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有关信息的传递的物理知识点总结

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文章摘要:信息作为当今社会发展的重要因素,受到世界各国的重视,信息技术的先进程度直接影响的是本国的社会发展。对于如何对信息进行更好的传递也是当今科学发展的一个方向。本章的重点是学习电磁波是如何产生和传播的,其传播的条件是什么,以及电磁波的有关特性。知道广播、电视、移动通信的工作原理。…

有关信息的传递的物理知识点总结

信息作为当今社会发展的重要因素,受到世界各国的重视,信息技术的先进程度直接影响的是本国的社会发展。对于如何对信息进行更好的传递也是当今科学发展的一个方向。本章的重点是学习电磁波是如何产生和传播的,其传播的条件是什么,以及电磁波的有关特性。知道广播、电视、移动通信的工作原理。

新知归纳:

一、现代顺风耳――电话

● 电话的基本构造和原理:最简单的电话又话筒和听筒组成,话筒和听筒之间连着一对电话线;话筒把声音转化为电流,电流沿着导线把信息传到远方,在另一端,电流使听筒的膜片振动,携带信息的电流又变成了声音。

话筒:

① 基本构造:老式话筒中有一个装着碳粒的小盒子,上面盖有膜片。

② 作用:把声信号变成电信号。当对着话筒讲话时,膜片时紧时松地压迫碳粒,它们的电阻随之变化,流过碳粒的电流就会相应改变,于是形成了随声音变化的电流信号。

听筒:

① 基本构造:听筒内有一个磁铁,磁铁上绕着线圈,磁铁前面有一个薄铁膜片。

② 作用:把电信号变成声信号。听筒内有一个磁铁,磁铁上绕着线圈,前面有一个薄铁膜片。由于磁铁的吸引,薄铁膜片有些弯向磁极,在电话接通时,听筒和对方的话筒串联在一个电路中,当从话筒传来按说话声音振动而强弱变化的电流时,磁铁对膜片的吸引力发生了强弱的变化,使膜片振动起来,在空气中形成声波,就可以听到对方讲话了。

● 电话交换机:连接电话,提高线路利用率。

● 两种信号:模拟信号和数字信号。

模拟特点:模拟信号在长距离传输和多次加工、放大过程中,信号电流的波形会改变,从而使信号丢失一些信息,表现为声音、图像失真,严重时会使通信中断。

数字信号的特点:通常的数字信号只包含两种不同的状态,形式简单,所以抗干扰能力特别强。

二、电磁波的海洋

● 电磁波:迅速变化的电流周围存在电磁波,它可以传递信息。

电磁波的传播不需要介质;

真空可传播。C=λf.(c=3×108m/s)。(λ电磁波的波长;单位m)。(f为频率;单位HZ)。1MHZ=103KHZ=106HZ。

● 无线电波:频率在数百千赫至数百兆赫的那部分电磁波叫无线电波。

可见光是电磁波大家族的一员。

● 微波炉:利用微波使食物的分子在微波的作用下剧烈振动,使内能增加,温度升高。

三、广播、电视和移动通信

● 无线电广播信号的发射和接收:话筒把声音信号转换成电信号,用调制器把它加载在高频电磁波上,再通过天线发射到空中。接收机调谐选出特定频率的信号,通过电子线路把声音信号选出来,放大后送到扬声器,把电信号转换成声音。

电视的发射与接收与广播相似,既传播声音信号又传递图像信号。

● 移动电话的工作原理:手机和基地台进行无线电信号传输。

音频、视频、射频和频道:

由声音变成的电信号,它的频率跟声音相同,在几十赫到几千赫之间,叫做音频信号。

由图像变成的电信号,它的频率在几赫到几兆赫之间,叫做视频信号。

音频电流和视频电流在空间激发电磁波的能力很差,需要把它们加载到具有更好的发射能力的电流上,才能发射到天空中,这种电流的频率更高,这种更高频率的电流教做射频电流。

四、越来越宽的信息之路

微波通信

微波通信是无线通信的一种。微波的波长在10m~1mm之间,频率在30 MHz~ 3×105MHz之间。一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话。微波的性质更接近光波,大致沿直线传播,不能沿地球绕射,因此,必须每隔50km左右就建设一个微波中继站,用来把上一站传来的信号处理后,再发射到下一站去,而且信号传递的距离越远,需要的中继站越多,在遇到雪山、大洋时,根本无法建设中继站,为了实现全球通信,人们建立了卫星通信系统。

卫星通信

人类已经能够发射人造卫星了,用通信卫星做微波通信的中继站,实现了卫星通信的梦想。通信卫星大多是相对地球“静止”的同步卫星,从地球上看,它好像悬挂在空中静止不动。在地球的周围均匀地配置3颗同步通信卫星,就覆盖了几乎全部地球表面,可以实现全球通信,几个太空微波中继站,从一个地面站接收的电信号,经过处理后,发送到另一个或几个地面站。现在通过卫星电视,一个地方出现的突发事件,全世界的人们几乎可以立刻看到现场的画面。

光纤通信

光纤通信是光从光导纤维的一端射入,在内壁上多次反射,从另一端射出,这样就把它携带的信息传到了远方。

电磁波的传播速度等于光速,实际上光也是一种电磁波,与微波相比,光的频率更高,如用光束通信,它的前景更广阔,但是,普通的光源夹杂了许多不同波长的光,难以携带信息。

光纤通信传送的不是普通的光,而是一种频率单一、方向高度集中的激光,激光的频率必无线电波高得多,频率越高,传递信息的容量越大。我国有世界上最长的一条光纤通信干线,它经过北京、河北、湖北、湖南到广州,延伸到南宁、海口,全长4700km,可提供10.5万条长途电话的通信。

网络通信

目前使用最频繁的网络通信形式是电子邮件,如二人的计算机分别跟一个叫做服务器的大计算机相连,这就是平常上的上网。

电子邮件像电话一样快,但是又像信件一样方便,收件人可以在任何时候打开信箱,查看邮件。除了文字之外,我们也可以把相片、语音及任何信息变成数学文件用电子邮件传递。

世界上凡是计算机集中的地方,例如企业、机关、某些居民小区等,大都已经把自己的计算机连在一起了。这些网路又互相联结,成为世界上最大的计算机网络,叫做因特网,这样就能做到信息资源的共享。除收发电子邮件外,我们还可以从网上看到不断更新的新闻,查到所需要的各种资料。

计算机之间的联结,除了使用金属线外,还使用光缆、通信卫星等各种通信手段,随着通信技术的发展,现在已经可以在很短的时间内来传递越来越大的信息量,可以说,信息之路越来越宽了。

八年级下册物理知识点总结:第六章 电压 电阻(人教版)

文章摘要:本章是对于电路的进一步学习,重在理解电压的概念,电路中电压的有关计算。难点在于对串联电路和并联电路的理解与运用。串联电路的特点,在电路中如何进行有关的计算,并联电路的特点以及在有关计算中公式的运用。电阻的理解,理解电阻在电路中的作用。…

本章是对于电路的进一步学习,重在理解电压的概念,电路中电压的有关计算。难点在于对串联电路和并联电路的理解与运用。串联电路的特点,在电路中如何进行有关的计算,并联电路的特点以及在有关计算中公式的运用。电阻的理解,理解电阻在电路中的作用。

新知归纳:

一、电压

●电压:一段电路中产生电流,它的两端就要有电压(电压是使电路中的自由电荷发生定向移动形成电流的原因)。电源提供电压,电压形成电流。(有电流一定有电压,有电压不一定有电流)

电压物理量的符号:U

● 电压表:测量电压(分析电路时,电压表所在的位置相当于断路)。

量程:0-3V(大格:1V,小格:0.1V)

0-15V(大格:5V,小格:0.5V)

●使用:1、电压表要并联在电路中;2、电流要从“+”接线柱流入,从“―”接线柱流出;3、不要超过电压表的量程。(用大量程试触,不超小量程,用小量程测量)

二、探究串联、并联电路的电压的规律

●电池的串联:串联电池组的电压等于各节电池的电压之和。

●电池的并联:并联电池组的电压等于每节电池的电压。

●串联电路的电压:串联电路中,各部分电路的电压之和等于总电压。

●并联电路的电压:并联电路中,各支路两端的电压相等。

●电池的能量转化:化学能转化为电能。(化学电池)

防止废电池对环境的危害:

①使用优质电池。

②回收废旧电池。

③不要随意丢弃旧电池。

三、电阻

●电阻:表示导体对电流阻碍作用的大小。导体对电流的阻碍作用越大,电阻就越大,通过导体的电流就越小。

物理量符号:R

单位:欧姆(Ω);常用的单位有:兆欧(MΩ)、千欧(KΩ)。1MΩ=103KΩ;1KΩ=103Ω。

●决定电阻大小的因素:导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小决定于导体的材料、长度、横截面积和温度(大部分材料温度升高,电阻变大)。(导体的电阻的大小和长度成正比,和横截面积成反比)。(电阻与加在导体两端的电压和通过的电流无关)。

●控制变量法:物理中对于多个因素的问题,常常采用控制变量的办法,把多因素的问题变成多个单因素的问题,分别加以研究,最后再综合解决,这种方法叫控制变量法。

四、变阻器

●滑动变阻器:结构:(电阻丝、绝缘管、滑片、接线柱等)

●原理::改变连入电路中电阻线的长度来改变电阻,从而改变电路中的电流的。

●作用:改变电路中的电流和电压;对电路起保护作用。

●正确使用:

①应串联在电路中使用。

②接线要“一上一下”不能同时用上面的两个接线柱和同时用下面的两个接线柱。

③闭合开关前应把阻值调至最大的地方。

八年级物理大气压强知识点同步训练[1]

学习目的

1.通过实验探究,知道影响压力作用效果的两个因素,认识压强,能用压强的计算公式p=F/S进行简单的计算。知道生活中增大和减小压强的方法,能够进行充分理解和应用。

2.经历液体压强的探究过程,认识液体压强的特点,能用液体压强的计算公式p=gh进行计算。认识连通器,知道连通器原理。知道液体压强的传递规律,认识液压机。通过对具体问题的探究和参与,提高学习激情,增强学习兴趣,将所学知识应用于生产和生活,培养综合应用能力。

3.通过实验探究过程认识大气压强,通过实验操作掌握大气压强的测量方法。

4.通过实验探究,认识流体压强与流速的关系,会分析飞机升力等类似问题。

5.感悟科学探究的方法,体会科学探究的乐趣。

知识结构

把握要点

1.压力

(1)定义:物理学中把____________作用在物体____________的力叫做压力。

(2)压力作用的效果:压力作用效果跟____________和____________有关。当受力面积相同时,____________越大,压力的作用效果越明显;当压力相同时,____________越小,压力的作用效果越明显。

答案:(1)垂直 表面 (2)压力 受力面积 压力 受力面积

2.压强

(1)定义:物理学中把物体____________上受到的____________叫做压强。

(2)公式:p=____________。其中,每个字母表示的含义分别是_______________________。

(3)单位:国际单位制中,压力的单位是牛,面积的单位是米2,压强的单位是____________,符号是Pa.1 Pa=____________N/m2.

答案:(1)单位面积 压力 (2)p=F/S表示压强,F表示压力,S表示受力面积 (3)帕斯卡

3.增大压强或减小压强的方法

增大压力或____________受力面积,可以增大压强;减小压力或____________受力面积,可以减小压强。

答案:减小 增大

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学习本节时,应结合生活中观察到的各种跟压力有关的现象,概括出压力的定义,并通过探究实验获得基本的认识:压力的作用效果与压力的大小和受力面积有关。

了解引入压强这个科学概念的意义。在探究活动中进一步认识“控制变量法”研究复杂科学问题的意义。每次只研究一个量对物理问题的影响,可使复杂的问题简单化。增大或减小压强的方法应结合生活实际来理解,知道控制压力大小和受力面积大小的方法都可改变压强,以提高自己分析、解决问题的能力。

难点突破

1.压强与压力的区别和联系是什么?

剖析:

压强与压力的区别:

(1)概念不同:压力是垂直作用于物体表面的力,它是由于支持面受到挤压而产生的;压强是物体单位面积上受到的压力,它是表示压力作用效果的物理量。

(2)单位不同:在国际单位中,压力的单位是N,压强的单位是Pa.

压强与压力的联系:由压强公式p=F/S可知,压强大小不仅与压力大小有关,还与受力面积的大小有关。在压力一定时,压强和受力面积成反比;在受力面积一定时,压强与压力成正比。不能认为“压力越大,压强就一定越大”;同样,如果压强大,压力也不一定大。总之,压强大小是由压力大小和受力面积大小共同决定的。

2.怎样理解压强的定义和公式?

剖析:既然压力的作用效果与压力和受力面积两个因素有关,所以要定义压强(压力的作用效果),就要从压力和受力面积两个方面考虑。

如图8-1-1和图8-1-2所示,可知,压力作用的效果不是由物体受到的总压力决定,而是由物体“单位面积上受到的压力”决定。物体单位面积上受到的压力――压强,压强能够定量地表示出压力作用的效果。

F=200 N,S=5 m2 F=200 N,S=1 m2图8-1-1 图8-1-2压力的作用面积较大,压力被分散,物 压力的作用面积较小,压力较集中,物体体单位面积上受到的压力小, 单位面积上受到的压力大,所以压力的效果不明显 所以压力的效果较明显

根据压强的定义得出压强的计算公式为p=F/S,由公式看出:要比较压强的大小或变化,必须从压力和受力面积两个方面综合分析,切不可仅由一个因素来判定压强的大小。

应用压强公式p=F/S时要注意以下几点:

(1)公式中每个物理量均采用国际单位。当F的单位为N,S的单位为m2时,p的单位是Pa.

(2)F是压力,不能等同于重力。只有静止于水平支持面上的物体对支持面的压力大小才等于物体所受到的重力。

(3)S是受力面积,是两物体的接触面积,不一定是物体的面积,如文具盒放在水平桌面上对桌面产生压强时,S不是桌面的面积,也不一定是文具盒的底面积,而是文具盒与桌面的接触面积。

例题精讲

例1 在图8-1-3中,正确表示压力的是( )

图8-1-3

解题思路:根据定义:压力是垂直作用在物体表面上的力,即压力的作用点应在被压物体表面上,压力的方向是垂直于被压物体表面并指向被压物体。在图A中作用点位置应在被压物体表面即水平面上;图B中把物体产生的压力混同为物体所受的重力,压力并不是重力,在此情形中压力的作用点和方向都与重力的不同;图D中应为物体所受拉力,而不是压力。

答案:C

解题陷阱:此类最常见的错误是选择B选项,把压力和重力混为一谈。其实它们是不同的两个力,区别如下表所示:

压力(F)

重力(G)

定义

垂直压在物体表面上的力

由于地球的吸引而使物体受到的力

施力物体

与物体接触并挤压它的物体

地球

力的性质

属于弹力

引力

产生方式

接触且挤压

不需接触

力的作用点

受力物体表面

重心

方向

垂直于物体的接触面且指向被作用的物体

总是竖直向下

大小

(1)物体放置在水平面或桌面,F=G,此时只是数值相等,但F与G也是两个不同的力

(2)F与G有关,但不相等

(3)F与G无关

提高训练 关于压力,下列说法正确的是( )

A.压力总是由于物体的重力产生的 B.压力的方向总是竖直向下的

C.压力的大小总是等于物体的重力 D.压力的大小有时等于重力

解题思路:压力的方向总是垂直于接触面而指向被压物体,要注意垂直与竖直的不同。垂直于接触面而指向被压物体的情形也有很多种,可能是竖直向上、竖直向下、斜向上、斜向下、水平向左、水平向右,也就是说各个方向都有可能,这主要依赖于接触面的方位。只有当接触面是水平面时,压力的方向才可能是向下的。压力有的是由于重力产生的,有的与重力无关,所以压力的大小有时跟重力有关,等于重力,也有时和重力无关。

答案:D

例2 如图8-1-4所示的实验现象说明,压力的作用效果与__________________________有关。分别将甲、乙两图相比,乙、丙两图相比,可知比较压力的作用效果有两种方法:①__________________________________;②_______________________________________。国中物理中是采用第____________种方法给压强下定义的(选填①或②)。

图8-1-4

解题思路:本题考查物理过程和方法,只有对控制变量法真正理解,才能正确解答此题。甲、乙两图相比,受力面积相同,压力不同,压力作用的效果――受压面凹陷程度不同,可见:压力的作用效果跟压力有关。甲、乙两图相比,压力相同,受力面积不同,压力作用的效果不同,可见:压力的作用效果跟受力面积有关。综上所述,比较压力的作用效果有两种方法:①受力面积相同,比较压力的大小;②压力相同,比较受力面积的大小。压强(单位面积上受到的压力)正是采用第①种方法来定义的。

答案:压力和受力面积的大小 受力面积相同,比较压力的大小 压力相同,比较受力面积的大小 ①

解题关键:此类题是体现控制变量法思想的探究性试题。即由p=F/S可知:压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显;受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显。物理课本中是采用单位面积上受到的压力大小来比较压力作用效果的。

提高训练1 为了探究压力作用的效果跟哪些因素有关,小红用几块相同的砖和海绵做了如图8-1-5所示的实验。其中,最能说明压力作用效果跟受力面积有关的图是____________和____________。

图8-1-5

解题思路:要研究压力作用效果跟受力面积的关系,就要控制压力的大小不变,改变受力面积,即选用相同数目的砖,但采用的放置方式不同,一次平放,一次立放或侧放,观察海绵的凹陷程度,得出结论。

答案:甲 丙

提高训练2 在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中,小华利用所提供的器材(小桌、海绵、砝码、木板)设计了图8-1-6(a)、(b)两个实验,通过观察图(a)、(b)后得出“压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显”的结论。此后小华把小桌挪放到一块木板上,发现小桌对木板的压力效果不够明显,如图(c)所示。通过对图(a)、(c)的比较又得出“压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越不明显”的结论。

图8-1-6

请你根据已学过的压强知识分析:

(1)小华是根据_____________________________________的现象来比较压力的作用效果的。

(2)造成前后两个结论不一致的原因是___________________________________________。

(3)设图(b)中小桌对海绵的压强是pb,图(c)中小桌对木板的压强是pc,则pb____________pc.

(4)比较图(b)和图(c)可知,根据压力的作用效果比较压强的大小需要满足的条件是:____________________________________________________________________________。

解题思路:(1)压力的作用效果可以通过观察受力面(海绵和木板表面)的形变程度来判断,形变程度越大说明压力的作用效果越明显,反之,说明压力的作用效果越不明显。(2)小华之所以得出前后两个不一致的结论,主要原因是他没有很好地控制变量,即没有保证前后两次的所用受力面的材料相同。(3)因为图(b)中小桌对海绵和图(c)中小桌对木板的压力都相等(都等于砝码与小桌的重力之和),它们的受力面积也都相等(都等于小桌腿的底面积),所以根据压强公式p=F/S可知,pb=pc。(4)比较图(b)和图(c)可知,根据压力的作用效果比较压强的大小必须在相同的物体表面上或材料相同的情况下才能进行比较。

答案:(1)受力面(海绵和木板表面)的形变程度 (2)前后两次受力面的材料不同 (3)= (4)必须在相同的物体表面(或相同的材料)的情况下进行比较

例3 几块相同的砖按图8-1-7所示的方法摆放在水平地面上,比较甲、乙、丙三图对地面产生的压强大小正确的是( )

图8-1-7

A.p甲=p丙>p乙 B.p甲=p乙<p丙

C.p甲<p乙<p丙 D.p乙<p甲<p丙

解题思路:地面受到的压力等于砖的重力。甲、乙两图相比较:甲的压力是乙的2倍,甲的受力面积也是乙的2倍,由p=F/S知,它们的压强相等,即p甲=p乙。乙图与丙图相比较:丙的压力是乙的2倍,受力面积相等,根据p=F/S,p丙=2p乙,即p丙>p乙。故选B。

答案:B

解题关键:压强的大小由压力和受力面积两个因素决定,所以分析、比较压强的大小变化时,必须从压力和受力面积两个方面综合考虑,切不可仅由一个因素来判定压强的大小。

提高训练 (2006上海浦东新区)甲、乙两个实心均匀正方体分别放在水平地面上,它们对地面的压强相等,已知甲<乙。若在两个正方体的右侧,沿竖直方向分别截去相同质量的部分,则剩余部分对水平地面的压强关系中正确的是( )

A.p甲<p乙 B.p甲=p乙

C.p甲>p乙 D.无法判断

解题思路:解答本题时要注意不要被无关条件所迷惑。实心均匀正方体沿竖直方向分别截去一部分,质量变小,重力变小,对地面的压力变小,但由此得出对地面压强变小的结论是显然不对的,因为在截取的同时,实心正方体和地面的接触面积也要减小同样的比例,所以它们对地面的压强都不变,于是选项A正确。

答案:A

例4 (2006北京)如图8-1-8所示的四种现象中,属于减小压强的是( )

图8-1-8

解题思路:选项A中,人对苹果的压力是一定的,用刀去切苹果,减小了受力面积从而增大了对苹果的压强,故A是错误的.B、D选项中,钢丝很细,针头做得很尖,目的都是在压力一定时,减小受力面积,增大压强,故B和D选项都是错的.选项C中,将铁轨铺在枕木上,而不是直接和地面接触,对地面的压力是不变的,但是与地面间的受力面积变大了,所以此时铁轨对地面的压强减小了,故C是对的。

答案:C

解题关键:根据压强公式减小压强的方法有:(1)在受力面积一定时,减小压力;(2)在压力一定时,增大受力面积;(3)同时减小压力和增大受力面积。增大或减小压强的方法,在实际中有很多应用,要很好地掌握,灵活地运用。

提高训练1 (2006北京海淀)如图8-1-9所示,采用减小受力面积的方法增大压强的事例是( )

图8-1-9

解题思路:选项A中将刀磨得很锋利,是减小了受力面积,增大了压强,是正确的.而B、C、D三个选项,都是将受力面积增大,减小压强,是错误的。

答案:A

提高训练2 (2006广东深圳)在生产和生活中,用螺丝钉固定工件时需要在螺丝帽下面垫上一个较大的垫圈,这样做的目的是( )

A.增大螺帽和工件之间的摩擦 B.减小螺帽对工件的压力

C.减小螺帽对工件的压强 D.起装饰作用,使工件更美观

解题思路:解答此题时要注意认真审题,抓住关键词:“较大的垫圈”,就能理解这是在将受力面积增大,减小压强。

答案:C

例5 质量为0.5 kg,底面积为10 cm2的物体A放在水平地面上,将质量为1 kg、底面积为20 cm2的物体B叠放在A上面,如图8-1-10所示,求:

图8-1-10

(1)B对A的压强为多大?

(2)地面受到的压强为多大?

解题思路:应用压强公式时,应理解p、F、S的具体含义,不能乱套公式。A受到的压力大小等于B物体的重力大小,受力面积为A物体的上表面积;地面受到的压力大小等于两物体的重力之和,受力面积大小等于A物体下表面积。

答案:FB=GB=mBg=1 kg×9.8 N/kg=9.8 N

SB=10 cm2=10×10-4 m2

FA=GA+GB=0.5 kg×9.8 N/kg+1 kg×9.8 N/kg=14.7 N

SA=10 cm2=10×10-4 m2

pB==9.8×103 Pa

pA==1.47×104 Pa

所以,B对A的压强为9.8×103 Pa;地面受到的压强为1.47×104 Pa.

解题陷阱:在解此类题时,最容易出现的问题是把受力面积当成是物体的底面积或根本不明白受力面积的含义。比如在本题中误以为B物体对A的压强的受力面积就是B物体的下表面积甚至不知道到底是A还是B物体的面积。实际上物体受力面积是相互作用的两个物体相互接触的接触面积。

提高训练1 一名滑雪运动员重700 N,每只脚与滑雪板的接触面积是175 cm2,每只滑雪板长2 m、宽15 cm,重50 N.计算他对滑雪板的压强和滑雪板对雪地的压强各是多少?

解题思路:根据压强公式,人对滑雪板的压强p1=,压力F1等于运动员的体重G1,对应的S1应是运动员两只脚跟滑雪板的接触面积。雪地受到的压强p2=,压力F2应等于运动员的体重加上两块滑雪板的重,对应的S2应是两块滑雪板的面积。

答案:p1==2×104 Pa

p2==1.33×103 Pa

提高训练2 (2006福建福州)李林有一枚寿山石印章,他用天平测出其质量为78.4 g,又用刻度尺测出它的长、宽、高分别为2 cm、2 cm、7 cm。(取g=10 N/kg)问:

(1)这枚印章受到的重力是多大?

(2)这枚印章的密度是多大?

(3)若把它竖直放置在水平桌面上,它对桌面的压强是多大?

解题思路:已知印章的质量,根据公式G=mg,就可求出它受到的重力;已知印章的长、宽、高,可求出它的体积,带入公式=m/V,可求出它的密度;竖直放置在水平桌面上时,它对桌面的压力等于它的重力,和桌面的接触面积最小,利用压强公式可计算出它对正面的压强。

答案:(1)0.784 N (2)2.8 g/cm3 (3)1 960 Pa

课外讨论

问题:如何设计实验,探究影响压力作用效果的因素?

设计实验时,首先根据目的确定科学的方法。影响压力作用效果的因素不止一个,所以进行对比实验时要采用控制变量的方法。如研究压力的作用效果跟压力的大小是否有关时,要保持受力面积不变;研究压力的作用效果跟受力面积是否有关时,要保持压力的大小不变。其次,想办法把所研究的因素(压力作用效果、压力、受力面积)显示出来,以便比较。本题通过“手指凹陷程度”和“小桌下陷程度”来显示压力的效果。

探究:

实验一:如图8-1-11两手指捏住铅笔,使它保持静止,则两手指所受压力相同,但手指上肌肉的凹陷和感觉不同,左边手指凹陷较浅,右端手指凹陷较深,同时我们也看到左边手指受力面积大,右边手指受力面积小。

图8-1-11 图8-1-12

实验二:如图8-1-12所示,我们采取一个比教科书更简便的实验,甲、乙都是用桌腿下表面为受力面,乙的压力大,陷得深。乙、丙压力相同,丙的受力面积大,较乙陷得浅。

探究结论:通过实验探究,可以发现:当受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越显著;当压力大小相同时,受力面积越小,压力的作用效果越显著。当压力和受力面积都不相同时,我们可以用单位面积上受到的压力大小来比较压力的作用效果。

八年级物理空气的力量知识点同步训练

把握要点

1.大气压的存在

(1)大气压:和液体一样,空气内部各个方向都存在____________,叫大气压强,简称大气压。

(2)大气压的存在:历史上著名的证明大气压存在的实验是________________________。另外,加热后冷却的易拉罐会变瘪,相互压紧的吸盘式衣钩很难拉开,这都说明了____________的存在。

答案:压强 马德堡半球实验 大气压

2.大气压的测量

首先精确地测出大气压强值的实验是________________________,测出的大气压相当于____________高的水银柱产生的压强。

人们通常利用各种气压计测量大气压强,有____________、____________、____________等。

我们可用注射器、弹簧测力计和刻度尺,利用公式____________粗略估测大气压。

答案:托里拆利实验 76 cm 空盒气压计 汞气压计管式弹簧气压计 p=F/S

3.大气压的变化

(1)大气压不仅随____________而变化,就是在同一地点,也不是固定不变的。例如,____________的变化也会引起大气压的变化。

(2)标准大气压:通常把等于________________________的大气压,叫做标准大气压。

(3)液体的沸点跟它表面气压的关系:液体的沸点随液体表面气压增大而____________,随气压减小而____________。

(4)高压锅的原理:密闭的高压锅,锅内的气压可以____________于外面的大气压,这样就能使水的沸点____________,更容易把饭煮熟。

答案:高度 天气 1.013×105 Pa 升高 降低 大升高

学前导航

学习本节知识时要先复习液体压强的知识,特别是液体压强产生的原因,通过与液体类比认识大气压强产生的原因,通过观察大气压的存在,培养我们的观察能力和分析能力。学习用托里拆利实验测量大气压强的数值时,要领会“转换法”这一种方法,并注意联系前面所学的二力平衡和压强的知识,从而理解大气压强是如何测量出来的。我们要用大气压强知识解释日常生活、生产中的有关现象,体会物理与生活的紧密联系。

难点突破

1.大气压产生的原因

剖析:地球周围被厚厚的空气层包围着,包围地球的空气层又叫大气层,我们就生活在大气海洋的底层。大气层的厚度大约有几百千米,主要由氮气、氧气组成,这些物质虽然一般情况下是看不见、摸不着的,但它们是实实在在存在的物质,所以空气也像其他物体一样具有质量。1m3的空气质量约为1.29 kg.据计算,大气层的整个质量有5.3×1015吨之巨!也就是说,如果用一个巨大的天平来称量大气层的质量,一端放上大气层,那么另一端就要放上一个直径100千米的大铜球,或者是放上5座喜马拉雅山!在大气层里,空气受重力作用,下边的空气被上边的空气所压,地球被整个大气层所压,所以空气能产生压强。空气也像液体那样能够流动,所以空气内部向各个方向也都有压强,且在大气层同一高度向各个方向的压强相等。

2.托里拆利实验中是怎样测量大气压的?

剖析:理解测量大气压的原理:当把玻璃管倒立在水银槽中后,管内水银在重力的作用下向下运动,但降到一定高度后不再下降,水银处于静止。这说明:此时管内的这段水银柱也受到向上的力的作用,而产生这个力的物体只能是玻璃管外的空气。由此可知,是玻璃管外的大气压支持着管内的水银柱,所以玻璃管内这段水银柱产生的压强等于管外的大气压。

做法:在长约1 m、一端封闭的玻璃管里灌满水银,把管口堵住,将灌满水银的玻璃管倒立在水银槽中,如图8-3-1所示,这时管内水银面下降到一定高度后不再下降,水银处于静止。大气压强等于管内的水银柱产生的压强,因此只要测出内外水银面的高度之差,就可以得出大气压的数值。

图8-3-1我们要注意的是,在托里拆利实验中,管内上方真空,管内水银柱的高度只随外界大气压强的变化而变化,和管的粗细、倾斜角度、管的长度及将玻璃管提起还是下压等因素无关,只与水银柱的竖直高度有关。

例题精讲

例1 如图8-3-2所示,用纸片盖上盛满水的杯口,再使杯口向下,水也不会流出来,主要是因为( )

图8-3-2

A.纸片很轻 B.水粘住纸片

C.空气有浮力 D.大气对纸片有向上的压力

解题思路:纸片受到的重力方向向下,纸片的上表面受到杯内水对纸片向下的压力,而纸片没有掉下来,说明纸片受到了一个方向向上的压力,这个力只能是空气施加的。可见纸片下表面受大气向上的压力作用,才使纸片不会掉下来。

答案:D

解题关键:此类题考察大气压强的作用。解答本题时应注意两点:

(1)题目要求分析纸片掉不下来的主要原因,不仅要看选项中所列情况是否正确,而且要根据题意正确取舍;

(2)在这个实验中,杯内不能混入空气,只要有空气进入杯中,水柱两端就会同时受到大气压强,水柱在重力作用下就会流下来使纸片脱落。

提高训练 (2006黑龙江哈尔滨)如图8-3-3所示,将浸过酒精的棉花点燃后放入瓶中,然后用剥了皮的熟鸡蛋堵住瓶口,鸡蛋会慢慢进入瓶中,这是因为________________________,为了让鸡蛋更顺利地进入瓶中,可将鸡蛋蘸点水,这是为了________________________。

图8-3-3

解题思路:棉花燃烧会消耗瓶内的氧气,使瓶内的气体压强减小,鸡蛋就会在大气压的作用下被慢慢压入瓶内,蘸点水,这是为了减小摩擦力。

答案:大气压将鸡蛋压入瓶内 减小摩擦力

例2 小明想用如下的方法测量大气压强:将一个面积为1×10-3m2的吸盘按在光滑水平桌面上,挤出里面的空气,用最大刻度值是5N的弹簧测力计测量大气压力(如图8-3-4所示),然后计算大气压强。若大气压强为1.01×105 Pa,则吸盘受到的大气压力是____________ N.小明发现不能用这个测力计完成测量,其原因是___________________________________。

图8-3-4

解题思路:由公式F=pS可估算出大气对吸盘的压力F=1.0×105 Pa×1×10-3 m2=100N.因为所需测量的力大于弹簧测力计的量程。

答案:100 因为所需测量的力大于弹簧测力计的量程

解题关键:物理新教材要求同学们具有评估探究过程和探究结果的意识,能注意探究活动中未解决的矛盾,发现新的问题,从评估中吸取经验教训并尝试改进探究方案。

提高训练 图8-3-5中,能够测量大气压值的实验是图( )

图8-3-5

解题思路:A图中的纸片不下落是因为有大气压托着它,说明了大气压的存在;B图中的压强计是用来测量液体压强大小的;C图中是托里拆利实验的装置,用来测量大气压;D图中的实验说明了液体的沸点和压强的关系。

答案:C

例3 如图8-3-6所示,烧瓶中的水停止沸腾后,若从烧瓶中往外抽气,会看到水又沸腾起来,这是由于( )

图8-3-6

A.气压升高,水温升高 B.气压降低,水的沸点降低

C.气压降低,水温升高 D.气压升高,水的沸点降低

解题思路:本题目只要搞清楚,从密闭烧瓶中往外抽气时可使瓶内气压降低,而沸点的高低与大气压有关,如果气压降低,沸点就降低,所以停止沸腾的水又重新沸腾。

答案:B

解题关键:一切液体的沸点,都是在气压减小时降低,气压增大时升高。这里所说的气压是指液体上方的气压,不一定是大气压,如果液体与大气连通,就是指大气压,如果液体被密封在容器内,这里的气压就是指容器内液面上方的气压。只要气压变化,液体的沸点就会相应改变,所以在说液体的沸点时,必须指明是在什么气压下的沸点,如课本中给出的液体沸点表都要注明“在标准大气压下”。

提高训练1 (2006山东莱芜)如图8-3-7所示,烧瓶中的水沸腾后,移去酒精灯,水停止沸腾,待水温稍降低一些后,将一大注射器接到密闭的烧瓶口上,向外拉注射器的活塞,可以看到的现象是____________________________________,实验表明_________________________。

图8-3-7

解题思路:液体的沸点会受液面上方的压强影响,向外拉活塞,瓶内的.气体质量减小,压强减小,使得水的沸点降低,从而再次沸腾。

答案:水再次沸腾 液体的沸点随液面上方压强的减小而减小

提高训练2 (2006辽宁大连)西藏地区海拔高。关于西藏地区的气压与水的沸点,下列说法正确的是( )

A.气压低、水的沸点高 B.气压高、水的沸点高

C.气压低、水的沸点低 D.气压高、水的沸点低

解题思路:大气压和高度有关,随着高度增加,大气越来越稀薄,所以大气压会越来越小,而液面上方压强的减小会影响液体的沸点,使得水的沸点降低,所以我们在西藏高原上需要用高压锅煮饭。

答案:C

课外讨论

问题:星期天,周磊和妈妈到市场去买茶壶,可挑来挑去,发现每个茶壶盖上都有一个小孔。周磊问妈妈:“怎么这些壶盖都是坏的?”妈妈说:“这个小孔是特意做的,没有这个小孔可不行。”周磊纳闷了,这个小孔有什么作用?

对生活中的现象留心观察,生活中处处有物理,要善于与平时学习的物理知识紧密联系起来,思考茶壶盖上小孔的作用,与大气压是否有关。

探究:分析与猜想:茶壶是个连通器,将壶身倾斜一般就能倒出水来,壶盖上做一个小孔是为了与外界空气相通,猜想可能与大气压强有关。

实验与观察:对比有小孔和堵住小孔两种情况下倒水的情形,得出探究结论。现象表明,盖紧壶盖,堵住小孔时,倒水不出,而放开小孔时就能倒出水来。

设计实验进行相关探究:将整个矿泉水瓶竖直倾倒,水难以倒出,若稍倾斜一点,留出一定的空间使空气能进入瓶内,则水能很容易被倒出。

探究结果:茶壶是个连通器,有孔则说明内外相通,内部的水受大气压作用,而茶壶嘴液面也受大气压作用,则在倒水时,水在自身重力作用下容易倒出。若无此小孔,则只有壶嘴处受到向里的大气压作用,内部的水不受大气压的作用,水不易倒出来,所以说留有小孔是为了便于倒出水来,并且便于控制水量。

八年级物理液体的压强知识点同步训练[1]

把握要点

1.液体压强的特点

(1)液体内部向____________方向都有压强;

(2)在同一深度,液体向各个方向的压强____________;

(3)液体的压强与____________有关:液体内部的压强随____________的增加而增大;

(4)液体的压强还与____________有关:在同一深度时,液体的____________越大,压强越大。

答案:各个 相等 深度 深度 液体的密度 密度

2.研究液体压强的方法

(1)液体内部压强的大小我们无法直接“看到”,实验时利用压强计两管_________________,间接显示金属盒在液体中受到的压强。

(2)研究液体内部的压强跟方向、深度、液体密度是否有关时,用到了____________法。

答案:出现液面高度差 控制变量

3.液体压强的应用

液体压强应用的一个重要的例子是____________。它有一个特点:静止在连通器内的同一种液体,各部分直接与大气接触的液面总是保持在____________。

答案:连通器 同一高度

4.液体压强的传递

密闭的液体,其传递压强有一个重要的特点,即加在密闭液体上的压强,能够______________________________。这个规律被称为帕斯卡原理。它是许多____________和____________工作的基础。

答案:大小不变地被液体向各个方向传递 液压系统液压机

学前导航

学习本节时可以通过一些小实验,获得液体对容器底和侧壁都有压强的基本认识,得到一些液体压强的特点。在探究液体压强时,首先通过理论推导的方法得出结论,即设想水中有一水柱,结合前面所学的压强的计算公式,推导出液体压强的计算公式,就能得到液体在任意深度的压强。从推导结论也可以看出压强和哪些因素有关,和哪些因素无关。然后再用U形管压强计,进一步观察和探究液体内部压强的规律,特别是在同一液体的同一深度,液体向各个方向的压强都相等。

通过一些简单易行的方法,探究液体的压强还与液体的密度有关。在学习液体压强的应用时,利用等量关系,了解连通器原理,进一步了解液体压强的有关应用;从原理、应用等方面来认识液体压强的传递。

难点突破

1.如何用压强计探究液体压强的特点

剖析:用压强计探究液体压强的特点时,运用了控制变量的方法,即对液体压强跟方向、深度、液体密度是否有关逐一进行探究:(1)在同一种液体中,保持压强计金属盒所在的深度不变,使橡皮膜朝向不同的方向,观察比较两管中液面高度差的变化;(2)仍在同一种液体中,改变金属盒的深度,观察比较两管中液面高度差的变化;(3)在不同的液体中进行实验,观察比较在同一深度处,水和盐水的压强哪个大。

2.液体压强公式如何推导和理解

剖析:由于在同一深度,液体向各个方向的压强相等,我们只要算出某一深度液体竖直向下的压强,也就同时知道了液体在这一深度各个方向上的压强。

(1)液柱模型的想象:设想有边长为1 cm、底面为正方形、高为20 cm的长方体框架(如图8-2-1),将框架置于水中,使框架上底和水面相平。如图8-2-2甲所示,(乙图为框架示意图,甲图为框架置于水中的示意图)同学们完全可以想象到框架内的水,可以看作是边长为1 cm、高为20 cm的长方体水柱。这点十分重要,需要同学们充分想象!即使去掉这个框架,这个想象的长方体水柱仍然存在。

图8-2-1 图8-2-2

(2)液体压强公式的推导

下面我们计算这个正方形ABCD平面上方的20 cm高水柱对ABCD底面的压强。

①这个水柱的体积:

V=Sh=1 cm×1 cm×20 cm=20 cm3

②这个水柱的质量:

m=V=Sh=1 g/cm3×20 cm3=20 g

③这个水柱的重力:

G=mg=Shg=20×10-3 kg×10 N/kg=0.2 N(g取10 N/kg)

④这个水柱对底面ABCD的压力:显然底面ABCD处于水平,这时水柱对底面的压力等于水柱的重力。即F=G=Shg=0.2 N

⑤底面ABCD受到的压强:p=F/S=gh

因此,可得出深度为h处液体的压强为p=gh。

(3)对液体压强公式的讨论

①公式物理含义:p为液体内部某位置的压强;为该液体的密度;h为液体内部某位置到液面的垂直高度,或者说是从自由液面竖直向下计算的深度。深度和高度这两个概念是有区别的,深度是指从液体的自由面到计算压强的那点之间的竖直距离,即深度是由上往下量的。而高度是指液体中某一点到底部的竖直距离,即高度是由下往上量的。判断出h的大小是计算液体压强的关键。

②单位:要用“kg/m3”,h要用“m”,g用“N/kg”,计算中若有特殊说明g取10 N/kg,没有特别说明g应为9.8 N/kg。计算出的压强单位是“帕(Pa)”。

③液体压强公式表明:液体压强大小只与液体的密度和研究点的深度有关,而与液体的重力、体积及容器的大小、形状无关。公式中不包含S,所以液体压强p的大小跟所取的受力面积大小没有关系。

④两公式的区别与联系:p=F/S是压强的定义式,无论对固体、液体还是气体都是适用的。而p=gh通常只适用于计算液体的压强。

3.如何理解液体压强的传递

剖析:液体压强的传递主要是根据帕斯卡原理来进行解释应用的。加在密闭液体上的压强,能够大小不变地被液体向各个方向传递,这个原理被称为帕斯卡原理。

(1)所谓“密闭液体”是指液体被固体所密闭;

(2)“加在密闭液体上的压强”是指外加压强,不是液体自身的压强;

(3)作为密闭液体的一个特例,敞口容器的液体有时也可作为密闭液体,它被附近的空气层所封闭,这时液体所传递的压强便是大气压了。

帕斯卡原理的应用

(1)液压机:液压机有两个活塞(大活塞截面积是S2,小活塞截面积是S1),与同一容器的液体相接触。施加于小活塞的力F1所产生的压强p1被液体传递给大活塞,p1=p2,大活塞上可产生一个与其表面积成正比的力即F2,因为S2>S1,则F2>F1。即在小活塞上作用一个较小的力,就能在大活塞上产生一个较大的力。

(2)液压千斤顶:液压千斤顶的小活塞与杠杆相连,因此只要对杠杆施加较小的力,就可以顶起一辆小轿车。

例题精讲

例1 在探究“影响液体内部压强大小的因素”的过程中,一些同学作了如下猜想:

猜想A:在同一深度,液体内部向各个方向都有压强,且向各个方向的压强相等;

猜想B:在深度相同时,不同液体的压强还跟它的密度有关,液体的密度越大,压强越大;

猜想C:同一种液体的压强随深度的增加而增大。

为了检验上述猜想是否正确,某同学进行了图8-2-3中各图所示的操作:

图8-2-3

(1)比较图中代号为____________的三个图,可以说明猜想A是否正确;

(2)比较代号为____________的两个图,可以说明猜想B是否正确;

(3)比较代号为____________的三个图,可以说明猜想C是否正确。

解题思路:为验证猜想A是否正确,必须在同一液体中的同一深度,转动金属盒,将橡皮膜分别转向各个不同的方向,观察U形管两管中水面的高度差是否变化,所以应选图中代号为A、B、C的三个图;检验猜想B是否正确,要分别将金属盒放在不同液体的同一深度,观察两管中水面的变化情况,故应选代号为E、F的两个图;为检验猜想C是否正确,要将金属盒分别放在同一液体的不同深度,观察两管中水面的变化情况,故应选代号为A、D、E(或B、D、E或C、D、E)。

答案:(1)A、B、C (2)E、F (3)A、D、E(或B、D、E或C、D、E)

解题关键:此类题是用U形管压强计研究液体内部压强大小与哪些因素有关的实验。在研究三个或三个以上物理量之间的关系时,应先确定研究对象的物理量(如液体压强),然后逐一研究这个物理量和另一物理量(如深度或液体密度)的关系。研究时要控制除这两个物理量外的其他物理量(深度或密度)不变,然后将这些单一关系综合起来,即控制变量的思想。

提高训练 (2006河北)小明做“研究液体的压强”实验时得到的几组数据如下表:

序号

液体

深度/cm

橡皮膜方向

压强计左右液面高度差/cm

1

5

朝上

4.8

2

5

朝下

4.8

3

5

朝侧面

4.8

4

10

朝侧面

9.5

5

15

朝侧面

14.2

6

酒精

15

朝侧

11.4

根据表中的数据。请回答下列问题:

(1)比较序号为1、2、3的三组数据,可得出的结论是______________________________。

(2)比较序号为3、4、5的三组数据,可得出的结论是______________________________。

(3)比较序号为5、6的两组数据,可得出的结论是_________________________________。

解题思路:由表格可以看出:1、2、3的三组数据中,压强计都处于水中,同一深度,橡皮膜的方向不同,但压强计左右液面高度差相同,说明同种液体在同一深度向各个方向的压强都相等;3、4、5的三组数据中,压强计都处于水中,橡皮膜都朝向侧面,但处于不同深度,压强计左右液面高度差就不同,说明同种液体压强随深度的增加而增大;5、6的两组数据中,压强计分别处于水和酒精中,橡皮膜都朝向侧面,都处于相同深度,压强计左右液面高度差就不同,说明在同一深度不同液体的压强与密度有关。

答案:(1)同种液体在同一深度向各个方向的压强都相等

(2)同种液体压强随深度的增加而增大

(3)在同一深度不同液体的压强与密度有关(或同一深度液体密度越大压强越大)

例2 如图8-2-4,底面积相同的不同容器中装有同种液体,且深度相同,则容器中液体对容器底压强最大的是( )

图8-2-4

A.甲 B.乙 C.丙 D.丁 E.一样大

解题思路:虽然容器形状不同,装有液体的体积和总重均不相同,而根据p=gh可知,液体对容器底部的压强是相等的。

答案:E

解题关键:特别注意,液体的压强只与深度和液体的密度有关,跟液体受的总重力、体积及容器的形状、底面积等无关。

提高训练 (2006四川攀枝花)如图8-2-5所示,瓶子里装半瓶水,用塞子塞紧瓶口,然后将瓶子倒过来,使瓶口朝下这时瓶里的水对塞子的压强跟没有倒置时水对瓶底的压强比较( )

图8-2-5

A.压强变大 B.压强变小 C.压强不变 D.无法判断

解题思路:瓶口较细,倒置过来之后,瓶内液体的体积没有变,但深度会增加,所以水对塞子的压强比水对瓶底的压强要大。

答案:A

例3 如图8-2-6中A是小华家的厨房,B是卫生间,A、B两地之间有墙,相互看不到,但是小华家在装修时必须搞清楚;厨房和卫生间的地面哪个高?高度相差多少?为此,小华设计了一个测量方法,他利用一根透明的塑料管,在里面灌满一些水,水管两端各固定在一个木块钉成的支架上,请你根据这张示意图,说一说小华测量的方法,并同时说明这种方法所应用的物理原理。

图8-2-6

解题思路:这是一个连通器的应用,连通器的特点是液体静止时各液面相平;小华的做法就是看厨房和卫生间支架上的水位的高低来判断地面高低的。水位上升得高的那端地面低。

答案:应用了连通器原理。方法:分别测出A处水柱离地面的高度和B处水柱离地面的高度,比较二者的大小就知道两地的高度差。

解题关键:连通器原理在生产和生活中有很多的应用。船闸、喷泉、涵洞、洗手间下水管、水位计、奶牛喂水器、水壶、装修师傅找水平线等等。重要的是把握连通器的特点:静止在连通器内的同一种液体,各部分直接与大气接触的液面总是保持在同一高度。

提高训练 连通器在日常生活、生产中有着广泛的应用。如图8-2-7所示的事例中利用连通器原理的是( )

图8-2-7

A.只有(1)(2) B.只有(3)(4)

C.只有(1)(3)(4)D.(1)(2)(3)(4)

解题思路:这是考查学生日常生活经验,上面的例子中都是生活中有的,除了拦河大坝不是利用连通器原理外,其他都是利用了连通器原理。

答案:C

例4 如图8-2-8中甲图所示,密封的圆台形容器装满水,静置在水平桌面上,此时容器对桌面的压力为F1,压强为p1;水对容器的压力为F2,压强为p2;然后将容器倒置,如图乙,则此时F1、p1、F2、p2四个量变化情况是( )

图8-2-8

A.F1不变,p1变大,F2变小,p2变大 B.F1变大,p1变大,F2变小,p2变小

C.F1不变,p1变大,F2变小,p2不变 D.F1变小,p1变小,F2变大,p2不变

解题思路:容器对桌面的压力与容器的放置方式无关,等于容器及其中液体的总重。由压强定义式可知,在压力相等的条件下,压强与受力面积S成反比,由于两种情况下容器的放置方式不同,受力面积要发生变化,因此两种情况下容器对桌面的压强不同。从甲到乙,受力面积S变小,压强变大。而液体对容器底面的压力与压强,应根据液体压强公式计算,由于容器的高度即液体的深度不变,则压强也不发生变化。根据F=pS可知,从甲到乙,受力面积S变小,液体对容器底的压力将变小。

答案:C

解题关键:解此类题的关键在于正确选择研究对象。研究容器对桌面的作用,是研究固体间的压力与压强的问题,研究对象为容器及其中的液体这一整体。研究容器内液体对容器底的作用,是研究液体内部的压力与压强的问题。研究固体间的压力与压强的问题,应先考虑压力,再考虑压强;研究液体内部的压力与压强的问题,应先考虑压强,再考虑压力。

提高训练 (2005辽宁大连)设水对瓶子底部的压强为p1,瓶子对桌面的压强为p2,将瓶子从正放(如图8-2-9甲)变为倒放(如图8-2-9乙),则p1和p2的变化情况是( )

图8-2-9

A.p1变小,p2变大 B.p1变小,p2变小

C.p1变大,p2变小 D.p1变大,p2变大

解题思路:瓶中的水没有装满,由甲图放置变为乙图放置时,由于瓶颈比瓶身小,所以在乙中的水位要比甲中高,由p=gh可知,乙瓶中水产生的压强要大些。瓶子对桌面的压强取决于瓶子和水的总重力和受力面积,瓶子和水的总重力是不变的,而乙图中瓶子与桌面的接触面积要比甲图小,由p=F/S可知,乙图中瓶子对桌面的压强要大些。

答案:D

课外讨论

问题:小华想研究液体压强与温度的关系,请你帮他设计这次探究的全过程

(1)请你写出这次探究所需要的器材有哪些。

(2)请你写出探究的主要步骤。

(3)请你设计出实验现象或实验数据记录表格。

设计实验时,首先明确需要观察比较的量――水的深度和温度;重点考虑怎样把这两个物理量显示出来,以便于观察比较。因研究的是压强与温度的关系,所以水的深度要保持不变,即压强计的探头放在水中的深度不能变。设计好了装置,具体操作时,可控制温度不断变化,观察比较压强的变化情况,从而发现它们之间的规律。

探究

(1)实验器材:大烧杯、压强计、温度计、水、酒精灯、铁架台(铁圈、石棉网)等。

(2)实验步骤:①把盛水的大烧杯放在铁架台上,如图8-2-10所示:

图8-2-10

②加热之前,测出水温t1,把压强计的探头放在水中某一深度h处,读出U形管左右两侧液面的高度差。

③加热一段时间,测出水温t2,把压强计的探头放在水中同一深度h处,读出U形管左右两侧液面的高度差。

④再加热一段时间,重复上面的测量。

⑤比较三次测量的结果,看液体的压强与温度是否有关。

(3)实验数据记录表格:

实验次数

水温t/℃

U形管两侧液面的高度差/cm

1

2

3

探究结论:若U形管两侧液面的高度差不随温度的变化而变化,这说明液体的压强不受温度变化的影响。若U形管两侧液面的高度差随温度的变化而变化,则说明液体的压强受温度变化的影响。

八年级物理液体压强与流速的关系知识点同步训练

把握要点

1.流体压强与流速的关系

(1)液体和气体具有____________,统称为流体。

(2)液体在流速大的地方压强较____________,在流速小的地方压强较____________。气体在流速大的地方压强也较____________,在流速小的地方压强也较____________。

答案:流动性 小 大 小 大

2.升力的产生

由于机翼横截面的形状上下不对称,因而机翼上方气流速度较____________,它对机翼的压强较____________;下方气流速度较____________,它对机翼的压强较____________。因此在机翼的上下表面产生了____________,这就是向上的升力。

答案:大 小 小 大 压强差

学前导航

对于流体压强和流速之间的关系,同学们可以就地取材通过一些实验探究,发现规律。

同学们可利用这一规律解析生活中的许多现象。如足球运动员踢出的“香蕉球”、乒乓球运动员拉出的弧圈球、火车站台上的安全线的设置等。

难点突破

怎样理解流体压强与流速的关系

剖析:气体和液体在流动过程中,由于受物体形状、表面积等因素的影响,流动速度并不是各处都相等的。比如:两幢高楼之间的风吹得特别急;河水在河道狭窄处流得比宽阔处快,而流动着的气体或液体的压强又与流动速度有关。这是为什么呢?

对着两张平行放置的纸的中间吹气,这样使得两纸中间的气流速度增大,而两纸外侧的气流速度相对较小,两纸会向中间靠拢,说明两侧的空气向中间的压力大于中间的空气向两侧的压力。可见空气流速大的地方压强较小,流速小的地方压强较大。两只小船放入水盘中,用水管向两船中间冲水,两船向中间靠拢。说明两侧的水向中间的压力大于中间的水向两侧的压力,可见液体流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。很多事例都证明了:流体在流速大的地方压强较小,在流速小的地方压强较大。

例题精讲

例1 (2005江苏无锡)据报道,在成都老成仁路琉璃场红砖桥附近的铁路桥道口,一名18岁的女孩在火车急驶而来时,为躲避火车,便坐在距离铁轨很近的石坎上,并低头捂住耳朵,谁知强大的气流将女孩的头发卷起,将其拖入车底,女孩当场死亡。造成这一事故的原因是由于火车驶近时,靠近火车的地方空气流速____________(选填“大”或“小”,下同),气体压强____________,气体压力差就会将人推向火车,引起事故。

解题思路:在流体中,流速大的位置压强小。运动火车周围的空气速度大,因而压强小,若有人靠近运动的火车易被气体“吸”入轨道,因而发生事故,所以必须站在安全线以外。

答案:大 小

解题关键:此类题考察了气体压强大小与气体流速的关系,气体流速越大,压强越小。解答此类问题要有较高的分析问题的能力、归纳总结能力,它考查的是学生分析问题的能力,因此我们在平时的学习过程中要注意掌握研究物理问题的方法。

提高训练1 (2005辽宁大连)如图8-4-1所示,农村炉灶里的烟之所以顺着烟囱排到屋外,其原因之一是风吹过烟囱顶端,使那儿空气的流速____________,压强____________,所以烟就顺着烟囱排到屋外。

图8-4-1

解题思路:风吹过烟囱顶端时,顶端空气流速增大压强减小,烟囱内外形成压强差,也就产生压力差,所以烟就顺着烟囱排到屋外。

答案:大 小

提高训练2 (2005山东临沂)如图8-4-2所示是某草原发生的一起龙卷风,龙卷风的实质是高速旋转的气流。它能把地面上的物体或人畜“吸”起卷入空中。龙卷风能“吸”起物体是因为( )

图8-4-2

A.龙卷风内部的压强远小于外部的压强 B.龙卷风增大了空气对物体的浮力

C.龙卷风使物体受到的重力变小 D.迷信说法中的“龙”把物体“抓”到空中

解题思路:龙卷风内部气体流速大,压强远小于外部的压强,这个巨大的压强差就可以把物体给“吸”起来;龙卷风并不能使物体受到的重力变小,也不是迷信说法中的“龙”把物体“抓”到空中。

答案:A

例2 用细线吊起一个空的塑料饮料瓶,用手转动饮料瓶,使它绕对称轴旋转,如图8-4-3所示。如果这时用电风扇向它吹风它将移动,移动方向是( )

图8-4-3

A.方向1 B.方向2

C.方向3 D.无法判断

解题思路:塑料饮料瓶周围空气的流速由两个因素来决定:一是塑料饮料瓶本身旋转带动旁边的空气随之旋转所形成的气流,二是电风扇吹风所形成的气流,这两股气流在瓶的一侧为同方向,在另一侧则为反方向,由此导致在同方向一侧气流速度较大,压强较小,而在两气流反方向一侧气流速度较小,压强较大。这两侧的压强差将使塑料饮料瓶向上述两股气流同方向的一侧偏移,同时还应注意到电风扇对塑料饮料瓶整体有一个向前推的力的作用,所以得到塑料饮料瓶最终的移动方向为图中的方向1。

答案:A

解题关键:要判断物体受力后的运动情况,对物体进行受力分析是一个有效的办法。对涉及到流体压强与流速关系类的题目进行受力分析时,除分析物体常规受力情况以外,还通常根据物体不同侧面的流体流速的相对快慢,判断压强的相对大小,综合分析物体受力情况。而物体不同侧面的流体流速的相对快慢通常跟物体不同侧面的形状、物体自身旋转情况有关。

提高训练 如图8-4-4所示,小明在一个漏斗中放一只乒乓球,用手压住乒乓球,让大口朝下,朝漏斗的小口向下吹气。放开压乒乓球的手后,乒乓球会( )

图8-4-4

A.掉下来 B.在漏斗中静止不动

C.在漏斗中旋转 D.以上现象均有可能发生

解题思路:要判断乒乓球的动向,必须对乒乓球进行受力分析。乒乓球在漏斗的下面,受到竖直向下的重力。另外,从漏斗的细管中吹出的气流,流经乒乓球的上表面时流速变大,此处的压强较小;气流流经乒乓球的侧面到达下表面时,流速减小,此处的压强较大,这样,乒乓球就被“顶”在漏斗中了。

答案:B

课外讨论

问题:放学时下起了大雨,还刮起了风。小丽打一把伞在雨中步行回家。一阵大风吹来,雨伞竟然被向上吸起来了。风并不是向上刮的,而且雨伞还受到雨向下的压力,怎么会被向上吸起来呢?

图8-4-5

探究原因时,应首先从事物本身的一些因素分析并提出猜想。

验证猜想是否正确,可以通过实验,也可以通过观察分析、收集事实和材料等多种方法。若用实验的方法,可自制一个雨伞模型,用电风扇吹风模拟实际情景进行实验。

探究

(1)猜想:考虑到雨伞的形状,猜测:空气在雨伞的上下两表面流速不同,压强不同,因而产生了一个压力差。

(2)观察与实验:观察雨伞的形状,分析风吹过时雨伞周围空气流动的情况。雨伞上方是凸起的弧形,下方基本上是平口的。

(3)用纸做一个伞的模型,用风扇对其吹风,观察伞的运动情况。

探究结论:由于伞的这种弧形结构,当风吹来,伞上方空气行程相对下方空气较大,气流速度比下方大,根据流体压强与流速的关系可知,下方空气向上的压强大于上方空气向下的压强。当这两个压强差较大时,就把伞给“吸”上去了。