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1、第八章压强和浮力 1 知识与技能目标 1 说出压力和压强的定义 说明压强的物理意义 2 写出压强的公式 单位 会灵活运用压强知识解决简单的问题 3 说明液体压强产生的原因 复述液体内部压强规律 4 写出液体压强公式并会用公式进行简单计算 会用液体压强知识解决简单实际问题 解释连通器的原理及应用实例 5 进一步了解浮力的现象 加深对阿基米德原理的理解 知道物体的浮沉条件和浮力的应用 2 过程与方法目标 1 培养学生运用物理语言分析问题和表达观点的能力 2 学会研究物理问题的科学方法和学习方法 3 情感 态度与价值观目标 形成积极向上 团结协作的学习氛围 学会与同伴的合作交流 重点和难点重点 1
2、说出压力和压强的定义 说明压强的物理意义 2 浮力的应用和物体的浮沉条件 3 说明液体压强产生的原因 复述液体内部压强规律 4 解释连通器的原理及应用实例 难点 1 会灵活运用压强知识解决简单的问题 2 液体压强公式并会用公式进行简单计算 会用液体压强知识解决简单实际问题 压强和浮力 压强液体压强大气压强流体压强与流速的关系浮力 定义公式单位增大减小压强的方法液体压强的特点连通器存在及其原因大小测量流速越大压强越小飞机的升力如何产生的浮力方向计算浮沉条件漂浮条件 压力 定义 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 通常把物体放在水平桌面上时 如果物体不受其它力 则压力F G 固
3、体可以大小方向不变地传递压力 重为G的物体在承受面上静止不动 指出下列各种情况下所受压力的大小 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 如图乙 丙说明 压力相同时 受力面积越小压力作用效果越明显 如图甲 乙说明 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
4、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 定义 物体单位面积上受到的压力叫压强 物理意义 压强是表示压力作用效果的物理量 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 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 gh 压强单位Pa的认识 一张报纸平放时对桌子的压力约 Pa 成人站立时对地面的压强约为 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 104
5、N 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 根据物体平衡条件和物体间相互作用规律求出压力F 确认受力面积S 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
6、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 1 如图3所示的四种现象中 属于减小压强的是 2 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 3 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 6X104 2 5X105 变大 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
7、压强计用途 测量液体内部的压强 3 液体压强的规律 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 在同一深度 液体向各个方向的压强都相等 液体的压强随深度的增加而增大 不同液体的压强与液体的密度有关 4 压强公式 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 推导过程 液柱体积V Sh 质量m V Sh液片受到的压力 F G mg Shg 液片受到的压强 p F S gh 液体压强公式p gh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 mC 从公式中看出 液体的压强只与液体的
8、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 计算液体对容器底的压力和压强问题 一般方法 首先确定压强p gh 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 如图 F GFG 连通器 定义 上端开口 下部相连通的容器 原理 连通器里装一种液体且液体不流动时 各容器的液面保持相平 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 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 一般用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
9、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 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
10、压的变化而变化 说明 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 本实验若把水银改成水 则需要玻璃管的长度为10 3m 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 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 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
11、气压减小得快 高空减小得慢 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 流体压强与流速的关系流体流动时 流速大的地方压强小 流速小的地方压强大 升力的形成 机翼横截面的形状为上方弯曲 下方近似于直线 上方的空气要比下方的空气行走较长的距离 机翼上方的空气流动比下方要快 压强变小 与其相对 机翼下
12、方的空气流动较慢 压强较大 这一压强差使飞机获得竖直向上的升力或举力 1 图24中平底茶壶的质量是0 4kg 壶底面积是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 解 1 F PS ghS 1 0 103kg m3 10N kg 0 12m 4 10 3m2 4 8N 2 P F S 0 4 0 6 Kg 10N kg 4 10 3m2 4 10 2Pa 2 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
13、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 越深的地方产生的压强越大 连通器 3 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
14、 请分析 该实验过程中导致误差的因素有 请写出两条 将内的气体排出管外 刚滑动时 6 0 75 1 13 105 管内的空气没有排空 摩擦力的因素 浮力1 浮力的定义 一切浸入液体 气体 的物体都受到液体 气体 对它竖直向上的力叫浮力 2 浮力方向 竖直向上 施力物体 液 气 体3 浮力产生的原因 实质 液 气 体对物体向上的压力大于向下的压力 向上 向下的压力差即浮力 物体条件 1 前提条件 物体浸没在液体中 且只受浮力和重力 2 请根据示意图完成下空 的浮沉下沉悬浮上浮漂浮F浮GF浮 G 液 物 液 物 3 说明 密度均匀的物体悬浮 或漂浮 在某液体中 若把物体切成大小不等的两块 则大块
15、小块都悬浮 或漂浮 一物体漂浮在密度为 的液体中 若露出体积为物体总体积的1 3 则物体密度为2 3 分析 F浮 G则 液V排g 物Vg 物 V排 V 液 2 3 液 悬浮与漂浮的比较相同 F浮 G不同 悬浮 液 物 V排 V物漂浮 液 物 V排 V物 判断物体浮沉 状态 有两种方法 比较F浮与G或比较 液与 物 物体吊在测力计上 在空中重力为G 浸在密度为 的液体中 示数为F则物体密度为 物 G G F 阿基米德原理 1 内容 浸入液体里的物体受到向上的浮力 浮力的大小等于它排开的液体受到的重力 2 公式表示 F浮 G排 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
16、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 适用条件 液体 或气体 浮力的利用 1 轮船 工作原理 要使密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的物体必须把它做成空心的 使它能够排开更多的水 排水量 轮船满载时排开水的质量 单位t 由排水量m可计算出 排开液体的体积V排 排开液体的重力G排 mg 轮船受到的浮力F浮 mg轮船和货物共重G mg 2 潜水艇 工作原理 潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重力来实现的 3 气球和飞艇 气球是利用空气的浮力升空的 气球里充的是密度小于空气的气体如 氢气 氦气或热空气 为了能定向航行而不随风飘荡 人们把气球发展成为飞艇 浮力计算题方法总结 1 确定研究对象 认准要研究的物体 2 分析物体受力情况画出受力示意图 判断物体在液体中所处的状态 看是否静止或做匀速直线运动 3 选择合适的方法列出等式 一般考虑平衡条件 计算浮力方法 读数差法 F浮 G F 用弹簧测力计测浮力 压力差法 F浮 F向上 F向下 用浮力产生的原因求浮力 漂浮 悬浮时 F浮 G 二力平衡求浮力 F浮 G排或F浮 液V排g 阿基米德原理求浮力 知道物体排开液体的质量
