2025學(xué)年(春季版)八年級(jí)物理下冊(cè)10一、章節(jié)概述在八年級(jí)物理下冊(cè)的第十部分內(nèi)容中，我們將深入探索一些極具趣味性和實(shí)用性的物理知識(shí)。這部分知識(shí)與我們的日常生活緊密相連，它涵蓋了壓強(qiáng)、浮力等重要概念的進(jìn)一步拓展以及相關(guān)規(guī)律的應(yīng)用，通過(guò)對(duì)這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)，我們能夠更好地理解自然界中的許多現(xiàn)象，并且學(xué)會(huì)運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。二、壓強(qiáng)知識(shí)的深化（一）固體壓強(qiáng)的復(fù)雜情境在之前的學(xué)習(xí)中，我們已經(jīng)了解了固體壓強(qiáng)的基本公式\(p=\frac{F}{S}\)。在這一部分，我們將面對(duì)更為復(fù)雜的固體壓強(qiáng)問(wèn)題。例如，當(dāng)多個(gè)物體疊加放置時(shí)，我們需要準(zhǔn)確分析每個(gè)物體所受的壓力和受力面積。假設(shè)在水平地面上有一個(gè)長(zhǎng)方體木塊\(A\)，其質(zhì)量為\(m_A=5kg\)，底面積為\(S_A=0.1m^2\)，在木塊\(A\)上放置一個(gè)正方體鐵塊\(B\)，鐵塊\(B\)的質(zhì)量為\(m_B=3kg\)，底面積為\(S_B=0.05m^2\)。首先，我們來(lái)分析木塊\(A\)對(duì)地面的壓強(qiáng)。木塊\(A\)對(duì)地面的壓力\(F=G_A+G_B=(m_A+m_B)g=(5kg+3kg)\times10N/kg=80N\)，受力面積為\(S=S_A=0.1m^2\)，根據(jù)壓強(qiáng)公式可得\(p=\frac{F}{S}=\frac{80N}{0.1m^2}=800Pa\)。而鐵塊\(B\)對(duì)木塊\(A\)的壓強(qiáng)，壓力\(F_B=G_B=m_Bg=3kg\times10N/kg=30N\)，受力面積\(S=S_B=0.05m^2\)，則壓強(qiáng)\(p_B=\frac{F_B}{S_B}=\frac{30N}{0.05m^2}=600Pa\)。通過(guò)這樣的例子，我們可以看到，在分析固體壓強(qiáng)時(shí)，準(zhǔn)確確定壓力和受力面積是關(guān)鍵。壓力并不總是等于物體的重力，只有當(dāng)物體放在水平面上且處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，壓力才等于重力。而受力面積是兩個(gè)物體相互接觸的那部分面積。（二）液體壓強(qiáng)的拓展液體壓強(qiáng)的公式為\(p=\rhogh\)，其中\(zhòng)(\rho\)是液體的密度，\(h\)是深度。在這部分內(nèi)容中，我們將探討液體壓強(qiáng)在不同形狀容器中的特點(diǎn)。1.不同形狀容器底部液體壓強(qiáng)比較-有三個(gè)形狀不同但底面積相同的容器\(A\)（柱形容器）、\(B\)（上寬下窄容器）、\(C\)（上窄下寬容器），它們都裝有相同高度的同種液體。根據(jù)液體壓強(qiáng)公式\(p=\rhogh\)，由于液體密度\(\rho\)相同，深度\(h\)相同，所以三個(gè)容器底部受到的液體壓強(qiáng)相等，即\(p_A=p_B=p_C\)。但是，容器底部受到的液體壓力\(F=pS\)，雖然壓強(qiáng)相等，底面積\(S\)也相等，但是液體對(duì)容器底部的壓力與液體重力的關(guān)系卻不同。在柱形容器\(A\)中，液體對(duì)容器底部的壓力等于液體的重力\(F_A=G_{液A}\)；在上寬下窄容器\(B\)中，液體對(duì)容器底部的壓力小于液體的重力\(F_B\ltG_{液B}\)；在上窄下寬容器\(C\)中，液體對(duì)容器底部的壓力大于液體的重力\(F_C\gtG_{液C}\)。2.連通器原理的應(yīng)用連通器是上端開(kāi)口、下端連通的容器。當(dāng)連通器中裝有同種液體且液體不流動(dòng)時(shí)，各容器中的液面總是相平的。在生活中，連通器有很多應(yīng)用，比如茶壺就是一個(gè)典型的連通器。茶壺的壺身和壺嘴構(gòu)成了連通器，當(dāng)向茶壺中倒水時(shí)，水在壺身和壺嘴中會(huì)保持相同的高度，這樣才能保證水順利從壺嘴倒出。還有船閘，它也是利用連通器原理工作的。船從上游駛往下游時(shí)，先打開(kāi)上游閥門，使閘室和上游形成連通器，閘室內(nèi)水位上升到和上游水位相平，船駛?cè)腴l室，然后關(guān)閉上游閥門，打開(kāi)下游閥門，閘室和下游形成連通器，閘室內(nèi)水位下降到和下游水位相平，船就可以駛往下游了。（三）大氣壓強(qiáng)的奧秘大氣壓強(qiáng)是由于大氣層受到重力作用且具有流動(dòng)性而產(chǎn)生的。我們可以通過(guò)一些實(shí)驗(yàn)來(lái)感受大氣壓強(qiáng)的存在。1.馬德堡半球?qū)嶒?yàn)在歷史上，馬德堡半球?qū)嶒?yàn)是證明大氣壓強(qiáng)存在的著名實(shí)驗(yàn)。將兩個(gè)半球合在一起，抽出里面的空氣，然后用兩隊(duì)馬向相反方向拉，很難將半球拉開(kāi)。這是因?yàn)榍騼?nèi)空氣被抽出后，球外受到大氣壓強(qiáng)的作用，兩個(gè)半球被緊緊地壓在一起。這個(gè)實(shí)驗(yàn)生動(dòng)地展示了大氣壓強(qiáng)的巨大力量。2.托里拆利實(shí)驗(yàn)托里拆利實(shí)驗(yàn)則準(zhǔn)確地測(cè)量出了大氣壓強(qiáng)的值。在一根一端封閉的玻璃管中灌滿水銀，然后將開(kāi)口端倒插入水銀槽中，管內(nèi)水銀面會(huì)下降到一定高度后不再下降，此時(shí)管內(nèi)外水銀面的高度差約為\(760mm\)。根據(jù)液體壓強(qiáng)公式\(p=\rhogh\)，水銀的密度\(\rho_{水銀}=13.6\times10^3kg/m^3\)，\(h=0.76m\)，\(g=10N/kg\)，可算出大氣壓強(qiáng)\(p=\rho_{水銀}gh=13.6\times10^3kg/m^3\times10N/kg\times0.76m\approx1.013\times10^5Pa\)。大氣壓強(qiáng)的大小并不是固定不變的，它會(huì)隨著海拔高度的升高而減小。在高原地區(qū)，大氣壓強(qiáng)較低，水的沸點(diǎn)也會(huì)降低，所以在高原上煮飯需要使用高壓鍋，以提高鍋內(nèi)的氣壓，從而提高水的沸點(diǎn)，使食物能夠煮熟。三、浮力知識(shí)的進(jìn)階（一）浮力的產(chǎn)生原因浮力是浸在液體（或氣體）中的物體受到向上的力。浮力產(chǎn)生的原因是物體上下表面受到液體（或氣體）的壓力差。假設(shè)一個(gè)邊長(zhǎng)為\(a\)的正方體浸沒(méi)在水中，上表面距離水面的深度為\(h_1\)，下表面距離水面的深度為\(h_2\)（\(h_2=h_1+a\)）。上表面受到水向下的壓力\(F_1=p_1S=\rhogh_1a^2\)，下表面受到水向上的壓力\(F_2=p_2S=\rhogh_2a^2=\rhog(h_1+a)a^2\)，則浮力\(F_{浮}=F_2-F_1=\rhog(h_1+a)a^2-\rhogh_1a^2=\rhogaa^2=\rhogV_{排}\)，其中\(zhòng)(V_{排}=a^3\)是正方體排開(kāi)液體的體積。這就從理論上推導(dǎo)了阿基米德原理。（二）阿基米德原理的應(yīng)用阿基米德原理的內(nèi)容是：浸在液體中的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于物體排開(kāi)液體所受的重力，即\(F_{浮}=G_{排}=\rho_{液}gV_{排}\)。1.測(cè)量物體密度利用阿基米德原理可以測(cè)量一些物體的密度。例如，要測(cè)量一個(gè)不規(guī)則小石塊的密度。首先，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出小石塊在空氣中的重力\(G\)，根據(jù)\(G=mg\)可算出小石塊的質(zhì)量\(m=\frac{G}{g}\)。然后，將小石塊浸沒(méi)在水中，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出此時(shí)小石塊受到的拉力\(F\)，則小石塊受到的浮力\(F_{浮}=G-F\)。根據(jù)阿基米德原理\(F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}\)，因?yàn)樾∈瘔K浸沒(méi)在水中，\(V_{排}=V_{石}\)，所以\(V_{石}=\frac{F_{浮}}{\rho_{水}g}=\frac{G-F}{\rho_{水}g}\)。最后，根據(jù)密度公式\(\rho=\frac{m}{V}\)，可算出小石塊的密度\(\rho_{石}=\frac{m}{V_{石}}=\frac{\frac{G}{g}}{\frac{G-F}{\rho_{水}g}}=\frac{G}{G-F}\rho_{水}\)。2.輪船、潛水艇和氣球的原理-輪船是利用漂浮條件工作的。輪船的外殼是用鋼鐵制成的，雖然鋼鐵的密度大于水的密度，但輪船做成空心的，增大了排開(kāi)水的體積，根據(jù)阿基米德原理\(F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}\)，排開(kāi)水的體積增大，輪船受到的浮力增大，當(dāng)浮力等于輪船的重力時(shí)，輪船就可以漂浮在水面上。輪船的排水量是指輪船滿載時(shí)排開(kāi)水的質(zhì)量，根據(jù)排水量可以計(jì)算出輪船滿載時(shí)受到的浮力\(F_{浮}=G_{排}=m_{排}g\)。-潛水艇是通過(guò)改變自身重力來(lái)實(shí)現(xiàn)上浮和下沉的。潛水艇有一個(gè)水艙，當(dāng)水艙中充水時(shí)，潛水艇的重力增大，當(dāng)重力大于浮力時(shí)，潛水艇下沉；當(dāng)用壓縮空氣將水艙中的水排出時(shí)，潛水艇的重力減小，當(dāng)重力小于浮力時(shí)，潛水艇上??；當(dāng)重力等于浮力時(shí)，潛水艇可以懸浮在水中。-氣球是利用空氣的浮力升空的。氣球內(nèi)充有密度小于空氣的氣體，如氫氣、氦氣等。根據(jù)阿基米德原理，氣球受到的浮力\(F_{浮}=\rho_{空氣}gV_{排}\)，當(dāng)浮力大于氣球的重力時(shí)，氣球就可以升空。（三）物體的浮沉條件物體在液體中的浮沉取決于物體所受浮力和重力的大小關(guān)系。1.當(dāng)\(F_{浮}\gtG\)時(shí)，物體上浮例如，將一個(gè)乒乓球放入水中，乒乓球受到的浮力大于它自身的重力，所以乒乓球會(huì)上浮，最終漂浮在水面上，此時(shí)\(F_{浮}=G\)。2.當(dāng)\(F_{浮}=G\)時(shí)，物體懸浮或漂浮懸浮是指物體可以靜止在液體內(nèi)部任意深度的位置，此時(shí)物體的密度等于液體的密度。而漂浮是指物體部分露出液面，此時(shí)物體的密度小于液體的密度。3.當(dāng)\(F_{浮}\ltG\)時(shí)，物體下沉一塊鐵塊放入水中，鐵塊受到的浮力小于它的重力，所以鐵塊會(huì)下沉到水底。四、壓強(qiáng)和浮力知識(shí)的綜合應(yīng)用（一）液壓機(jī)與浮力的結(jié)合在一些工業(yè)生產(chǎn)中，會(huì)用到液壓機(jī)與浮力的綜合應(yīng)用。例如，在打撈沉船時(shí)，先在沉船周圍放置一些大型的浮筒，向浮筒中充入適量的水，使浮筒和沉船整體的重力大于浮力，浮筒和沉船一起下沉到沉船位置。然后將浮筒與沉船固定在一起，用壓縮空氣將浮筒中的水排出，浮筒受到的浮力增大，當(dāng)浮力大于浮筒和沉船的總重力時(shí)，就可以將沉船打撈上來(lái)。在這個(gè)過(guò)程中，涉及到了液體壓強(qiáng)（浮筒在水中受到液體壓強(qiáng)的作用）和浮力的知識(shí)，同時(shí)也利用了液壓機(jī)來(lái)壓縮空氣排出浮筒中的水。（二）潛水裝備中的物理原理潛水員在潛水時(shí)需要穿著專業(yè)的潛水裝備。潛水服可以保護(hù)潛水員免受寒冷和水壓的傷害。潛水服一般有一定的厚度，它可以減小潛水員身體受到的壓強(qiáng)變化。同時(shí)，潛水員還會(huì)攜帶一個(gè)浮力調(diào)整裝置（BCD），通過(guò)向BCD中充入或放出空氣來(lái)調(diào)整自身的浮力。當(dāng)潛水員想要下潛時(shí)，放出BCD中的空氣，使自身重力大于浮力；當(dāng)潛水員想要上浮時(shí)，向BCD中充入空氣，使自身浮力大于重力。在潛水過(guò)程中，潛水員還需要注意控制下潛深度，因?yàn)殡S著深度的增加，液體壓強(qiáng)會(huì)增大，對(duì)潛水員的身體會(huì)造成更大的壓力。五、實(shí)驗(yàn)探究與科學(xué)思維培養(yǎng)（一）實(shí)驗(yàn)探究的重要性在學(xué)習(xí)壓強(qiáng)和浮力這部分知識(shí)時(shí)，實(shí)驗(yàn)探究是非常重要的學(xué)習(xí)方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們可以直觀地觀察到物理現(xiàn)象，驗(yàn)證物理規(guī)律，培養(yǎng)我們的動(dòng)手能力和觀察能力。例如，在探究液體壓強(qiáng)與深度的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，我們可以使用壓強(qiáng)計(jì)來(lái)測(cè)量不同深度處液體的壓強(qiáng)。將壓強(qiáng)計(jì)的探頭放入液體中不同深度的位置，觀察U形管中液面的高度差，從而得出液體壓強(qiáng)隨深度的增加而增大的結(jié)論。（二）科學(xué)思維的養(yǎng)成在學(xué)習(xí)過(guò)程中，我們要養(yǎng)成科學(xué)思維的習(xí)慣。遇到問(wèn)題時(shí)，要善于分析問(wèn)題，提出假設(shè)，然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)或理論推導(dǎo)來(lái)驗(yàn)證假設(shè)。例如，在探究物體的浮沉條件時(shí)，我們可以先根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)提出假設(shè)：物體的浮沉可能與物體的密度和液體的密度有關(guān)。然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)，將不同密度的物體放入不同液體中，觀察物體的浮沉情況，最后總結(jié)出物體的浮沉條件與物體所受浮力和重力的大小關(guān)系。同時(shí)，我們還要學(xué)會(huì)運(yùn)用類比、推理等科學(xué)方法。比如，將液體壓強(qiáng)和固體壓強(qiáng)進(jìn)行類比，找出它們的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，這樣可以更好地區(qū)分和理解這兩種壓強(qiáng)。六、總結(jié)與展望通過(guò)對(duì)八年級(jí)物理下冊(cè)第十部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，我們深入了解了壓強(qiáng)和浮力的相關(guān)知識(shí)。從固體壓強(qiáng)、液體壓強(qiáng)到大氣壓強(qiáng)，從浮力的產(chǎn)生原因到阿基米德原理的應(yīng)用，再到物