第九章压强与浮力

１第九章压强与浮力你将学习●压力、压强的概念及增加、减少压强的方法。●液体内部的压强规律及其应用。●大气压强的现象及其应用，流体压强与流速的关系。●浮力的概念、规律及其应用。你将经历●实验探究压力作用的效果、液体压强、浮力大小决定因素的过程，感受控制变量的研究方法。●建立科学的物理模型，推导液体压强公式的过程。●应用知识解决实际问题的过程，感受成功的喜悦。你将体验●观察生活，大胆怀疑，勇于探索的乐趣，养成实事求是的科学态度和坚强的毅力。●人与自然的和谐关系，领略建设三峡工程的重要性，感受祖国的强大。●好奇心、求知欲、动手实验对知识学习、能力形成的重要性。第一节压强一、活动指导活动9.1◎认真观察图片和文字说明，首先确定施力物体和受力物体，并画出各力的示意图。◎根据异中求同的比较法，找出它们的相同点。这些力都垂直作用于物体表面。活动9.2◎认真观察图片，结合亲身生活场境的想象，利用同中求异的比较法，大胆猜想影响压力作用效果的因素。◎取一支铅笔，用两手指捏住一端削尖的铅笔两端，如图所示。根据两手指的感受，和看到的手指凹陷程度，体验压力作用效果。说一说，其原因。◎实验探究——压力作用效果探究方法：控制变量法实验一器材：海棉、矿泉水瓶（内装一定数量的水）。做法：①将装满水的矿泉水瓶正放在海棉上；第二次将瓶中水倒掉一半，再正放在海棉上。观察二次海棉的凹陷程度，记录并说明此现象的原因。②将装满水的矿泉水瓶，分别正放和倒放在海棉上，观察二次海棉的凹陷程度，记录并说明此现象的原因。③综合①、②你能得出什么结论。实验二器材：容器（盛有沙子）、小桌（用钉子做桌腿）、重物。２做法：①将小桌正放在容器中的水平的沙面上，第一次，桌面上不放重物，观察桌腿陷入沙中的深度，并作记录；第二次，把重物放在桌面上，再次观察桌腿陷入沙中的深度，并作记录。比较两面次现象，说明了什么？②将放有重物的小桌，分别正放和倒放在容器中的水平沙面上，分别观察桌腿和桌面陷入沙中的深度，并作记录。比较两面次现象，说明了什么？③综合①、②你能得出什么结论。活动9.3◎用方格纸测面积的方法是一种统计的方法，在社会生活和工农业生产中常用这种方法进行调查统计。◎为了提高测量的准确性和测量的方便，建议方格纸取边长为1㎝方格为易。◎思考：如何能迅速改变人对地面的压强？二、学习指导（1）在探究压力作用效果的活动中，首先要弄清楚受力面积的含义，受力面积是指受压力作用的物体与施加压力的物体相互挤压接触的那部分面积；其次要采用控制变量的方法分别研究压力作用效果与压力大小和受力面积的关系；最后要在实验中仔细观察受压物体的变形情况，通过对比得出结论。（2）压力和重力的区别和联系压力和重力的区别联系压力重力当物体放置于水平支承面上时，压力大小等于物体的重力。例如：人站在水平地面上时，F=G。力的性质挤压而产生的弹力地球的吸引而产生力的方向垂直于受力面竖直向下力的作用点在接触的物体表面在重心施力物体被支承的物体地球例题：底面积为10cm2，高20cm的粗细均匀的实心铝柱体，竖直地放在面积为1m2的水平桌面上，求铝柱对水平桌面产生的最小压强？思路分析：由于铝柱是放在水平面上，所以水平面受到的压力大小等于铝柱受到的重力；题中要求最小压强，即要找到它们之间最大的相互接触面积（S=10cm2）.已知：S=10cm2=1×10-3m2h=20cm=0.2mρ=2.7×103kg/m3求：P解：P=SF=SG=Smg=Svg=SShg=gh=2.7×103kg/m3×9.8N/kg×0.2m=5.292×103Pa答：铝柱对水平桌面的最小压强为5.292×103Pa小结：①在计算压强时一定要注意公式中的面积S是物体的受力面积，而本题中完全可以不必知道它的大小，这里切不可因要计算铝柱对水平面产生的最小压强而不加分析地将1m2误认为受力面积；②公式P=ρgh只适用于粗细均匀的柱形物体放于水平支承面的情况。３三、W.W.W1、重10N的物体放在某支持面上，支持面受到的压力（）A、一定等于10NB、一定大于10NC、一定小于10ND、无法判断2、一名初中生站在地面上，他对地面的压强大约是（）A、102PaB、103PaC、104PaD、106Pa3、下列事例中各用什么方法增大或减小压强的刀的刃口磨得很能薄（方法：）铁轨铺在枕木上（方法：）拧螺丝时，在螺母下面加一个较大的垫圈（方法：）4、为了探究压力的作用效果与哪些因素有关，某同学用若干个同种材料制成的不同物体放在同一水平细沙面上，进行了三组实验，并记录有关数据分别如表一、表二、表三所示。实验时，他仔细观察沙面的凹陷程度，并通过比较，发现每一组沙面的凹陷程度相同，而各组却不同，第一组凹陷程度最大，第二组其次，第三组最小。表一表二实验序号压力（N）受力面积（㎝2）16.01029.01531220实验序号压力（N）受力面积（㎝2）43.01054.51566.020表三实验序号压力（N）受力面积（㎝2）73.02084.53096.040（1）分析比较实验序号1和4（或2与5、3与6）及观察到的现象，可得出的初步结论是____________________________________________________________________（2）分析比较________________________及观察到的现象，可初步得到的结论是：当压力相同时，受力面积越小，压力的作用效果越显著。（3）请进一步综合分析比较表一、表二、表三中的数据及观察到的现象，并归纳得出结论。（a）分析比较________________及观察到的现象，可得出：______________________。（b）分析比较________________及观察到的现象，可得出：______________________。5、红军二万五千里长征是从红色故都——瑞金始发的。途中，不少革命先烈过草地时陷入了沼泽地……为了减少牺牲，，请你应用所学压强知识，谈谈红军战士过草地时可采取的预防或营救措施。6、甲、乙两个等高圆柱形铜柱，如图所示，竖直地放在水平桌面上，桌面受到的压力之比为3：5，则桌面受到的压强之比为甲乙____________，甲、乙铜柱的横截面积之比为_________。7、拖拉机的履带是由一块块的金属板连接而成的，每块金属板上都有一两条凸起的棱，金属板的作用是_______________________，而凸起的棱的作用是___________________________。8、假如由你来设计一座用大理石建造的纪念碑，在设计时，你需要考虑这座纪念碑对地面的压强大约有多大，那么，你应该用什么原理，收集哪些数据来进行估测。9、请你设计一个方案，较准确地测量出一张纸对桌面的压强。４10、在海滩发案现场留下了罪犯清晰的站立脚印，公安人员立即用蜡浇铸了如右图所示的鞋模，测量蜡鞋模的平均厚度为3cm，质量675g；又经测试达到脚印同样深度的压强为1.5×104Pa，罪犯的体重为多少？（ρ蜡=0.9×103kg/m3）11、用一种厚度为8㎝，密度为2.4×103Kg/m3的长方体砖砌墙。砌墙使用的水泥砂浆的密度为2.2×103Kg/m3，砖缝间水泥砂浆的厚度为1㎝。若在建筑施工中要求墙体对墙基的压强不得超过4.9×105Pa，求此砖墙的高度不得超过多少？12、用你认为最合适的形式总结一下本节的知识要点。四、相关链接睡软床和打针的科学你一定有过这样的体验：躺在只铺了一条席子的硬板床上，觉得硬邦邦的，很不好受；而睡在铺有席梦思的床上，就觉得十分柔软舒适。据称，香港的一次博览会上获奖的一组沙发竟然是按照人体的背部形状做出的，人们躺上去很舒服。在这里，身体对床的压力是一样的，为什么你的感觉竟这样不同呢？原因就在于压强不一样。因为人睡在席梦思上比睡在硬板床上接触的面积S要大得多，所以由压强公式p=F／S可知：人睡在席梦思上比在硬板床上身体受到的压强p要小得多，自然人睡在席梦思上感到舒服得多。想一想:在实践中，用增大接触面积来减小压强的例子是很多的，请你列举几例。看完这些，请不要误认为压强大不是好事。在许多实际问题中，人们常常千方百计地设法增大压强。比如注射用的针头，总是尽可能做得很尖、很细。这样，就是用很小的力也会产生足够大的压强，把针头扎进肌肉里。如果针头很钝，粗得象钉子，就是用比较大的力，产生的压强也不足以使针头迅速扎进骨肉，给病人带来痛苦！现在有一种更先进的注射器法，使用没有针头的注射器，它的外形就象一支手枪，“枪口”细小，用药液做“子弹”。注射的时候把“枪口”对准注射部位，一扣“扳机”，立即发射的一束纤细而高速的药液，对肌肉产生很大的压强，迅速射入体内，病人毫无痛苦。这种技术在现代高精度工件加工中也有广泛的应用呢！能砌多高的墙？世界上有几座大高楼，楼高超过了四百米。楼高墙也高，四百米高的墙压强相当大，所以底层的墙都砌得很厚很厚。现在问你：“盖大高楼，用砖来砌墙，是不是想砌多高就可以砌多高呢？”这个问题，实际上是在问，楼房最底层的砖能承受多大压强。如果压强太大，超过了砖的承受力，下面的砖就会被压碎。因此，用砖砌墙，高度是有一定限制的，并不是砌多高都可以。那么，现在的高楼是如何建成的？查一查:请你调查一下有关高楼建造结构的种类，和它们的特点，并设想如何建造一幢未来的摩天大楼。５第二节：液体和气体压强一、活动指导活动9.4◎实验探究——液体内部压强活动准备：①取一个塑料瓶，在其底部和侧壁分别挖一个较大的孔，再用橡皮膜将包好扎实，使其不漏水；②在瓶盖上戳一小孔，插入塑料吸管，用密封胶胶好；③在吸管上贴上不干胶彩条，作为标度，测量塑料瓶在水中的深度。进行活动：①将塑料瓶放入水中不同深度，或同一深度不同方向，观察、记录橡皮膜的凹陷情况。再用盐水重复做一次。探究液体内部压强与液体深度的关系；②将塑料瓶分别放入水和盐水中相同的深度，观察、记录、比较橡皮膜的凹陷情况。探究液体内部压强与液体密度的关系。活动9.5大气有压力吗？◎在杯口平滑的玻璃杯里装满水。把硬纸片放在上面当盖子，用手按住纸一面把杯子颠倒过来。按着的手放开试试。水会怎么样呢？◎取矿泉水瓶和乒乓球，用同上的方法试一下。在乒乓球上预先贴上塑料片，轻轻地吹叶片，乒乓球就会转起来。而且水也不会落下来。◎用易拉罐做实验时，所用的面团要大一些，否则面团易被“吸”进去，实验不成功。此实验还可预先用铁丝捆住易拉罐，做一个把手，加热后再直接将易拉罐倒叩在水中。现象会非常明显。活动9.6让我们来尝试一下升力吧！◎模拟机翼为什么会上升时，注意气流要“平、稳、快”。气源的出气口为偏平形为好。◎切一条细而长的纸条，用手拿住纸条的一端，紧贴着放在嘴巴的下面（如图一）。沿着纸条的上方，猛地一口气吹出去，纸条就向上舞起来了（如图二）。这是什么原因？◎用细线把两个乒乓球相隔10㎝吊在空中，然后对准它们的中间用力吹气。这两个乒乓球是否会因为受到从中间通过的气流的挤压，而向两侧分离呢？试试看。６用同样的道理，你能用吸管把放在面前酒杯里的乒乓球，吹到邻近的酒杯中去吗？怎样吹就能很容易做到。二、学习指导1．你能正确理解公式P=ρgh的意义吗？会用公式P=ρgh进行有关计算吗？公式P=ρgh计算的是由于静止液体自身的重力而产生的压强，不包括大气压强。从公式可知，液体内部的压强只跟液体的密度和所求点深度有关，而与液体的体积、液体的总重及容器形状无关。所谓液体中某点的“深度”，是指液体内某点到液面的竖直高度。如图所示，A、B、C三点的深度分别为h1、h2、h3。2．静止液体对容器底部产生压力不一定等于液体的重力由于液体有重力，所以液体对容器底要产生压力，这两个数值是否一定相等呢？下图是形状不同的三个容器A、B、C，它们的底面积都是S盛有深度都为h的同种液体，液体密度是ρ。ABC由液体压强公式知，A、B、C三个容器底部所受液体的压强相等，即PA=PB=PC=ρgh，又因为三个容器的底面积都是S，所以三个容器底部受到的压力相等，即FA=FB=FC=ρghS。从图中明显看出三个容器中所装液