2018届中考物理基础知识手册第九章压强.doc

1 第九章压强 知识网络构建 高频考点透析 序号 考点 考频 1 压力及影响压力作用效果的因素 ★★★ 2 压强的公式及其应用 ★★★ 3 液体压强的特点 ★★★ 4 液体压强的计算 ★★ 5 生活中的连通器 ★★ 6 大气压的测量 ★★ 7 大气压的变化规律及应用 ★★ 8 流体压强与流速的关系 ★★★ 第一讲压强 知识能力解读 知能解读：(一)力 2(N/ m ) , Pa Fp S             压力 定义：垂直作用在物体表面上的力 压力影响压力作用效果的因素 受力面积 定义：物体所受的压力大小与受力面积之比 公式： =压强 单位：帕斯卡 ，简称帕 符号 压力和压强 增大或减小压强的方法 产生的原因：液体受重力且有流动性 压强 液体内部向各个方向都有压强 压强随深度的增加而增大特点 同一深度向各个方向的压强相等液体的压强 在深度相同时，液体的密度越大，压强越大 压强 5=760mmHg=1.013 10 Pa p ghρ                                  ×  液计算公式： = 应用：连通器、船闸 产生原因：空气受重力的作用且有流动性 存在证明：马德堡半球实验 测定：托里拆利实验 标准大气压：1标准大气压 大气压强 变化规律：离地面越高，大气压强越小 压强增大，沸点升高与沸点的关系 压强减小，沸点降低                                                      测量工具：气压计 应用：活塞式抽水机和离心泵 关系：在气体和液体中，流速越大的位置压强越小流体压强与流速的关系 应用：飞机的升力2 1．压力：垂直作用在物体表面上的力叫做压力。 2．产生的条件：压力是相互接触的物体因相互挤压使物体发生形变时在接触面之间产生的 力。 3．方向：压力的方向与受力物体的表面垂直且指向受压物体。例如按图钉(如图)，其方向 可以与墙面垂直，与天花板垂直，也可以一与水平桌面垂直，无论这个面如何放置，压力的 方向总是与接触面垂直。 4．作用点：压力的作用点在受压物体的表面上。 5．辨析：重力和压力。 重力 压力 定义 由于地球的吸引而使物体受到的力 垂直作用在物体表面上的力 产生原 因 由于地球的吸引而产生 由于物体对物体的挤压而产生 力的性 质 引力 弹力 方向 总是竖直向下 垂直于受压面且指向被压物体 作用点 在物体的重心上 在受压物体的表面上 施力物 体 地球 对受力物体产生挤压作用的物体 联系 在通常情况下，静止在水平地面上的物体，物体对地面的压力等于其重力 注意点 压力不一定是由于物体受到重力而引起的；物体由于受到重力的作用，可以产生 压力，但压力的大小不一定等于物体的重力 6．影响压力作用效果的因素：压力和受力面积。受力面积一定时，压力越大，压力的作用 效果越明显；压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显。 知能解读： (二)压强 1．压强的概念：压强是描述压力作用效果的物理量，物体所受压力的大小与受力面积之比 叫做压强。它等于物体在单位面积上受到的压力。 2．压强定义式： ，式中 F 表示作用在物体表面上的压力，S 表示物体受压力作用的 面积，即施压物体和受压物体实际接触的面积，p 表示压强。 3．单位：在国际单位制中是帕斯卡，简称帕，符号 Pa，l 帕=1 牛/米 2(1Pa=1 N/m2)。物体 每平方米的受压面积上受到 1N 的压力，称为 1Pa。因压强的单位较小，所以常用“百帕”(天 气形势分析中常用到)“千帕”“兆帕”等单位。 拓展： 密度均匀的柱形固体对水平面的压强 柱形固体包括圆柱体、长方体、正方体等。柱体对水平面的压力 ， 所以柱体对水平面的压强 ，由此可知，柱形固体对水平面的压强只与柱体的密 度和高度有关，与体积和底面积无关。因此利用这一特性可以解决一些施工选材、建筑物高 度预测等问题。 知能解读：(三)改变压强的方法 1．减小(或增大)压强的原因：任何物体表面能够承受的压强都有一定的限度，超过这个限 度，物体就会被压坏，为了不压坏物体就要减小压强。 2．根据压强定义式 得出减小压强有三种方法 (1)当压力 F 一定时，可以增大受力面积 S。 Fp S = F G mg Vg Shgρ ρ= = = = p gF S hρ= = Fp S =3 (2)当受力面积 S 一定时，可以减小压力 F。 (3)在条件允许的情况下，可以同时减小压力 F 增大受力面积 S。 3．增大压强也有三种方法 (1)在压力 F 一定时，可以减小受力面积 S。 (2)当受力面积 S 一定时，可以增大压力 F。 (3)在条件允许的情况下，可以同时增大压力 F 减小受力面积 S。 4．增大或减小压强的应用：在压力不变的情况下，刀、斧等切削工具的刃都磨得很薄；钉 子、针、锯齿等的尖端加工得很尖都是减小受力面积增大压强。高楼大厦的地基很宽、坦克 和履带式拖拉机、载重汽车装有很多轮子、铁轨下铺上枕木等均是增大受力面积减小压强。 知能解读：(四)压强计 压强计是测量液体内部压强的仪器，其结构如图所示。用手按橡皮膜时，U 形管两边液面出 现高度差，橡皮膜所受压强大小可通过 U 形管两侧液面高度差的大小体现。橡皮膜所受压强 越大，U 形管两侧液面的高度差也就越大。 知能解读：(五)液体内部的压强特点 1．液体压强产生的原因：液体内部压强的产生是因为液体受重力且具有流动性。液体由于 受到重力作用，所以对容器底部有压强；由于具有流动性，所以对容器侧壁也有压强。 2．液体内部的压强规律 (1)液体内部向各个方向都有压强。 (2)液体的压强随深度的增加而增大。 (3)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液体的密度有关。在深度相同时，液体的密度越大，压强越大。 3．液体的内部压强特点在实际中的应用 拦河大坝修建的上窄下宽，深海潜水员穿上厚厚的潜水服等。 知能解读：(六)液体内部压强的公式 1．计算液体压强的普适公式： (1)液体压强公式的推导：设液体内有一液柱高度 为 h，液柱的底面积为 S，则液柱对水平面的压力 ，液柱对水平面 的压强 。 (2)公式中 p 表示液体内部某处的压强，单位是帕斯卡(Pa)， 为液体的密度，单位为千克 每立方米(kg/ m3)，g 是常数，g 取 9. 8 N/kg，h 表示液体内某处的深度，单位为米(m)。 (3)从公式 看出，静止液体的内部压强跟液体的密度、深度有关，跟液体的质量、 体积及容器的形状、底面积大小无关。 2．公式 在使用时应注意 (1)凡是液体产生的压强，都可用 来计算和讨论。 (2)在液体密度一定时，液体内部的压强与深度成正比；在深度一定时，液体内部的压强与 液体密度成正比。 (3)在液体压强公式中 h 表示深度，而不是高度。h 指液面到液体内研究的点的竖直高度。 如图所示，甲图中 A 点的深度为 30 cm，乙图中 B 点的深度为 40 cm，丙图中 C 点的深度为 50 cm。 p ghρ= F G mg Vg Shgρ ρ= = = = ShgFp ghS S ρ ρ= = = ρ p ghρ= p ghρ= p ghρ=4 (4)用公式求出的压强是液体由于自身重力产生的压强，它不包括液体受到的外加压强。 (5)在盛有液体的容器中，液体对容器底的压力、压强遵循液体的压力、压强规律；而容器 对水平桌面的压力、压强遵循固体的压力、压强规律。 拓展： 液体对容器的压强 液体内部存在压强，压强的大小与液体的深度和液体的密度有关，即 。由于液体具 有流动性，当液体装入容器中时，容器的底和壁就要受到液体的压强。 液体对容器底的压强：在各种不同形状的容器中，如果只装同种液体，只要液柱的竖直高度 相等，液体对容器底的压强就相等。它与容器的形状、容积以及底面积的大小无关，也与所 盛液体重力的大小无关。如图所示。 知能解读(七)连通器 1．定义：上端开口、下端连通的容器叫连通器。如水壶、排水管的 U 形管、锅炉水位计。 2．连通器的特点：在连通器内注入同一种液体，当液体不流动时，连通器内各容器中的液 面总是保持在同一水平面上。 拓展： 理解连通器原理要注意下面两个条件：一是“连通器里只有一种液体”；二是“在液体不流 动的情况下”。只有满足这两个条件，各容器中的液面才保持相平。如果连通器里不止有一 种液体或者液体还在流动，那么各容器中的液面就不一定保持相平。 3．连通器特点的应用 (1)茶壶嘴与茶壶口相平的设计是连通器的应用。 (2)锅炉水位计也是利用连通器原理，把锅炉内的水位反映到锅炉外的连通管中。 (3)牲口自动喂水器就是利用连通器使饮水部分水而自动升高的。 (4)船闸是建造在拦河坝上让船只通行的通道，它是连通器的应用。 当上游阀门打开时，闸室与上游河道构成连通器；当下游阀门打开时，闸室与下游河道构成 连通器。这样使落差较大的河面上能让船只正常安全地行驶。 下面描述的是一艘轮船由上游通过船闸驶往下游的情况。 ①如图所示，船在上游(打开上游阀门 A，闸室和上游水道构成了一个连通器)。 ②如图所示，船进入闸室中(闸室水面上升到和上游水面相平后，打开上游闸门，船驶入闸 室)。 p ghρ=5 ③如图所示，船准备出闸室(打开下游阀门 B，闸室和下游水道构成了一个连通器)。 ④如图所示，船到了下游(闸室水面下降到跟下游水面相平后，打开下游闸门，船驶向下游) 解题方法技巧 方法技巧：(一)压强大小的计算方法——公式 的应用 公式 是压强的定义式，适用于固体、液体、气体各种情况，具有普遍意义，式中 F 表 示压力，不是重力，即使压力的大小等于重力，也不能把公式写成 。公式中的 S 表示 受力面积，即两个物体的接触面积。若小物体放在大物体上，则 S 指小物体的底面积；若大 物体放在小物体上，则 S 指小物体的上表面积。 方法技巧：(二)液体压强的计算方法——公式 的应用 对于液体压强的公式，要注意以下几点：①由公式 可以看出，液体压强跟液体的密 度和液体的深度有关，而跟液体的质量、重力、体积以及容器的形状、底面积的大小无关；② 该公式只适用于静止的液体，且由 计算出的压强是液体由于自身重力及流动性产生 的压强，它不包括液体受到的外加压强；③公式中的人是指所研究的点到液面的竖直距离：④ 对于：夜体产生的压强和压力问题一般解题思路是先根据液体压强的公式 求出压强， 再根据 求出压力。 方法技巧：(三)液体对容器底的压力与液体的重力的关系 液体对容器底的压力是由于液体受到重力引起 的，但压力不一定等于容器中液体的重力。压力的大 小与容器的形状有关，只有竖直放置的柱形容器，放体 对容器底部的压力才等于液体的重力。如图所 示，设容器的底面积为 S，液体的密度为 ，液体的深 度为 h，则图中各容器中的液体重力均可表示为 ， 液体对容器底的压力 。对 于甲容器，口大底小，由于 ，则 ；乙容器 中，由于 ，则 ；丙容器中，由于 ， 则 。可见，只有柱形容器内液体的压强才可根 Fp S = Fp S = Gp S = p ghρ= p ghρ= p ghρ= p ghρ= F pS= ρ g mg gVρ= = 液 F pS ghSρ= = V Sh>液 F G< V Sh V Sh=液 F G=6 据 求出。 跨越思维误区 思维误区：(一)对压强公式中的受力面积“S”理解不透 利用 进行计算时，易弄错受力面积 S 的大小，因为压力只能产生在相互挤压的地方， 所以受力面积只是物体间接触部分的面积。如图所示，一个圆台形物体放置在水平地面上时， 采用甲、乙两种方式放置时，对地面的压力不变，但图甲中受力面积是 S2，图乙中受力面 积是 S1，而它们都与水平地面的面积大小无关。若求人体站立时的压强，受力面积易弄错 为一只脚的面积。 思维误区：(二)对液体压强的理解不透 在利用液体压强公式 进行判断液体压强大小时，不理解 h 表示的物理意义。h 指液 面到液体内部某点的竖直距离，而不是该点到容器底的距离。 物理思想方法 思想方法：(一)控制变量法和转换法在探究压力作用效果跟哪些因素有关中的应用 压力的作用效果不仅跟压力的大小有关，而且还与受力面积的大小有关。探究压力的作用效 果跟哪些因素有关时，运用控制变量法，即保持受力面积不变，研究压力的作用效果与压力 大小的关系；保持压力大小不变，研究压力的作用效果与受力面积的关系。通过实验得出在 压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显；受力面积一定时，压力越大，压力的 作用效果越明显。实验中通过海绵(或沙子)的凹陷程度来判断压力作用效果的大小，运用了 转换法。 思想方法：(二)转换法和控制变量法在探究液体压强大小跟哪些因素有关中的应用 在探究液体压强的大小时，由于液体压强的大小不易测量，也不能直接观测到它的大小，我 们用“转换法”，通过液体压强计中两侧液面的高度差的大小来比较液体压强的大小，将抽 象的东西变成了直观且形象的东西，使问题简单明了。 由于液体内部压强跟液体的深度和液体的密度两万面因素有关，所以在探究液体内部压强的 规律时要采用控制变量法，即在探究液体压强与液体深度的关系时，要保持；及体的密度不 变，在探究液体压强与液体密度的关系时，要保持液体的深度不变。 中考考点链接 考点链接：(一)中考考点解读 本讲中考命题热点有：(1)增大与减小压强的方法；(2)探究压力的作用效果跟哪些因素有关； (3)压强公式及其计算；(4)液体内部压强的规律及探究过程；(5)液体压强和压力的计算， 有时也出现与固体压强的综合计算问题。题型一般为选择题、填空题、计算题和实验探究题。 考点链接：(二)中考典题剖析 1．增大或减小压强的方法 2．探究压力的作用效果与哪些因素有关 3．压强的计算 4．实验探究液体压强的特点 第二讲大气压强、流体压强与流速的关系 知识能力解读 F Gp S S = = Fp S = p ghρ=7 知能解读：(一)大气压的存在 1．大气压强：包围在地球周围的空气层叫大气层。大气对浸在它里面的物体的压强叫做大 气压强，简称大气压或气压。 2．大气压强产生的原因：包围地球的空气由于受到重力的作用，而且能够流动，因而空气 对浸在它里面的物体产生压强。空气内部向各个方向都有压强，空气中某一点向各个方向的 压强大小相等。 3．证明大气压存在的实例：马德堡半球实验、覆杯实验、用皮碗模拟马德堡半球实验、鸡 蛋被空气压入瓶中的实验等。人们的许多活动也直接利用了大气压，例如：用塑料吸管吸取 饮料、塑料挂衣钩的吸盘能紧贴在光滑的墙面上、医生使用注射器将药液吸入、用活塞式抽 水机、离心式水泵抽水。 注意： 在大气中的物体和人体表面都受到大气压强的作用。人们之所以没有感觉到大气对身体的压 力，是因为我们身体内部也有压强，体内的压强与体外的压强近似相等，而且人作为高级生 物长期生活在大气中，对大气压强的作用早已习惯、适应了。 知能解读：(二)大气压的测量 1．准确测量大气压数值的实验：托里拆利实验。17 世纪中期，意大利科学家托里拆利首先 测出了大气压强值。 2．托里拆利实验的步骤(如图所示) (1)取一根一端开口，一端封闭的 1 米长的玻璃管，往里面注满水银。用手指将管口堵住， 然后倒插在水银槽中。 (2)将开口一端朝下，浸没在水银中，且将玻璃管竖直放置(管顶要真空)。 (3)用刻度尺测出水银柱的高度，即得所测的大气压的值。在 1 标准大气压下，水银柱的高 度为 760mm。 (4)大气压数值的计算： 。 3．托里拆利实验注意事项 (1)玻璃管中要充满水银，不能留有气泡；若有气泡，会使测量结果偏小。 (2)在做实验时要将玻璃管竖直放置。 (3)测量高度时要测水银面到玻璃管中液面的竖直高度。 (4)管内水银柱的高度只随外界大气压强变化而变化，与管的粗细、倾斜角度、管的长度及 将玻璃管提起还是压下无关。 (5)如果玻璃管上端破了一个洞，管内的水银不会向上喷出，因为破洞后的玻璃管与水银槽 构成了连通器，管内水银将向下落回水银槽，与水银槽中的液面相平。 4．托里拆利实验不用水，而用水银的原因 如果用水做实验，则由 得 。即大 气压相当于约 10 m(约三层楼)高水柱产生的压强，则实验时玻璃管的长度必须大于 10.3 m， 显然用水做托里拆利实验不合适。 知能解读：(三)标准大气压 1954 年第十届国际计量大会决议声明，规定标准大气压值为 101. 325 kPa。 1 标准大气压 = ，粗略计算中，可取 。 知能解读：(四)大气压的变化及测量 3 3 5 0 13.6 10 kg/ m 9.8N / kg 0.76m 1.013 10 Pap p ghρ= = = × × × ≈ ×水银柱 水银 0p ghρ= 水 水 5 0 3 3 1.013 10 Pa 10.3m 1.0 10 kg/ m 9.8N / kg ph gρ ×= = ≈ × ×水 水 51.013 10 Pa× 5 0 10 Pap =8 1．大气压强变化的规律 具体描述 应用说明 与海 拔的 关系 海拔越高，气压越小 由于大气压是大气层受到重力作用而产生 的，离地面越高，空气 越稀薄 与 天 气 、 季 节 的 关 系 一般晴天比阴天气压高，冬天比夏天气 压高 空气中水蒸气含量越大，气压越低 气 体 压 强 与 体 积 的 关系 温度不变时的气休，体积越小，压强越 大；体积越大，压强越小 打气筒打气和利用压缩制动原理的抽水机 2．气压计：用来测量大气压的仪器。气压计分两类：水银气压计和金属盒气压计。 (1)水银气压计：水银气压计是在托里拆利管旁立一把刻度尺，从玻璃管中读出水银上、下 液面差值，就是测定的大气压值，常用“mmHg”作单位。水银气压计应竖直放置。 (2)金属盒气压计(无液气压计)(如图)：金属盒气压计(无液气压计)的主要部分是个被抽成 真空的金属盒及一个与盒盖中央相连的弹簧片，盒的表面是波纹状的。大气压变化时盒的厚 度及弹簧片的弯曲程度也随之变化，固定在弹簧片末端的连杆就通过传动机构带动指针旋转， 指示大气压强的值。 3．液体的沸点与气压的关系：液体的沸点随气压的增大而升高。高压锅就是依据这个原理 制成的，用高压锅煮饭，既能节省燃料，还可以节约时间。 知能解读：(五)流体压强与流速的关系 1．流体：流动的液体和气体统称为流体。 2．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。 3．利用流体压强与流速的关系解释现象 (1)如图所示，对着两张自然下垂的白纸中间迅速向下吹气，这两张纸将相互靠拢。这是为 什么呢?原来，当在两张自然下垂的白纸的中间迅速向下吹气时，两张纸中间的气流流速变 大，其压强减小，而两张纸外侧的空气流速小压强大，两张纸便被压向了中间。 (2)如图所示，把一个乒乓球放在倒置的漏斗中间，向漏斗口吹气，空气沿乒乓球四周高速 流出，乒乓球将被空气托起而不下落。因为乒乓球上方气体的流速比下方大，故乒乓球上方 的压强小，而下方的压强大。对乒乓球产生一个向上的托力。所以乒乓球不会掉落。9 4．飞机的升力 飞机前进时，机翼与周围的空气发生相对运动，相当于有气流迎面流过机翼(如图)。 气流被机翼分成上下两部分，由于机翼横截面的形状上下不对称，在相同时间内，机翼上方 气流通过的路程较长，因而速度较大，它对机翼的压强较小；下方气流通过的路程较短，因 而速度较小，它对机翼的压强较大。因此在机翼的上下表面产生了向上的压力差，这就是向 上的升力。 解题方法技巧 方法技巧：(一)利用流体压强与流的关系解释生活中的现象 (1)确定流速大的地方在哪里。(或分析物体形状，凸出部分的流体流速大) (2)根据压强大小确定压力大小及压力差的方向。 (3)根据压力差的作用分析产生的各种现象。 方法技巧：(二)大气压的测量 在托里拆利实验中，由于玻璃管内外水银柱高度差所产生的压强等于外界大气压，所以只要 外界大气压不变，管内外水银柱的高度差就不变，与玻璃管的粗细、倾斜程度、槽中水银的 多少无关。注意：水银柱的高度不是长度。做托里拆利实验时，将玻璃管倾斜、改变玻璃管 的粗细、改变玻璃管浸入水银槽中的深度都不会影响测量结果。 跨越思维误区 误区思维：(一)利用大气压的有关知识分析和解释直关大气压的现象 当在大气压的作用下有明显的外在表现时，则两处的气压一定是不相等的，所以解释有关大 气压现象的题目，要仔细考虑其物理过程中是什么原因使某一处的气压减小或增大，然后在 气压差的作用下，出现了这种现象。 例如用吸管喝饮料，当用力吸吸管时，吸管内的压强减小，饮料就在外界大气压的作用下被 压进吸管，从而喝到饮料，而并非我们平常说的吸进。 思维误区：(二)对被研究物体两侧流体的流速大小认识不清，易判断错误判断流体流速大小 的方法：(1)在流量一定时，流体流过的横截面积越小，流速越大；流体流过的横截面积越 大，流速越小。(2)物体两侧，流体运动的距离越长，流速越大；运动的距离越短，流速越 小。 物理思想方法 思想方法：转换法在托里拆利实验中的应用 托里拆利实验的设计思想：让大气压来支持水银柱，玻璃管内水银柱上方是真空的，看大气 压最多能支持多高的水银柱。当水银柱静止时，大气压强与水银柱产生的压强相等。由 计算出大气压的值(h 为管内水银柱的高度)。托里拆利实验的设计思想就是把不 能用公式计算的大气压转换为等值的水银柱压强来计算。 中考考点链接 考点链接：(一)中考考点解读 本讲所学的大气压的存在、变化、应用和流体压强与流速的关系等都是中考考查的内容，常 以填空题、选择题等形式出现，对于大气压值的测定多以选择题、填空题、实验探究题的形 式进行考查，近年来用流体压强与流速的关系解释日常生活中的现象也成为中考的热点。 考点链接：(二)中考典题剖析 1．大气压的利用 p ghρ= 水银10 2．用流体压强与流速的关系解释现象 3．大气压的变化及计算