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文檔簡介
第七章《力》
第一節(jié)力
一、什么是力:
1.概念:力是一個物體對另一個物體的一種作用。
2.力的作用方式:(1)相互接觸;(2)不接觸。
3.產(chǎn)生力的條件:(1)至少要有兩個物體;
(2)物體間要有相互作用。
二、力的特點:
(1)力不能離開物體而單獨存在
(2)力的作用是用互的
力的作用是相互的特點:
①兩個力的大小相等,方向相反,在同一直線上,但是分別作用在兩個物體上。
②兩個力同時產(chǎn)生,同時消失,同時增大,同時減小。
③兩個力的性質(zhì)相同,如某人對墻施加一個推力,則墻對某人也施加一定的推
力,不會是其他性質(zhì)的力。
三、力的作用效果:
(1)使物體發(fā)生形變(形狀和體積的改變);
(2)使物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變;(由運動到靜止;由靜止到運動;速度大
小發(fā)生變化;運動方向發(fā)生變化)。
注:力的作用效果是判斷有無力的作用的充分條件,但不是不要條件。
第二節(jié)《力的描述》
一、力的三要素:
影響力的作用效果的因素有三個:它們是力的大小、方向和作用點。在物理學(xué)
中,把它們稱為力的三要素。
二、力的單位:牛頓,簡稱牛,符號N。
三、力的圖示和示意圖
1、力的圖示
用一條帶箭頭的線段來表示力。線段的長度表示力的大小,箭頭的方向表示力
的方向,線段的起點(也可用終點)表示力的作用點,這種表示力的方法叫做
力的圖示。
2、力的示意圖
人們常在受力物體上沿力的方向畫一條帶箭頭的線段,表示物體在這個方向上
受到的力,這種表示力的方法叫做力的示意圖。
力的圖示力的示意圖
表力的大小用線段的長度準確表示用線段的長短粗略表示
不
力的方向用箭頭所指的方向表示
方
法力的作用點用線段的起點或終點表示
步驟1明確研究對象,即受力物體
找到力的作用點(一般選取物體的幾何中心),用一個實心黑點表示
作步驟2
選取一段合適的標度,從力的作用從力的作用點開始,畫一條長度合
圖
步驟3點開始,根據(jù)標度沿力的方向畫出適的線段
步
線段
驟
步驟4在線段末端用箭頭標出力的方向
步驟5在箭頭旁邊標出力的名稱
在水平地面
上有一木塊,
實
2NFF=?N
受到水平向?_11?■
例
右8N的拉力
,,,“,,”"J,"trrzzTTT,rirrrzz
F
注標度大小可任意選擇,但一般應(yīng)使圖示中力的一個物體受多個力作用時,表示較
息大小是標度的整數(shù)倍;若一個物體同時受幾個大的力的線段長度應(yīng)稍長一些
問
力時,這兒個力必須選擇同一標度
題
力的示意圖只是粗略地表示物體的受力情況,線段的長度適當即可
區(qū)
在力的不意圖中不用回標度,但是要回出表示此力方向的箭頭,必要時還需標出力
別的大小
口訣法一巧畫力的圖示
由于力的圖示能完整描述力的三要素且較重要,可用口訣法記憶,即:“一定
點,二畫線,三定比例,四截線,五在末端標尖箭,六是力的大小寫尖邊。
注意:在畫力的圖示時:若缺少了力的比例標度,則這個表示毫無物理意義。
比例標度的選擇要注意以下幾點:①不能選擇要畫的力的大小作為比例標度。
②耍描述的力的大?。‵)與選擇的比例赤度(F0)的比值(n)為正整數(shù),通
常2Wn<5.
第三節(jié)《彈力彈簧測力計》
一、彈力
1,彈性:物體受力會發(fā)生形變,撤消外力后物體能自動恢復(fù)原來形狀,物體的
這種特性叫做彈性,這樣的形變成為彈性形變。
2,塑性:物體受力會發(fā)生形變,若撤銷外力后物體不能自動恢復(fù)到原來形狀,
物體的這種特性叫做塑性,這樣的形變稱為塑性形變。
3.彈力:物體發(fā)生強性形變時會對跟它直接接觸的物體施加力,這種力就叫彈
力。
4.彈力的方向:垂直于接觸面,與形變的方向相反。
5,彈力產(chǎn)生的條件:
①物體間相互接觸
②物體發(fā)生了彈性形變
6.彈性限度:物體的形變不一定都是彈性形變。如果形變超過了一定限度,物
體的形狀將不能完全恢復(fù),這個限度叫做彈性限度。在彈性限度內(nèi)的形變?yōu)閺?/p>
性形變.
二、彈簧測力計:
1.彈簧測力計的制作原理是:彈性限度內(nèi),彈簧受到的拉力越大,彈簧伸長就
越長。(換句話說,彈簧的伸長跟受到的拉力成正比)。用公式表示這一原理為:
自號或
時被研究對象本身。
二、重力的大小
1.重力和質(zhì)量的關(guān)系:通過實驗探究得出,物體的質(zhì)量增大幾倍,重力也
增大幾倍。即物體的重力跟它的質(zhì)量成正比。
物體受到的重力與它的質(zhì)量的比是個定值,大小為9.8N/Kg,讀作“9.8牛
每「克”,用g表示,它表示質(zhì)量為1Kg的物體受到的重力是9.8N,重力與質(zhì)
量的關(guān)系式為G=mg。g在不同星體上的數(shù)值不同,如月球上,g月=)g地。
而在地球上的不同位置,g的數(shù)值也略有不同。但一般不考慮其變化,粗略計
算中g(shù)取10N/kg.
物理量質(zhì)量重力(重量)
概念物體所含物質(zhì)多少由于地球的吸引而使物體受到的力
符號mG
量性只有大小,沒有方向既有大小,也有方向,且方向總是豎直向下
區(qū)
單位kgN
別大小與地同一物體在任何位置質(zhì)物體的重力隨位置的變化而變化
理位置的
量大小均不變
關(guān)系
測量工具托盤天平彈簧測力計
聯(lián)系G=mg(g=9.8N/kg)
2.重力的方向:重力的方向總鬟直向五的,豎直向下可以理解為“垂直于
水平面向下”不能說是“垂直向下”。
通常我們把與重力方向?致的線叫重錘線。重錘線在生活和生產(chǎn)上有著廣泛的
應(yīng)用。如圖所示,利用重錘線可以檢查墻砌得是否豎直;還可以測桌面是否水
平。
3.重力的作用點:重心
一個物體的各部分都要受到重力的作用,從效果上看,我們可以認為物體各部
分受到的重力作用集中于一點,這一點叫做物體的重心。對物體受力分析時,
一般把力的作用點畫在重心處。
①如果物體的形狀像球、立方體、圓盤、直棒等那樣是羽媯的,并且質(zhì)量分
布是均勺的,那么物體的重心就在它的幾何中心。
②重心不一定都在物體上,如均勻的圓環(huán)重心就不在圓環(huán)上,而在圓心處。
③質(zhì)量分布不均勻或形狀不規(guī)則的物體,其重心可用懸掛法或支撐法來確
定。-、懸拄法:在不規(guī)則物體的邊緣上任意取?點A作為懸點,用細繩把
物體吊起來,如圖所示,然后沿懸線作延長線AB;再找物體邊
軍福緣上的另一點C,用細繩把物體吊起來,沿懸線作延長線CD。
若AB與CD交于。點,則。點為重心;二、支撐法:拿鉛筆
.4或指頭的尖頂住不規(guī)則物體的。點,如果物體能夠被水平支起
穩(wěn)住,則。點為重心位置。
、④如何增加物體的穩(wěn)度:矗立的物體是否穩(wěn)固,其中一個因素
“就是重心的高低。摔跤運動員為了不被對手摔倒,采用曲腿和
彎腰的姿勢,使自己重心降低,達到不易被摔倒的目的。
我們站在地面上,腳朝下,站得很穩(wěn).但地球足球形的,在我們“腳下”的
阿根廷人,好像是腳朝上的,他們?yōu)槭裁匆舱镜煤芊€(wěn)呢?
在地球的另一面,站在我們“腳下”的阿根廷人不掉下來,是因為他受到重
力的作用的結(jié)果,這個力的施力物體是地球,物體的重力是由于地球的吸引而
受到的力,屬于萬有引力的一種;根據(jù)重力的概念,可知重力的施力物體是地
球.
第五節(jié)《摩擦力》
一、滑動摩擦力:
1.兩個相互接觸的物體,當他們發(fā)生相對運動(或有相對運動趨勢)時,在接
觸面上會產(chǎn)生一種阻礙相對運動(或相對運動趨勢)的力,即摩擦力。摩擦力
的方向跟物體相對運動方向(或相對運動趨勢的方向)相反而不是與物體的運
動方向相反。
2.滑動摩擦力:一個物體在另一個物體表面上發(fā)生相對滑動時,在兩個物體接
觸面之間會產(chǎn)生阻礙物體相對運動的力,這個力叫做滑動摩擦力.
3.產(chǎn)生摩擦力的條件:兩個物體相互接觸;兩個物體間相互擠壓;兩個物體接
觸面粗糙;兩個物體間有相對運動或相對運動趨勢,同時具備這四個條件才會
產(chǎn)生摩擦力。
4.滑動摩擦力的大小、方向和作用點:
①影響滑動摩擦大小的因素:滑動摩擦力的大小與物體運動的速度和接觸面的
面積大小無關(guān);滑動摩擦力的大小與物體間壓力大小、接觸面的粗糙程度成正
比,表面受到壓力越大,滑動摩擦力就越大;滑動摩擦力的大小還跟接觸面的
粗糙程度有關(guān),接觸面越粗糙,滑動摩擦力越大。
②滑動摩擦力的作用點、方向和作用效果:滑動摩擦力的作用點在物體間的接
觸面上,也可把作用點畫在物體的重心上;滑動摩擦力的方向與物體相對運動
方向相反;滑動摩擦力的作用效果是阻礙物體的相對運動。判斷滑動摩擦力的
方向,關(guān)鍵是判斷物體間相對運動方向,滑動摩擦力的方向與該方向是相反的。
二、靜摩擦力與滾動摩擦力
(1)靜摩擦力:兩個相互接觸的物體,當它們要發(fā)生相對運動(但還未動)
時.,在其接觸面上產(chǎn)生的阻礙其相對運動趨勢的力叫做靜摩擦力。靜摩擦力的
大小隨外力增大而增大,可以依據(jù)二力平衡條件來判斷,但不能無限制地增大。
靜摩擦力的方向總是與物體相對運動趨勢的方向相反。
對于靜摩擦的知識,我們要注意以下幾點:
①靜摩擦力的特點是發(fā)生作用的兩物體是處于相對靜止狀態(tài)。
②產(chǎn)生靜摩擦的條件是:第一,兩個物體處于相對靜止;第二要互相接觸;
第三物體要有相對運動趨勢,三個條件缺一不可。
③理解相對運動趨勢:設(shè)想一木塊放在一長木板上,用手把木板向右移動到
另一位置,木塊也跟著木板一起運動了,假如此時木塊和木板的相對位置沒有
發(fā)生任何變化,而手沒有直接對木塊施力,木塊之所以能動起來,正是由于木
板對木塊直接施了力,這個力阻礙了它們的相對運動,即靜摩擦力。④靜摩擦
力的方向與物體相對運動趨勢方向相反;通常情況下,若處于相同條件,靜摩
擦力是會發(fā)生變化的,它的大小與外加的力的大小有關(guān),物體間發(fā)生相對滑動
前所受到的靜摩擦力的最大值為最大靜摩擦力。
苞娉條件工,一物體I皿勺最大靜摩擦力_比滑動摩擦力太,一滑動座餐力比滾動麾
(3)滾動摩擦力:一個物體在另一個物體上滾動時受到的摩擦力稱為滾動摩
擦力。
三、增大和減小摩擦的方法
1.增大有益摩擦的方法:
(1)增大壓力,如皮帶調(diào)的緊一些,自行車剎車等;
(2)使接觸面變粗糙,如在冰雪路面上撤土,鞋底上有花紋等;
(3)變滾動為滑動,如緊急剎車,拔河清理地面上的沙子等。
2.減小有害摩擦的方法:
(1)減小壓力。
(2)使接觸面變得光滑些。
(3)用滾動摩擦代替滑動摩擦。
(4)使接觸面彼此分離(加潤滑油、氣墊、磁懸浮等)。
第八章力和運動
第一節(jié)牛頓第一定律慣性
一.牛頓第一定律
(1)力和運動的關(guān)系
亞里士多德(Aristotle,前384——前322年)
是古希臘斯吉塔拉人,著名的哲學(xué)家、科學(xué)家、教育家。
亞里士多德提出:物體的運動需要力來維持。
伽利略(GalileoGalileis1564-1642),
意大利物理學(xué)家、天文學(xué)家和哲學(xué)家,
近代實驗科學(xué)的先驅(qū)者。
笛卡兒是著名的法國哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家,
解析幾何學(xué)奠基人之一。
1596年3月31日生于圖倫一個貴族家庭,
1650年2月11日卒于斯德哥爾摩。
牛頓是英國偉大的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家
和自然哲學(xué)家。1642年12月25日生于英格蘭林肯
郡格蘭瑟姆附近的沃爾索普村,1727年3月20口在
倫敦病逝。
伽利略、牛頓等人的觀點:物體的運動不需要力來維持
(2)牛頓第一定律:一切物體在沒有受到力的作用時,總保持靜止或勻速直
線運動狀態(tài)。它說明了力是改變物體運動狀態(tài)的原因。
定律的實用范圍:一切物體;
定律成立的條件:沒有受到力的作用。
定律的結(jié)論:保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài),即原來是靜止的物體將永遠
保持靜止狀態(tài),原來運動的物體將以不受力那一瞬間的速度大小和方向永遠做
勻速直線運動。(“沒有受到外力作用”是指定律成立的條件,它包括兩種情
況:一是物體沒有受到外力對它的作用,這是一種理想情況;二是該物體在
某一方向上沒有受到外力的作用。例如,物體在光滑的水平面上運動,由于
沒有摩擦力,物體在水平方向上不受外力的作用,它將在水平面上保持勻速
直線運動,并一直運動下去?!翱偙3帧庇小霸瓉硎窃鯓?后來也仍然是怎樣”
的意思。)
牛頓第一定律也叫慣性定律,它不是由實驗直接得到的,而是在分析大量事實
的基礎(chǔ)上進一步推理概括出來的,并經(jīng)過了實驗檢驗,它是正確的。
結(jié)論:物體的運動不需要力來維持,力是改變物體運動狀態(tài)的原因。
(3)慣性:一切物體保持運動狀態(tài)不變的性質(zhì),叫做慣性。(即靜止或勻速
直線運動狀態(tài))
一切物體在任何情況下都具有慣性,慣性是物體固有的一種屬性。它的大小
只與物體的質(zhì)量有關(guān),與所處狀態(tài)無關(guān)。物體的質(zhì)量越大、慣性越大、慣性越
大,運動狀態(tài)越難以改變。慣性不是力,所以不能說物體受到慣性作用,而應(yīng)
該說物體具有慣性。
(3)慣性與慣性定律的區(qū)別:
慣性是物體的性質(zhì),是不論物體處于什么狀態(tài),受不受力,都具有的屬性,即
保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì)。質(zhì)量是物體慣性大小的量度,改變
物體的質(zhì)量可以改變物體的慣性大小。
慣性定律即牛頓第一定律,是物體在不受力的作用時所遵循的運動規(guī)律,即任
何一個物體若不受力,將保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。
(4).慣性和力的區(qū)別:
①物理意義不同:慣性是指物體具有保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)的性
質(zhì);而力是物體對物體的作用。②慣性是物體本身的屬性,物體始終具有這種
性質(zhì),它與外界條件無關(guān);力只有在物體與物體間發(fā)生相互作用時才有,只有
一個物體時沒有力。③構(gòu)成要素不同:慣性只有大小沒有方向和作用點,而且
大小也沒有具體的數(shù)值和單位;力是由大小、方向和作用點三要素構(gòu)成的,它
的大小由數(shù)值和單位。④慣性是物體保持運動狀態(tài)不變的性質(zhì);力是物體運動
狀態(tài)改變的原因。
第二節(jié)力的平衡
1.合力:如果一個梨對物體的作用效果與幾個力同時對物體作用的效果相
同,那么這個力就叫做那幾個力的合力,那幾個力就是這個力的分力。
合力的大?。涸谕恢本€上的兩個力如果方向相同,合力的大小等于這兩個力
的大小之和(即:5合=曰+52);如果這兩個力的方向相反,合力的大小等于這
兩個力的大小之差(即:F合=|F「F2|)。
說明:ez只有同時作用壬回二個物體上的幾個力才熊求合力「如果丕是
同二物體.同時受到的力一則合力無叢談起.
X2).三力的金成是妥仝力合成的基礎(chǔ)?…物體受到妥個力助…可以先
求出.任意兩個力?的合力」再求出這個合力與第三仝力的合力?…依此類推?,…就可
以完成多個力.的合成?…
”3).金力可能太王分力?…也可能小壬先力?…合力還可能為雯?…當兩
,個力方.向才I同時?.合力大小是這兩個力的大小之.和?..此時合力二定大壬其更任
何二個分力當兩個力方向相反時.,…合力太小是這.兩個力的太小之差此盹合
力小壬較大的那個.分力.一
2.力的平衡:物體在受到幾個力的作用時,如果保持靜止狀態(tài)或勻速直線
運動狀態(tài),我們就說這幾個力平衡。
3.平衡狀態(tài):物體保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài),叫做平衡狀態(tài)
4.平衡力:使物體保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)的這幾個力,叫做平
衡力。
物體的平衡狀態(tài)有兩種:一種是靜態(tài)的平衡,即靜止狀態(tài);另一種是動態(tài)
的平衡,即勻速直線運動狀態(tài)。
5.二力平衡的條件:作用在一個物體上的兩個力,如果大小相等,方向相
反,并且在同一直線上,這兩個力就彼此平衡。(即:平衡力的合力為零。)
(1)物體的平衡條件可以簡單用八個字概括,即“同體、等值、反向、
共線”,這四個條件特別要注意“同體”。
(2)判斷兩個力是不是平衡力,判斷依據(jù)就是看兩個力是否滿足“同體、
等值、反向、共線”,或看物體在這兩個力的作用卜是否處于靜止狀態(tài)或勻速
直線運動狀態(tài)。
6.平衡力與相互作用力的異同點:
相同點:大小相等、方向相反,作用在同一條直線上。
不同點:平衡力:①作用在同一物體上,作用效果是使物體保持平衡;
②不一定為同性質(zhì)的力;
③沒有時間關(guān)系。
第九章壓強
第一節(jié)壓強
一、壓力的概念:
?小孩垂直壓在地面上的力
?圖釘垂直壓在墻面上的力
■木塊垂直壓在斜面上的力
1.壓力:垂直作用在物體表面上的力叫壓力。符號為E單位為N。
壓力的作用點:壓力的作用點在受壓物體表面。
壓力的方向:垂直于受壓物體表面,并指向受壓物體。
2.壓力的大?。?/p>
(1)壓力不是重力,壓力可以由重力產(chǎn)生,也可以由其他力產(chǎn)生。
(2)一般壓力不等于重力.只有當物體放在水平面時,物體對水平面的壓力等
于物重即
F壓二G
※正確理解壓力要注意以下幾點:
(1)壓力方向總是與受力物體表面垂直而不是豎直向下的;
(2)壓力的產(chǎn)生必須是兩物體相互接觸而且要有擠壓作用
3.壓力和重力的區(qū)別與聯(lián)系:
壓力重力
區(qū)力的性屬于彈力屬于引力,是由于地球的
別質(zhì)吸引而使物體受到的力
施力物相互擠壓的物體地球
體
力的作相互擠壓的兩個物體的接觸面上物體的重心
用點
力的方與接觸面垂直且指向被壓物體總是豎直向下,于水平面
向垂直
力的大決定于相互擠壓發(fā)生形變的程度用公式G=mg計算當g一
小F=pS定是,其大小決定于物體
的質(zhì)量大小
聯(lián)系①水平面上靜止的物體只受重力與支持力時,對水平面產(chǎn)
生的壓力在數(shù)值上等于物體所受的重力
②重力可以引起壓力,但壓力不一定都是由重力產(chǎn)生的
※由壓力與重力的區(qū)別和聯(lián)系可知,放在水平面上的物體且物體只受重力和支
持力時,壓力在數(shù)值上等于重力的大小其他情況兩力不一定相等,如下圖所示。
AF壓
B
將B壓在
F壓
墻上,B
水平地面受到物體對墻面壓將c頂在天花F
的壓力,其大小等
力與B的板上,C對天
于物體的重力,即重力無關(guān)花板的壓力
FA=GAFa=F等于F-Cc,
即F&=F-Gc
F
斜面受到D的壓力
小于D的重力,即
1%VGD
E對地面的壓
力FA=F+GE
練習(xí):GA=5NGB=10NF=15N
A對B壓力為5N
B對地面的壓力_吧
B對地面的壓力為同
F
B
B對墻面的壓力15NB對天花板的壓力5N
指出下圖中壓力的大
小
G=20NG=20N
F=50N
F=30N
二壓強
1.壓力的作用效果與哪些因素有關(guān)?
實驗結(jié)論:壓力的作用效果與壓力的人小和受力面積有關(guān),壓力一定時,受力
面積越小,壓力的作用效果越明顯;受力面積一定時:壓力越大玉力的作用效
果越明顯。
2.壓強:壓強是表示壓力作用效果的物理量,物體在單位面積上受到的壓力叫
做壓強。壓力作用效果越明顯,表示物體壓強越大。
3.壓強的定義公式為:p=-,求壓力/=〃S,求面積S=£,其中p表示壓
SP
強,F(xiàn)表示壓力,S表示物體的受力面積,
4.在國際單位之中壓強的單位是帕斯卡,簡稱帕,符號是Pa,且lPa=lN/n?。
表示的物理意義是:1m2的受力面積上受到的壓力是1N。帕斯卡是一個很小
的單位,實際生活中常用的單位是千帕(kPa)、兆帕(MPa)氣象學(xué)中有時也
用百帕(hPa)這個單位。解題時要注意面積的單位是n?,且力的單位用N,
得出的壓強單位才是帕。
三.流體的壓強
1.液體和氣體有很強的流動性統(tǒng)稱為流體流體不僅對與之接觸的物體施加壓
強,在流體的內(nèi)部也存在著壓強,流體的壓強是由于流體有重力且具有流動性
而產(chǎn)生的。
2.不管是固體,液體還是氣體,不管是由于重力作用還是其它力的作用,或是
發(fā)生碰撞,只要發(fā)生相互擠壓就有壓力和壓強存在。
四.控制壓強的大小
1.增大壓強的方法有3種:①受力面積(S)不變時,增大壓力(F)的大??;
②壓力(F)不變時,減小受力面積(S);③增大壓力(F)同時減小受力面
積(S)o
2.減小壓強的方法有3種:①受力面積(S)不變時,減小壓力(F)的大小;
②壓力(F)不變時,增大受力面積(S);③減小壓力(F)同時增大受力面
積(S)o
注意:(1)任何物體能承受的壓強都是有一定的限度,超過這個限度時,物體
就會被壓壞。(2)物體的細小、利、尖等反映了物體受力面積的減小,物體的
寬大、粗鈍的反映了物體受力面積的增大;平常所說的“使勁”“加重”等往
往反映了壓力的增大。因此,掌握這些間接反映受力面積、壓力變化的詞語對
分析實際問題有重要幫助作用。
X方法規(guī)律技巧:
①壓力相同時,受力面積越大,壓強越??;反之,受力面積越小,壓強越大。
在受力面積一定時,壓力越大,壓強越大;壓力越小壓強越小。即壓力一
定時,壓強與受力面積成反比;受力面積一定時;壓強與壓力成正比。
②在解壓強之比的題目時,有不少同學(xué)容易出現(xiàn)錯誤,根據(jù)壓強公式可推導(dǎo)出
AZL
一種簡單的方法:即壓強p之比等于壓力之比
〃2仁s.F2F2S.SJ
和受力面積之比的比值,s可以寫作p之比也,s*和公式p=£很相似,很容
s之比s
易記住。它的含義是:兩物體間的壓強之比等于壓力之比與受力面積之比的比
值。
③放在水平地面上的柱狀物體(如圓柱體、長方體等,即體積可用底面積乘高
求得實心物體)對地面的壓強,可用以下解法:根據(jù)公式
/?=yF=G=mg=pVg,V=S/2,則尸=pShg,故p==pgh,即可由此式
計算或比較壓強大小。
知識小貼士:
1.任何物體能承受的壓強都是有一定的限度的,超過這個限度,物體就會損壞,
所以要設(shè)法減小壓強。例如,雞蛋受到的壓強過大時,將會被壓破,所以裝雞
蛋時雞蛋不能裝的太高,紙殼箱不能摞的過高;拖拉機、推土機為不限進地里
過深,腹帶做的很寬;鐵路的鋼軌鋪在一根根路枕上。
2.在有些情況下又需要增大壓強。例如,刀切不動肉時,要磨一磨,使刀刃變
薄,切肉時更容易;圖釘?shù)募夂芗殻苋菀装催M墻里;斧頭的刃很薄,便于劈
木頭。
物理分析:
裝雞蛋的紙箱摞的越高底部所受壓力越大,壓強也越大;拖拉機腹帶越寬,
受力面積越大,由壓強公式〃=方,壓力越小,面積越大,則壓強越小,因此
要想減小壓強,就要減小壓力7』大受力面枳。
刀刃越薄,釘間越細,對物體的作用面積越小,根據(jù)公式〃=/,壓力一
定時,受力面積越小,壓強越大,所以通常采用減小受力面積或增大壓力的辦
法增大壓強。
第二節(jié)液體壓強
一.液體壓強的特點
1,液體壓強:液體由于重力作用和流動而產(chǎn)生的壓強稱為液體壓強。
2.液體內(nèi)部壓強的特點:
①液體對容器底和側(cè)壁都有壓強,液體內(nèi)部向各個方向都有壓強;②在同
一深度,液體向各個方向的壓強相等;③液體內(nèi)部的壓強隨深度增加而增大;
④不同液體的壓強還跟液體的密度有關(guān)。(同一深度,液體的密度越大,壓強
就越大)
※由液體壓強特點可知:液體的壓強只與液體深度和液體密度有關(guān),與液
體的質(zhì)量、體積、容器的形狀等其他因素?zé)o關(guān)。
知識小貼士:(為什么液體的各個方向會產(chǎn)生壓強)
液體由壬受到重力作用2?.上?層液體對下.層液體產(chǎn)生了擠壓作用…因而液
體內(nèi)?部具有壓強;…這種擠壓式相互的?…因此,…液體內(nèi)部會產(chǎn)生向上或向下的
壓強工.同時液體的重力會對浸入其中的任何物體產(chǎn)生壓力作用2…因而液體對
容器底部也有壓強;…液體.由于沒有固定形狀?…易流動.,…因此液體對容.器側(cè)壁
也都有壓強仁
3.探究液體壓強的實驗器材:
壓強計的工作原理:當探頭上的橡皮膜受到壓強時,U形管兩邊出現(xiàn)高度
差,兩邊高度差表示壓強的大小,液體的壓強越大,液面的高度差也越大。
利用壓強計進行實驗時應(yīng)注意以下幾點:
①實驗前應(yīng)檢查蒙在金屬盒上的橡皮膜、連接用的橡皮管及各鏈接處是否
漏氣;②搞清實驗所用的液體是什么;③不能讓壓強計玻璃管中液面高度差過
大,以免使部分有色液體從管中流出,若出現(xiàn)此類現(xiàn)象,則把連接用的橡皮管
取下重新連接即可解決;④注意在探究過程的主要環(huán)節(jié)中控制變量法的應(yīng)用。
二、液體壓強的大小
透析液體壓強公式p=p溫gh
?山東李寶華
一、液體壓強公式「¥液她的推導(dǎo)面到某點之間的深度,即自由液面到某點的豎直距
如圖1所示,設(shè)想在密度為離。自由液面一般是指容器開口處(與大氣連通處)的
P液的液體內(nèi),深度為九處有一面積段面。
為S的水平液片,則液片上方液柱注意深度與高度不同,深度自上往下測量,而
對其產(chǎn)生的壓力為:足=6蝌垓爐高度自下往上測量。
P*^g=PAShg;3.公式〃中疝動表明:液體內(nèi)部的壓強,只跟液
水片上方液柱對其產(chǎn)生的壓體的密度和深度有關(guān),而與液體的重力、體積、容器的
強為:p=(=—我必形狀等均無關(guān)。
JO
由于液體內(nèi)部同一深度向各個方向的壓強都相固體和液體的人力、及強
等,所以液體內(nèi)部深度力處的壓強為:P3液劭。
二、關(guān)于液體壓強公式P中濃必的說明求解步驟-
1.公式P+禳加中各符號的含義及各量的單位:
P---液體壓強--帕(Pa);
P液----液體密度---千克/米3(kg/m3);
獷98N/kg;
h---被研究點的深度----米(m)o
注意使用公式時,各物理置的單位必須統(tǒng)一。
2.公式p乎善助中,力是指從液體的自由液
4*貼士
液體對容器底的壓力與其重力的關(guān)系:
當容器水平放置時,容器中液體對容器底的壓力大小就等于液體自身重力
嗎?
液體對容器底的壓力F=pS=og〃S,而Sh的含義是以容器底為底面積,
以液體深度為高的柱狀的體積,即V^Sh,所以F=pS=//2S=egV柱=m*Eg=G
液柱的含義是以V柱為體積的那部分液體的重力,若容器為柱體,則F=G液;若
容器為非柱體,則FwG液。
第三節(jié)連通器
1.連通器的概念:連通器是上端開口、下部相連的容器。
2.連通器的原理:連通器里的同一種液體不流動時,各容器中的液面保持在同
一水平高度。
3?連通器重要應(yīng)用:①茶壺、灑水壺;②鍋爐水位計;③水塔與水管;④船閘;
⑤交通公路涵洞;⑥自動喂水器。
4.對連通器要注意以下幾點:
①“上端開口”并沒有限制開口端的數(shù)量。但至少要有兩個開口端。②“下部
相連通”是關(guān)鍵,是指底部相互連通,③判斷容器是否是連通器,判斷標準是
“上端開口,下部相互連通”,兩個條件缺一不可。
5.關(guān)于連通器原理,要注意以下幾點:
①連通器里裝入同一種液體;②液體保持靜止;③液面應(yīng)理解與空氣直接接
觸的自由液面。
6.如果連通器內(nèi)盛兩種有不同液體,當他們靜止時,液面并不相平,密度大的
液面低,密度小的液面高。
※對于連通器的原理,我們可以進行如下推理:假設(shè)在連通器底部有一液片
AB,液體不流動,液片受到左右兩邊液體的作用力F左和F右是一對平衡力,
兩邊面積相等,陣P左=P方根據(jù)壓強公式P=/9g/2,所以夕且法=煙/2右,故h左
=h右,即液面向平。
以船閘為例來說明連通器的工作原理:當一艘輪船從上游通過船閘開往下游
時,關(guān)閉閥門B和閘門D,打開閥門A,水從上游流進閘室,如圖甲所示;
當閘室中水面與上游相平時,閘門C打開,船駛?cè)腴l室,如圖乙所示;關(guān)閉
閥門A和閘門C,打開閥門B,水從閘室流向下游,如圖丙所示;當閘室中
水面與下游相平時,閘門D打開,船駛往下游,如圖丁所示。
卜游
圖9-3-3
※十七世紀初,法國數(shù)學(xué)家帕斯卡發(fā)現(xiàn)這樣一個事實:加在密閉液體上的任一
部分的壓強,必定按照原來的大小由液體向各個方向傳遞,這個規(guī)律叫做帕
斯卡定律。該定律有很多應(yīng)用。如圖(1),U形管中注滿水,左右兩管液面上
各有一個活塞,若左側(cè)活塞面積為10cm2,右側(cè)活塞面積為200cm2,現(xiàn)在左側(cè)
活塞上施加一個500N的力,U形管的壓強可達5X105Pa,右側(cè)活塞講受到
10000N的力,右側(cè)活塞上產(chǎn)生的力是左側(cè)施力的20倍,通過改變活塞的面積,
可以隨意放大這個力。
作用于小活塞上的壓強傳輸?shù)酱蠡钊?,會產(chǎn)生一個更大的力。在一個液壓車
庫升降裝置中,可利用一個較小的力提升一輛汽車;人們使用各種汽車中的
“翻斗”、消防車上的云梯的升降、液壓千斤頂都利用了液壓技術(shù)。
帕斯卡定律可以用與=及或F?=邑,請回答:
S.S)-S.
1.密閉液體有什么性質(zhì)?
答:密閉液體有大小不變地傳遞壓強的性質(zhì)
2.消防車正在滅火,原來被卷在一起的水管鋪開后防水時,水管立刻脹得圓圓
的,這是什么原因呢?
答:這是因為水碓管的側(cè)壁有壓強
3.如圖(2)所示,兩個人的力氣差不多,這場比賽的結(jié)果誰將獲勝?為什么?
答:右側(cè)的人獲勝,因為右側(cè)受力面積(S2)小于左側(cè)受力面積(Si)。二=3,
因為S2VS1,所以F2VF1,所以右側(cè)的人用較小的力就可以與左邊俞人意就
大的力平衡。
木W(wǎng)H大氣壓強
1、概念:大氣對浸在它里面的物體的壓強叫做大氣壓強,簡稱大氣壓,一般
有P。表示。說明:“大氣壓”與“氣壓”(或部分氣體壓強)是有區(qū)別的,如
高壓鍋內(nèi)的氣壓一一指部分氣體壓強。高壓鍋外稱大氣壓。
2、產(chǎn)生原因:因為空氣受重力并且具有流動性。
3、大氣壓的存在一一實驗證明:
歷史上著名的實驗一一馬德堡半球?qū)嶒灐?/p>
小實驗—一覆杯實驗、瓶吞雞蛋實驗、皮碗模擬馬德堡半球?qū)嶒灐?/p>
4、大氣壓的實驗測定:托里拆利實驗。
(1)實驗過程:在長約瓦,一端封閉的玻璃管里灌滿水銀,將管口堵住,然后
倒插在水銀槽中放開堵管口的手指后,管內(nèi)水銀面下降一些就不在下降,這時
管內(nèi)外水銀面的高度差約為迤㈣。
(2)原理分析:在管內(nèi),與管外液面相平的地方取一液片,因為液體不動故液
片受到上下的壓強平衡。即向上的大氣壓=水銀柱產(chǎn)生的壓強。
(3)結(jié)論:大氣壓Po=76OnmiHg=76cmHg=L01X10Pa(其值隨著外界大氣壓的變
化而變化)
⑷說明:
A實驗前玻璃管里水銀灌滿的目的是:使玻璃管倒置后,水銀上方為真空;若
未灌滿,則測量結(jié)果偏小。
B本實驗若把水銀改成水,則需要玻璃管的長度為10.3m
C將玻璃管稍上提或下壓,管內(nèi)外的高度差不變,將玻璃管傾斜,高度不變,
長度變長。
D標準大氣壓:支持76cm水銀柱的大氣壓叫標準大氣壓。
1標準大氣壓二760mmIIg=76cmIIg=l.01X105Pa
2標準大氣壓=2.02X10Ta,可支持水柱高約20.6m
5、大氣壓的特點:
(1)特點:空氣內(nèi)部向各個方向都有壓強,且空氣中某點向各個方向的大氣壓
強都相等。大氣壓隨高度增加而遮小,且大氣壓的值與地點、天氣、季節(jié)、的
變化有關(guān)。一般來說,晴天大氣壓比陰天高,冬天比夏天高。
⑵大氣壓變化規(guī)律研究:在海拔3000米以內(nèi),每上升10米,大氣壓大約降低
100Pa
⑶壓強的單位歸納起來有:帕(Pa)、牛/米2(N/m2)、毫米高水銀柱(mmHg
柱)和標準大氣壓(atm)。其單位換算關(guān)系如下:(注:標準大氣壓的毫米水
銀柱多用來表示氣體壓強)。
①IKPa=10:'Pa②IN/m?二IPa③760mniHg柱=1.01X10$Pa
④]標準大氣壓二760mmHg柱⑤]mmHg柱q133.3PA
6、測量工具:
定義:測定大氣壓的儀器叫氣壓計。
分類:水銀氣壓計和無液氣壓計
說明:若水銀氣壓計掛斜,則測量結(jié)果變大。在無液氣壓計刻度盤上標的刻
度改成高度,該無液氣壓計就成了登山用的登高讓。
7、應(yīng)用:活塞式抽水機和離心水泵。
8、沸點與壓強:內(nèi)容:?切液體的沸點,都是氣壓減小時降低,氣壓增大時
升高。
應(yīng)用:高壓鍋、除糖汁中水分。
9、體積與壓強:(密閉氣體的壓強)
(1)一定質(zhì)量的氣體的壓強與它的體積有關(guān),在溫度不變時,氣體的體積越
大,密度減小,壓強就越?。粴怏w的體積越小,密度越大,壓強就越大。打氣
筒的工作原理就是此規(guī)律的具體運用。
(2)一定質(zhì)量的氣體,在體積不變時,溫度越高壓強越大,溫度越低壓強越
小。在烈日下打足了氣的自行車易被“曬”爆,就是由于溫度升高,氣壓增大
而造成的。
應(yīng)用:解釋人的呼吸,打氣筒原理,風(fēng)箱原理。
也列舉出你日常生活中應(yīng)用大氣壓知識的幾個事例?
答:①用塑料吸管從瓶中吸飲料②給鋼筆打水③使用帶吸盤的掛衣勾④人做吸
氣運動
知識小貼士
大氣壓和大氣的關(guān)系:
氣壓跟天氣有密切的關(guān)系,一般來說,地面上氣壓高的地區(qū)往往是晴天,
地面上氣壓低的地區(qū)往往是陰雨天。這里所說的氣壓高和氣壓低是相對的,不
是指大氣壓的絕對值。某地區(qū)的氣壓比周圍地區(qū)的氣壓高,就叫做高氣壓區(qū);
某地區(qū)的氣壓比周圍地區(qū)的氣壓低,就叫做低氣壓地區(qū)。
在同一水平面上,如果氣壓分布不均勻,空氣就要從高氣壓區(qū)向低氣壓區(qū)
流動,如果某地區(qū)的氣壓高,該地區(qū)的空氣就在水平方向上向周圍地區(qū)流動,
高氣壓地區(qū)上方的空氣就要下降。由于大氣壓隨高度的減小而增大,所以高處
空氣下降時,它所受到的壓強增大,它的體積減小,溫度升高,空氣中的凝結(jié)
物就蒸發(fā)消散,所以,高氣壓中心地區(qū)不利于云雨的形成,常常是晴天,如果
某地區(qū)的氣壓低,周圍地區(qū)的空氣就在水平方向上向該地區(qū)流入,結(jié)果使該地
區(qū)的空氣上升,上升的空氣因所受到的壓強減小而膨脹,溫度降低,空氣中的
水汽凝結(jié),所以,低氣壓中心地區(qū)常常是陰雨天。
由于氣壓跟天氣有著密切的關(guān)系,所以各氣象站每天都按統(tǒng)一規(guī)定的時刻
觀測當?shù)氐拇髿鈮?,報告給氣象中心,作為天氣預(yù)報的依據(jù)之一。
例:高壓鍋是家庭廚房中常見的炊具,利用它可以將食物加熱到100℃以
上。它省時高效,深受消費者歡迎。
小明測得家中高壓鍋(圖9—4—10)出氣的直徑為4mm,壓在出氣口上的安全閥的
質(zhì)量為80g。通過計算并對照圖像(圖一9—4—11),說明利用這種高壓鍋燒水時,最高
溫度大約是多少?假若要把這種高壓鍋向西藏地區(qū)銷售,你認為需要做哪些方面的改進,
如何改進?
水的沸點/℃
130:…丫…!…了
????
圖9-4-10圖9-4-11
解析:這是一道典型綜合試題,而高壓鍋又是口常生活中常見的炊具,因此“高壓
鍋”的問題在近幾年綜合測試中常出現(xiàn)。它經(jīng)常綜合應(yīng)用大氣壓、平衡力的知識及物態(tài)
變化知識來解答。題中提供的圖像是水的沸點與水上方氣壓的關(guān)系。要知道高壓鍋內(nèi)水
的最高溫度,需要求出鍋內(nèi)最高氣壓值。
當安全閥沒有放上時,鍋內(nèi)外相通,鍋內(nèi)氣壓等于外面大氣壓(取1標準大氣壓);
加上安全閥后,當鍋內(nèi)增加的氣壓能頂開安全閥時,鍋內(nèi)氣壓達到最大值,此時鍋內(nèi)氣
壓P=Po+AP,△〃是增大的氣壓,已知Po=1.01X105Pa,則
AGmg80x10"kgx9.8N/奴..s5n-,
△p=—=---=----------------------x0M,62x10Pao故的壓鍋A內(nèi)最大q壓為
SS_x3J4x42xl0-6m2
4
555
P=^)+AP=1.01xl0Ptz+0.62xl0P(3=1.63xl0P6fo由圖像可得,大氣壓為
1.63x10s時水的沸點大約為115℃o
在西藏地區(qū),由于外界大氣壓外比標準大氣壓低很多,要保證鍋內(nèi)大氣壓不變,只
有增大。由△P二?2可知,增大AP的途徑,一是出氣孔面積S不變,增大安全閥的質(zhì)
量m;二是安全閥質(zhì)量m不變,減小出氣孔的面積S。若出氣孔面積減小易被食物堵住,
所以適當增大安全閥的質(zhì)量是可行的。
答案:115℃若要把這種高壓鍋向西藏地區(qū)銷售,應(yīng)適當增加安全閥的質(zhì)量。
解析:對于涉及高壓鍋的計算題,我們可建立如下關(guān)系式來求解:設(shè)某高壓鍋的標
準限壓閥質(zhì)量為m(),出氣孔面積為S,外界大氣壓為Po,鍋內(nèi)最大氣壓(安全狀態(tài)下)
為P,當鍋內(nèi)氣壓最大是,這些量的關(guān)系式為p=]%+噠。在這個公式中,知道任意
S
三個量都能求出第四個未知量,也可通過此式來檢驗限壓閥是否合格及相對應(yīng)的高壓鍋
是否合乎標準。
第十章流體力現(xiàn)象
第一節(jié)在流體中運動
一、物體的升力
1.鳥翼的升力是怎樣產(chǎn)生的?
迎面而來的風(fēng)被鳥翼分成上下兩部分,上下的弧長不等,兩部分空氣要同時到
達翼后,所以鳥翼上方的空氣流動速度大,壓強小;下方的空氣流動速度小,
壓強大。鳥翼的上下兩面壓強差提供鳥翼的升力。
2.升力:鳥翼下表面與上表面的壓力差,就是幫助鳥上升的力,這個力叫做升
力。(鳥類是靠氣流提供給它翅膀的升力來實現(xiàn)飛翔的,當鳥類獲得的升力等
于自身重力時,鳥類就能在空中飛翔)
3.升力的方向:豎直向上的
4.飛機升力產(chǎn)生的原因:空氣對飛機機翼上下表面產(chǎn)生的壓力差。
5.飛機升力產(chǎn)生的過程:機翼形狀上下表面不對稱(上凸),使上方空氣流速大,
壓強小,下方空氣流速小,壓強大,因此在機翼上下表血形成了壓強差,從而
形成壓力差,這樣就形成了升力。
二、伯努利原理:
L伯努利原理:流體在流速大的地方壓強小,流體在流速小的地方壓強大。
2.對于伯努利原理應(yīng)從以下幾方面理解:①伯努利原理的適用對象是流體,通
常是液體和氣體。②流體運動時,在不同的位置,流動快慢不一樣,導(dǎo)致各位
置的壓強大小不一樣。因此知道流體流速的大小,也就可以判定壓強的大小了。
※小知識:飛機騰空的秘密
飛機騰空的秘密在于它的機翼。觀察飛機的機翼,不難發(fā)現(xiàn),機翼的形
狀是上下不對稱的。它的上部凸起,下部平坦或微凹。和鳥翼能在水平氣流中
獲得向上的升力的原理一樣,如
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