压强和浮力教案.docx
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压强和浮力教案
教学科目初二物理
授课老师陈老师
学生
档案序号
个性化教学辅导方案
课时统计:
第()课时共()课时授课时间:
2014年7月30日
教学
内容
压强和浮力复习
教学
目标
1、能用压强公式进行简单计算,知道增大和减小压强的方法;
2、了解液体压强的特点,能用液体压强公式进行简单计算,
3、认识生产和生活中的连通器.
4、理解阿基米德原理
5、知道问题的浮沉条件和浮力的应用
重点
难点
1、知道压强的定义和计算
2、对阿基米德原理的理解
3、物体的浮沉条件及浮力的应用
教
学
过
程
1、知识梳理
一、固体的压力和压强
1.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。
2.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.×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:
缝衣针做得很细、菜刀刀口很薄
3.一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.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。
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:
(结合课本)
液柱体积V=Sh;质量m=ρV=ρSh。
液片受到的压力:
F=G=mg=ρShg。
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
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。
7.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。
三、大气压
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。
4.大气压的实验测定:
托里拆利实验。
(1)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。
(2)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。
(3)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)
(4)说明:
A、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。
B、本实验若把水银改成水,则需要玻璃管的长度为10.3m。
C、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。
D、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)。
E、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
5.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:
在海拔3000米以内,每升10米,大气压大约降低100Pa
6.测量工具:
定义:
测定大气压的仪器叫气压计。
分类:
水银气压计和无液气压计。
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。
7.应用:
活塞式抽水机和离心水泵。
8.沸点与压强:
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。
应用:
高压锅、除糖汁中水分。
9.体积与压强:
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。
应用:
解释人的呼吸,打气筒原理,风箱原理。
☆列举出你日常生活中应用大气压知识的几个事例?
答:
①用塑料吸管从瓶中吸饮料;②给钢笔打水;③使用带吸盘的挂衣勾;④人做吸气运动。
课
堂
练
习
1、浮力
(1)定义:
浸在液体(或气体)中的物体,受到液体(或气体)向上托起的力叫浮力。
(2)方向:
无论物体在哪种液体中受到的浮力方向总是竖直向上的。
(3)产生原因:
假设有一个正方体完全浸没在水里,如图1所示则正方体的前后、左右、上下六个表面都要受到水的压强和压力,由于左右两个侧面和前后两侧面对应部分在水中的深度相同,由液体压强公式p=ρgh可知,受到水的压强大小相等;由公式F=ps
可知。
作用在左右、前后侧面上的压力也大小相等,且方向相反,彼此平衡。
但是上下两表面由于在水中的深度不同,受到水的压强也不等,上表面的
深度小,压强小;下表面的深度大,压强大;所以下表面受到的向上的压力
F大于上表面受到的向下的压力F,水对物体向上的和向下的压力差就是
水对物体的浮力,即F浮=F-F.
如果物体浸在其他液体中,所受浮力也是由于该液体对物体向上和向下的压力差产生
的.
(4)浸在液体中的物体,无论是全部浸没在液体里,还是只有一部分浸入液体里;无论是正
在上浮还是正在下沉,无论是静止在容器底部还是漂浮在液面,都要受到液体对物体的浮力作用.只有如图2所示的情况中,该长方体的下表面与容器底面
紧密贴合,不受到液体向上的压力,只受到液体向下的压力作用时,
才不受到液体的浮力作用,这是一种特殊情况.
(5).漂浮在液面的物体,其上表面不受到液体向下的压力.因此,它受
到的浮力就等于液体对物体向上的压力.图2
2.用弹簧秤测浮力
有一铁块要测量出它在水中所受的浮力,可把铁块用细线系好挂在弹簧秤上,记下此时弹簧秤的示数G,然后把铁块浸入水中,则弹簧秤的示数减少,再记下此时弹簧秤的示数G,那么弹簧秤减少的示数,即两次弹簧秤的示数差,就等于铁块浸入在水中时所受浮力的大小,即:
F浮=G-G.
3.用阿基米德原理计算浮力
(1).阿基米德原理的内容:
浸入液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力.
(2).阿基米德原理的数学表达式:
F浮=G排=液gv排
式中G排即为被液体排开的液体的重,单位是牛;液是物体所浸入的液体的密度,其单位必须用千克/米3;v排表示被物体排开的液体的体积,单位必须用米3,g=9.8牛/千克(或取10牛/千克).
(3).由阿基米德原理可知,浮力F浮的大小只跟液体的密度液、物体排开液体的体积v排有关,跟物体本身的形状、构成物体的材料的密度无关,此外和物体在液体中的情况,如物体浸没在液体中的深度、容器中液体体积的多少、物体在液体中是静止还是运动等,都无关.
(4).阿基米德原理也适用于气体,这就是:
浸没在气体里的物体受到的浮力大小,等于它排开的气体所受到的重力.即:
F浮=G排气=ρ气gv排
4.物体漂浮在液面的条件
如图3所示,物体漂浮在液面,则其竖直方向上受到
两个力的作用:
竖直向下的重力G和竖直向上的浮力F浮,由
于物体静止在液面,因此它所受的重力G和浮力F浮应是一
对平衡力,它们的大小相等.
所以,物体漂浮在液面的条件是:
F浮=G物.
因为F浮=液gv排,G物=物gv物.
可得关系式:
液gv排=物gv物.
5.物体在液体中的浮沉条件
如图4所示,浸没在液体中的物体,在竖直方向上受到两个力的作用:
竖直向下的重力G和竖直向上的浮力F浮。
物体在液体中究竟是上浮、下沉还是悬浮,由物体所受的重力G和浮力F浮的大小关系来决定.当F浮与G不平衡时,物体的运动状态就要发生变化:
当F浮>G时,物体上浮,直到F浮与G大小相等时静止在液面,即漂浮时为止;当F浮<G时,物体下沉,直到静止在容器底部时为止.
当F浮=G时,物体所受的浮力和重力是一对平衡力,物体可悬浮在液体中的任意位置,保持静止或匀速直线运动状态.
6.利用物体和液体的密度关系判断物体的浮沉:
由阿基米德原理可得:
F浮=液gv排物体的重力大小为:
G物=物gv物.
当物体浸没在液体中,v排=v物.液gv排=物gv物.
整理后可得:
液=物
同样方法可推得:
当液>物时,则物体上浮;当液<物时,则物体下沉.
7.浮力的作用
(1)轮船:
轮船是采用“空心”法而浮在水面的,它所受到的浮力等于船的总重.
轮船的排水量是指轮船满载时排开的水的质量,即:
排水量=船自身的质量+满载时货物的质量.
(2)潜水艇:
靠改变自身的重而实现上浮、下沉或停留在水中.
(3)飞球和飞艇:
利用空气的浮力升入高空.
(4)密度计:
是利用物体漂浮在液面的条件工作的,即F浮=G物.
密度计上标的刻度是被测液体的密度与水的密度之比,且大的刻度值在下面,小的刻度值在上面.
课
后
作
业
1.(2005年·哈尔滨)某省高校研制的水下机器人在海面下作业,若它一直下潜,在此过程中()
A.所受浮力变大,压强变大B.所受浮力变大,压强变小
C.所受浮力不变,压强变大D.所受浮力不变,压强不变
2.很多动物为了适应自身生存的环境,进化出了符合一定物理规律的身体部位,对此,从物理学的角度给出的解释中不正确的是()
A.骆驼的脚很大,可以减小压力,从而使其在沙漠中自如行走
B.啄木鸟的嘴很尖细,可以增大压强,从而凿开树杆,捉到躲藏在深处的虫子
C.壁虎的脚掌上有许多“吸盘”,从而利用大气压使其在天花板上也不会掉下来
D.深水里的海鱼,捕到岸上时会死掉,主要原因是水面上的压强比深水处小得多
3.某草原发生的一起龙卷风,龙卷风的实质是高速旋转的气流。
它能把地面上的物体或人畜“吸”起卷人空中。
龙卷风能“吸”起物体是因为()
A.龙卷风内部的压强远小于外部的压强
B.龙卷风增大了空气对物体的浮力
C.龙卷风使物体受到的重力变小
D.迷信说法中的“龙”把物体“抓”到空中
4、甲、乙、丙三个容器中分别盛有密度不同的液体,已知a、b、c三点处液体的压强相等,如图所示,则各容器中液体的密度大小、液体对容器底部压强的大小排列顺序都正确的是( )
A.ρ甲>ρ乙>ρ丙 p甲>p乙>p丙
B.ρ甲<ρ乙<ρ丙 p甲
C.ρ甲<ρ乙<ρ丙 p甲=p乙=p丙
D.ρ甲<ρ乙<ρ丙 p甲=p乙=p丙
5、一支两端开口的玻璃管下方扎有橡皮膜,当注入某种液体时,橡皮膜向下凸出,如图(甲),将其放入一盛水容器中,当管内外液面相平时,橡皮膜凹进管内,如图(乙)所示,则管内所装液体可能是( )
A.盐水 B.煤油
C.酒精 D.水银
6、如图所示,将一开口向上、粗细均匀的,且盛有某种夜体的玻璃管由竖直位置稍倾斜一定的角度(液体未溢出),玻璃管中液体对管底的压强( )
A.变大 B.变小
C.不变 D.无法确定
7、如图所示的容器中,水的深度为7h,A点距离水面深度为h,B点离容器
底部的高度为h,则水在A点和B点产生的压强pA、pB之比为( )
A.1∶1 B.1∶7
C.1∶6 D.6∶7
8、下图是船闸的示意图,初始时船在下游且所有阀门和闸门都处于关闭状态,如下图所示,①—⑩为若干操作步骤:
①打开阀门N;②关闭阀门N;③打开下游闸门P;④关闭下游闸门;⑤使闸门中的水位与下游水位相平;⑥使闸室中的水位与上游水位相平;⑦把船从下游驶入闸室;⑧把船驶离闸室开往上游;⑨打开上游闸门Q;⑩打开阀门M.欲使下游的船通过闸开往上游,则合理的操作顺序是( )
A.③⑤⑦④⑨⑥⑧
B.①⑤③⑦②④⑨⑥⑧
C.①⑤③⑦②④⑩⑥⑨⑧
D.③⑤⑦④⑩⑥⑧
9、下列现象中能说明存在大气压的是( )
A.潜水员潜入水下越深,所受水的压强越大B.盖在杯口的纸片能托住倒过来的一满杯水
C.水从高处流下,形成瀑布D.在三峡大坝旁修建大型船闸
7、让自来水流过如图所示的装置,当水流稳定后( )
A.P点流速等于Q点流速B.P点流速小于Q点流速
C.P点压强大于Q点压强D.P点压强小于Q点压强
8、肺与外界的气体交换是通过呼吸运动实现的。
当胸廓面积扩大时,其内压强与大气压的关系是( )
A.大于大气压B.等于大气压
C.小于大气压D.先大于大气压,后小于大气压
9、右图是飞机机翼的截面图,当飞机水平飞行时( )
A.机翼下方空气速度大,压强小B.机翼下方空气速度大,压强大
C.机翼上方空气速度大,压强大D.机翼上方空气速度大,压强小
10、在托里拆利实验中,测出的大气压小于实际气压的原因是( )
A.往水银槽内多加一些水银 B.将玻璃管稍微倾斜一些
C.将玻璃管稍压下一些 D.在玻璃管中混进少许空气
11、我国著名发明家邹德俊发明了一种“吸盘式”挂衣钩,如图所示,将它紧压在平整、清洁的竖直瓷砖墙面上后,可挂上衣帽等物品而不会掉下,其原因是( )
A.因为重力比大气压小 B.因为大气压力和重力平衡
B.C.因为重力小于摩擦力 D.以上说法均不对
二、计算题
12、某同学将一两端开口的均匀玻璃管,用质量不计的塑料片附在下端,然后用外力F将玻璃管竖直插在水下25cm处,保持平衡,如图所示.已知塑料片的横截面积和玻璃管的横截面积均为20cm2,且塑料片和玻璃管的厚度不计,玻璃管所受重力为0.5N.g取10N/kg,求:
(1)水对塑料片产生的压强和压力;
(2)外力F的大小;
(3)该同学为测量某种液体的密度,先保持玻璃管在水中的位置不变,然后向玻璃片缓慢地倒入该液体,当倒入深度达到20cm时,发现塑料片刚好下落,那么该液体的密度为多少?
13、如图所示,平底茶壶的质量是400g,底面积是40cm2,内盛0.6kg的开水,水深12cm,放置在面积为1m2的水平桌面中央.试求:
(1)水对茶壶底部的压力;
(2)茶壶对桌面的压强.(g取10N/kg)
14、如图甲所示,在水平桌面上放置一个柱形容器,容器底放有一个立方体物体,当向容器注入水时,容器底对物块的支持力F与水面上升的高度H的关系如图乙所示(g取10N/Kg)。
求:
当容器中没有水时,容器底对物块的支持力为多少?
当注水结束时,物块所受的浮力大小。
15、如图所示,水平桌面上放一个厚度不计的平底圆柱形玻璃杯,它的底面积为3×10-4m2,高为10cm,质量为0.3Kg。
问:
⑴玻璃杯对桌面的压强多大?
⑵把玻璃杯口朝上放入水银槽内,往杯内缓慢添加某种矿石粉,当矿石粉达到杯内一半时,杯口恰好与水银面相平,该矿石粉密度多大?
(ρ水银=13.6×103Kg/m3)
课
后
小
结
本节课知识传授完成情况:
完全能接受□部分能接受□不能接受□
学生的接受程度:
很积极□比较积极□一般□不积极□
学生上次的作业完成情况:
数量%完成质量:
优□良□中□
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