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(三)压强浮力


(四) 压强、浮力

内容: 固体压强
液体压强

气体压强
浮力

一、压力:垂直作用在物体表面的力。

1、压力与重力

(1)压力不是重力。
( 2 )只有物体在水平面 平衡时,物体对表面的 压力才等于物体的重力。 F=G

2、压力的图示 (1)画出杆对墙的 15N的压力的图示

7.5N
F=15N

(2)画出重100N的物 体对斜面37N的压力 18.5N

F=37N

3、压力的效果
(1)在受力面积相同时,压力越大, 压力的效果越大。 (2)在压力相同时,受力面积越大, 压力的效果越小。

(3)压力的效果用压强来表示。

压强的例子 (1)书包带越宽越感到舒服:

带对肩的压力不变,受力面积越大, 压强越小。
(2)铁轨下铺枕木:

例1:同一砖块如图摆放对地面的压强谁大?

F=G
砖对地面的压力相等,竖放时对地面的 接触面积最小,竖放时对地面的压强最小

二、压强计算公式
1、定义:物体单位面积受到的压力。 F 2、公式: P= S 3、压强单位:帕斯卡(Pa) 1Pa=1N/m2

2×104Pa的意思:1平方米的面积承受的 压力是2×104牛顿
F2=3000N
F1=1500N S2=6m2 S1=2m2 3000N 6m2 1500N 2m2 =500N/m2 =750N/m2

例1、质量为500克的物体与地面接触面 4cm2,静止在地面上,求它对地面的压强 分析: 解: G=mg=0.5Kg ×9.8N/Kg=4.9N F=G
P=

(水平放置)

F 4.9N = =1.225 ×104Pa S 4×10-4m2 答:它对地面的压强为1.225 ×104Pa

例2 一种表面最多只能承受的6×105Pa的 压强,现在有一质量为900吨的大石要放在这 个平面上,这石的面积至少多大?
分析: 解: G=mg=900×103Kg×10N/Kg=9×106N F=G (水平) F 9×106N S= P = 6×105Pa

G=mg

m=900吨=900×103Kg

=15m2
答:面积为15m.2

例3、如图A的质量为500g,底面积为400cm2 , B的质量400g,底面积为200cm 2,C的质量 300g底面积为500 cm2求:(1)A对B的压强 (2)B对C的压强 (3)地面对C的压强 解: A
水平放置
FA=GA=mAg=0.5Kg ×10N//Kg=5N PA=

B
C

FA SA

5N = 200 ×10-4m2

=2.5 ×102Pa

水平放置 FB=GA+DB=(mA+MB)g=0.9Kg ×10N/Kg =9N 9N PB= FB =4.5 = 200 ×10-4m2 ×102Pa SB 水平放置
FC=GA+GB+GC=(mA+mB+mc)=1.2Kg×10N/Kg =12N PC= FC SC

1.2N =60Pa = 500.×10-4m2

C对地的压强等于地对C的压强。

4、柱体对水平面的压强
水平放置

S h S h

S

F=G G=mg m=ρ V=ρ Sh
F=ρ Shg ρShg = ρhg = P= S P= ρhg F S h

例1、边长为2米的正方体大理石水平放在 面求对地面的压强
解: S=a2=2m ×2m=4m2
=21.6 ×103Kg

m=ρ V=ρ Sh=2.7 ×103Kg/m3 ×4m2 ×2m G=mg=21.6 ×103Kg ×10N/Kg=21.6 ×104N
F=G (水平放置) 21.6 ×104N F P= S = =5.4 ×104Pa 4m2

解法二、 因为是柱体水平放置 所以:

P=ρhg= 2.7 ×103Kg/m3 × 10N/Kg×2m =5.4×104Pa
答:大理石对地面的压强是5.4×104Pa。

例2、比较砖的三中摆法对地面 的压强大小

例3、同样高的铁柱对地面的压强谁大?

作业
1、一个人质量60kg,每只脚与地面的接触 面积为60cm2,站立在地面时对地面的压强 是多少,行走时对地面的压强是多少

2、砖的密度为2.5 × 103Kg/m3,一排转墙高 10米,长50米,厚0.5米它对地基的压强多大

3、如图正方体A重140N,与1m3正方体B静止 于着面,A与B的边长之比为1:2A对B的 压强与B对桌面的压强之比为1:1, 求B的密度

三、 液体压强 液体可以使物体发生形变,液体也有压强。 1、液体压强的特点 猜想,实验设计?

(1)液体内部各个方向都有压强。

(2)液体的压强随深度的增加而增大, 同一深度液体个方向的压强相等。
(3)液体的压强大小与深度有关。

例1(1) 薄膜为什么向上凸 液体向上的压强大于薄膜 向下的压强。 (2)薄膜为什么变平 液体向上的压强等于薄膜向 下的压强。 (3)薄膜为什么向下凸 液体向下的压强大于薄膜向 上的压强。

容器中装有水,比较abcd四点压强的大小。
深的含义:液面到液体中一点的距离。

密度一样,ha=hb〈hc〈hd Pa= Pb〈Pc〈Pd

a

b

c
d

二、液体压强公式 Fa P a= S
Fa=G a (水平)

Ga=mag 所以 Fa = ρShg = ρhg P a= S S P= ρhg
ma=ρ V=ρ Sh h
a

S

例1、水深20cm,求容器地部受到水的压强。
P=ρ gh=1× 103Kg/m3× 9.8N/Kg× 0.2m =19.6× 103Pa 事实上: P=F/S F=G G=mG m=ρ V= ρhS G= ρ ghS= 1× 103Kg/m3× 9.8N/Kg× 0.2m ×4 × 10-4m2 =7.84 × 103N 7.84 × P=F/S=G/S= 3 4 N 10 × 104m =19.6× 103Pa 2

如果S=4cm2

例2 如图容器内装有煤油,煤油柱总长 24cm,求A、B各点煤油产生的压强 解: = ρh g PA A =0.8× 103Kg/m3× 9.8N/Kg× 0.04m =0.3136 × 103Pa PB= ρhBg 4cm

=0.8×

103Kg/m3×

9.8N/Kg× 0.2m

A B

hB

=1.568 × 103Pa

4cm

3、液体的压力

F=PS= ρghS

例1 如图水的质量2千克,深20cm,容器地面积 12cm2,求水对容器底部的压强、压力 解: 水对底部的压强

P= ρgh =1× 103Kg/m3× 9.8N/Kg× 0.2m
=19.6× 103Pa

水对底部的压力 F=PS =19.6× 103Pa × 12 ×10-4m2 =23.52N

例2、如图容器装有500可水,深12cm,容器底面积 为4cm2,求 (1)水对容器底部的压强 (2)容器对桌面的压强 解: (1) P= ρhg =1× 103Kg/m3×10N/Kg × 12 × 10-2m2 =120Pa (2) 水平放置 F=G=mg=0.5Kg ×10N/Kg=5N

P=

F S

5N = =1.25 × 104Pa 4 × 10-4m2

1、总结
(1)固体水平放置压力:F=G (2)固体压强: P=

F S

(3)液体压强: P= ρgh (4)液体压力:F=PS= ρghS

例、下列三个相同底面积的容器,倒入等 量水,(1)水对容器底部的压强、压力谁 大?(2)容器对桌面压力、压强谁大?

液体:

P= ρhg

1
固体:

2
因为水平
F=G

3

而: ρ 1= ρ2= ρ3
h1>h2>h3 所以: P1>P2>P3 F=PS 而: S1=S2=S3

所以:

F1=F2=F3

所以:

P=

F1>F2>F3

F S

P1=P2=P3

四、连通器 1、连通器:底部互相连通的容器

2、连通器的原理:同一静止的液体在 连通器中液面相平。
因为液体静止, 所以:P1=P2 P1= ρ1gh1 h1

P2= ρ2gh2 h2 ρ1gh1 = ρ2gh2 h1=h2

一、大气层:地球周围 的一层空气。 1、空气有压强的实验 (1)马德堡半球实验:球内压强小于外 界大气压 2、大气压现象 (1)吸管吸饮料:吸掉管内的空气,管内 压强小于大气压,在大气压作用下饮料被 压入管内。

(2)钢笔吸墨水:

抽气

(3)抽水机:
(4)将薄金属合内的空气 抽掉一部分,合将变瘪: 合内的气压小于外界大气压。

3、大气压力

F=PS

例1 一人的表面积大约为2.1m2大气压为一个 标准大气压,人受到的大气压力为多少 4、大气压的测量: (1)托里拆利实验

真空 h

大气压支持水银柱, 水银柱的压强等于大气压。 (2)无液气压计[金属盒气压计]

(2)大气压的单位: 标准大气压,水银柱高,pa
1标准大气压=76cm水银柱高=1.01× 105Pa

例1、 0.8标准大气压=?水银柱高=?Pa
0.8标准大气压=0.8× 76cm水银柱高 =60.8 cm水银柱高 0.8标准大气压=0.8× 1.01× 105Pa=8.08× 104Pa

例、72cm水银柱高=?Pa
72cm水银柱高=ρ gh=13.6× 103Kg/m3 × 9.8N/Kg× 0.72m=9.6× 104Pa

(3)托里拆利实验注意之点
[1] 水银柱高是水银槽液面和管内液面 的距离 。高度不变。 [2]水银柱高与玻璃管的粗细,水银的多少 无关。

h

[3]玻璃管水银柱上方有空气测量值小 于真实值。

[4]玻璃管侧壁有一小孔, 孔下方的水银下落,上方 水银被大气压顶上管顶

4、沸点与大气压 (1)、实验 [1]观察到:抽气后,没 有沸腾的水沸腾了。

抽气

[2] 结论:压强越大, 沸点越高。 (2)高压锅的原理:增大锅内的压强, 提高水的温度,在高温下将食物煮熟。 [1]高山上煮食物为什么煮不熟?

铁轨下铺枕木: 列车对地的压力没变, 受力面积增大,列车对 地的牙压强减小。

为什么水坝的底部修得厚?
水的深度越深,其产生的 压强越大,坝底承受的压 强越大。所以,水坝的底 部修得厚,以抵挡水的压 强。

德里克的实验 抽出木桶内的水,以形成真空。
失败了! 改用金属球,水抽 出一些,球变瘪了。

真空

大气层

玻璃块在大气压 作用下不掉下

马德堡半球实验

密度大
(3)抽水机、吸饮 料利用大气压

密度小

F
F F〈G G

F G F=G

G
F与G无 数量关系

F=70N,G=50N,下列各表面受到的压力各是多少?

F
G
F′ =120N

G
F
F′=20N

F

G

F′=70N


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