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压力,压强专题分析二

压强、液体的压强因为概念较为抽象,对于学生来说是一个难点。同时,压强、液体压强的计算又要涉及到学习过的力、压力、重力、合力、质量、密度、体积、面积 等,这部分知识还与后面的大气压、浮力等有密切的联系。单一知识点掌握不牢,多个知识点之间又相互干扰,造成大部分学生在学习压强、液体的压强知识时会感 到困难。然而,这部分知识却是中考“餐桌”上必备的“硬骨头”,由不得你不啃。怎么啃?八个字──抓住症结,各个击破。

一、备考指南

压强、液体压强的计算,主要是运用两个公式及其变形解决有关问题。题型常见的有填空、选择、计算及探究题。两个公式一个是压强的定义式 pF/ S,另一个是液体压强公式 pgh经验表明,不少学生在学习了这一部分内容后,一般会记住公式,但理解往往是片面的,有时甚至是错误的。因此,学习中要注意对压强公式的理解,除明确各物理 量间的数学关系(学生往往重视这一点),明确各量的单位,最重要的是要明确公式所表达的物理意义(学生往往忽略这一点)。进行计算时,要能正确地确定压力、确定受力面积、确定深度。除此以外,还要明确,由于固体不具有流动性,而液体具有流动性,造成了计算固体对水平支持面的压力压强的方法,与计算液体对 容器底部的压力压强的方法一般不同。

二、难点突破

运用压强、液体压强的公式计算时,必须注意相关知识理解,以免造成干扰。如确定压力时,要注意压力与重力可能有关,但也可能无关。与重力可能有关时,可能会涉及到物体的重力、质量、密度、体积等,这又可能需要用到三个公式 G= mgmVV= Sh确定受力面积时要注意此面积就是指两个物体接触部分的面积。它一般等于较小的物体面积,但也可能比较小的还要小。确定深度时要注意是指液体与大气(不是与容器)的接触面向下到某处的竖直距离,不是指从容器底部向上的距离(那叫“高度”)。液体对容器底部的压力与液体受到的重力可能相等,也可能不等,这取决于容器的形状。

难点二:液体对容器底部的压力与所盛液体的重力的关系

液体对容器底部的压力不一定等于液体的重力。如图 1所示,是形状不同的三个容器装有密度为ρ、深度为 h的液体,底面积均为 S根据液体压强计算公式,液体对容器底部的压强为 pgh,所以液体对容器底部的压力为 F= pSghS液体的重力为 G= mggV所以,比较各容器底部受到液体的压力大小 F与液体重力 G的大小,只需要比较 Sh(容器的底面积和高的乘积,即图 1中两竖直虚线间所包围的体积)与 V(液体的体积)之间的关系即可。图甲为口大底小的容器, ShV,所以容器底受到的压力小于液体的重力,即 FG;图乙为柱状容器, Sh= V,所以容器底部受到的液体的压力等于液体的重力,即 F= G;图丙为口小底大的容器, ShV,所以容器底部受到的压力大于液体的重力,即 FG可见,容器的形状不同,则容器底部受到的压力与所装液体的重力大小关系就不一样。

你还可以这样理解:甲容器口大底小,对液体提供向上的支持力的,不仅仅是容器底部,周围侧壁对液体也提供向上的支持力,这就减轻了液体对容器底部的压力,使 FG乙容器的侧壁对液体也有作用力,但方向是水平的,不能减轻了液体对容器底部的压力,所以 F= G丙容器的侧壁对液体的力的方向向下(依据:压力的方向总是与接触面垂直),使容器底部不仅承受液体的重力,还要承受侧壁对液体向下的压力,使 FG

由于液体对容器底部的压力并不一定等于液体的重力,所以在计算液体对容器底部的压力时,应先根据公式 pgh求出液体的压强,再根据 F= pS求出压力。

12007年山东省中考试题)在水平桌面上放置一空玻璃杯,它的底面积为 0.01 m 2,它对桌面的压强为 200 Pa在玻璃杯中装入 1 kg水后,水对杯底产生的压强为 900 Pa,求水的深度;并通过计算推测出玻璃杯的大致形状是图 2中( a)( b)( c)的哪一种?(水的密度ρ= 1.0× 10 3 kg/ m 3,取 g= 10 N/ kg

评析:题目主要考查液体对容器底部的压力与所盛液体的重力的关系。因为容器的形状不一定为柱形,所以不能根据水的质量求深度,可以根据 pgh求解。而要推测出玻璃杯的大致形状,必须根据液体对容器底部的压力与所盛液体的重力的关系。

答案:水的深度

水对容器底部的压力

容器内水的重力

因为 F< G,所以玻璃杯的大致形状是图 2中( a)。

难点三:液体对容器底部压强和容器对水平支持面的压强的计算

固体不具有流动性,而液体具有流动性,决定了它们对支持面产生的压力和压强有不同的特点。在支持面水平,且压力仅由固体或液体的重力产生的情况下,固体对支持面的压力容易确定,即 F= G(如果不是这样,可以根据题意计算出压力),然后可以根据 p= F/ S计算出压强。所以计算有关固体的压力和压强问题时,是先根据 F= G求压力,再用 p= F/ S计算出压强。计算液体压力压强问题时,应该想到液体产生的压力不一定等于液体的重力,排除液体重力对压力的干扰。应先根据液体压强公式 pgh和题意求解压强,再根据 F= pS计算液体对容器底的压力。只有当容器是柱形容器时,液体对容器底部压力等于液体重力,可以先求压力后求压强。

22007年四川省绵阳市中考试题)如图 3所示,一开口的杯子,装上 8 cm高的水后,放在水平桌面上。已知杯子内部底面积为 50 cm 2,外部底面积为 60 cm 2;杯子装上水后的总质量为 0.6 kgg10 Nkg

求:

1)水对杯底的压力( 2)杯子对桌面的压强。

评析:水对杯底的压力是液体的压力压强问题,它取决于水的密度、深度和水的底面积(即杯子内部底面积);杯子对桌面的压强是固体的压力压强问题,它取决于杯子对桌面的压力和桌面的受力面积。其中杯子对桌面的压力等于杯子和水的总重力。

答案:( 1)先求水对杯底的压强

再求水对杯底的压力

2)先求杯子对桌面的压力

再求杯子对桌面的压强