专家研究发现，儿童和青年人如果经常玩电子游戏，易患早期高血压病,因此，我们应科学合理地安排游戏时间。

某同学体检时测得“收缩压”为1．6X104Pa,它相当于m高的水柱产生的压强。

12．水平桌面上放一质量为100g、底面积为75cm2的圆柱形茶杯（杯的厚度不计），杯中有10cm深的水，则水对杯底的压强为Pa，桌面对杯子的支持力为N，杯子对桌面的压强为Pa（本题中g取10N／kg）。

13．2003年6月1日零时，三峡大坝下闸蓄水。

若水位每天上涨3m，则水对坝肩的压强每天将增加Pa（取g=10N／kg）。

14．举世瞩目的三峡工程于今年6月1日下闸蓄水，10天内水位上升到海拔135M，一块表面面积为2m2的水平石板被淹没在水面下50m深处，石板上表面受到水的压强为Pa，石板上表面受到水的压力为N。

二、选择题

1、一个普通中学生双脚站立在水平地面上，他对水平地面的压力和压强最近于（）

A。

50N103PaB。

50N104PaC。

500N103PaD。

500N104Pa

2、完全相同的8块橡皮，每块橡皮的长、宽、高为4：

2：

1。

小明同学在水平桌面上把它们摆放成了如图所示的四种形式，其中对桌面压强相等的是

A.甲与乙　B.甲与丁　C.乙与丙　D.丙与丁

3、图中，采用减小受力面积的方法增大压强的事列是（）

4、青藏铁路已全线贯通，即将投入运营的高原列车有完善的供氧系统和完备的医疗应急系统，这样做是因为（）

A．高原空气稀薄，大气压强小B．高原空气稀薄，大气压强大

C．高原空气稠密，大气压强小D．高原空气稠密，大气压强大

5、同一压强计的金属盒先后放入甲、乙两种液体中，现象如图7所示。

这两种液体的密度大小关系是

A．甲液体的密度一定小于乙液体的密度

B．甲液体的密度一定等于乙液体的密度

C．甲液体的密度一定大于乙液体的密度

D．无法判断

6、将一均匀的长方体放在水平桌面上，沿图所示的中间直线切去一半，则长方体的密度，长方体对桌面的压强及压力将：

（）

A、

密度、压强、压力均减小；

B、密度不变，压强、压力均减小；

C、密度、压强不变，压力减小；

D、密度、压强、压力均不变；

7、有两块形状、大小和质量都相同的砖，单独平放在地面上时，对地面的压强是P，那么（）

A、并排平放时，对地面压强为2p；B、并排平放时，对地面压强为p；

C、叠起来平放时，对地面压强为2p；D、叠起来平放时，对地面压强为p。

8、用铁块做成三个高度相同粗细不同的实心圆柱体A、B、C，竖直放置在水平桌面上，它们对桌面的压强分别为PA、PB、PC，若已知圆柱体A最粗，C最细，则它们的压强为（）

A、PA＜PB＜PCB、PA＞PB＞PC

C、PA=PB=PCD、无法判断

9、载重汽车的轮子的数目比小汽车多，轮胎也比小汽车的宽，是为了（）

A、增大对地面的压力

B、减小对地面的压力

C、增大受力面积，减小对地面的压强

D、增大受力面积，同时减小对地面的压力和压强

10、一试管中装有某种液体；在试管处于图1中所示的甲、乙、丙三个位置时，管内液体质量保持不变，则试管底部受到的液体压强（）

A、甲位置最大

B、乙位置最大

C、丙位置最大

D、三个位置一样大

11.一试管中装有某种液体，在试管处于图2所示的甲、乙、丙三位置时，管内液体质量保持不变，则试管底部受到的液体压强（A）

A．甲位置最大B．乙位置最大

C。

丙位置最大D．三个位置一样大

12．在如图所示的容器中，用活塞封闭‘定时的空气，活塞可左右移动且不漏气。

当保持温度不变，用力F向右推活塞时，下列说法中正确的是（）

A、气体的质量、密度、压强增大；

B、气体的质量不变，密度、压强增大；

C、气体的密度不变，质量、压强增大：

D、气体的压强不变，质量、密度增大；

13、三个质量相同；底面积相同，但形状不同的容器放在水平桌面上，其内分别装有甲、乙、丙三种液体，它们的液面在同一水平面上，如图所示，若容器对桌面的压强相等，则三种液对容器底的压强（）

A、一样大

B、甲最大

C、乙最大

D、丙最大

三、实验

1、小明同学利用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材测量大气压强的值．实验步骤如下．

（1）把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽堵住注射器的小孔，这样做的目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．

（2）如图所示，用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部，使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连，然后水平向右慢慢拉动注射器筒，当注射器中的活塞＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿时，记下弹簧测力计的示数为8.2N．

（3）用刻度尺测出注射器的全部刻度的长度为＿＿＿＿＿cm，计算得到活塞的横截面积为＿＿＿＿＿cm2．

（4）计算得到大气压强的数值为＿＿＿＿＿Pa.

（5）小明了解到班内同学的实验误差普遍很大，有的偏大，有的偏小.请分析，该实验过程中导致误差的因素有（请写出两条）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；

2、有两只大烧杯，其中一杯盛有纯净水，另一杯盛有盐水。

老师告诉小敏盐水的密度大于纯净水的密度，希望她用压强计将它们区别开。

如图19所示，小敏将压强计的金属盒（探头）先后浸没到甲、乙两杯液体中，分别记下压强计U形管两侧的液柱高度差h甲和h乙。

她发现h甲小于h乙，于是认为乙杯子中盛的是盐水。

老师指出小敏的实验过程是不正确的。

小敏认真思考后发现自己在实验过程中没有控制变量，并提出了新的实验思路如下：

将压强计的金属盒（探头）先后浸没到甲、乙两杯液体中，压强计U形管两侧的液柱高度差分别用hˊ甲和hˊ乙表示，使hˊ甲与hˊ乙，比较，则的一定是盐水。

请你将小敏的实验思路补充完整。

四、计算

1、汽车是我们熟悉的交通工具，它给我们的生活提供了便利,促进了社会经济的发展。

汽车应用了许多物理知识。

请你运用所学的物理知识解答下列问题：

⑴汽油机是汽车的“心脏”。

汽油机工作时冲程将内能转化为机械能。

⑵）载重汽车都安装了较多的车轮，且轮胎上有凸凹不平的花纹，其目的是；

⑶据报道因车辆超载损坏公路，每年给我国造成的经济损失高达300亿元。

国家规定，载重车辆的轮胎，对地面的压强应控制在7×105Pa以内。

有一辆重2×104N的6轮汽车，如果每个车轮与路面的接触面积为200cm2，请你计算该汽车允许装载的货物的最大质量是多少？

（g取10N／kg）

2、一种建筑用的红砖，其密度为1.5×103千克／米3，经测定这种砖能承受的最大压强为7.5×105帕，若用这种红砖来修建每层高度均为3.3米的楼房，问至多能建多少层（不计沙浆的厚度，取g＝10牛／千克）

3、高强同学的爸爸是—名潜水员；暑假期间他随爸爸参加一次水下考察活动，爸爸告诉他本次考察潜水的最大深度为150m，还告诉他穿耐压低的潜水服比穿耐压高的潜水服活动方便，让他帮爸爸选择潜水服。

高强同学发现有两种备用潜水服，第一种最大耐压为2×106Pa，第二种最大耐压为6×106Pa。

高强同学通过计算很快帮爸爸选定了其中的一种。

请你通过计算说明他选的是哪—种?

4、如图24所示，质量为48kg的小华同学骑着一辆自行车在平直公路上匀速运动500m，所用时间为100s。

假设自行车在行驶过程中受到的阻力为其体重的

。

求：

（1）自行车行驶的速度；

（2）若自行车质量为12kg，车胎与地面总的接触面积为40cm2，则该同学骑车时，自行车对地面的压强为多少？

（取g＝10N/kg）

5．高压锅是家庭厨房中常见的炊具，利用它可以将食物加热到100℃以上。

它省时高效，深受消费者欢迎。

图13（甲）为高压锅的构造，图17（乙）为水的沸点与气压的关系图象。

（g取10N/Kg，大气压为1标准大气压即105Pa）。

（1）说出高压锅为什么能将食物加热到100℃以上？

（2）若高压锅出气孔的截面积约12mm2，压在出气孔上的安全阀的质量为84g。

通过计算并对照图像说明利用这种高压锅烧水时，最高温度大约是多少？

（3）假若要把这种高压锅向西藏地区销售，用这种高压锅烧水时，要达到同样的最高温度，你认为需要做哪方面的改进，如何改进？

6如图所示．将底面积为100cm2，重为5N的容器放在水平桌面上，容器内装有重45N，深40cm的水．求：

（1）距容器底10cm的A处水的压强．

（2）容器对水平桌面压强．