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壓強(qiáng)與浮力知識詳解
一、壓強(qiáng)
1、壓力
①定義：垂直作用在物體表面上的力叫壓力。
②壓力與重力的區(qū)別：壓力不是重力，也不一定是由重力產(chǎn)生的。例如：用手按圖釘，圖釘對墻的壓力與圖釘?shù)闹亓o
關(guān)。只有在水平面上靜止放置的物體對支持面的壓力在數(shù)值上等于物體受到的重力的大小，在斜面上靜止放置的物體對斜面的壓力小于物體的重力。
壓力 重力
定義 垂直作用在物體表面的力 由于地球吸引而使物體受到的力
施力物體 施壓物體 地球
方向 垂直于接觸面，指向被壓物體 總是豎直向下
作用點(diǎn) 在受壓物體表面 物體的重心
符號 F G
③壓力的作用效果
壓力的作用效果體現(xiàn)在使受壓物體發(fā)生了形變。壓力的作用效果與壓力的大小和受力面積大小有關(guān)。壓力一定時，受力面積越小，壓力的作用效果越明顯；在受力面積相同時，壓力
越大，作用效果越明顯。
2．壓強(qiáng)
①定義
物體單位面積上受到的壓力叫做壓強(qiáng)，用符號“P”表示。
②公式 P=F／S
由公式可知，當(dāng)壓力一定時，壓強(qiáng)與受力面積成反比；當(dāng)受力面積一定時，壓強(qiáng)與壓力成正比。
③單位
在國際單位制中，壓強(qiáng)的單位是帕斯卡，符號Pa，常用單位還有千帕(kPa)、兆帕(：MPa)。
1 Pa=1 N／m。
1 kPa=103Pa。1 MPa=106Pa。
④增大和減小壓強(qiáng)的方法
增大壓強(qiáng)：a．壓力一定，減小受力面積．b．受力面積一定，增大壓力；c．同時增大壓力，減小受力面積。
減小壓強(qiáng)：a．壓力一定，增大受力面積．b．受力面積一定，減小壓力。同時減小壓力，增大受力面積。
⑤壓強(qiáng)公式的應(yīng)用
a．由公式P=F／S變形得F=P/S，S=F／p，可求壓力和受力面積。在計(jì)算時，注意單位的統(tǒng)一，隊(duì)F、S的單位分別是Pa、N、m。。
b．求固體的壓強(qiáng)時，通常先求壓力F(在水平面上時F=G)和受力面積S(兩物體的接觸面積)，再根據(jù)P=F／S求出壓強(qiáng)P。
c．對于水平支持面上密度均勻的柱體對水平面的壓強(qiáng)，可以推導(dǎo)出P=F／S=G／S=mg／S=pV／S=pShg／S=phg由此可知，這種情況下的壓強(qiáng)，只與這種柱體的密度和高有關(guān)。
二、液體的壓強(qiáng)
1．液體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因
①由于液體受到重力，因此對容器底部有壓強(qiáng)；
②由于液體具有流動性，因此對阻礙它流動的容器側(cè)壁有壓強(qiáng)。
2．液體內(nèi)部壓強(qiáng)的規(guī)律
①液體內(nèi)部有壓強(qiáng)，向各個方向都有壓強(qiáng)；
②在同一深度，液體向各個方向的壓強(qiáng)相等；
③液體壓強(qiáng)隨深度的增加而增大
④液體壓強(qiáng)還與液體的密度有關(guān)，在深度相同時，密度越大，壓強(qiáng)越大。
3．液體壓強(qiáng)的計(jì)算
計(jì)算公式為：P=pgh。
①公式中，P表示液體的密度，單位是kg/m3；．Il表示液體的深度(指被研究位置到自由液面的豎直距離)，單位是m；g=9．8 N／kg為常量。
②公式表明，液體壓強(qiáng)的大小只與液體的密度和深度有關(guān)，而與液體重力、體積，容器的形狀、底面積等無關(guān)。
③計(jì)算液體的壓力和壓強(qiáng)時，要先由公式p=pgh計(jì)算出壓強(qiáng)P，再由公式F=PS求出壓力F
注意：
(1)利用公式P=F/S及變形公式F=PS及S=F/P計(jì)算有關(guān)問題：公式P=S/F是壓強(qiáng)的定義式，只要知道壓力F和受力面積S，即可運(yùn)用此公式求解，它適用于氣體、液體和固體壓強(qiáng)的計(jì)算。
(2)利用公式P=pgh及變形公式h=P/ph及p=P/gh計(jì)算有關(guān)問題：公式P=pgh是根據(jù)P=F/S，從液體模型推導(dǎo)出來的液體壓強(qiáng)的計(jì)算公式，公式中p表示液體的密度，h表示從液體表面到液體中所研究處的豎直距離，它適用于液體壓強(qiáng)的計(jì)算。
4．連通器
①定義：上端開口、底部相連通的容器，叫做連通器。
②原理：當(dāng)連通器中只有一種液體，且液體不流動時，各容器中的液面總保持相平。
③應(yīng)用：茶壺、鍋爐水位計(jì)、船閘等。
三、大氣壓強(qiáng)
1．定義
大氣對浸在它里面的物體的壓強(qiáng)叫做大氣壓強(qiáng)，簡稱大氣壓或者氣壓。
2．產(chǎn)生的原因
大氣受重力并且具有流動性。
3．大氣壓的存在
著名的馬德堡半球?qū)嶒?yàn)表明大氣壓存在。
4．大氣壓的測量：
①用托里拆利實(shí)驗(yàn)測量大氣壓；由實(shí)驗(yàn)知，大氣壓強(qiáng)跟玻璃管內(nèi)水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)相等，所以測出玻璃管內(nèi)水銀柱的高度，利用公式P=pgh即可算出大氣壓強(qiáng)的值。
②用氣壓計(jì)可直接測出大氣壓的值。常見的氣壓計(jì)有：水銀氣壓計(jì)，金屬盒氣壓計(jì)等。
5．標(biāo)準(zhǔn)大氣壓：1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=760 mm汞柱=1．013×105 Pa。
6．大氣壓的變化：大氣壓是變化的，同一地點(diǎn)的不同時刻大氣壓不同；同一時刻的不同地點(diǎn)大氣壓不同，大氣壓隨高度的增加而減小。
四、液體的壓強(qiáng)
1．流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系
在氣體和液體中，流速越大的位置，壓強(qiáng)越小；流速越小的位置，壓強(qiáng)越大。
2．飛機(jī)的升力
飛機(jī)運(yùn)動時，機(jī)翼上方空氣流速快、壓強(qiáng)小，下方空氣流速慢、壓強(qiáng)大，在機(jī)翼的上下表面產(chǎn)生了壓強(qiáng)差，從而使飛機(jī)獲得了向上的浮力。
五、浮力
1．浮力：液體和氣體對浸在其中的物體有向上的托力叫浮力。
2．浮力的施力物體：物體所受到的浮力是所浸入的液體(或氣體)施加的，所以浮力的施力物體是液體(或氣體)。
3．浮力的方向：浮力的方向“總”是豎直向上的，浸在液體(或氣體)中的物體不論是上浮、下沉還是懸浮或漂浮，其所受浮力的方向都是豎直向上的。
4．影響浮力大小的因素：物體所受浮力的大小只與液體(或氣體)的密度和物體排開液體(或氣體)的體積有關(guān)。
5．阿基米德原理：浸入液體中的物體所受浮力的大小等于物體排開的液體的重力。
6．阿基米德原理的數(shù)學(xué)表達(dá)式：F浮=G排=p液gV排，式中p液表示液體的密度，單位是kg／m3，V排表示物體排開液體的體積，單位是m3。
7．應(yīng)用阿基米德原理公式時應(yīng)注意：
①原理中所說的“浸入液體中的物體”包含兩種情況：一是物體的全部體積都浸入液體中，二是物體一部分浸入液體中；
②區(qū)別“物體的體積”與“物體排開液體的體積”，“物體的體積”不是“物體排開液體的體積”，只有當(dāng)物體全部浸入液體中時，“物體排開液體的體積”才等于“物體的體積”，即V排=V物，若物體部分浸入液體中，則“物體排開液體的體積”小于“物體的體積”，即V排8．阿基米德原理不僅適用于各種液體，也適用于各種氣體。
六、浮力的應(yīng)用
1．浮沉條件
浸沒在液體里的物體的浮沉，決定于它受到的浮力和重力。
當(dāng)F浮>G物時，物體上浮；
當(dāng)F浮當(dāng)F浮=G物時，物體處于懸浮狀態(tài)，可以在液體中任何深度靜止。
2．漂浮：如果一個物體漂浮在液面上，則F浮=G物。
3．物體的浮沉與密度的關(guān)系：
根據(jù)物體的浮沉條件，由阿基米德原理，F(xiàn)浮=p液gV排，及G物=p物gy物可以討論。
①浸沒在液體巾的物體(V排=V物)：
當(dāng)p物當(dāng)p物>p液時，物體下沉；
當(dāng)p物=p液時，物體懸浮。
②對于漂浮于液面上的物體(V排由F浮=G物得p物4．浮力的利用
①密度計(jì)：
密度計(jì)是用來測量液體密度的工具，它是利用浮在液面上的物體所受的浮力等于它受到的重力的原理工作的，同一密度計(jì)在不同液體中所受到的浮力相同，因此它在密度較大的液體中，浸人液體中的體積較小，所以密度計(jì)的刻度是從上往下依次增大的。
②利用鹽水選種：
由阿基米德原理知，同一物體在密度較大的液體中時所受的浮力較大，由于鹽水的密度大于清水的密度，同樣的種子在鹽水中受到的浮力比在清水中受到的浮力大，所以利用鹽水可
將干癟、蟲蛀的種子除去。 ③輪船：
用密度大于水的鋼鐵材料制造輪船，采用“空心”的辦法增大可以利用的浮力。輪船的大小用排水量表示，即滿載貨物時排開水的質(zhì)量。輪船漂浮在水面上，F(xiàn)浮=G，當(dāng)它從河水
中駛?cè)撕Ｖ校艿降母×κ遣蛔兊模捎诤Ｋ拿芏却笥诤铀拿芏龋砰_海水的體積小于排開河水的體積，所以它要上浮一些。
④潛水艇：
潛水艇在水下航行時，體積不變，即排開水的體積不變，因而它受的浮力不變，潛水艇是利用向水艙內(nèi)充、排水來改變自身的重力完成上浮和下潛的。
⑤熱氣球、氫氣球、飛艇內(nèi)的氣體密度小于外部空氣的密度，它們所受的浮力大于它們的自身重力，所以它們能升空。
⑥打撈沉船：
將浮筒注滿水并與沉船固定在一起，然后用壓縮空氣將浮筒內(nèi)的水排出，減輕了它們自身的重力，于是沉船在浮筒的帶動下浮起來。
5．浮力的計(jì)算
①稱量法
把物體掛在彈簧測力計(jì)上，記下彈簧測力計(jì)的示數(shù)G，再把物體浸入液體，記下彈簧測力計(jì)的示數(shù)F，則F浮=G-F。適用于在液體中下沉、懸浮的物體受到的浮力的計(jì)算，不能計(jì)
算正在液體中上浮的物體所受的浮力。
②壓力差法
浸沒在液體中的物體受到液體對它向上和向下的壓力F向上、F向下，則F浮= F向上、F向下。此法適用于深度已知、形狀規(guī)則的柱體。
③平衡法
當(dāng)物體懸浮(V排=V物)或漂浮(V排④公式法
根據(jù)阿基米德原理得，
F浮=G排=m排g=p液g V排
普遍適用于任何形狀物體受到的浮力的計(jì)算，需要已知p液和V排。

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