压强、浮力单元复习一、学习要求：压强的基本概念复习液体压强的公式及其应用复习大气压强的测量及相关复习浮力的基本概念复习阿基米德原理及浮力的计算复习物体的浮沉条件及应用复习二、要点揭密1.压力(1)定义：垂直作用在物体表面上的力叫做压力。
(2)方向：与受力物体的支承面相垂直.由于受力物体的受力支承面可能是水平面,也可能是竖直面,还可能是角度不同的倾斜面,因此,压力的方向没有固定的指向,它可能指向任何方面,但始终和受力物体的受力面相垂直.(3)单位：如重力、摩擦力等其他力的国际单位一样,是N.(4)作用效果：压力的作用效果与压力的大小和受力面积大小有关.当受力面积一定时,压力越大,则压力的作用效果越显著;当压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越显著.2.压强(1)定义：物体单位面积上受到的压力叫做压强.(2)计算公式: p=F/S上式为压强的定义公式，可普遍适用于固体、液体以及气体，式中F为压力,单位用N；S为受力面积，单位用m2，p即为压强.(3)单位:国际单位制中,压强的单位是帕斯卡,简称Pa.1Pa＝1N/m2它表示每m2面积上受到的压力是1N.(4)在生产和生活中,如果要减小压强,可减小压力或增大受力面积;如果要增大压强,则可以增大压力或减小受力面积,但从实际出发,压力大小往往是不可改变的,则减小压强应增大受力面积,增大压强应采用减小受力面积的方法.3.液体压强(1)产生原因由于液体受到重力作用,且具有流动性,所以液体对容器底和容器侧壁有压强,液体内部向各个方向都有压强. (2)特点液体对容器底和侧壁有压强,液体内部向各个方向都有压强.液体的压强随深度增加而增大;在同一深度,液体向各个方向的压强相等;不同液体的压强还跟密度有关.(3)计算液体压强的计算公式是p＝ρgh式中ρ为液体密度,单位用kg/m3；g＝9.8N/kg；h是液体内某处的深度,单位用m；ρ为液体压强，单位用Pa. 由公式p＝ρgh可知,液体的压强大小只跟液体的密度ρ、深度h有关,跟液体重、体积、容器形状、底面积大小等其他因素都无关.由公式p＝ρgh还可归纳出:当ρ一定,即在同一种液体中,液体的压强p与深度h成正比;在不同的液体中,当深度h相同时,液体的压强p与液体密度ρ成正比.(4)连通器上端开口、下部相连通的容器叫连通器.连通器里如果只装有一种液体,在液体不流动时,各容器中的液面总保持相平. 船闸、锅炉水位器、马路涵洞等就是连通器原理的应用.4.大气压强(1)产生原因空气受到重力作用,而且空气能流动,因此空气内部向各个方向都有压强,这个压强就叫大气压强.1atm=76cmHg=1.013×105Pa。
(2)马德堡半球实验:有力地证明了大气压的存在.同时还可说明,大气压强是很大的.(3)大气压的测定托里拆利实验测出了大气压的大小.在托里拆利实验中,测量结果和玻璃管的粗细、形状、长度(足够长的玻璃管)无关;如果实验时玻璃管倾斜,则水银柱的长度变长,但水银柱的高度,即玻璃管内外水银面的高度差不变;这个高度是由当时的大气压的大小和水银的密度所共同决定的,通常情况下,为76cm左右.5.大气压的变化(1)大气压随海拔高度的增加而减小,这主要是由于离地面越高的地方空气越稀薄,空气的密度越小. 在海拔2km 以内，可以近似认为每升高12m，大气压减小133Pa。
(2)大气压的变化和天气有关,一般说来,晴天的大气压比阴天的高,冬天的大气压比夏天的高.6.气压计(1)测量大气压的仪器叫气压计.(2)常见的气压计有水银气压计和金属盒气压计两种.水银气压计是根据托里拆利实验制成的,它在测量时,必须挂竖直,如果挂歪斜了,则测量结果将比实际值偏大.金属盒气压计即无液气压计,如将其刻度盘上所标的大气压值折算成高度,则成了航空、登山用的高度计。
氧气瓶上的压力表就是一个无液气压计。
7.液体的沸点与液面气压大小有关,液面气压减小,液体沸点降低;液面气压增大,液体沸点升高.8.活塞式抽水机和离心式水泵,都是利用大气压来工作的.普通的抽水机工作时,其抽水高度约10m左右.这是由于1atm大约能支持10.34m高的水柱.9.浮力的基本概念(1)定义：浸在液体（或气体）中的物体，受到液体（或气体）向上托起的力叫浮力。
(2)方向：无论物体在哪种液体中受到的浮力方向总是竖直向上的。
(3)产生原因：假设有一个正方体完全浸没在水里，则正方体的前后、左右、上下六个表面都要受到水的压强和压力，由于左右两个侧面和前后两侧面对应部分在水中的深度相同，由液体压强公式p＝ρgh可知，受到水的压强大小相等；由公式F＝ps可知。
作用在左右、前后侧面上的压力也大小相等，且方向相反，彼此平衡。
但是上下两表面由于在水中的深度不同，受到水的压强也不等，上表面的深度小，压强小；下表面的深度大，压强大；所以下表面受到的向上的压力F´大于上表面受到的向下的压力F，水对物体向上的和向下的压力差就是水对物体的浮力，即F浮＝F向上－F向下如果物体浸在其他液体中，所受浮力也是由于该液体对物体向上和向下的压力差产生的.(4)浸在液体中的物体，无论是全部浸没在液体里，还是只有一部分浸入液体里；无论是正在上浮还是正在下沉，无论是静止在容器底部还是漂浮在液面，都要受到液体对物体的浮力作用.只有如图2所示的情况中,该长方体的下表面与容器底面紧密贴合,不受到液体向上的压力,只受到液体向下的压力作用时,才不受到液体的浮力作用,这是一种特殊情况.(5).漂浮在液面的物体,其上表面不受到液体向下的压力.因此,它受到的浮力就等于液体对物体向上的压力. 10.浮力的计算（1）用称重法测浮力有一铁块要测量出它在水中所受的浮力,可把铁块用细线系好挂在弹簧测力计上,记下此时弹簧测力计的示数G，然后把铁块浸入水中，则弹簧测力计的示数减少，再记下此时弹簧测力计的示数G´，那么弹簧测力计减少的示数，即两次弹簧测力计的示数差，就等于铁块浸入在水中时所受浮力的大小，即：F浮＝G－G´.（2）用阿基米德原理计算浮a.阿基米德原理的内容：浸入液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力.b.阿基米德原理的数学表达式：F浮＝G排＝ρ液gV排式中G排即为被液体排开的液体的重，单位是N；ρ液是物体所浸入的液体的密度，其单位必须用kg/m3；V排表示被物体排开的液体的体积，单位必须用m3，g＝9.8N/kg （或取10N/kg）.c.由阿基米德原理可知，浮力F浮的大小只跟液体的密度ρ液、物体排开液体的体积V排有关，跟物体本身的形状、构成物体的材料的密度无关，此外和物体在液体中的情况，如物体浸没在液体中的深度、容器中液体体积的多少、物体在液体中是静止还是运动等，都无关.d.阿基米德原理也适用于气体，这就是：浸没在气体里的物体受到的浮力大小，等于它排开的气体所受到的重力.即：F浮＝G排气＝ρ气gV排（3）物体漂浮在液面的条件如图3所示，物体漂浮在液面，则其竖直方向上受到两个力的作用：竖直向下的重力G和竖直向上的浮力F浮,由于物体静止在液面，因此它所受的重力G和浮力F浮应是一对平衡力，它们的大小相等.所以，物体漂浮在液面的条件是：F浮＝G物因为F浮＝ρ液gV排，G物＝ρ物gV物.可得关系式：ρ液gV排＝ρ物gV物.（4）浮力产生的原因：F浮＝F向上－F向下11.物体在液体中的浮沉条件如图4所示，浸没在液体中的物体，在竖直方向上受到两个力的作用：竖直向下的重力G和竖直向上的浮力F浮。
物体在液体中究竟是上浮、下沉还是悬浮，由物体所受的重力G和浮力F浮的大小关系来决定.当F浮与G不平衡时，物体的运动状态就要发生变化：当F浮＞G时,物体上浮,直到F浮与G大小相等时静止在液面,即漂浮时为止;当F浮＜G时,物体下沉,直到静止在容器底部时为止.当F浮＝G时,物体所受的浮力和重力是一对平衡力,物体可悬浮在液体中的任意位置,保持静止或匀速直线运动状态.12.利用物体和液体的密度关系判断物体的浮沉：由阿基米德原理可得：F浮＝ρ液gV排物体的重力大小为：G物＝ρ物gV物.当物体浸没在液体中，V排＝V物.ρ液gV排＝ρ物gV物.整理后可得：ρ液＝ρ物同样方法可推得：当ρ液＞ρ物时，则物体上浮；当ρ液＜ρ物时，则物体下沉.13.浮力的作用(1)轮船: 轮船是采用“空心”法而浮在水面的，它所受到的浮力等于船的总重.轮船的排水量是指轮船满载时排开的水的质量，即：排水量＝船自身的质量＋满载时货物的质量.(2)潜水艇：靠改变自身的重而实现上浮、下沉或停留在水中.(3)飞球和飞艇：利用空气的浮力升入高空.(4)密度计：是利用物体漂浮在液面的条件工作的，即F浮＝G物.密度计上标的刻度是被测液体的密度与水的密度之比，且大的刻度值在下面，小的刻度值在上面.三、例题解析第一阶梯例1：长24cm、宽12cm、厚5cm的长方体,重50N,求它对水平面的最大压强和最小压强各是多少?分析与解答：无论长方体平放、侧放还是竖放,对水平面的压力都相等,都等于长方体的重力大小. 长方体对水平面有最小接触面积时,产生最大的压强,这时应将长方体竖放在水平面上;长方体对水平面有最大接触面积时,产生最小的压强,这时应将长方体平放在水平面上.解：长方体竖着放时与水平面的接触面积: S1＝12cm×5cm＝60cm2＝0.6×10－2m2长方体竖放时对水平面产生的最大压强:答:长方体对水平面产生的最大压强是8.33×103Pa,最小压强是1.74×103Pa.例2：有一质量为100t的纪念碑,立在一块长方体的基石上,基石高是1m,密度是2.0×103kg/m3.如果地面能承受的最大压强为1.421×105Pa,基石的底面积至少要多大?分析与解答：水平地面受到的压力等于纪念碑和基石的总重,可根据地面能承受的最大压强求出基石与地面的最小接触面积. 解m＝100t＝100×103kg p＝1.421×105Pa ρ＝2.0×103kg/m3, h＝1m地面受到的压力:F＝G＋G´＝mg＋m´g＝mg＋ρghs地面能承受的最大压强分析与解答：由液体压强公式p＝ρgh可知,(a)、(b)两种情况下由于液体密度及容器底到液面的深度都相等,所以两种情况下容器底受到的液体压强相等,即p1＝p2.但是由于静止液体对容器底的压力不一定等于液体的重,它的大小应等于液体对空器底的压强与容器底面积的乘积,即, F1＝p1S1, F2＝p2S2.由于p1＝p2,而S1＞S2.所以可得: F1＞F2.即应选D.第二阶梯例4：在托里拆利实验中,待竖直放置的玻璃管中水银柱静止后,如将玻璃管倾斜一个角度,则管内外水银面的高度差将_________;如将玻璃管向上提一些,(管口不离开槽内水银面)则管内外水银面高度差将_________;如用两根内径不同的细长玻璃管做此实验,则两管中水银面的竖直高度将_________.分析与解答：在托里拆利实验中,玻璃管内水银柱产生的压强大小就等于大气压强的大小;题目中所求管内外水银面的高度差、水银面的竖直高度都是指实验时的大气压强所能支持的水银柱的高度.当p0、ρ一定时,水银柱的高度都将不变.这与玻璃管形状、玻璃管是否倾斜、玻璃管口在水银面以下所处的位置等都无关.解答应填:不变、不变、相同.例5：如图5所示，一边长为15cm的正方体木块漂浮在水面上，其上表面距离水面5cm，g＝10N/kg，求：（1）木块上、下表面受到液体的压力差（2）木块所受到的浮力大小及方向分析与解答：解答该题时，要综合应用液体的压强、压力及浮力产生原因的知识。