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第 九 章 壓 強
※知識點1：壓力
壓力：垂直壓在物體表面的力叫做壓力。字母“F”，單位“牛頓”
方向：垂直于物體表面（受力面），并指向被壓物體。
壓力的示意圖：力的作用點要畫在受力面上，不能畫在物體的重心上。
壓力的特點：
①壓力是發(fā)生在相互接觸的兩個物體的接觸面上的接觸力，任何彼此分離的物體是不會產(chǎn)生壓力的。
②壓力是與物體形變相關(guān)聯(lián)的一種彈力，壓力是由于物體之間相互擠壓，彼此引起形變產(chǎn)生的。
③方向：垂直于物體表面（受力面），并指向被壓物體。
壓力與重力（參照尖P77圖9-1，尖P78圖9-2）
區(qū)別：
①從力的性質(zhì)：壓力-彈力；重力-引力。
②從力的作用點：壓力作用在相互擠壓的兩個物體的接觸面上；重力作用在物體的重心上。
③從施力物體：壓力-產(chǎn)生擠壓作用的物體；引力-地球。
④從力的方向：壓力-垂直于接觸面；引力-豎直向下。
⑤從力的大小：壓力-由相互擠壓發(fā)生形變的程度定；重力-G=mg。
⑥從產(chǎn)生原因：壓力-物體間相互擠壓；重力-地球吸引。
聯(lián)系：
①有的壓力是由重力產(chǎn)生的。
②只有處于水平面，且豎直方向上只受重力和支持力的物體，其對水平面的壓力的大小、方向才跟物體自身重力的大小和方向相同。
但此時壓力仍不是重力。
※知識點2：壓強
壓強：物體所受壓力的大小與受力面積之比叫做壓強。字母“p”
物理意義：用來表示壓力作用效果的物理量。單位面積上受到的壓力。
公式：p=F/S （F：壓力，單位N；p：壓強，單位“帕斯卡”“Pa”；S：受力面積，單位“平方米”）
適用于：固體、液體、氣體。
受力面積：實際接觸的面積。
公式變換：F=pS；S=F/p。
柱形物體對水平面的壓強可采用:p=ρgh。
壓力與壓強
壓力：支撐面受到的全部垂直作用的力；和受力面積無關(guān)；
壓強：單位面積上受到的力；壓強與受力面積有關(guān)。
衡量壓力作用效果的是壓強。
比較壓強的辦法
壓力相同時，比較受力面積；
受力面積相同時，比價壓力；
受力面積與壓力均不同時，公式計算。
※知識點3：增大壓強與減小壓強的辦法
依據(jù)：公式：p=F/S
減小壓強：
壓力一定，增大受力面積。例：鐵軌鋪在枕木上，坦克安裝履帶。
受力面積一定，減小壓力。例：易損壞的物體不能太高。
減小壓力，同時增大受力面積。例：載重車限重，并安裝很多輪子。
增大壓強：
壓力一定，減小受力面積。例：刀口磨得很鋒利。
受力面積一定，增大壓力。例：切菜時，用力切。
增大壓力同時減小受力面積。例：釘鐵釘時，針尖很尖，且用力。
※知識點4：液體的壓強
液體壓強產(chǎn)生的原因：由于液體受到重力的作用，而且液體具有流動性，因此液體對阻礙它流散開的容器底和容器側(cè)壁都有壓強，液體內(nèi)部也產(chǎn)生了壓U形管兩邊液面高度差強。
現(xiàn)象：礦泉水瓶的底部及側(cè)壁有小孔時，都有液體流出，以及噴泉中的水向上噴出，表明液體對容器底、容器側(cè)壁、以及液體內(nèi)部都有壓強。
液體壓強計（尖P87圖9-25）：測量液體內(nèi)部壓強的儀器。
原理：當探頭上的橡皮膜受到壓強時，U形管兩邊液面出現(xiàn)高度差，兩邊的高度差表示壓強的大小，壓強越大，高度差越大。
實驗方法：控制變量法。
①改變U形管壓強計探頭的方向；控制深度、液體密度：U形管兩邊液面高度差不變，即液體內(nèi)部壓強不變，說明液體內(nèi)部壓強與方向無關(guān)。
結(jié)論：液體內(nèi)部向各個方向都有壓強，同種液體在同一深度的各處，向各個方向的壓強都相同。
②改變深度；控制液體密度，探頭方向相同：U形管兩邊液面高度差變大，壓強變大是由深度變大引起的。
結(jié)論：液體內(nèi)部壓強隨深度的增加而增大。
③改變液體密度，控制探頭方向，控制深度：U形管兩邊液面高度差變大，壓強變大是由液體密度變大引起的。
結(jié)論：不同的液體，在同一深度產(chǎn)生的壓強大小與液體的密度有關(guān)，密度越大，壓強越大。
總結(jié)：液體對容器底與容器側(cè)壁都有壓強，液體內(nèi)部向各個方向都有壓強。
在同一液體的同一深度，液體向各個方向的壓強相等。
液體的壓強隨深度的增加而增大。
不同液體的壓強還與液體的密度有關(guān)，當深度相同時，液體密度越大，壓強越大。
解析實驗：①實驗前應檢查蒙在金屬盒上的橡皮膜、連接用的橡皮管及各連接處是否漏氣，方法是用一恒力作用一段時間看壓強計兩管液面的高度差是否發(fā)生變化，如不發(fā)生變化，說明不漏氣。②不能讓壓強計兩管中液面高度差過大，以免部分液體從管中流出。
※知識點5：液體壓強的大小
液體壓強公式的推導：設(shè)液柱模型高度為h，液柱下的液片面積為S，液柱的密度為ρ。
則這個液柱的體積V=Sh；
這個液柱的質(zhì)量m=ρV=ρSh；
這個液柱對平面S的壓力F=G=mg=ρShg；
平面受到的壓強p=F/S=ρgh。
液體壓強公式：p=ρgh。（h代表深度<液體的自由面到計算壓強那一點的豎直距離>，非高度，單位是米，ρ的單位是kg/m3）
液體壓強公式表明：
液體的壓強只與液體的密度和液體的深度有關(guān)，與液體的質(zhì)量、體積、重力、容器的底面積、容器的形狀無關(guān)，與方向無關(guān)。
若液體不流動，可用此公式計算液體內(nèi)部壓強，若液體是流動的，此公式不適用。
公式p=F/S適用于固液氣；p=ρgh適用于液體壓強及柱體對水平面的壓強。
※知識點6：連通器
連通器：上端開口，下端連通的容器。
判斷要點：該裝置是不是上端開口的多個容器。
條件：連通器內(nèi)裝的是同一種液體；液體不流動時液面高度相同。
原理：連通器里裝的是同種液體，在液體不流動時，各容器中液面高度總是相同的。
常見的連通器：茶壺、鍋爐水位計、過路涵洞、乳牛自動喂水器、船閘。
※知識點7：大氣壓強
大氣壓強：指地球周圍的空氣產(chǎn)生的壓強。地球表面的空氣受到重力的作用，并具有流動性，因此產(chǎn)生了大氣壓強。
大氣壓強向各個方向都有，在同一位置向各個方向的大氣壓強相等，其方向上是垂直于物體表面的。
大氣的密度不均勻，不能應用液體壓強公式。
我們平時不能感受到大氣壓強的原因：人體內(nèi)也存在氣體，身體內(nèi)外空氣相通，身體各部位內(nèi)外所受壓力相等。
我們用吸管喝飲料不是吸力，而是靠的大氣壓的力量。
證明大氣壓強存在的實驗：馬德堡半球?qū)嶒灒煌欣鹄麑嶒灒桓脖瓕嶒?br/>大氣壓強常見實例：塑料吸盤；吸管吸飲料；活塞式抽水機。


※知識點8：大氣壓強的測量
托利拆利實驗：
原理：水銀柱產(chǎn)生的壓強等于當時大氣壓所產(chǎn)生的壓強。
具體做法：
在長約1m、一端封閉的玻璃管中灌滿水銀；
將管口堵住，倒立著浸沒在水銀槽中，松開管口，管內(nèi)水銀下降一些；
用刻度尺測出管內(nèi)外水銀面的高度差，這段水銀柱產(chǎn)生的壓強即為所測的大氣壓。
水銀柱內(nèi)外水銀面的高度差是760mm，這個壓強叫做標準大氣壓。
實驗注意事項：
1、管內(nèi)要充滿水銀，不能有氣泡；
2、水銀柱的高度是指管內(nèi)外水銀面的豎直高度差，不是指管傾斜時水銀柱的長度，所以只要測量正確，玻璃管傾斜不影響實驗結(jié)果。
3、管內(nèi)水銀柱的高度只隨外界大氣壓的變化而變化，與管的粗細、長度無關(guān)。
4、玻璃管口在水銀槽的深度不影響實驗結(jié)果，管口向上提或向下按，只能改變水銀上方真空部分的體積，而水銀柱的高度不變。
5、大氣壓隨高度、天氣等變化而變化，1標準大氣壓=1.013×10^5Pa。
6、當把托利拆利實驗中的水銀柱換成水時，在一標準大氣壓下，大氣壓支持的水柱高度h=p/gρ≈10.3m。
※知識點9：大氣壓的變化及應用
大氣壓隨高度的增加而減小
在海拔3km以內(nèi)，大約每升高10m，大氣壓減小100Pa；3km以上，高度增大，大氣壓值減小量逐漸變小。
其他影響因素：天氣變化、氣溫變化、空氣濕度、季節(jié)變化。通常，冬季氣壓高，夏季氣壓低，晴天比陰天氣壓高。
大氣壓與沸點關(guān)系
一切液體，氣壓越低，沸點越低，反之
高原解決沸點低的措施：高壓鍋。
大氣壓與體積的關(guān)系
在溫度不變的條件下，一定質(zhì)量的氣體，體積減小時壓強增大，體積增大時壓強減小。
大氣壓與質(zhì)量的關(guān)系
在體積和溫度相同時，同種氣體質(zhì)量越大，壓強越大。
大氣壓與溫度的關(guān)系
在質(zhì)量和體積一定時，溫度越高，氣體的壓強越大。
大氣壓強與液體壓強的不同
大氣壓強不能采用液體壓強的公式，因大氣密度不均。
大氣壓強隨高度的變化不均勻，而液體壓強變化均勻。
※知識點10流體壓強與流速的關(guān)系
流體：氣體和液體這類可以流動的物質(zhì)統(tǒng)稱流體。
液體或氣體流動時的壓強與靜止時壓強不同。
在流體中，流速越大的地方，壓強越小，流速越小的地方壓強越大。因此在流速不同的地方會產(chǎn)生壓強差，進而產(chǎn)生壓力。
這一現(xiàn)象最早由伯努利發(fā)現(xiàn)，稱為伯努利現(xiàn)象。
常見現(xiàn)象：龍卷風掀飛房頂；水面的漩渦，中間流速快，比周圍壓強小，容易吸進漩渦；鳥類在空中飛行。
飛機的升力：
飛機升力的實質(zhì)是氣體對機翼上下表面的壓力差，在相同的時間內(nèi)，機翼上方的氣體流速快，它對機翼的壓強小，下方的氣體流速小，對機翼的壓強大，因此機翼上下表面產(chǎn)生了壓力差。
飛機機翼的形狀與鳥的翅膀形狀相似，故原理相同。
導致流速大的原因：
外力導致流體流速變快，如吹氣；
高速運動的物體帶動流體流速變快，如列車周圍的氣體流速變快；
同一流體在同一時間內(nèi)通過較大的路程處流速變快；
同一流體流經(jīng)不同的橫截面時，流過橫截面小的位置流速大，如河道狹窄處流速快。

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