第十四章压强和浮力.docx
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第十四章压强和浮力
第十四章压强和浮力
Ⅰ 学习目标
一、知识与技能
1．理解什么是压力。
2．理解压强的概念。
了解压强和哪些因素有关。
3．了解压强的计算公式并且会用公式进行简单计算。
4．了解增大和减小压强的主要方法。
5．了解液体压强的特点。
6．了解液体压强的大小和什么因素有关。
7．了解生活和生产中的连通器。
8．了解大气压强的现象。
9．了解测量大气压强的方法，大气压强的大小和单位。
10．了解生活中利用大气压的现象，如抽水机的原理。
11．了解流体的压强与流速的关系及相关现象。
12．了解飞机机翼的升力是怎样产生的。
13．了解浮力是怎样产生的。
14．理解浮力的大小等于什么，知道阿基米得原理。
15．知道物体的浮沉条件。
知道浮力的应用。
二、过程与方法
1．通过观察了解生活中和压强有关的现象。
2．通过探究压力的作用效果和什么因素有关，学习控制变量的方法。
3．经历用实验探究液体压强特点的过程，学习使用控制变量的方法。
4．体验大气压强的存在。
学习测量大气压的思路和方法。
5．体验由气体压强差异产生的力。
6．探究浮力的大小与什么因素有关。
进一步知道控制变量的方法在物理研究中的意义。
通过收集、交流关于浮力应用的资料，了解浮力应用的社会价值。
三、情感、态度和价值观
1．经历观察和实验探究的方法，培养学生实事求是的科学态度。
2．通过实验，使学生获得对压强和浮力基本知识理解的感性认识。
3．通过学习大气压的知识、浮力的知识，初步认识科学技术对人类生活和社会发展的影响。
4．培养学生用科学知识解决问题的意识和能力。
乐于用压强知识解决生活中的问题。
Ⅱ 探究实践
液体内部的压强跟什么因素有关
【实验目的】
【实验器材】
【实验过程】（请写出实验步骤后进行实验）
1．观察图14－1，探究液体压强和深度关系。
图14－1
（1）________相同时，观察________________
（2）观察现象并记录在下表中。
测量次数
液体种类
探头探入深度/cm
两液面高度差/cm
（3）分析实验数据，得到：
________________________。
2．观察图14－2，探究液体压强和密度关系。
（1）________相同时，观察________________________________________
图14－2
（2）观察现象并记录在下表中。
测量次数
液体种类
探头探入深度/cm
两液面高度差/cm
（3）分析实验数据，得到：
________________________。
【实验拓展】
实验桌上有两只大烧杯，其中一杯盛有纯净水，另一杯盛有盐水，谈谈你将如何利用压强计区分它们。
探究浮力的大小跟什么因素有关
【实验目的】
【实验器材】
【进行实验】
1．问题1：
浮力的大小与哪些因素有关？
（1）下面是某同学提出的猜想与假设：
①鸡蛋沉入清水中，然后在水中加盐，直到鸡蛋上浮到液面。
由此猜想：
浮力大小可能与________有关。
②从水中提水，装满水的小桶露出水面越多，提桶用的力越大。
由此猜想：
浮力大小可能与________有关。
③你还有哪些猜想？
________________________。
（2）按图14－3和图14－4完成实验，验证假设。
图14－3图14－4
分析图14－3可以得出的结论：
________。
分析图14－4可以得出的结论：
________。
（3）根据上面提示，你是不是知道一种测浮力的方法？
说说看。
（4）一个同学认为物体受到的浮力大小和物体的重力无关。
为了证明自己的想法是否正确，他找到了一个铁块和一个铝块，足够的水，弹簧测力计等工具，你认为，他做实验的时候，应该让铁块和铝块的________相同。
请你写出实验步骤和结论。
步骤：
结论：
2．问题2：
浮力的大小等于什么？
（1）两千多年前，希腊学者阿基米得为了鉴别王冠是否掺假，冥思苦想很久。
一天，他跨进盛满水的浴缸洗澡时，看到浴缸里的水往外溢，他忽然想到：
物体浸在液体中的体积________物体排开液体的体积。
（填“大于”、“小于”或“等于”）
（2）写出实验步骤并进行实验，验证你的猜想。
把数据记录在表格中（参照下表）。
实验
次数
物重
G/N
物体浸没水中时测力计示数F/N
空杯重
G杯/N
杯和水总重G总/N
浮力
F浮/N
排开水
的重力
G排/N
1
2
3
（3）分析实验数据，比较浮力与排开水的重力，你发现什么？
得到结论：
________________
________________________________________。
这就是著名的阿基米得原理。
写出阿基米得原理的数学表达式：
________________。
（4）分析阿基米得原理的数学表达式，可以看出，浮力的大小只和两个因素有关，这两个因素是________和________。
Ⅲ 诊断反馈
第一节压强
（一）
1．向木板上按图钉，钉帽、钉尖的面积分别为40mm2和0.4mm2，手指对图钉帽的压强为1×106Pa，则钉尖作用在木板上的压力为（）
A．400NB．40NC．4ND．0.4N
2．一个人站在水平地上，双脚着地，他对地面的压强最接近于（）
A．10PaB．100PaC．103PaD．104Pa
3．关于压力的方向，下列说法正确的是（）
A．是竖直向下的B．垂直于受力物体表面
C．可以是竖直向上的D．可以不跟受力物体表面垂直
4．将一均匀的长方体放在水平桌面上，沿图14－5所示的中间线切去一半，则长方体的密度、长方体对桌面的压强和压力将（）
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
5．下列措施中，哪些是为了减小压强（）
A．载重汽车装有很多的车轮B．建筑物的门柱下铺有宽大的基石
C．木桩的下端削成尖形D．常在固定零件的螺母下放一个垫圈
6．物理学中把________在物体________上的力，叫做压力。
7．如图14－6中，墨水瓶放在桌面上，画出墨水瓶受到的重力和墨水瓶对桌面的压力的示意图。
其中重力的施力物体是________，受力物体是________；压力的施力物体是________，受力物体是________。
图14－5图14－6图14－7
8．
（1）345cm2＝________m2
（2）4×106m2＝________cm2
（3）1.96×105Pa＝________N/m2（4）6MPa＝________Pa
9．重200N的木板底面积为0.5m2。
放在水平地面上，则它对水平地面产生的压强是________Pa。
10．30N的压力作用在0.5cm2的面积上产生的压强是________Pa。
如果受力面积不变，要产生8×105Pa的压强，压力应为________N。
11．水平桌面的面积为1m2，上面放着一个质量为5kg的物体，物体与桌面接触面积是10dm2。
物体对桌面的压力为________N，对桌面的压强为________Pa。
12．在建立压强概念时，我们做了如图14－7所示“影响压力作用效果”的实验。
（1）比较甲、乙两图所示的实验，表明了在________一定时，________越大，压力的作用效果越明显。
（2）比较乙、丙两图所示的实验，表明了在________一定时，________越小，压力的作用效果越明显。
13．在图14－8中，画出物体A对各支持面B压力的示意图。
图14－8
14．有一个质量为7.8kg的正方体物块，把它放在1m2的水平桌面中央，物块产生的压强为7.8×103Pa。
求：
桌面受到的压力和受力面积各是多少？
（g＝10N/kg）
15．图钉尖端的截面积为0.8×10－3cm2，钉帽的面积是0.4cm2。
若作用在钉帽上的压强是4.9×106Pa，那么图钉尖端的压强是多大？
第一节压强
（二）
1．如图14－9所示，两手指用力压住铅笔两端，使它保持静止。
关于左、右两手指受到压力、压强的情况，下列说法正确的是（）
A．压力相同，左边手指受到的压强较大B．压强相同，左边手指受到的压力较大
C．压力相同，右边手指受到的压强较大D．压强相同，右边手指受到的压力较大
2．一块砖平放、侧放、竖放在水平地面上，对地面的压力和压强的关系是（）
A．压力相等，压强相等B．侧放压力大，竖放压强大
C．竖放压力大，压强也大D．压力相等，竖放压强大
3．有底面积和高度都相同的铜、铁、铝三个圆柱体，把它们放在水平桌面上，比较三者对桌面的压强（）
A．铜柱最大B．铁柱最大C．铝柱最大D．一样大
4．一长方体铁块放置在水平地面上，沿其中间竖直切成两半，将两块铁块又叠起来，放在水平地面上，则对地面的压力和压强变化是（）
A．压力不变，压强是原来的四倍B．压力不变，压强是原来的两倍
C．压力是原来的两倍，压强不变D．压力是原来的两倍，压强是原来的四倍
5．甲物体的质量是乙物体的3倍，将它们放在水平地板上，甲物体跟地板的接触面积是乙物体的2倍。
则甲、乙对地板的压强之比是（）
A．6∶1B．3∶2C．1∶1D．2∶3
6．水平地面上放一块砖A，然后在它上面再放半块同样的砖，如图14－10所示，则B对A的压强和A地面的压强之比是（）
A．2∶3B．1∶1C．1∶2D．1∶3
图14－9
图14－10图14－11
7．如图14－11所示，用50N的力把重20N的木块，紧压在竖直墙上，这时墙壁受到的压力是________N。
8．在上题中，若物体与墙的接触面积是100cm2，则墙壁受到的压强是________Pa。
9．质量是60kg的人，每只脚与地面的接触面积是200cm2，当他在水平地面上行走时，地面受到的压力为________N，压强为________Pa。
（g＝10N/kg）
10．减小压强的方法是：
保持受力面积不变，减小________________；或保持压力不变，增大________。
履带式坦克之所以不易陷入泥中，主要是利用了________________的方法来减小压强的。
11．两物体所受压力之比是2∶3，受力面积之比是2∶5，两物体所受压强之比是________。
12．质量是2.7kg正方体铝块放在1m2水平桌面中央，桌面受到的压强为1000Pa，则说明铝块受到竖直向上的拉力是多大？
（ρ铝＝2.7×103kg/m3）
13．在一块质量为20kg，厚度为5cm的松木板上，装上700kg的货物后，放到结冰的河面上。
若冰面能承受的最大压强是7×104Pa，人拉着木板能否将这些货物安全运过河？
（干松木的密度ρ＝0.4×103kg/m3。
人对冰面的压强小于7×104Pa）
14．在某个海滩发现了一个罪犯清晰的站立脚印如图14－12，请你想个办法帮公安人员估测一下罪犯的质量，说出你的想法和用具。
图14－12
第二节液体的压强
（一）
1．如图14－13，用压强计来研究液体的压强。
把蒙有橡皮膜的金属盒放入水中后，可以看到压强计U形管两边液面产生的高度差，这表明橡皮膜受到了________。
金属探头放入水中越深，U形管两边的高度差越________，表明同种液体内部的压强随________的增加而增大。
若金属探头深度不变，转动金属探头，使蒙有橡皮膜的一端向上下左右各个方向，U形管两边液面的高度差________，这表明在同一深度，液体________________。
图14－13
2．将压强计的金属探头分别放入水和盐水中的同一深度处，观察到在水中U形管两边液面的高度差________于在盐水中U形管两边的高度差，这表明同一深度处水产生的压强________于盐水产生的压强。
即不同液体的压强还跟液体的________有关系，在同一深度，液体密度越大，压强________。
图14－14
图14－15
3．如图14－14所示，容器中分别装有酒精、水银和水，它们的液面相平。
比较液体内A、B、C三点处压强，其中________点压强最大，________点压强最小。
4．如图14－15中，两容器中均装有12cm深的水，A、B、C、D各点在水中的深度各为________、________、________、________。
5．一个装满水的容器，在侧壁不同处扎三个小孔，水从小孔中喷出，如图14－16所示。
这个实验现象说明了液体压强随着________。
图14－16
图14－17
6．在图14－17中，甲、乙两容器中均装有酒精，丙容器中装有水。
三个容器底受到液体的压强最大的是________，受到液体的压强最小的是________。
第二节液体的压强
（二）
1．如图14－18所示，两端开口的玻璃筒下端扎有橡皮膜，在玻璃筒内灌一定量的水，将它放入盛酒精的容器内。
当筒内外液面相平时，可以观察到薄膜（）
图14－18
A．是平的B．向上凹进
C．向下凸出程度变小D．无法判断
2．如图14－19所示，在甲、乙两个形状相同的封闭容器内装满水。
把它们放在水平桌面上，比较容器底部受到水的压强和压力（）
A．甲底部受的压强大B．甲、乙底部受的压强相等
C．甲底部受的压力大D．乙底部受的压力大
3．如图14－20所示三个容器的底面积相等，内装同种液体，放在水平桌面上，各容器内液面相平。
比较各容器底部受到液体的压强（）
比较各容器底部受到的液体压力（）
A．甲最大B．乙最大C．丙最大D．一样大
图14－19
图14－20图14－21图14－22
4．潜水运动员在水面下20m处时，距离水底10m，此时潜水员受到水的压强大约是（g取10N/kg）（）
A．3×104PaB．2×105PaC．1×105PaD．1×104Pa
5．如图14－21所示的容器中，A点液体的压强为1700Pa，液体的密度为________kg/m3。
（g取10N/kg）
6．甲、乙、丙三容器中液体的液面相平，如图14－22所示，已知图中A、B、C三点液体的压强相等，则这三种液体的密度关系是ρ甲________ρ乙________ρ丙。
7．如图14－23，A、B两圆柱体容器中装有深度相同的水，比较A、B容器底部受到水的压力FA________FB；A、B两容器底部受到水的压强PA________PB。
8．如图14－24所示，当盛有水的试管逐渐倾斜时，水对试管底部的压强将________。
9．长颈鹿是个子最高的动物，平均高4.3m，血液密度约为1.05×103kg/m3。
当长颈鹿的心脏收缩可以把血液压到比心脏高3m的脑子里去时，心脏收缩时产生的压强至少是________Pa。
（g取10N/kg）
10．如图14－25容器中装有水，A点受到水的压强为________Pa。
（g取10N/kg）
图14－23图14－24图14－25图14－26
11．如图14－26，某水电站的水坝高105m，当坝内水面距坝顶5m时，离坝底30m处的A点石块受到水的压强是多大？
（g取9.8N/kg）
12．一种潜水服可以承受5.39×106Pa的压强。
那么潜水员穿上这样的衣服，潜入水中的最大深度是多少？
（g取9.8N/kg）
13．水桶注满水后再加几杯水，一般是不会压坏的。
但是，法国物理学家帕斯卡在1648年做了一个实验，如图14－27所示，用一个封闭的木桶，桶内装满水，上面插一根很细的管子，他从楼上的阳台中向管子里灌水，只用了几杯水，桶就破裂了。
你能用液体压强的知识解释这个现象吗？
图14－27
第二节液体的压强（三）
1．上端开口，下端________的容器叫连通器。
连通器内装________液体，且液体________时，各容器内的液面保持相平。
2．生活中，你在哪些地方遇到过连通器，举出例子：
________。
3．如果让船通过船闸从下游驶向上游，则先使________和闸室构成连通器，船进入闸室，再让________和闸室构成连通器，船可以顺利到达上游水面。
4．自来水龙头离地面1m高，龙头处水的压强为3.136×105Pa，则水塔的水面离地面的高度是________m。
5．建筑工人在盖房时，为了确定地基的四个墙角是否在同一个水平面上，他们在四个墙角同高处做标记。
然后如图14－28所示，用一根较长的软透明塑料管装入水，一端固定在某一墙角标记处，并使管中水面与标记相平，然后把塑料管的另一端先后靠在另外三个墙角处，并分别比较塑料管中水面的位置和墙上标记。
若墙上标记都跟管中水面相平，则表示四个墙角在同一个水平面上。
请你解释这一做法的道理。
图14－28
第三节大气压强
1．取一个小瓶，用嘴从瓶内吸出一部分空气，小瓶会挂在嘴唇上，你试着做一做这个小实验，并解释这是因为（）
A．瓶内气压的作用B．瓶外大气压大于瓶内气体的压强
C．嘴把瓶子吸住了D．不是由于大气压的作用
2．用塑料管能把瓶子里的汽水吸到嘴里，这是因为（）
A．嘴用力把水吸上来B．大气压把汽水压上来
C．汽水进入嘴里是连通器的作用D．以上说法都不对
3．大气压强作用在房顶上的压力是很大的，但是大气压强并没有把房子压塌。
这里的主要原因是（）
A．房顶建造得牢固B．墙很厚，对地面的压强小
C．房顶上下面受大气压作用平衡D．墙把房顶支撑住了
4．有关大气压的变化，下面说法正确的是（）
A．在不同的地方大气压一般不同B．在同一地方，大气压也在不断变化
C．离海平面越高大气压越小D．大气压可以用P＝ρ空气gh计算
5．历史上证明大气压存在的著名实验是________实验。
6．伽利略的学生________首先用实验测定了大气压的数值。
76cm水银柱产生的压强是________Pa（取3位有效数字）。
把760mm高水银柱产生的压强叫做________。
7．做托里拆利实验中，玻璃管内水银面上方是________，而管外水银面上受到________的作用，管外水银面的________支持着管内的水银柱，所以水银柱产生的压强就等于________。
8．做托里拆利实验时，已知当时大气压为750mm水银柱，实验过程中，玻璃管始终不离开水银面，则：
（1）将玻璃管竖直向上提1cm，管内外水银面高度差是________；
（2）将玻璃管竖直向下压1cm，管内外水银面高度差是________；（3）将槽内再注入1cm深的水银，则管内外水银面的高度差是________。
9．大气压的值不是固定不变的。
离地面越高，空气的密度越小，大气压的值越________。
所以山脚下的大气压比山顶上的大气压要________。
如果在山上某处测得大气压可以托起700mm水银柱，则当地的大气压是________Pa。
10．登山运动员在海拔几千米的高山上活动时，运动量不太大，就会感到气喘吁吁，其原因是________。
11．活塞式抽水机和离心式水泵都是利用________把水抽上来的。
在一个标准大气压下，能够抽水的最大高度约是________m。
12．小刚想用水做大气压实验。
他取了一根1m长的玻璃管，装满水后，倒立在水槽里，水柱会下落吗？
为什么？
你能计算出管中水柱产生的压强吗？
13．如果马德堡半球的横截面积为0.1m2，用水银气压计测出当时大气压为76cm水银柱高。
要想把两个半球拉开，需要用多大的力？
14．用开水把杯子烫热，立即扣在气球上，气球能把杯子“吸住”。
为什么？
15．下表给出了大气压随高度而变化的一些数据，请你设计图表表示大气压随高度变化的情况。
把图表画在下面。
并据此总结出大气压随高度变化的具体规律。
若某地的大气压为7×104Pa，请根据你总结的规律，推测一下当地的高度。
H/km
0
2
4
6
8
10
12
P/kPa
101
80
62
47
36
26
19
第四节流体压强和流速的关系
1．流体中，________的位置压强越小，________的位置压强越大。
2．拧开水龙头，使自来水流过如图14－29所示的玻璃管，在A、B、C三处，水的流速较大的是________处，压强较小的是________处。
3．关于飞机的升力，以下说法正确的是（）
A．飞机的升力是因为飞机高速运动产生的，任何一个物体，只要在空气中高速运动都会受到这样的升力
B．飞机的升力如同气球在空气中受到向上的力，是空气对它产生的浮力
C．飞机的升力是因为流过机翼上下方的气流速度不同，使机翼的上下表面受到的压强不同而产生的
D．在太空中环绕地球运动的神州号飞船，也是受到升力的作用
4．如图14－30所示，向两张纸的中间吹气，发生的现象是（）
A．纸向两边分开B．纸向中间靠拢
C．保持原来位置不动D．都有可能
图14－29图14－30图14－31
5．想象一下，如果在气体和液体中流速越大的位置压强越大，则下列预想情况不可能出现的是（）
A．飞机的机翼截面形状应该反过来
B．两艘并列同向行驶的船只不会相撞
C．地铁、火车站的站台不必设置安全线
D．再怎样用力，喷雾器也喷不出雾来
6．有的跑车在车的尾部设计安装了一种“气流偏导器”如图14－31所示，它的上表面平直，底部呈弧形凸起，相当于一个倒置的翅膀，这主要是为了让跑车高速行驶时，车轮能更好地抓紧地面。
请解释其中的道理。
第五节浮力
1．体积相同的实心铜球和实心铝球，铜球受到的重力________于铝球受到的重力。
将它们浸没水中，铜球受到的浮力________于铝球受到的浮力。
将铜球浸没于水中，铝球浸没于煤油中，铜球受到的浮力________于铝球受到的浮力。
这时，铜球受到的浮力与铝球受到的浮力之比为________。
（ρ铜＞ρ铝，ρ煤油＝0.8×103kg/m3）
2．铁块的体积是50cm3，浸没于水中，排开水的体积是_______m3，排开的水重是_______N，受到的浮力是________N。
若铁块的一半体积浸在煤油中，那么它受到的浮力是________N。
3．小刚要测量盐水的密度。
他在弹簧测力计下挂一金属块，将金属块浸没在水中，记下弹簧测力计的示数F1，再将金属块浸没在待测盐水中，记下弹簧测力计的示数F2，实验结束后，小刚发现无法得出盐水密度，原因是实验中小刚忽略了关键的一步（）
A．测出待测盐水的质量
B．测出容器内水的质量
C．测出金属块所受重力
D．测出盐水的体积
4．如图14－32所示，三个完全一样的容器内装有质量相同的不同液体，现将三个完全一样的铁球分别放入三个容器里，三个容器底对铁球的支持力（）
图14－32
A．甲的最小B．乙的最小
C．丙的最小D．一样大
5．一个铁块质量是158g。
求：
（1）铁块的体积；
（2）当铁块浸没水中时，铁块受到的浮
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