第九單元壓強和浮力知識梳理

口44口識點一醫(yī)醯

一、知識引出：這兩個力都垂直作用于受力物體表面。

TT」

圖9-1垂直作用于物體表面的力

一F

二、壓力

1.壓力：我們把這種垂直作用于物體表面的力叫做壓力。

2.產(chǎn)生的條件：物體間相互接觸，而且有擠壓作用。

3.作用點：在受壓的物體表面。

4.作用效果：使物體發(fā)生形變。且壓力與形變總是同時發(fā)生。

5.壓力與重力的區(qū)別

重力壓力

示意圖

由于地球吸引而是物體

定義垂直作用在物體表面的力

受到的力

產(chǎn)生原因地球吸引推、擠、壓等都能產(chǎn)生

方向豎直向下垂直于受力面指向被壓物體

作用點重心作用在被壓物體表面

三、探究影響壓力作用效果的因素

現(xiàn)有圖9-4所示的器材：裝有沙子的容器、海綿、用釘子做腿的小桌、木板、裝有適量水的礦泉水瓶、盛

有水的燒杯。從中選擇器材進行實驗，驗證你的猜想。

W

圖9-4實驗器材

方案：

器材：礦泉水瓶、海綿和水。

實驗步驟：

（1）在礦泉水瓶中裝人適量的水.

（2）將瓶直立于海綿上，觀察海綿形變的情況.現(xiàn)象：海綿發(fā)生形變。

⑶向瓶中灌滿水后再直立于海綿上，觀察海綿形變的情況.現(xiàn)象：（3）比（2）海綿形變程度更明顯。

（4）將灌滿水的礦泉水瓶橫放在海綿上，觀察海綿形變的情況?，F(xiàn)象：（3）比（4）海綿形變程度更明顯。

實驗表明，壓力的作用效果既與壓力大小有關(guān)，也與受力面積有關(guān)。對于同一個受壓面，受力面積相同時,

壓力越大，壓力的作用效果越明顯；壓力相同時，受力面積越小，壓力的作用效果越明顯。

四、壓強

1.定義：物理學(xué)中，把物體所受的壓力與受力面積之比叫作壓強，用p表示。

2.公式：p=—p表示壓強；F表示壓力（單位：N）；S表示受力面積（單位：m2）

3.壓強在數(shù)值上等于物體在單位面積上受到的壓力。壓強越大，壓力的作用效果越明顯。

4.單位：牛/米2,讀作牛每平方米；牛/米2的專門名稱叫帕斯卡，簡稱帕，符號是：Pa,lPa=lN/m2

壓強的其它單位：百帕（hPa）、千帕（KPa）、兆帕（MPa）

1百帕=1x102帕，1千帕=ixl（）3帕，1兆帕="106帕

五、估測人站立時對地面的壓強

1.測量人站立時對地面的壓力

2.估測鞋與地面的接觸面積

方法技巧：在圖9-6所示的鞋印中，先數(shù)出不足一格的方格數(shù)，并除以2,再加上完整的方格數(shù)，得到總

格數(shù)；用總格數(shù)乘一格的面積，即可求得鞋印的面積。這是估算形狀不規(guī)則圖形面積的一種有效方法。

25

圖9-6鞋印

誤差分析：地面的受力面積與鞋印的面積，兩者一般不相同，S受力〈S鞋印，由p=￡,可知F相同時，S鞋印偏大,

S

估測的壓強偏小.

例：一頭大象的質(zhì)量是4t,在水平地面上鋪一張方格紙，大象站在紙上時留下的一只腳印如圖所示。圖中

每個小方格的面積為25cm2.數(shù)方格數(shù)時，超過半格的算一格，不足半格的忽略不計。大象四只腳底的面積

視作相等。求：(g取10N/kg)

(1)大象四只腳底的面積；

(2)大象四腳站立時對地面的壓強大小。

【答案】(1)0.2m2；(2)2X10叩a

六、增大壓強或減小壓強

1.增大壓強的方法：

fr受力面積一定時，增大壓力

根據(jù)壓力一定時，減小受力面積

’同時增大壓力和減小受力面積

舉例：

篆刻刀的刃很鋒利破窗錘壓路機

2.減小壓強的方法:

f受力面積一定時，減小壓力

根據(jù)壓力一定時，增大受力面積

同時減小壓力和增大受力面積

舉例：

空心磚鐵軌要鋪在枕木上多軸平板貨車

①知識點二液體的壓強

一、體驗液體壓強的存在

1.如圖9-9(a)所示，向玻璃管內(nèi)加水，玻璃管底部橡皮膜的形狀有什么變化？

現(xiàn)象：玻璃管底部橡皮膜向外凸出

2.如圖9-9(b)所示，用手指觸壓裝滿水的塑料袋，手指有什么感覺？

現(xiàn)象：手指有明顯受到壓力感覺

3.如圖9-9(c)所示，把下端蒙有橡皮膜的空玻璃管插入水中，橡皮膜的形狀有什么變化?

現(xiàn)象：玻璃管底部橡皮膜向內(nèi)凹進

(a)

圖9-9體驗液體壓強的存在

這些現(xiàn)象說明，液體對容器底、容器壁和浸在其中的物體都有壓力，因而也都有壓強。

液體產(chǎn)生壓強的原因：

①.液體受到重力，對容器底部有壓力，所以會產(chǎn)生壓強；

②.液體具有流動性，所以對容器側(cè)壁有壓力，所以會產(chǎn)生壓強。

二、探究液體壓強與哪些因素有關(guān)

實驗器材：液體壓強計，盛有水和濃鹽水的透明容器各一個。

觀察與調(diào)節(jié)：如圖9-10(a)所示，液體壓強計主要由U形管、橡皮膜盒和軟管等組成。使用前，U形管

兩側(cè)的液面相平。試一試：用手指輕按橡皮膜，U形管兩側(cè)的液面有什么變化？

現(xiàn)象：U形管兩側(cè)的液面出現(xiàn)高度差。

如圖9-10(b)所示，橡皮膜盒上通常還裝有手柄和旋鈕，可以改變橡皮膜的位置和朝向。

圖9-10（a）探究液體壓強與哪些因素相關(guān)圖/io8）探究液體壓強與哪些因素相關(guān)

方法技巧：橡皮膜受壓時，U形管兩側(cè)的液面出現(xiàn)高度差。高度差的大小反映橡皮膜所受壓強的大小。

實驗與記錄：

1.如圖所示，將橡皮膜盒的橡皮膜朝上，浸入水中某一深度H,記錄深度H和U形管兩側(cè)液面的高度差

ho

2.保持橡皮膜盒所在深度不變，按實驗記錄表中的順序改變橡皮膜的朝向，分別記錄U形管兩側(cè)液面的高

度差。

3.保持橡皮膜盒所在深度和橡皮膜的朝向不變，移動橡皮膜盒，觀察U形管兩側(cè)液面高度差的變化情況。

4.改變橡皮膜盒在水中的深度H,重復(fù)上述步驟。

5.將液體壓強計移到裝有濃鹽水的容器中，重復(fù)上述步驟。

注：圖解實驗步驟按從左往后順序依次進行

大量實驗表明：液體內(nèi)部各個方向都有壓強；同一深度，壓強相等；深度增大，壓強增大；深度相同時,

液體密度越大，壓強越大。

三、*液體壓強公式（選學(xué)）：

p=pgh,式中P表示液體自身產(chǎn)生的向各個方向的壓強，不包括液體受到的外加壓強，單位是Pa,p是

液體密度，單位是kg/m3,g是常數(shù)，g=9.8N/kg,h是液體的深度，單位是m。

要點：1、由公式p=pgh知，液體壓強與液體的密度和深度有關(guān)，與液體的重力、體積無關(guān)。當深度一定時，

P與P成正比，當p一定時，P與h成正比。

2、液體的深度h指的是液體中被研究點到自由液面的豎直距離，即一定要從液體跟空氣的分界面豎直

往下測量，它不是高度，高度由下往上量的，判斷出h的大小是計算液體壓強的關(guān)鍵。

四、連通器

1.像液體壓強計上的U形管那樣，上端開口、底部相連通的容器叫作連通器。

2.探究連通器的特點

①如圖9-12所示，用軟管連接兩根玻璃管構(gòu)成連通器。向其中注入適量水，靜止時兩側(cè)玻璃管中水面的高

度有什么特點？現(xiàn)象：兩側(cè)玻璃管中水面的高度相平。

②將左側(cè)的玻璃管上下移動，當其中的水不流動時，兩側(cè)玻璃管中水面的高度有什么特點？

現(xiàn)象：兩側(cè)玻璃管中水面的高度相平。

實驗表明：向連通器中注入同種液體，當液體靜止時，連通器各部分中的液面總是相平的。這就是連通器

原理。

氣孔

圖9-13茶壺

圖9-14船閘示意圖圖9-15長江三峽的連續(xù)階梯式船閘

連通器的應(yīng)用：連通器的應(yīng)用很廣泛。例如，圖9-13所示的茶壺，壺嘴和壺蓋上的氣孔與空氣相通，因此

壺嘴與壺身構(gòu)成連通器。又如，有些河流的上下游水位相差較大，為了既能控制水位又能讓船舶通行，人

們利用連通器原理設(shè)計建造了船閘。如圖9-14所示，船閘的閘室相當于一個蓄水池。當上游船只到達時，

打開上游閥門，閘室與上游水道構(gòu)成了一個連通器，上游的水進入閘室；待閘室水面與上游水面相平，先

打開上游閘門，讓船只進入閘室，再關(guān)閉上游閥門和閘門。按照同樣的程序操控下游閥門和閘門，就可以

讓船只平穩(wěn)駛到下游。想一想：船只從下游駛往上游，應(yīng)該如何操控各個閥門和閘門？

我國長江三峽水利樞紐程舉世聞名。三峽大壩蓄水后的上下游水位差最大可達40層樓的高度。為保障船

只順利通行，工程技術(shù)人員設(shè)計了階梯式船閘和電梯式船閘兩種，讓"大船爬樓梯，小船乘電梯"。圖9-15

所示是雙線五級連續(xù)階梯式船閘。

至知識點三氣體的壓

一、體驗大氣壓強的存在

1.如圖9-19所示，在易拉罐中注入少量水，用酒精燈加熱，待水沸騰后撤去酒精燈，并隨即用濕紙巾封

住易拉罐開口。片刻后，你觀察到什么現(xiàn)象？現(xiàn)象：易拉罐被壓癟。

圖9-19體驗大氣壓強的存在

上述實驗中，對易拉罐加熱時，其內(nèi)部的高溫空氣和水蒸氣向外排出；易拉罐被封閉并冷卻后，其內(nèi)部氣

壓減小，外部的大氣壓就將它壓癟。

2.馬德堡半球?qū)嶒灢坏C實了大氣壓的存在，而且表明大氣壓非常大。

二、大氣壓強

1.大量實驗表明，大氣對處在其中的物體有壓強，這種壓強叫作大氣壓強，簡稱大氣壓。

2.大氣壓的產(chǎn)生原因：由于空氣有重力，對浸在其中的物體有壓力。

3.大氣壓強的方向：各個方向.

三、大氣壓的測量

1.最早通過實驗測量大氣壓的是意大利科學(xué)家托里拆利。他測出大氣壓值相當于76cm(760mm)高的水

銀柱產(chǎn)生的壓強，約等于l.OxltPPa。在物理學(xué)中，人們通常把這樣大小的大氣壓稱為標準大氣壓。

托里拆利實驗簡單而奇妙。如圖9-21(a)所示，在長約1m、一端開口的細玻璃管中注滿水銀(排出管內(nèi)

的空氣)，用手指堵住管口，將其倒插在水銀槽中，如圖9-21(b)所示。放開堵住管口的手指，管內(nèi)水

銀面下降，直到與水銀槽中水銀面的高度差約為76cm時停止。

圖9-21托里拆利實驗

管內(nèi)水銀面的上方是真空，對水銀面沒有壓強，而管外水銀面的上方是空氣，通過水銀槽中的水銀，對管

內(nèi)水銀產(chǎn)生向上的壓強，維持了76cm高的水銀柱。因此，大氣壓的值等于這段水銀柱產(chǎn)生的壓強。

2.在生產(chǎn)、生活中，通常用氣壓計測量氣體的壓強。氣壓計的種類很多，測量大氣壓常用的是空盒氣壓計

(又稱金屬盒氣壓計)，如圖9-22所示。它的內(nèi)部有一個表面為波紋狀的金屬盒，盒內(nèi)接近真空。大氣壓

作用于金屬盒，其波紋面發(fā)生形變，并通過傳動機構(gòu)推動指針偏轉(zhuǎn)，從表盤上即可讀出大氣壓的值。

圖9-22空盒氣壓計

四、估測大氣壓

如圖9-23所示，將注射器的活塞推到注射器筒的前端，用橡皮帽封住注射器的小孔；在活塞上拴掛一個小

桶，然后向桶里逐漸增加重物，直至活塞剛好被拉動。

圖9-23估測大氣壓的值

器材：20mL的注射器（含橡皮帽）、小桶、重物（如沙子）、大量程彈簧測力計、刻度尺、細繩等。

1.活塞剛好被拉動時，停止向小桶中添加重物。測量小桶和重物的總重，得到大氣對活塞的壓力F。

2.測出注射器上有刻度部分的長度L用注射器的容積V除以長度1,可得活塞的橫截面積S。

3.由p=￡計算大氣壓的值。

S

大氣對活塞注射器注射器有刻度部分活塞的橫截大氣壓

的壓力F/N容積V!mL的長度//cm面積S/m2的值p/Pa

誤差分析：①注射器中的空氣沒有排干凈導(dǎo)致估測的大氣壓值偏?。虎诨钊c注射器內(nèi)壁存在摩擦力導(dǎo)致

估測的大氣壓值偏大。

五、大氣壓的變化

1.大氣壓與高度的關(guān)系：研究表明，大氣壓與海拔高度之間有一定的關(guān)系。海拔高度越高的地方，大氣越

稀薄，大氣壓越小。人們可根據(jù)測量的大氣壓值估算當?shù)氐暮０胃叨取?/p>

2.在同一地點，大氣壓也不是固定不變的。例如，季節(jié)和天氣的變化也會引起大氣壓的變化。因此，人們

常將氣壓變化的信息作為天氣預(yù)報的依據(jù)之一。

在同一時間，地球上兩地間的氣壓不同會引起空氣流動。氣壓差越大，空氣流動越快，由此形成不同等級

的風(fēng)。

3.為什么高壓鍋更易煮熟食物

向燒瓶中注入剛沸騰的水，塞緊瓶塞，將燒瓶倒置，再用冷水澆燒瓶的底部（圖9-24）,可以看到水重新

沸騰起來。想一想：這是為什么？

研究表明，液體的沸點與液面上方的氣壓有關(guān)。氣壓減小時沸點降低，氣壓增大時沸點升高。海拔4000多

米的高原地區(qū)，水的沸點會降到90。。以下，食物不易煮熟。因此，生活在高原地區(qū)的人多選用高壓鍋來燒

煮食物。高壓鍋的密封性能良好，鍋內(nèi)氣體壓強能達到兩個標準大氣壓，水的沸點可升高到120℃，更易

煮熟食物。

圖9-24沸點與壓強的關(guān)系

六、流體壓強與流速的關(guān)系

1.液體和氣體統(tǒng)稱為流體。

2.研究表明，流體的流速越大，壓強越小。自然界和生活中許多現(xiàn)象都與這個規(guī)律有關(guān)。例如，高速列車

進站時，車廂附近的氣流速度大、壓強小，若旅客距離車廂過近，可能會由于氣壓差而被推向列車，從而

受到傷害。因此，高速列車進站時，旅客必須站在站臺的安全線以內(nèi)。

3.飛機能夠騰空而起，其升力主要來自機翼。如圖所示，飛機飛行時，機翼具有的特殊形狀，使得其上方

氣流較快、下方氣流較慢，因而機翼下方空氣的壓強較大，于是機翼就獲得了向上的升力。

所示是雙線五級連續(xù)階梯式船閘。

知識點四浮力

一、浮力

L浸在液體或氣體中的物體，會受到液體或氣體向上托的力，這個力叫作浮力。浮力的方向總是豎直向上

的。

浮力的施力物體：液體或氣體。

2.探究下沉的物體是否受到浮力

用彈簧測力計、石塊（或金屬塊）和一杯水，按照圖9-32所示的步驟試一試。你觀察到什么現(xiàn)象？這些現(xiàn)

象能說明什么？

圖9-32下沉的物體是否受到浮力

實驗現(xiàn)象：（b）或（c）的彈簧測力計示數(shù)相比（a）變小。

手托石塊或把石塊浸入水中，彈簧測力計示數(shù)變小，這說明石塊放入水中雖然下沉，但它也受到浮力。

分析：在彈簧測力計下懸掛石塊，此時彈簧測力計示數(shù)F1等于石塊受到的重力大??；將石塊浸沒在水中，

彈簧測力計示數(shù)為F2O

物體浸沒在水中后，根據(jù)物體的平衡條件，物體受到的豎直向下的重力大小G應(yīng)該等于豎直向上的浮力大小

F浮和彈簧測力計對物體的拉力大小B之和，EPG=F2+F浮，又因為重力大小與K相等，所以浮力%=F「F?。

即圖9-32（a）和圖9-32（c）中彈簧測力計的示數(shù)之差，就等于石塊所受浮力的大小。

3.浮力產(chǎn)生的原因

如圖9-35所示，立方體的上下表面與水面平行，在水中的深度分別為h、％。由于相同深度對應(yīng)點的壓強

均相等，因而左右兩個側(cè)面所受的壓力相互平衡，合力為零。同理，前后兩個側(cè)面所受的壓力也相互平衡,

合力也為零。而立方體下表面受到的水的壓強大于上表面受到的水的壓強，因此水對下表面的壓力已大于水

對上表面的壓力Flo浮力就是由于物體上下表面受到的壓力差產(chǎn)生的，其大小為F浮=F2-Flo

浮力產(chǎn)生的原因?qū)嶒烌炞C：如右上圖所示，取一個塑料礦泉水瓶，用剪刀剪去底部。將瓶口朝下，放入一

個乒乓球，同時向瓶中緩慢注水，發(fā)現(xiàn)有少量水從乒乓球與瓶口的縫隙漏出，乒乓球不會上?。粩Q上瓶蓋,

乒乓球會上浮。解釋你觀察到的現(xiàn)象。

通過上述實驗發(fā)現(xiàn)，當乒乓球下方的水不斷漏出時，盡管乒乓球浸在水中，但下表面并不受到水對它向上

的壓力，所以不會形成水對乒乓球的浮力，乒乓球無法上浮。

此實驗證明了浮力產(chǎn)生的原因是浸沒在液體中的物體，其上下表面受到的壓力差產(chǎn)生的。同時，也說明了

如果浸在液體中的物體下表面如果不受液體的壓力，該物體就不會受到浮力的作用。

4.影響浮力大小的因素

實驗表明，浸在液體中的物體，所受浮力的大小與其排液體的體積和液體的密度有關(guān)。液體密度相同，物

體排開液體的體積越大，受到的浮力越大；液體密度不同，當物體排開液體的體積相同時，液體的密度越

大，物體受到的浮力越大。

二、阿基米德原理

古希臘學(xué)者阿基米德，通過實驗和理論研究得出結(jié)論：浸在液體中的物體所受浮力的大小，等于被物體排

開液體所受重力的大小，即F浮=G排

這就是阿基米德原理。

由G排=機排g=p液V排g,可得

/浮=P液—排g

阿基米德原理也適用于氣體。

/口識點五物體的浮

1.物體的浮沉條件：當重力等于浮力時，物體處于平衡狀態(tài)，物體處于平衡狀態(tài)的兩種情況：

漂浮在液面上和懸浮于液體中。當重力大于浮力時，物體就會下沉；當重力小于浮力時，物體

就會上浮。

r

F浮.4>G.4產(chǎn)浮8=GB7浮cvGc

上浮懸浮下沉漂浮

物體的浮沉條件圖解

2.浸在液體中的物體的一些物理量之間的關(guān)系

(1)物體浸沒在液體中時：%=夕液g曝，G=夕物曝g；