第八章 《神奇的壓強》

一、固體的壓力和壓強

1、壓力：

概念：垂直壓在物體表面上的力；方向：支持面垂直。固體可以大小方向不變地傳遞壓力。

2、壓力和重力的關(guān)系：重為G的物體在支持面上靜止不動。在橫線上填出下列各種情況下支持面所受壓力的大小。

可見壓力有時小于重力，有時大于重力，最后哪個圖中壓力與重力無關(guān)。因此，不要認為壓力就是重力，它們是兩種不同性質(zhì)的力，只有當物體放在水平面上，壓力才等于物體的重力。

3、壓力的作用效果與壓力和受力面積有關(guān)。

在探究壓力的作用效果與壓力的關(guān)系時，要控制受力面積不變，改變壓力，實驗中可以用海綿或細沙的凹陷程度間接反映壓力的作用效果。

實驗中既采用了控制變量法，又用到了轉(zhuǎn)換法。

4、壓強：

①定義：

物體單位面積上受到的壓力叫壓強；物理意義：壓強是表示壓力作用效果的物理量。

②公式 P=F/S 

其中各量的單位分別是：P：帕斯卡（Pa）；F：牛頓（N）S：米^２（m²）

③由公式可知，壓強的大小是由壓力和受力面積兩個因素同時決定，在探討壓強和壓力的關(guān)系時，一定要有受力面積不變的條件。在探討壓強與受力面積的關(guān)系時，一定要有壓力不變的條件，所以“壓力越大，壓強越大”或者“受力面積越大，壓強越小”的說法都是錯誤的。

④對于放在水平桌面上密度分布均勻的直柱體，如：圓柱體、正方體、長方體等，它們對水平桌面的壓強可用公式P=ρ_固gh計算。

⑤壓強單位Pa的認識：1Pa表示1m²面積上受到的壓力為1N。一張報紙平放時對桌子的壓力約0.5Pa 。成人站立時對地面的壓強為1.1×10⁴Pa。

⑥減小壓強的方法是：減小壓力或者增大受力面積；增大壓強的方法是：增大壓力或者減小受力面積。如鋼軌鋪在枕木上，是通過增大受力面積來減小壓強。嚴禁汽車超載是防止因增大壓力而增大對路面的壓強。

二、液體的壓強

1、產(chǎn)生原因：

液體受重力且具有流動性。探究液體壓強用壓強計。簡易壓強計主要由蒙有橡皮膜的金屬盒、橡皮管、U形管等組成。作用在橡皮膜上的壓強越大，U形管的左、右兩管內(nèi)液面的高度差越大（轉(zhuǎn)換法）。

液壓計故障和排除：

實驗前，液壓計有高度差～拔下重裝

實驗中，液壓計液面高度差變化不明顯～①若有故障，氣密性差（橡皮膜漏氣），讀數(shù)偏小。②若無故障，將液壓計的金屬盒浸的更深或增加液體密度。

注意控制變量法

2、液體壓強的規(guī)律：

⑴ 液體對容器底部和側(cè)壁都有壓強，液體內(nèi)部向各個方向都有壓強；

⑵ 在同一深度，液體向各個方向的壓強都相等；

⑶ 液體的壓強隨深度的增加而增大；

⑷ 液體的壓強與液體的密度有關(guān)。

3、液體壓強的計算公式：P=ρgh 

其中h表示進入液體的深度，指從液面開始，到指定的“研究位置”之間豎直方向上的距離。公式中各量的單位：P：Pa；g：N/kg；h：m ；

從公式中看出：液體的壓強只與液體的密度和液體的深度有關(guān)，與液體的質(zhì)量、體積、重力、容器的底面積、容器形狀均無關(guān)。

4、如圖液體對容器底的壓力F和液體重力G的關(guān)系：

粗細均勻的容器F=G；底小口大的容器F＜G；底大口小的容器F＞G。

5、計算固體壓力和壓強

一般先用F=G求壓力，再用p=F/S求壓強。

6、計算液體壓力和壓強

一般先用P=ρgh求壓強；再用F=PS求壓力。

7、連通器

概念：指上端開口，底部連通的容器。

原理：連通器里裝同種液體且液體靜止時，各容器的液面保持相平；

應(yīng)用：茶壺、鍋爐水位計、船閘等

根據(jù)連通器概念，液體壓強計不是連通器。

三、大氣壓

1、大氣對浸在它里面的物體的壓強叫做大氣壓強，簡稱大氣壓，用P₀表示。

大氣壓產(chǎn)生原因：空氣受重力且具有流動性。

說明：“大氣壓”與“氣壓”是有區(qū)別的，如高壓鍋鍋內(nèi)部分氣體的壓強稱為氣壓，高壓鍋鍋外大氣的壓強稱大氣壓。

2、證明大氣壓存在的著名實驗是馬德堡半球?qū)嶒?/span>。

3、測定大氣壓的實驗是指托里拆利實驗，裝置如圖所示。

實驗過程：在長約1m，一端封閉的玻璃管里灌滿水銀，將管口堵住，然后倒插在水銀槽中，放開堵管口的手指后，管內(nèi)水銀面下降一些就不再下降，這時管內(nèi)外水銀面的高度差產(chǎn)生的壓強就是當時當?shù)氐?/span>大氣壓（等效替代法）。

說明：

A玻璃管里灌滿水銀的目的：使玻璃管倒置后，水銀上方為真空；若未灌滿，水銀上方有空氣會導(dǎo)致測量結(jié)果偏小。

B若把水銀改成水，則需要玻璃管的長度約為10.3m；

C將玻璃管稍上提或下壓，管內(nèi)外的高度差不變，將玻璃管傾斜，高度不變，但長度會變長。

4、通常把760mm高水銀柱產(chǎn)生的壓強叫一標準大氣壓，

其大小P₀＝1.013×10⁵Pa

5、大氣壓的特點：大氣壓隨高度增加而減小，在海拔3000米以內(nèi),每升高10米,大氣壓約降低100 Pa。大氣壓與地點、天氣、季節(jié)的變化有關(guān)，如晴天大氣壓比陰天高，冬天比夏天高。

6、測定大氣壓的儀器叫氣壓計；一般分為：水銀氣壓計和無液氣壓計兩類。若水銀氣壓計掛斜了，則測量結(jié)果會變大。根據(jù)氣壓與高度的關(guān)系，無液氣壓計可以改制成登山用的高度計。

7、一切液體的沸點，都是氣壓減小時降低，氣壓增大時升高。

8、質(zhì)量一定的氣體，溫度不變時，氣體的體積越小壓強越大，氣體體積越大壓強越小。

9、估測大氣壓的方法：

①取一個不帶針頭的注射器，將活塞推到底，封閉注射器的出液空；

②將注射器豎直方向放置且活塞向下，用細線在活塞上不斷加掛鉤碼；

③記下活塞剛好被拉動時鉤碼的總質(zhì)量為m；

④用刻度尺測出注射器上帶刻度部分的長度為L,并讀出注射器的體積為v；   

⑤則大氣壓P₀=mg/s=mgL/v。(提示用P=F/S計算，其中F=mg，注射器的橫截面積S=v/L) 

第九章 《浮力和升力》

一、浮力的概念

1、浸入液體（或氣體）的物體會受到液體（或氣體）向上托的力叫浮力。其方向是豎直向上；

2、浮力產(chǎn)生的原因：液體對浸在其中的物體向上的壓力大于向下的壓力，這兩個壓力差就是浮力。

3、浸在液體中的物體，受到兩個力的作用，分別是浮力和重力。

二、當物體放入液體中時，判斷物體浮沉情況的方法

1．比較浮力F_浮 和物體的重力G_物

①若F_浮 > G_物 時，物體會上??；

②若F_浮 < G_物 時，物體會下沉；

③若F_浮 ＝ G_物 時，物體會懸浮或者會漂浮。

2．比較液體的密度ρ_液和物體的密度為ρ_物

①若ρ_液 >ρ_物 時，物體會上浮，靜止時會漂浮在液面；

②若ρ_液 <ρ_物 時，物體會下沉；

③若ρ_液 =ρ_物 時，物體會懸浮。（注意此時不存在漂浮，與上面比較浮力和重力的情況不同）

3．懸浮和漂浮的區(qū)別：相同點：受到的浮力都等于其重力即F_浮 = G  

不同點：

懸浮時V_排＝V_物即物體全部浸在液體中，它排開液體的體積等于物體的體積；

漂浮時V_排<v_物，即物體有一部分浸在液體中，它排開液體的體積小于物體的體積。

還有一點不同懸浮時ρ_液=ρ_物；漂浮時ρ_液<ρ_物

三、阿基米德原理

1、內(nèi)容：浸入液體里的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于它排開的液體受到的重力。

其表達式的三種形式：F_浮 =G_排 或者F_浮 = m_排 g ，最常用的是F_浮 =ρ_液g V_排

2、適用范圍：液體（或氣體）

3、公式F_浮 =ρ_液g V_排其中各量選用的單位：F_浮用 N ；ρ_液用kg/m³ ；V_排用m³

公式F_浮 = G_排 = m_排 g中的m_排 選用的單位是kg

4、根據(jù)F_浮 =ρ_液g V_排 可知浮力的大小與液體的密度和物體排開液體的體積有關(guān)，而與物體的質(zhì)量、體積、重力、形狀 、浸沒的深度均無關(guān)。

5、幾個常用規(guī)律：

(1)物體漂浮在液體中，受到的浮力等于其重力；

(2)同一物體漂浮在不同液體里，因所受浮力始終等于其重力，故物體受到的浮力的大小不變；

(3)同一物體漂浮在不同液體里，在密度大的液體中，排開液體的體積小；

(4)物體懸浮或漂浮在液體時，若把物體切成大、小兩塊，它們?nèi)匀粫?/span>懸浮或漂浮在液體中。

四、浮力的計算方法

五、浮力的利用

1.輪船

（1）原理：用密度比水大的物體制成輪船，要把它做成空心，使之排開水的體積增多，從而受到的浮力增大。

（2）排水量：輪船滿載時排開水的質(zhì)量。單位是t ；(注意1t＝10³kg)

（3）由排水量m_排可以計算下列幾個量：

①排開液體的體積：V_排=m_排/ρ_水 ；    

②排開液體的重力：G_排=m_排g ；

③輪船受到的浮力：F_浮 = G_排＝m_排g         

④輪船和貨物共重：G=F_浮= m_排g 。

2．潛水艇工作原理

潛水艇浸沒在水下時，它排開水的體積等于它本身的體積，是一個定值，所以它在水中的浮力不變，潛水艇下潛和上浮是通過改變自身重力來實現(xiàn)的。

3．氣球和飛艇

原理：氣球是利用空氣的浮力升空的。氣球里充的是密度小于空氣的氣體如：氫氣、氦氣或熱空氣。為了能定向航行而不隨風(fēng)飄蕩，人們把氣球發(fā)展成為飛艇。

4．密度計

密度計放在不同液體中，總是處于漂浮狀態(tài)，則它受到的浮力始終等于其重力，可見它在不同液體中受到的浮力不變。根據(jù)V_排= F_浮/ρ_液g可知密度計排開液體的體積與液體的密度成反比。故密度計在密度大的液體中排開液體的體積小（或者說它浸入液體中的部分少）。

六、神奇的升力

（1）液體和氣體都具有流動性，稱為流體。流體流速大的地方壓強小，流速小的地方壓強大。

（2）機翼的升力產(chǎn)生原因：氣流經(jīng)過機翼上方的流速比下方的流速大（上凸下平），則機翼上方空氣的壓強比下方的壓強小，所以空氣對機翼有了向上的升力。

附：體積單位換算關(guān)系：   

1L=1dm³=1×10^-3m³ 1mL=1cm³=1×10^-6m³

面積單位的換算關(guān)系：    

1dm²==1×10^-2m²  1cm²==1×10^-4m²

第十章 《從粒子到宇宙》

（9）某些物質(zhì)的原子可以自發(fā)地發(fā)出射線的現(xiàn)象，叫做放射現(xiàn)象。放出的射線中有一種帶正電的（讀作阿爾法）粒子，也有帶負電的電子，還有不帶電的光子。