专题8压强和浮力.docx

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专题8压强和浮力

专题8：

-压强和浮力

专题8：

压强和浮力

考纲要求

1．通过实验探究，学习压强的概念。

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。

说明：

不要求计算不规则容器的繁杂计算和压强问题，但可以有定性的分析。

压强只要求应用公式本身及变形公式进行简单计算，不要求与其他公式综合解决计算问题。

3．了解测量大气压强的方法。

说明：

测量大气压强，在实验设备和方法上都有一定的难度。

课程标准只提出了“了解”的要求。

4．通过实验探究，认识浮力。

知道物体浮沉的条件。

经历探究浮力大小的过程，知道阿基米德原理。

说明：

阿基米德原理不做综合题。

抓住两点，一是阿基米德原理本身，即浮力与所排液体所受重力的等量关系；二是浮沉条件，即物体的浮沉决定于浮力与物重的关系，它是二力平衡条件的延伸。

只限于这两个条件的直接运用。

过多的综合计算会冲淡学生对这两个重要物理规律的认识。

5．通过实验探究，初步了解流体的压强与流速的关系。

说明：

要用流体的压强与流速的关系解释实际应用问题。

命题导向

纵观全国各地近几年的中考试题，考查有关本章知识所涉及的内容有：

实例辨别是增大压强还是减小压强，如何运用压强公式进行简单计算，实例辨别连通器，用有关压强的知识解释生产、生活中的现象，大气压强的应用，物体的浮沉条件及其应用，利用浮力知识设计实验，根据阿基米德原理进行简单计算等．对本章的考查，一是考查应用技能，如增大或减小压强的方法、浮力的计算等，二是对探究式实验的考查．题型以填空题、选择题、计算题和实验探究题为主，试题难度以中等为主．本章内容在中考中所占比例约是12％，属于重点、难点内容。

知识架构

压强与浮力

浮力

浮沉条件

浮与沉

重力与浮力的大小

物体的密度与液体的密度

悬浮

下沉

上浮

漂浮

定义：

一切浸在气体或液体中的物体受到气体或液体对其的向上的托力，这个力叫做浮力。

方向：

浮力方向总是竖直向上的（物体在空气中也受到浮力）。

注意：

无论是浮在液体中的物体还是沉底的物体都受到浮力作用。

产生的原因：

浸在液体中的物体受到液体对它的向上和向下的压力差。

浮力的大小

浮力

称重法:

下沉物体所受到的浮力

阿基米德原理：

浸在液体里的物体受到向上的浮力，浮力大小等于它排开的液体受到的重力。

（浸没在气体里的物体受到的浮力大小等于它排开气体受到的重力）

阿基米德原理公式：

F浮=G排液，F浮=ρ液V排液g。

浮力大小

计算浮力方法有：

浮力利用

（1）称量法：

F浮=G—F，

（G是物体受到重力，F是物体浸入液体中弹簧秤的读数）

（2）压力差法：

F浮=F向上-F向下

（3）阿基米德原理：

（4）平衡法：

F浮=G物（适合漂浮、悬浮）

（1）轮船：

用密度大于水的材料做成空心，使它能排开更多的水。

（2）潜水艇：

通过改变自身的重力来实现沉浮。

（3）气球和飞艇：

充入密度小于空气的气体。

压强

压力

压力的大小

受力面积的大小

定义：

垂直作用在物体表面上的力叫压力。

方向：

垂直于受力物体表面。

（与重力方向不同）

影响压力作用效果的因素

大气压强

压强

基本概念

物理意义：

表示压力作用效果的物理量。

定义：

物体单位面积上受到的压力叫压强。

用符号p表示。

计算公式：

（F—物体受到的压力大小，S—物体的受力面积）

单位：

帕斯卡符号：

Pa，简称：

帕，1帕=1牛/米2，F单位是：

牛；S单位是：

米2

大气压强：

大气对浸入其中的物体有压强，这种压强叫做大气压强。

证明大气压强存在的实验是：

马德堡半球实验。

生活中的大气压：

吸盘，吸管等

大气压的影响因素：

高度（大气压强随高度的增大而减小即高度越大，气压越低）天气

沸点与气压关系：

一切液体的沸点，都是气压减小时降低，气压增大时升高。

流体压强大小与流速关系：

在流体中流速越大地方，压强越小；流速越小的地方，压强越大。

测定大气压强值的实验是：

托里拆利实验。

测定大气压的仪器是：

气压计，常见气压计有水银气压计和无液气压计（金属盒气压计）。

标准大气压：

1标准大气压=760毫米汞柱=1.013×105帕=10.34米水柱。

增大压强：

增大与减小压强的方法

（1）S不变，F↑;

（2）F不变，S↓

（3）同时把F↑，S↓。

减小压强：

与增大压强方法则相反。

液体压强

体验液体压强的存在

装有液体的容器的形变

压强计：

U型管两侧液面高度差来反映压强大小

原因：

是由于液体受到重力作用。

液体压强特点：

（1）液体对容器底和壁都有压强，

（2）液体内部向各个方向都有压强；

（3）液体的压强随深度增加而增大，在同一深度，液体向各个方向的压强相等；（4）不同液体的压强还跟密度有关系。

根据液体压强公式：

可得，液体的压强与液体的密度和深度有关，而与液体的体积和质量无关。

计算公式：

P＝ρgh，

ρ是液体密度，单位是千克/米3；

g=9.8牛/千克；

h是深度，指液体自由液面到液体内部某点的竖直距离，单位是米。

核心考点解密

一、压强

1、压强

垂直压在物体表面上的力叫压力。

压力并不都是由重力引起的，一般压力不等于重力。

把物体放在水平桌面上时，如果物体不受其他力，则压力等于物体的重力。

研究影响压力作用效果因素的实验结论是：

压力的作用效果与压力和受力面积有关。

物体单位面积上受到的压力叫压强。

压强是表示压?

ψ饔眯Ч奈锢砹俊?

压强公式：

p=F/S，其中：

p——压强——帕斯卡（Pa）；

F——压力——牛顿（N）

S——受力面积——米2（m2）。

2、增大或减小压强的方法

增大压强的方法：

增大压力、减小受力面积、同时增大压力和减小受力面积。

减小压强的方法：

减小压力、增大受力面积、同时减小压力和增大受力面积。

二、液体的压强

1、液体压强特点

液体内部产生压强的原因：

液体受重力且具有流动性。

液体压强的特点：

⑴液体内部朝各个方向都有压强；⑵在同一深度，各个方向的压强都相等；⑶深度增大，液体的压强增大；⑷液体的压强还与液体的密度有关，在深度相同时，液体的密度越大，压强越大。

2、液体压强的大小

液体压强公式：

p=ρgh。

说明：

⑴公式适用的条件为：

液体。

⑵公式中物理量的单位为：

p——Pa；ρ——kg/m3；g——N/kg；h——m。

⑶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。

3、连通器

上端开口，下部连通的容器叫连通器。

原理：

连通器里装一种液体且液体不流动时，各容器的液面保持总是相平的。

应用：

茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸等。

三、大气压强

1、大气压的存在

实验证明：

大气压强是存在的，大气压强通常简称大气压或气压。

2、大气压的测量——托里拆利实验。

⑴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。

⑵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。

⑶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）。

⑷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。

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=1.013×105Pa，可支持水柱高约10.3m

大气压的变化：

大气压随高度增加而减小，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，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。

大气压的测量：

测定大气压的仪器叫气压计。

气压计分为水银气压计和无液气压计。

大气压的应用：

活塞式抽水机和离心水泵。

四、流体压强与流速的关系

1、流体压强与流速的关系

在气体和液体中，流速越大的位置压强越小。

2、飞机的升力

机翼的上下表面存在的压强差，产生了向上的升力。

五、浮力

1、浮力的大小

浸在液体中的物体所受的浮力，大小等于它排开的液体所受的重力，这就是著名的阿基米德原理（同样适用于气体）。

2、浮力的公式：

F浮=G排=ρ液V排g

从公式中可以看出：

液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关，而与物体的质量、体积、重力、形状、浸没的深度等均无关。

3、浮力的产生

浮力是由液体（或气体）对物体向上和向下压力差产生的。

六、浮力的应用

1、物体的浮沉条件

浸没在液体中物体，当它所受的浮力大于重力时，物体上浮；当它所受的浮力小于所受的重力时，物体下沉；当它所受的浮力与所受的重力相等时，物体悬浮在液体中。

漂浮在液面上的物体受到的浮力等于受到的重力。

2、浮力的应用

轮船：

采用空心的办法增大排水量。

排水量——轮船按设计的要求满载时排开的水的质量。

潜水艇：

改变自身重来实现上浮下沉。

气球和飞艇：

改变所受浮力的大小，实现上升下降。

经典例题突破

（2011·山东临沂）9.根据某建筑工程需要制成了一体积为1m3的正方体大理石块，经测定大理石块的质量为2.7×103kg。

（g取10N/kg）

（1）该大理石的密度是多少？

（2）该大理石块放在水平地面上对地面的压强是多少？

【解题思路】

（1）已知大理石的质量和体积，根据公式

可求密度。

（2）知道大理石的质量，可以求对地面的压力F=G=mg，又知道正方体的体积可求其边长，然后可求受力面积s，再根据压强公式求解；

【答案】解：

（1）大理石密度

ρ＝

（2）大理石对水平地面的压力为

F＝mg＝2.7×103kg×10N/kg＝2.7×104N

体积1m3的正方体大理石块底面积为S＝1m2

大理石对水平地面的压强为

【点评】本题考查密度和压强的计算，关键是考查密度公式和压强公式的应用，难度较大。

（2011·浙江绍兴市·9题·4分）小敏利用海绵、桌子和砝码进行了如图探究实验。

下列对整个探究活动的分析不正确的是（　　）

A．探究的问题：

压力的作用效果与什么因素有关

B．探究的方法：

控制变量法

C．探究过程分析：

通过观察海绵凹陷面积大小判断受力效果

D．探究的结论：

压力的作用效果与压力的大小和受力面积大小有关

【解题思路】此题主要通过控制变量法探究出影响压力作用效果的因素。

通过甲、乙两图得出压力的作用效果与压力的大小有关，乙、丙两图说明压力的作用效果与受力面积有关。

故答案为C。

【答案】C

【点评】此题通过控制变量法探究出影响压力作用效果的因素，考查了学生实验探究能力和分析问题得出实验结论的能力。

解答时知道转换法和控制变量法的应用。

是一道基础的实验探究题。

（2011·广东湛江）22．2010年12月30日通车的湛徐高速，使得从湛江市区到徐闻县海安港口全程只需约1个小时，从而使雷州半岛的居民从此真正进入湛江市“一小时生活圈”．

今年“五·一”期间，爸爸开车带着李兵从湛江市区出发沿湛徐高速到徐闻参观“大汉三墩”景点，汽车（包括车上的人和物品）质量为1.8×103kg，车轮与地面的总接触面积为0.09m2，当汽车以90km/h的速度在平直路面上匀速行驶时，汽车发动机牵引力为1000N，效率为30％，汽油的热值为4．6×107J／kg（假设汽油完全燃烧，g取10N／kg）．求：

（1）汽车静止时对路面的压强．

（2）汽车以90km/h的速度匀速行驶时，牵引力的功率．

（3）若汽车按照这种方式行驶，这次旅行全程往返250km，牵引力做的功是多少？

李兵应该提醒爸爸至少要加汽油多少kg？

【解题思路】

（1）压强的公式P=

，水平路面受到的压力等于汽车的总重力G总，G=mg，所以P=

=

=

，代入数据可求出路面受到的压强。

（2）根据功率的定义可得牵引力的功率P=

，牵引力所做的功W=FS，而速度公式V=St，即：

P=

=

=FV；（3）汽车发动机工作时，是汽油完全燃烧放出的内能转化为机械能，即发动机牵引力所做的功，可利用公式W=FS进行计算，发动机做功时，一部分内能散失在空气中，还有一部分能量克服摩擦而损失，牵引力做的功占燃料完全燃烧放出的热量的比例即为发动机的效率η。

根据效率的公式η=

可得Q放=

，再利用燃料的热值公式变形为m=

得出所需要的汽油质量。

【答案】22.解：

（1）汽车静止时对地面的压力F=G=mg=1.8×103kg×10N／kg=1.8×104N

汽车静止时对地面的压强

2×105Pa

（2）汽车以90km/h的速度匀速行驶时，牵引力的功率

P=FV=1000N×25m/s=2.5×104W

（3）全程往返约250km牵引力所做的功

W=FS=1000N×2.5×105m=2.5×108J

由

得

全程往返约250km需要汽油的质量为：

答：

（1）汽车静止时对在地面的压强2×105Pa．

（2）汽车以90km/h的速度匀速行驶时，牵引力的功率2.5×104W．

（3）全程往返约250km牵引力所做的功2.5×108J；全程往返约250km需要汽油的质量为18.12kg．

说明：

用其他方法解答，正确的同样给分．

【点评】本题考查了压强P=

、功率P=FV、机械功W=FS、效率η、燃料的热值q、热量Q放等知识点，由于压强和功率的符号相同，容易引起学生的混淆，功率P=FV的公式也比较难理解，效率的问题中，要判断有用功和总功也不是一件容易的事，所以本题难度较大。

（2011哈尔滨）27.边长为4cm、密度为2×103kg／m3的立方体橡皮泥块，放在足够多的水中，沉入水底；当把它捏成一只小船时，便能漂浮在水面上.以下计算结果正确的是（ρ水=1.0×103kg／m3,g=10N／kg）（

A.橡皮泥块的质量是l2.8g

B.橡皮泥块浸没在水中时受到的浮力是1.28N

C.橡皮泥小船漂浮时受到的浮力是0.64N

D.橡皮泥小船漂浮时排开水的体积是l.28×10-4m3

【解题思路】m=ρV=2g／cm3×43cm3=128g，A错；橡皮泥浸没后，排开液体体积等于物体体积，F浮=ρ液gV排=1.0×103kg／m3×10N／kg×（4×10-2m）3=0.64N，B错；橡皮泥小船漂浮时，二力平衡F浮=G物=mg=0.128Kg×10N／kg=1.28N，C错；V排=F浮/ρ液g=1.28N/（1.0×103kg／m3×10N／kg）=l.28×10-4m，D对。

【答案】D

【点评】本题考察浮力的相关计算，先分析物体的状态（下沉，漂浮），选择合适的公式，是解决本题关键。

本题难度较大。

（2011·广东）12．如图5所示，密度为ρ的液体中有体积均为V的A、B、C三个实心物体，C正在向上运动，B静止，C正在向下运动。

此刻它们受到的浮力分别为FA、FB、FC，三者的大小关系是________，请写出B物体所受的浮力表达式FB=______，B物体的密度为_______。

【解题思路】三个物体的体积相同，都浸没在液体中，根据阿基米德原理可知，它们受到的浮力相等，则FA＝FB＝FC＝ρVg，B物体的密度ρB=m/v=G/gv=FB/gv=ρVg/vg=ρ,其实这个地方也可以根据实心物体悬浮时ρ物=ρ液判断。

【答案】答案内容FA＝FB＝FCρVgρ

【点评】本题考查物体的浮沉条件以及阿基米德原理的应用，本题难度较大。

（2011北京）12．甲、乙两个圆柱形容器盛有相同深度的液体，放置于水平桌面上，如图7所示。

甲、乙

两容器的底面积分别为S1和S2，且2S1=3S2。

甲容器中液体的密度为ρ1，液体对容器底

图7

乙

甲

产生的压强为p1。

乙容器中液体的密度为ρ2，液体对容器底产生的压强为p2，且p2=2p1。

将A球浸在甲容器的液体中，B球浸在乙容器的液体中，两容器中均无液体溢出。

液体静止后，甲、乙两容器底受到液体的压力相等，A、B两球所受浮力分别为F1和F2。

则下列判断正确的是（）

A．F1＞F2，ρ1＜ρ2B．F1=F2，ρ1＜ρ2

C．F1＜F2，ρ1＞ρ2D．F1＜F2，ρ1＜ρ2

解析：

甲、乙两个圆柱形容器形状不同，装入液体的密度不同，但液体的深度相同，甲容器中液体的密度为ρ1，液体对容器底产生的压强为p1=ρ1gh；乙容器中液体的密度为ρ2，液体对容器底产生的压强为p2=ρ2gh。

根据p2=2p1，可推知ρ2=2ρ1，故有ρ1＜ρ2。

当甲、乙两球放入两液体静止后，F甲=F乙，则有F1+ρ1ghS1=F2+ρ2ghS2，因为ρ1ghS1<ρ2ghS2，所以有F1＞F2，

答案：

A

思路点拨：

本题综合考查了密度、液体的压强、浮力等知识，本题涉及了两个过程，运用对比分析，抓住等量关系列式，是解题的关键。

真题初体验

（2011·山东菏泽）24．（6分）你可以把轮船改装成“水下飞机”吗？

参照你对飞机的理解，完成下列问题：

（1）．为保证船员的生命安全，必须让这个水下飞机在失去动力时自动浮上水面，舱体设计必须满足的基本条件是：

（2）若没有潜艇的“吸水和排水”装置，如何让水下飞机下沉呢？

（要求：

用简短文字和简图说明你的设计）

（3）按照你的设计，水下飞机下潜时，会停留在需要的深度做水平前进吗？

要能控制水下飞机的下沉速度，并能让它保持一定深度水平前进，你又将怎么改变你的设计呢？

（2分难）

【解题思路】本题是一道综合性试题，意在考查液体压强与流速的关系、浮力等知识。

【答案】

（1）密封（密闭、空心）等均可（2分）

（2）给轮船安装一对下凸上平的机翼（1分）。

机翼截面如图所示（1分）

（3）不能（1分），使机翼的上下表面的弯曲程度可调（或安装活动机翼）（1分）

【点评】根据题意，细心答题即可。

（2011·黑龙江鸡西）9.杨老师经常引导学生利用身边的生活用品做实验，在动手动脑的过程中学习物理知识，揭示物理规律。

下面的实验，不能揭示流体压强与流速关系的是（）

【解题思路】A、C、D出现的现象，都能说明流速大的位置压强下。

B是利用大气压把饮料吸到嘴里。

【答案】B

【点评】气体流速与压强的知识和大气压的知识容易混淆，同学们一定要透过现象看本质。

难度较小。

（2011·福州）19．2010年7月，我国自行设计、研制的载人潜水器“蛟龙号”在南海成功下潜3759m，并通过机械手在海底插上中国国旗，如图8所示，这标志我国已成为第五个掌握大深度载人深潜技术的国家。

“蛟龙号”潜入水下经过一段时间调试后匀速下潜，在匀速下潜过程中，它的动能＿＿＿＿，受到的浮力＿＿＿＿。

在插旗过程中，国旗相对于海底是＿＿＿＿（选填“运动”或“静止”）的。

若“蛟龙号”能到达设计的深潜目标7000m处，它受到海水的压强是＿＿＿＿Pa。

（g取10N/kg，ρ海水＝1.03×103kg/m3）

【解题思路】由于动能与物体的质量和速度有关，所以在“蛟龙号”潜入水下经过一段时间调试后匀速下潜过程中，动能不变；而浮力与浸入液体中的深度无关，所以受到的浮力不变；在插旗过程中，国旗相对于海底的距离在减小，所以是运动的；p=ρgh=1.03×103kg/m3×10N/kg×700m=7.21×107Pa。

【答案】不变；不变；运动；7.21×107。

【点评】本题考查了学生对阿基米德原理、物体浮沉条件、液体压强公式的掌握和运用，反映利用所学知识分析解决实际问题的能力，学了会用。

（2011重庆市）17．有两只相同的烧杯，分别盛有体积相同的水和酒精，但没有标签，小李采用闻气味的方法判断出无气味的是水。

小唐则采用压强计进行探究：

（1）若压强计的气密性很差，用手指不论轻压还是重压橡皮膜时，发现U形管两边液柱的高度差变化_______（选填“大"或“小"）。

小唐把调节好的压强计放在空气中时，U形管两边的液面应该____________。

（2）小唐把金属盒分别浸入到两种液体中，发现图15（甲）中U形管两边的液柱高度差较小，认为图15（甲）烧杯中盛的是酒精。

他的结论是不可靠的，因为没有控制金属盒在液体中的____________相同。

甲图15乙

（3）小唐发现在同种液体中，金属盒离液面的距离越深，U形管两边液柱的高度差就越_________，表示液体的压强越__________。

（4）小唐还发现在同种液体中，金属盒距液面的距离相同时，只改变金属盒的方向，U形管两边液柱的高度差___________（选填“不变"或“变化"）。

表明在相同条件下，液体内部向各个方向的压强___________。

【解题思路】

（1）压强计应该有良好的气密性，若气密性差，里面进入空气，则对外界压强的反应不灵敏，加不同压强时，两边液柱的高度差较小，若调节好，两边的液面应该相平；

（2）液体的压强不但和液体的种类（密度）有关，还和浸入液体中的深度有关。

当比较不同液体的压强时，应控制在液体中的深度相同，否则无法得出正确的结论；（3）同种液体密度不变，离液面越深，压强越大，U形管两边液柱的高度差就越大；（4）同种液体深度相同时，液体向各个方向的压强相等。

【答案】

（1）小相平

（2）深度（3）大大（4）不变相等

【点评】本题主要考查液体内部压强和压强计的使用，涉及到控制变量法，对结论性的内容的考查相对简单，难度较小。

 （2011年无锡市）23.悬停在空中的直升机受到升力和▲力的作用，其中升力的施力物体是▲。

【解题思路】地球上的任何物体都受到地球的吸引即重力作用，直升机停在空中受到的升力作用，是由螺旋桨转动时，螺旋桨上下表面空气产生不同压强差造成的。

【答案】重空气

【点评】本题考察学生对物体的受力分析的理解，学生易错在认为升力的施力物体是直升机的发动机，难度中等。

（2011·江苏南京·18题·2分）如图为运载“渣土”的某型号载重车的示意图．

（1）为保证交通安全，交管部门规定“渣土车”在市区行驶的速度不得超过30km／h．在遵守交通规则的前提下，“渣土车”行驶3000m至少需要h．

（2）图中的6轮“渣土车”装载渣土后总质量为12t，则该车对水平路面的压力为N．

规定车辆对地面的压强不得超过7×105Pa，假设每只轮胎与地面的接触面积恒为0.02m2，则该车装载渣土后对地面的压力不得超过N．（g取10N／kg）

【解题思路】

（1）

；

（2）F=G=mg=1.2×104kg×10N／kg=1.2×105N；F=PS=7×105Pa×0.02m2×6=8.4×l04N。

【答案】

（1）0.1

（2）1.2×1058.4×l04

【点评】本题考查了速度、压力和压强的简单计算。

易错点：

受力面积因为6个轮子的着地面积。

试题难度适中。

（2011·江苏南京·20题·2分）如图所示，水平地面上甲、乙两圆柱形容器中的液面相平，A、B、C三点液体的压强分别为pA、pB和pC．（ρ酒精=0.8×103kg／m3）

（1）pA、pB和pC的大小关系是；

（2）要使水在C点的压强pC变小，可以采取的做法是（写出一种即可）．

【解题思路】根据液体