第十四章 压强和浮力编辑后及答案.docx

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第十四章压强和浮力编辑后及答案

第十四章压强和浮力

第一节压强

1．阅读图1和图2，你能提出什么问题？

提出问题：

压力的作用效果与什么有关？

答：

压力的作用效果与受理面积有关。

2．用什么办法可以增大压强，什么办法可以减小压强？

下面的三幅图中，哪些是要增大压强？

哪些是要减小压强？

通过什么办法增大压强或减小压强？

总结增大压强、减小压强的办法。

（1）用增大压力和减小受力面积的方法可以增大压强。

（2）用减小压力和增大受力面积的方法可以减小压强。

（3）其中AB图是通过减小受力面积的方法来增大压强的；C图是通过增大减小受力面积的方法来减小压强的。

1.估测你站立时对地面的压强。

先估计你的体重，它的大小等于你对地面的压力。

再测量你站立时鞋底和地面的接触面积，为简单起见，假设双脚站在松软土地上，整个鞋印范围全部和土地接触。

测量时，在方格纸上画出鞋底边缘的轮廓，看鞋底范围内占有多少个方格（不满一格时，凡大于半格的都算一格，小于半格的都不算），再乘以每一方格的面积。

根据得到的数据，计算你对地面的压强。

2.解释下列现象。

锯、剪刀、斧头等，用过一段时间就要磨一磨，为什么？

背书包为什么要用扁而宽的带，而不用细绳？

啄木鸟有个细长而坚硬的尖喙，这对它的生存为什么特别重要？

假如尖喙变钝了，它还能成为“森林医生”吗？

（1）将锯、剪刀、斧头等磨一磨，是为了通过减小受力面积来增大压强，这样用起来比较省力。

（2）书包带做的宽些，是通过增大受力面积来减小压强，这样背起来比较舒服。

（3）啄木鸟的尖啄，是通过减小受力面积来增大压强的。

若变得钝了，对树皮的压强变小，不能啄穿树皮，吃到藏在树干内的昆虫。

3.骆驼的体重比马大不了一倍，而它的脚掌面积是马蹄子的三倍。

这为“沙漠之舟”提供了什么有利条件？

答：

骆驼是通过增大脚掌与地面的受力面积，从而减小对地面的压强。

4.坦克越过壕沟时，有一个简便办法：

坦克上备有气袋，遇到壕沟时把气袋放下去，给气袋充气后，坦克通过壕沟就像走平地一样。

设坦克的质量为4×104kg，履带着地面积为5m2。

当坦克的前一半履带压在气袋上时，坦克对气袋的压强是多少？

（设坦克前后是对称的）

解：

F=G/2=mg/2=4×104×9.8÷2=1.96×105N

S=5/2=2.5m2

P=F/S=1.96×105÷2.5=7.8×104Pa

5.如图，一个不漏气的薄塑料袋平放在桌面上，一根饮料吸管插在袋口边缘，把袋口折几折后用胶带封住，使塑料袋口不漏气。

把两块正方形硬纸板相隔一定距离平放在塑料袋上，大纸板的边长是小纸板的两倍。

在大纸板上放两个1元的硬币，在小纸板上放一个1元的硬币，然后用嘴慢慢向吸管吸气。

请你判断：

哪一个纸板会首先被塑料袋“抬”起来？

做实验来检验你的判断？

如果要使两个硬纸板同时被举高，请你计算：

这两个硬纸板上的硬币数目应满足什么条件？

做实验来检验你的计算？

答：

（1）大纸板先被抬起；

（2）若同时抬起，则P大=P小

∴F大/S大=F小/S小

又∵S大/S小=4:

1

∴F大=4F小

所以大纸板与小纸板上的硬币数目之比应是4:

1

第二节液体的压强

1．带鱼生活在深海中。

你见过活的带鱼吗？

为什么？

答：

没有。

因为深海的压强很大，带鱼已经适应了这一环境。

当把带鱼打捞上来后，外界压强明显减小，是带鱼致死。

2．潜水艇都用抗压能力很强的厚钢板制成，为什么？

答：

因为海水产生的压强，虽深度的增加而增大，因此潜艇的制作必须具有一定的耐压能力。

3．根据液体压强的公式说一说，液体的压强跟哪些因素有关系？

是什么关系？

跟所取的面积有关系吗？

答：

液体压强与液体的深度有关，与液体的密度有关。

且与液体的深度成正比，与液体的密度成正比。

与所取得面积无关。

4．工程师们为什么要把拦河坝设计成下宽上窄的形状？

答：

因为液体越深，压强越大。

而拦河坝下部修得宽，就是防止压强过大，将大坝冲垮。

5．连通器上各容器中的液面高度为什么总是相同的？

从液体压强的角度来考虑，如果连通器上某一个容器的液面比别的高，那么。

。

。

。

。

。

答：

（1）如图，在连通器的下方取一个小液片，当液体不流动时，液片处于静止状态，两边的液体对液片产生的压力相等。

即：

F1=F2

又因为S1=S2

所以F1/S1=F2/S2

所以P1=P2

所以ρgh1=ρgh2

所以h1=h2

所以当液体不流动时，也面相平。

（2）若一个容器中的液面比其他容器中的液面高，那么这个容器内的液体会流入其他容器中，直到液面相平为止。

6．一个空洞塑料药瓶，瓶口扎上橡皮膜，竖直地浸入水中，一次瓶口朝上，一次瓶口朝下，这两次药瓶在水里的位置相同。

为什么每次橡皮膜都向内凹？

为什么橡皮膜在下端时比在上端时凹进得更多？

答：

（1）两次都向内凹，说明液体向各个方向都有压强。

（2）在下端时比在上端时，凹进的多，说明液体压强随深度的增大而增大。

7．图的两个容器中盛同样相同质量的液体，哪个容器底受到的压强大？

答：

B容器底受到的压强大。

因为B容器中液体的深度大。

8．潜到海面下50m的潜水员，受到的海水压强是多大？

解：

P=ρgh=1.03×103×9.8×50=5.047×105（Pa）

9．刘家峡水电站的水库大坝高147m，当水库水位为130m时，坝底受到的水的压强是多大？

解：

P=ρgh=1.0×103×9.8×130=1.274×105（Pa）

第三节大气压强

1．液体内部朝各个方向都要压强，这是由于液体能够流动。

空气也能流动，我们周围是否存在朝各个方向的大气压强？

你能举出几个实例或者做几个简单的实验，来证实或否定大气压强的存在吗？

答：

是；

（1）在一个杯内放满水，并用纸板将杯口盖紧，然后将杯口朝下和朝侧面，发现水都不会流出。

（2）吸盘可以吸在任何方向的物体表面上。

2．将蘸水的塑料挂钩的吸盘放在光滑水平板上，挤出里面的空气。

用弹簧测力计钩着挂钩缓慢往上拉，直到吸盘脱离板面。

记录刚刚拉脱时弹簧测力计的读数，这就是大气对吸盘的压力。

设计量出吸盘与桌面的接触面积，算出大气压的大小。

答：

面积的测量方法：

方法一：

用没有弹性的棉线，测出吸盘的周长，根据L=2πR求出吸盘的半径，再根据S=πR2求出吸盘的面积。

方法二：

用直尺和三角板配合，测出吸盘的直径，再根据S=πR2求出吸盘的面积。

3．屋顶的面积是45m2，大气对屋顶的压力有多大？

这么大的压力为什么没有把屋顶压塌呢？

解：

F=PS=1.013×105×45=4.5585×106（N）

答：

因为屋内也有大气，同时也产生了一个等大的向上的压力，这两个压力相互抵消了。

4．取一个瓶子，装上适量带色的水。

取一根两端开口的细玻璃管，在它上面画上刻度，使玻璃管穿过橡皮塞插入水中，从管子上端吹入少量气体，使瓶内气体压强大于大气压强，水沿玻璃管上升到瓶口以上。

请你拿着它从楼下到楼上（或从山下到山上），观察玻璃管内水柱高度的变化情况，并作出解释。

注意瓶口必须密封，不能漏气。

不要用手直接拿瓶子，以免瓶子受热，影响瓶内气体压强。

答：

从楼下到楼上，玻璃管内液面逐渐上升。

因为大气压随高度的增大而增大，所以在上楼的过程中，玻璃管内液面上方的压强，逐渐减小，使液面上升的。

5．抽水机也叫水泵。

图中画出了活塞式抽水机和离心式抽水机的工作图。

你能对照这两幅图说出它们的工作过程吗？

（1）活塞式抽水机

答：

（1）抽水时，活塞向上运动，桶内气压减小，在大气压的作用下A阀门关闭，外面的水将B阀门顶开进入桶内，然后活塞再向下运动，B阀门关闭，桶内的水将A阀门顶开，流入活塞上方。

当活塞再次向上运送时，将活塞上方的水带到出水管口，水从出水管流出。

再次被甩出……

（2）离心式抽水机

答：

（2）当叶轮旋转时，将叶轮周围的水甩出，使叶轮附近的压强减小，在大气压的作用下，外面的水经滤网被压入桶内，

6.人血压的正常值（收缩压和舒张压）大约是标准大气压的多少分之一？

自己查找资料进行估算。

答：

收缩压（高压）90mmHg~140mmHg，大约是标准大气压的1/5.4~1/8.4；

舒张压（低压）60mmHg~90mmHg，大约是标准大气压的1/8.4~1/12.7；

7.在德国马德堡市的广场上，1654年曾经做过一个著名的马德堡半球实验。

把两个半径约20cm的铜制空心半球合在一起，抽去里面的空气，用两支马队向相反的方向拉两个半球。

如果平均一对马（左右各1匹）能产生的拉力是1.6×103N，估计要用多少匹马才能把这两个球拉开？

计算时可以把半球看成一个圆盘。

请你设计一个方案，用压力锅进行马德堡半球实验。

解：

（1）F=Ps=Pπr2=1.013×105×3.14×（0.2）2=12723.28（N）

n=12723.28/1.6×103=7.95≈8对

（2）将高压锅内放入少量的水，并给其加热，直到沸腾，有气从阀门排出，盖好限压阀，向锅外浇冷水，使锅内气压减小。

8.小明在假期中要外出旅游半个月，他担心家里的盆景中的水会因蒸发而干掉，于是用了一个塑料瓶装满水倒放在盆景中，瓶口刚刚被水浸没。

他这么做为什么能使盆景中的水位保持一定的高度？

请用家里的器具按这种方法试试看。

生活中还有哪些地方可以用到这种方法？

答：

当瓶倒立在水中时，在大气压的作用下，瓶内的水不会流出，当盆景中的水，因蒸发水位下降，使瓶口露出水面，在重力的作用下，水从瓶内流出，流到盆景中，使盆景中的水面上升，当水面超过瓶口时，水就不再流出了。

9.动手做本书八年级上册图0.1-10的实验，解释所看见的现象。

答：

当用冷水浇瓶的外壁时，瓶内由于温度降低，且有一些水蒸气液化，使瓶内气体的压强减小，导致瓶内液体的沸点降低，而重新沸腾。

第四节流体压强与流速的关系

1．如图，在离桌边2～3cm的地方放一枚铝制硬币，在硬币前10cm作用用直尺或钢笔等架起一个栏杆，高度约2cm。

在硬币上方沿着与桌面平行的方向吹一口气，硬币就可能跳过栏杆。

比比看，谁能使硬币“跳”得最高。

是什么力使得硬币向上“跳”起来了？

答：

当向硬币上方吹气时，硬币上方的气体流速变大，压强减小，且小于下方的压强，在硬币的两侧产生了向上的压力差，将硬币托起。

2．把纸按图甲的尺寸剪下，折成图乙的形状并用小段胶带固定，这就是飞机机翼的模型。

MN是固定在机翼前端的细线。

把细线拉平绷紧，用嘴对着“机翼”前端细线的位置用力水平吹气，可以看到“机翼”在气流作用下向上翘起。

这是什么原因？

答：

当气流通过机翼的上下方时，由于上方的曲面形状，使上方的气体流速大于下方的气体流速，使其下方的压强大于上方的压强，产生了向上的压力差，将机翼托起。

3.在火车站或地铁站的站台上，离站台边缘1m左右的地方标有一条安全线，人必须站在安全线以外的位置上候车。

请分析，为什么当火车驶过时，如果人站在安全线以内，即使与车辆保持一定的距离，也是非常危险的。

答：

当火车经过时，人与火车间的气体流速变大，且大于人身后的气体流速，使身后的压强大于人与火车间的压强，对人产生了向火车方向的压力差，将人推向火车。

4.把长10cm左右的饮料吸管A插在盛水的杯子中，另一根吸管B的管口贴靠在A管的上端。

往B管中轻轻吹气，可以看到A管中的水面上升，这是什么原因？

如果用力吹气，A管中的水将从管口流出，想一想，这时会有什么现象发生？

试试看。

这个现象有什么实用价值？

答：

（1）当向B管吹气时，使A管上方的空气流速变大，压强变小，在大气压的作用下，将管外的水压入A管内。

（2）水向左运动，例如：

喷雾器。

5.观察鸟类翅膀的形状，解释为什么鸟在空中展翅滑翔时不会坠落下来。

答：

当气流通过翅膀的上下方时，由于上方的曲面形状，使上方的气体流速大于下方的气体流速，使其下方的压强大于上方的压强，产生了向上的压力差，将翅膀托起。

6.当居室前后两面的窗子都打开时，“过堂风”会把居室侧面摆放的衣柜的门吹开，这是为什么？

用硬纸做一个房屋模型，模拟这种现象。

可以用侧室的“窗帘”代替衣柜的门。

答：

当有风时，柜门外侧的空气流动速度比内侧大，而压强比内侧小，在柜门两侧产生了向外的压力差，将柜门推开。

第五节浮力

1.从日常生活和常见的自然现象中举两个例子说明浸入液体的物体受到浮力。

例如：

船能漂浮在水面上；浸没在水中的乒乓球会上浮；人站在水中会感觉到自己变轻了。

2.用什么实验可以证明在水中下沉的物体也受到水的浮力？

浮力的方向如何？

答：

用弹簧测力计提着一个铁块，观察弹簧测力计的示数。

再用弹簧测力计提着，将铁块浸没在水中，观察弹簧测力计的示数变小了。

说明此时铁块受到了浮力，其方向是竖直向上。

3.一个重1N的物体，挂在弹簧测力计上，当物体浸没在水中时弹簧测力计的示数是0.87N，这个物体受到的浮力是多少牛？

解：

F=G－T=1－0.87=0.13（N）

4.同样重的铁块甲和乙，甲浸没在水中，乙浸没在煤油中，哪个铁块受到的浮力大？

为什么？

答：

∵V排甲=V排乙

ρ水＞ρ煤油

∴ρ水gV排甲＞ρ煤油gV排乙

∴F浮水＞F浮煤油

5.动手做鸡蛋在自来水中下沉、在盐水中上浮的实验，解释所看到的现象。

答：

鸡蛋在水中由于F浮＜G，所以下沉；鸡蛋在盐水中由于F浮＞G，所以上浮。

6.1783年法国物理学家查理做成的世界上第一个氢气球，体积是620m3。

这个气球在地面附近受到的浮力有多大？

（设地面附近气温是0℃，气压是标准大气压）

解：

F浮=ρ气gV排=1.29×9.8×620=7.888（N）

第六节浮力的应用

1．浸在液体中的物体都会受到浮力，但是有的物体要上浮，有的却要下沉，这是为什么？

你能画出图中物体所处几种状况下受力的情况吗？

答：

当F浮＞G时，物体会上浮；当F浮=G时，物体悬浮；当F浮＜G时，物体会下沉。

2．假如由你来设计一个可以载人的带吊篮的气球，气球里充的是氦气，为了使乘客能降回地面。

你打算采用什么办法？

如果气球里充的不是氦气而是热空气，你又打算用什么办法？

动手动脑学物理

答：

（1）要使充入氦气的气球回到地面，应将气球内的氦气放出一些。

（2）要使热气球回到地面，可适当降低热空气的温度。

3.一个质量是50g的鸡蛋悬浮在盐水中不动时，它受到的浮力是_________N。

（取g=10N/kg）

0.5

4.排水量为1000t的轮船在河水中航行，满载时船及所装货物共重_________N，受到河水的浮力是_______N.如果河水密度为1.0×103kg/m3，船排开的河水的体积是__________m3。

9.8×1069.8×106980

5.一艘轮船从海里驶入河里，它受到的重力大小_________，它受到的浮力______，它排开水的体积________。

（填“变大”、“变小”或“不变”）

不变不变变大

6.一艘轮船空载时排开水的质量为2600t，满载时排水量为5800t。

问：

轮船自身的质量是多大？

它最多能装载多少货物？

解：

m船=m排空=2600t

m货=m排满－m排空=5800－2600=3200t

7.配置适当密度的盐水，可以用来为某些农作物选种：

把种子放在盐水中，漂浮的种子是不饱满的，沉底的种子是饱满的。

请说明道理。

答：

饱满的种子密度比盐水的密度大，在盐水中下沉。

不饱满的种子的密度比盐水的密度小，在盐水中上浮，并且漂浮在水面上。

8.关于物体受到的浮力，下面说法中正确的是（）B

A.漂在水面的物体比沉在水底的物体受到的浮力大

B.物体排开水的体积越大，受到的浮力越大

C.没入水中的物体在水中的位置越深受到的浮力越大

D.物体的密度越大受到的浮力越小