壓強原理及概念部分

1、壓強原理及概念部分一、壓強壓強是表示壓力作用效果（形變效果）的物理量。在國際單位制中，壓強的單位是帕斯卡，簡稱帕（這是為了紀念法國科學家帕斯卡Blaise pascal而命名的），即牛頓/平方米。壓強的常用單位有千帕、千克力/平方厘米、托。一般以英文字母p表示。 二、定義：單位面積上受到的壓力叫做壓強。 公式：P=F/S 固體壓強：物體由于外因或內因而形變時，在它內部任一截面的兩方即出現(xiàn)相互的作用力，單位截面上的這種作用力叫做應力。一般地說，對于固體，在外力的作用下，將會產生壓(或張)形變和切形變。因此，要確切地描述固體的這些形變，就必須知道作用在它的三個互相垂直的面上的力的三個分量的效果。三

2、、大氣壓的發(fā)現(xiàn) 17世紀，德國馬德堡市有一位市長，名叫奧托·格里克他是個博學多才的軍人，從小就喜歡聽伽利略的故事；愛好讀書，愛好科學；一直讀到萊比錫大學1621年又到耶拿大學攻讀法律；1623年，再到萊頓大學鉆研數(shù)學和力學他讀了三所大學，知識面很廣因此，他能在軍旅中生活；又可在政界中立足；更能在科學界發(fā)言他是1631年入伍，在軍隊中擔任軍械工程師，工作很出色后來，投身政界，1646年當選為馬德堡市市長無論在軍旅中，還是在市府內，都沒停止科學探索。 1654年，他聽到托里拆利的事兒，又聽說還有許多人不相信大氣壓；還聽到有少數(shù)人在嘲笑托里拆利；再聽說雙方爭論得很激烈，互不相讓，針鋒相對因

3、此，格里克雖在遠離德國的意大利，但很抱不平，義憤填膺 他匆匆忙忙找來玻璃管子和水銀，重新做托里拆利這個實驗，斷定這個實驗是準確無誤的；    再將一個密封完好的木桶中的空氣抽走，木桶就“砰！”的一聲被大氣“壓”碎了！有一天，他和助手做成兩個半球，直徑14英寸，即30多厘米，并請來一大隊人馬，在市郊做起“大型實驗” 馬德堡半球實驗1654年5月8日，馬德堡市風和日麗，晴空萬里，一大批人圍在實驗場上，熙熙嚷嚷十分熱鬧。有的說這樣，有的說那樣；有的支持格里克，希望實驗成功；有的斷言實驗會失敗；人們在議論著，在爭論著；在預言著；還有的人一邊在大街小巷里往實驗場跑，一邊高聲大叫：“市

4、長演馬戲了！市長演馬戲了”格里克和助手當眾把這個黃銅的半球殼中間墊上橡皮圈；再把兩個半球殼灌滿氣后合在一起；然后把氣全部抽出，使球內形成真空；最后，把氣嘴上的龍頭擰緊封閉。這時，周圍的大氣把兩個半球緊緊地壓在一起。格里克一揮手，四個馬夫牽來八匹高頭大馬，在球的兩邊各拴四匹格里克一聲令下，四個馬夫揚鞭催馬、背道而拉！好像在“拔河”似的。 “加油！加油！”實驗場上黑壓壓的人群一邊整齊地喊著，一邊打著拍子。4個馬夫，8匹大馬，都搞得渾身是汗。但是，銅球仍是原封不動格里克只好搖搖手暫停一下。然后，左右兩隊，人馬倍增馬夫們喝了些開水，擦擦頭額上的汗水，又在準備著第二次表現(xiàn)。格里克再一揮手，實驗場上更是熱

5、鬧非常。16匹大馬，死勁抗拉，八個馬夫在大聲吆喊，揮鞭催馬來看實驗的人群，更是伸長脖子，一個勁兒地看著，不時地發(fā)出“嘩！嘩！”的響聲。突然，“啪！”的一聲巨響，銅球分開成原來的兩半，格里克舉起這兩個重重的半球自豪地向大家高聲宣告：“先生們！女士們！市民們！你們該相信了吧！大氣壓是有的，大氣壓力是大得這樣厲害！這么驚人！”實驗結束后，仍有些人不理解這兩個半球為什么拉不開，七嘴八舌地問他，他又耐心地作著詳盡的解釋：“平時，我們將兩個半球緊密合攏，無須用力，就會分開這是因為球內球外都有大氣壓力的作用；相互抵消平衡了。好像沒有大氣作用似的。今天，我把它抽成真空后，球內沒有向外的大氣壓力了，只有球外大氣

6、緊緊地壓住這兩個半球”。 通過這次“大型實驗”，人們都終于相信有真空；有大氣；大氣有壓力；大氣壓很驚人，但是，為了這次實驗，格里克市長竟花費了4千英鎊。 定義 一物理學中把垂直作用在物體表面上并指向表面的力叫做壓力。 壓強是表示物體單位面積上所受力的大小的物理量。 標準大氣壓為1.013x105(10的5次方) Pa，大氣壓的數(shù)值相當于大約76cm水銀柱所產生的壓強，就是大氣壓的大小。 公式p=F/S（壓強=壓力÷受力面積） p壓強(單位：帕斯卡，符號：Pa) F壓力(單位：牛頓，符號：N) S受力面積(單位：平方米，符號：） F=PS (壓力=壓強×受力面積) S=F/p

7、 (受力面積=壓力÷壓強） （ 壓強的大小與受力面積和壓力的大小有關） 對于壓強的定義，應當著重領會四個要點： 受力面積一定時，壓強隨著壓力的增大而增大。（此時壓強與壓力成正比） 同一壓力作用在支承物的表面上，若受力面積不同，所產生的壓強大小也有所不同。受力面積小時，壓強大；受力面積大時，壓強小。 壓力和壓強是截然不同的兩個概念：壓力是支持面上所受到的并垂直于支持面的作用力，跟支持面面積，受力面積大小無關。 壓強是物體單位面積受到的壓力。跟受力面積有關。 壓力、壓強的單位是有區(qū)別的。壓力的單位是牛頓，跟一般力的單位是相同的。壓強的單位是一個復合單位，它是由力的單位和面積的單位組成的。

8、在國際單位制中是牛頓/平方米，稱“帕斯卡”，簡稱“帕”。 影響壓強作用效果的因素 1受力面積一定時，壓力越大，壓力的作用效果越明顯。（此時 壓強與壓力成正比）    影響壓力作用效果的因素 試驗2當壓力一定時，受力面積越小，壓力的作用效果越明顯。（此時壓強與受力面積成反比） (5)1Pa的物理意義：1平方米的面積上受到的壓力是1N。(1牛頓的力作用在一平方米上) 1Pa大?。阂粡埰戒伒膱蠹垖λ阶烂娴膲簭?，3粒芝麻對水平桌面的壓強為1Pa 注：等密度柱體與接觸面的接觸面積相等時，可以用 P=gh P液體壓強Pa. 液體密度千克/立方米(kg/m3) g9.8N/kg(通常情

9、況下可取g=10N/kg) h深度（m 米） 在靜止的液體中，任取一個底面為正方形（正方形與水平面平行），高為深度的液柱進行受力分析。作用于液柱上的力有液柱的重力 G =密度*g*h*S ，方向鉛直向下；作用在液柱表面的大氣壓力 Fo=PoS,方向鉛直向下；作用在液柱底面的液體壓力 F=P*S,方向鉛直向上；作用液柱的四個側面上的壓力都是水平方向的，兩兩自相平衡。 作用在液柱鉛直方向上有 向下的重力 G 、向下大氣壓力 Fo,向上的水壓力 F，因為在鉛直方向受力也是平衡的，所以 F=Fo+G，即 P*S = PoS+ 密度*g*h*S，約去S得 p = Po+ 密度*g*h 。如果不計大氣壓力

10、，只計液體本身產生的壓強，則 P = 密度*g*h 壓力和壓強任何物體能承受的壓強有一定的限度，超過這個限度，物體就會損壞。    壓強 試驗物體由于外因或內因而形變時，在它內部任一截面的兩方即出現(xiàn)相互的作用力，單位截面上的這種作用力叫做壓力。 一般地說，對于固體，在外力的作用下，將會產生壓(或張)形變和切形變。因此，要確切地描述固體的這些形變，我們就必須知道作用在它的三個互相垂直的面上的力的三個分量的效果。這樣，對應于每一個分力Fx、Fy、Fz、以作用于Ax、Ay、Az三個互相垂直的面，應力F/A有九個不同的分量，因此嚴格地說應力是一個張量。 由于流體不能產生切變，不存在

11、切應力。因此對于靜止流體，不管力是如何作用，只存在垂直于接觸面的力；又因為流體的各向同性，所以不管這些面如何取向，在同一點上，作用于單位面積上的力是相同的。由于理想流體的每一點上，F(xiàn)/A在各個方向是定值，所以應力F/A的方向性也就不存在了，有時稱這種應力為壓力，在中學物理中叫做壓強。壓強是一個標量。壓強(壓力)的這一定義的應用，一般總是被限制在有關流體的問題中。 垂直作用于物體的單位面積上的壓力。若用P表示壓強，單位為帕斯卡（1帕斯卡=1牛頓/平方米） 液體壓強液體容器底、內壁、內部的壓強稱為液體壓強，簡稱液壓。 （一）液體壓強原理（帕斯卡定律）的產生帕斯卡發(fā)現(xiàn)了液體傳遞壓強的基本規(guī)律，這就是

12、著名的帕斯卡定律所有的液壓機械都是根據帕斯卡定律設計的，所以帕斯卡被稱為“液壓機之父” 在幾百年前，帕斯卡注意到一些生活現(xiàn)象，如沒有灌水的水龍帶是扁的水龍帶接到自來水龍頭上，灌進水，就變成圓柱形了如果水龍帶上有幾個眼，就會有水從小眼里噴出來，噴射的方向是向四面八方的。水是往前流的，為什么能把水龍帶撐圓？ 通過觀察，帕斯卡設計了“帕斯卡球”實驗，帕斯卡球是一個壁上有許多小孔的空心球，球上連接一個圓筒，筒里有可以移動的活塞    液體壓強 試驗把水灌進球和筒里，向里壓活塞，水便從各個小孔里噴射出來了，成了一支“多孔水槍” 帕斯卡球的實驗證明，液體能夠把它所受到的壓強向各個方向傳

13、遞通過觀察發(fā)現(xiàn)每個孔噴出去水的距離差不多，這說明，每個孔所受到的壓強都相同 帕斯卡通過“帕斯卡球”實驗，得出著名的帕斯卡定律：加在密閉液體任一部分的壓強，必然按其原來的大小，由液體向各個方向傳遞 （二）液體壓強（帕斯卡定律）的原理 我們知道，物體受到力的作用產生壓力，而只要某物體對另一物體表面有壓力，就存在壓強，同理，水由于受到重力作用對容器底部有壓力，因此水對容器底部存在壓強。液體具有流動性，對容器壁有壓力，因此液體對容器壁也存在壓強。 在初中階段，液體壓強原理可表述為：“液體內部向各個方向都有壓強，壓強隨液體深度的增加而增大，同種液體在同一深度的各處，各個方向的壓強大小相等；不同的液體，在

14、同一深度產生的壓強大小與液體的密度有關，密度越大，液體的壓強越大?！?（三）液體內部壓強： 一、同種液體 1向各個方向都有壓強 2同一深度處，壓強一致 3深度越深，壓強越大 二、不同液體 同一深度，密度越大，壓強越大 公式：p=gh 式中g=9.8N/kg 或g=10N/kg,h的單位是m,的單位是kg/m3,壓強p的單位是Pa.。 如果題中沒有明確提出g等于幾，應用g=9.8N/kg，再就是題后邊基本上都有括號，括號的內容就是g和的值。 公式推導： 壓強公式均可由基礎公式：p=F/S推導 p=F/S=G/S=mg/S=Vg/S=Shg/S=hg=ghF=液gh,h是深度。 由于液體內部同一深

15、度處向各個方向的壓強都相等，所以我們只要算出液體豎直向下的壓強，也就同時知道了在這一深度處液體向各個方向的壓強。這個公式定量地給出了液體內部壓強地規(guī)律。 深度是指點到自由液面的距離，液體的壓強只與深度和液體的密度有關，與液體的質量無關。 （四）什么是液體壓強 1液體壓強產生的原因是由于液體受重力的作用。若液體在失重的情況下，將無壓強可言。 2由于液體具有流動性，它所產生的壓強具有如下幾個特點 (1)液體除了對容器底部產生壓強外，還對“限制”它流動的側壁產生壓強。固體則只對其支承面產生壓強，方向總是與支承面垂直。    連通器內液體不流動時各容器中液面高度相同(2)在液體內部

16、向各個方向都有壓強，在同一深度向各個方向的壓強都相等。 (3)計算液體壓強的公式是P=gh?？梢?，液體壓強的大小只取決于液體的種類(即密度)和深度h，而和液體的質量、體積沒有直接的關系。 (4)密閉容器內的液體能把它受到的壓強按原來的大小向各個方向傳遞。 3容器底部受到液體的壓力跟液體的重力不一定相等。容器底部受到液體的壓力F=PS=ghS,其中“h、S”底面積為S，高度為h的液柱的體積，“ghS”是這一液柱的重力。因為液體有可能傾斜放置。所以，容器底部受到的壓力其大小可能等于，也可能大于或小于液體本身的重力。 （五）液U形管壓強計體壓強的測量 液體壓強的測量的儀器叫U形管壓強計，利用液體壓強

17、公式P=phg，h為兩液面的高度差，計算液面差產生的壓強就等于液體內部壓強 編輯本段大氣壓強大氣壓的存在【例1】用吸管吸飲料 【例2】吸盤貼在光滑的墻壁上不脫落 產生原因空氣受到重力作用，而且空氣具有流動性，因此空氣內部向各個方向都有壓強，這個壓強就叫大氣壓強。 大氣壓的證明與測定1 馬德堡半球實驗： 有力地證明了：大氣壓的存在大氣壓很大。 2 托里拆利實驗：在長約1m，一段封閉的玻璃管里灌滿水銀，用手指將管口堵住，然后倒插在水銀槽中。放    大氣壓強開手指，管內水銀下降到一定程度時就不再下降，這時管內外水銀高度差約為760mm，把玻璃管傾斜，則水銀柱的長度變長，但水銀柱

18、的高度，即玻璃管內外水銀面的高度差不變。測量結果表明這個高度是由當時的大氣壓的大小和水銀的密度所共同決定的，與玻璃管的粗細、形狀、長度(足夠長的玻璃管)無關。標準大氣壓(standard atmospheric pressure)的符號為1atm(非法定單位)，1atm*約為1.013×10的5次方Pa。 影響大氣壓強的因素溫度：溫度越高，空氣分子運動的越強烈，壓強越大.   壓強裝置密度：密度越大，表示單位體積內空氣質量越大，壓強越大. 海拔高度：海拔高度越高，空氣越稀薄，大氣壓強就越小。 P表示壓強、V表示氣體體積、n表示物質的量、T表示絕對溫度、R表示氣體常

19、數(shù)。所有氣體R值均相同。如果壓強、溫度和體積都采用國際單位（SI），R=8.314帕·米3/摩爾·K。如果壓強為大氣壓，體積為升，則R=0.0814大氣壓·升/摩爾·K。R 為常數(shù) 已知標準狀況下，1mol理想氣體的體積約為22.4L 把p=101325Pa,T=273.15K,n=1mol,V=22.4L代進去 得到R約為8314 帕·升/摩爾·K 玻爾茲曼常數(shù)的定義就是k=R/NA 因為n=m/M、=m/v（n物質的量，m物質的質量，M物質的摩爾質量，數(shù)值上等于物質的分子量，氣態(tài)物質的密度），所以克拉伯龍方程式也可寫成以下兩種形式： pv=mRT/M