第十章 压强和浮力
[双基回顾]
1.____________________的力叫压力.物体所受的_________与___________之比叫压强,用符号_______表示,压强的计算公式是___________,单位是___________.
2.增大压强的方法有:当受力面积S不变时,__________;当压力F不变时,________. 3.液体压强的特点是:液体内部压强的大小,随__________的增大而增大;在同一深度,液体_________向的压强都相等;不同液体的压强还跟___________有关,在不同液体的同一深度处,________越大,压强越大.
4.证明大气压强存在的著名实验叫______________实验.首先测定大气压强值的实验是 ____________实验.
5.大气压随高度的增大而____________________.在同一地点,大气压也不是固定不变的,天气的变化也会引起大气压的_________.
6.液体的沸点与气压有关,气压减小时沸点_________,气压增大时沸点_________. 7.通常把_________和___________称为流体,流体的流速越大,压强___________. 8.浸在液体中的物体所受浮力的大小等于被物体排开的液体的__________.这就是著名的________________.
9.浸没在液体中的物体只受重力和浮力作用时,若浮力 _______ 重力(选填“大于”、“小于”或“等于”,下同),它将上浮直至漂浮;若浮力________ 重力,它将下沉;若浮力 ________重力,它将悬浮.
[学法指导]
F1.正确理解和运用压强公式p =
S(1)压强p的大小决定于压力F和受力面积S两个因素.判断压强的大小时,要同时考虑压力和受力面积两个因素,而不能只考虑其中一个因素.
(2)公式中的受力面积是指两个物体发生相互作用时的实际接触面积,而不一定是施压物体的底面积或受力物体的表面积.
F(3)压强公式p =,不但可以用于计算固体的压强,也可以用于计算液体和气体的
S压强.
(4)应用公式计算时,要注意统一单位,当力F用N作单位,面积S用m2作单位时,压强p的单位才是Pa.
2.正确认识液体压强的特点 C 液体对容器底部、侧壁有压强,液体内部向各个方向上都
h
有压强,压强随深度的增加而增大,在同一深度,液体向各个
A B 方向的压强相等.在液体压强中,某点的深度是该点到自由液
面的竖直距离,如图所示,A、B两点的深度同为h.注意,图中B点的深度不是B、C两点间的距离.
3.液体的沸点随气压的变化而改变
水的沸点会随气压的减小而降低,随气压的增大而升高.不仅是水,一切液体的沸点都有这个规律.这里指的气压是指作用在液面上的气体压强,不一定是指大气压强.密闭在容器中的气体的压强虽不是大气压,但它对液体沸点的影响也与大气压相同,只要气压变化,
液体的沸点就会相应改变,所以在说液体的沸点时,必须指明是在什么气压下的沸点,如课本中给出的液体沸点表都要注明“在标准大气压下”.
4.如何比较浮力的大小
浮力的大小等于物体排开液体的重力,进一步分析表明,液体的密度ρ液和物体排开液体的体积V排都要影响浮力的大小,所以在分析比较两个物体所受的浮力大小时,要紧紧抓住ρ液和V排比较.
(1)若ρ液相同,则V排大的物体受到的浮力大. (2)若V排相同,则ρ液大的物体受到的浮力大.
(3)若ρ液和V排都不相同,可以通过比较F浮与G物的关系来判断浮力的大小. 5.浮力的计算方法
方法一:利用弹簧测力计测量.用弹簧测力计测出物体的重力G,再测出物体浸在液体中时,弹簧测力计的示数F,则F浮 = G – F.(此法一般适用于ρ物 > ρ液的情况)
方法二:利用阿基米德原理计算.F浮 = G排 = m排g = ρ液gV排.
方法三:结合物体在液体中所处的状态来判断.若物体在液体中悬浮或漂浮,则F浮 = G物.
[例题分析]
例1在海滩上的案发现场留下了罪犯清晰的行走脚印,公安人员立即用蜡浇注了一只
鞋模,测出鞋模的平均厚度为5 cm,质量为1125 g,又经测试知道要造成与脚印同样深度所需的压强为3×104Pa,则罪犯体重为多少?(ρ蜡 = 0. 9×103 kg/m3 )
分析:人行走时,其对地面的压力等于人体重,即F = G = pS,S为一只脚印的面积,由V蜡 = m蜡/ρ蜡可算出鞋模的体积,再由S = V蜡/h蜡算出一只脚印的面积.
解答:
例2 如图所示,一个装水的密封杯子放在水平桌面上
(图甲),若将杯子倒过来(图乙),则 ( )
A.杯子对桌面的压强不变
甲 乙
B.杯子对桌面的压强变大 C.水对杯底的压强不变 D.水对杯底的压强变小 分析:影响杯子对桌面压强大小的因素有压力和受力面积.影响液体对杯底压强大小的因素有液体密度和液体深度.
解答:
例3 南京地铁站台上画有一条醒目的标志线,当列车进站前,工作人员会督促旅客站
在线内.如果旅客站在线外,当列车进站时会发生的危险是________________________.因为列车附近的气体流速___________,压强___________.
分析:列车进站会使得旅客与列车间的空气加速流动,从而导致压强变小,这样旅客身体前后受到的气体压强不一样大,旅客就会向气压小的一方倒去.
解答:
例4 用手将一重为6N的物体全部压入水中,物体排开的水重为l0N,此时物体受到的
浮力为_________N.放手后物体将 ________(选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”),待物体静止时所受浮力为 __________N.
分析:根据阿基米德原理,浸在液体中的物体所受浮力的大小等于它排开液体的重力.判断浸没在液体中的物体的浮与沉,可以通过比较重力和浮力大小来确定.放手后,当物体未露出水面前,其所受浮力不变;当物体一露出水面,它所受的浮力就随着露出水面体积的增
大而减小,直至等于物体的重力,此时物体漂浮在水面上,处于静止状态.
解答:
例5 将一小石块和小木块抛入一盆水中,结果发现木块浮在水面上,石块却沉入水中,
就此现象,下列分析正确的是 ( ) A.木块受到浮力,石块不受浮力
B.石块沉人水中,所受浮力小于自身的重力 C.木块受到的浮力一定大于石块所受的浮力 D.木块浮在水面上,所受浮力大于自身的重力
分析:根据阿基米德原理,F浮 = G排液 =ρ液gV排.物体浸在液体中,排开了液体,就受到浮力的作用,所以木块和石块都受到浮力的作用;在同种液体中,物体排开的液体体积越大,受到的浮力就越大,本题中木块排开水的体积不一定比石头的大,所以木块受到的浮力不一定比石块受到的浮力大;木块浮在水面上,处于平衡状态,木块所受的重力和浮力的大小是相等的;石块沉入水中,是由于它所受浮力小于自身的重力.
解答:
例6 某同学将一圆柱形饮料罐(密闭)的底部由接触水面开始竖直缓慢压入中,当饮
料罐全部浸入在水中后,继续向下压一段距离,共用时t0.此过程中,饮料罐所受的浮力随时间变化的图像可能是 ( )
F浮 F浮 F浮 F浮 t0 t 0 t0 t t0 t0 0 0 t 0 t A B C D
分析:当饮料罐漂浮在水面上时,所受的浮力等于它的重力,由于饮料罐是圆柱体,则它从漂浮于水面到浸入水中的过程中,增加的排开水的体积与饮料罐浸入水中的深度成正比,所以它受到的浮力也与饮料罐浸入水中的深度成正比.当饮料罐全部浸入水中后,它排开水的体积不再变化,它所受的浮力也不再改变.
解答:
[复习练习一]
气球 1. 如图所示,用左手掌压在气球上,右手的食指顶住气球,处于静止状
态的气球发生了形变,以下说法正确的是 ( )
A.右手指对气球的压力大于左手掌对气球的压力 B.右手指对气球的压强大于左手掌对气球的压强
第1题图
C.右手指对气球的压强等于左手掌对气球的压强 D.右手指对气球的压力小于左手掌对气球的压力 2. 如图甲所示,将一块长木板放在水平桌面上,现用水F1
平力F1向右缓慢推动木板,使其一部分露出桌面如图乙所示.推动木板过程中,木板对桌面的压力F、压强p力和摩擦力f的变化情况是 ( ) 甲 乙 A.F、p 不变,f 变大 B.F、f不变,p变大 第2题图 C.F变小,p、f变大 D.F、f 不变,p变小 3. 下列现象中,属于增大压强的是 ( )