本试题 “自然界和生活中的许多现象与物理有关:(1)“5•12”四川大地震形成了许多堰塞湖,它对灾区人民造成较大威胁的原因是:由于堰塞湖的水位上升,水对堰塞湖坝体的...” 主要考查您对液体压强计算公式的应用
大气压强的存在及应用
流体压强和流速的关系
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利用液体压强的计算公式计算:ρ、h。
液体压强中隐含“密度不同”的有关计算:
由液体的压强公式可知,液体的压强大小取决于液体的密度和深度,深度的不同比较直观,一眼可以看到,而密度不同需引起注意,有时直接给出物质不同,密度不同,有时则隐含着密度不同,需要自己发现。
例如图所示,两支相同的试管,内盛等质量的液体,甲管竖直放置,乙管倾斜放置,液体对管底压强的大小关系是()
A.p甲<p乙
B.p甲>p乙
C.p甲=p乙
D.上述三种情况都有可能
解析:比较压强就从甲、乙两支试管中液体的密度和深度分析。依据题意已知h相等,因此本题只要比较出甲、乙管中液体的密度ρ,即可判断出正确答案。由质量关系已知,要比较密度很容易想到密度公式,从而转向寻找甲、乙两支试管中液体的体积关系,这样问题就得到了解决。由题意可知,两试管液面相平,高度相等,虽然两试管中所装的液体质量相等,但乙管倾斜放置,,所以,据可知。
答案:B
液体对容器底的压力与液体的重力
1.由于液体具有流动性,静止在水平放置的容器中的液体,对容器底的压力不一定等于液体的重力。只有当容器是柱形时,容器底的压力才等于液体的重力:底小口大的容器底受到的压力小于液体的重力;底大口小的容器底受到的压力大于液体的重力。液体对容器底的压力F=pS=ρghS,而Sh的含义是以容器底为底、以液体深度为高的柱体的体积。即V柱=Sh,所以F=pS=ρghS=,G柱的含义为以V柱为体积的那部分液体的重力,如图中阴影部分。即若容器为柱体,则F=G液;若容器为非柱体,则。
2.在盛有液体的容器中,液体对容器底的压力、压强遵循液体的压力、压强规律;而容器对水平桌面的压力、压强遵循固体的压力、压强规律。
例:在水平桌面上放置一空玻璃杯,它的底面积为0.01m2,它对桌面的压强为200Pa。
(1)求玻璃杯的重力。
(2)在玻璃杯中装入1kg水后,水对杯底产,£的压强为900Pa,求水的深度;并通过计算推测出玻璃杯的大致形状是图中甲、乙、丙的哪一种?(水的密度p= 1.0×103k/m3,取g=10N/kg,杯壁的厚度可忽略)
解析:
(1)由得:玻璃杯的重力:
(2)由得水的深度:
假设杯壁是竖直的,装入1KG水后杯中水的深度应为:,因为h'>h,所以水杯底小,口大,大致形状是甲图。
液体对容器底的压强、压力与容器对支持面的压强、压力的计算方法:
液体对容器底的压强和压力与容器对支持面的压强和压力不是一同事。
1.液体内部压强是由液体的重力产生的,但液体对容器底的压力并不一定等于液体的重力,而等于底面积所受的压强乘以受力面积,因此,处理液体内部问题时,先求压强再算压力。
2.容器对支持面的压力和压强,可视为固体问题 处理,先分析压力大小,再根据计算压强大小。
例:如图所示,一开口的杯子,装上8cm高的水后,放在水平桌面上。已知杯子内部底面积为50cm2,外部底面积为60cm2;杯子装上水后的总质量为 0.6kg,则水对杯底的压力为___N,杯子对桌面的压强为_____Pa.
解析:从杯子的形状可知,杯中水对杯底的压力并小等于水的重力,要求液体对容器底的压力时,一般是先求出压强,再根据F=pS求压力,即F=pS=10-3m2=4N,而杯子对桌面的压力为杯与水的总重,即,压强。
答案:4N 1×103
定义 | 大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强,简称大气压或气压 |
产生原因 | 包围地球的空气由于受到重力的作用,而且能够流动,因而空气对浸在它里面的物体产生压强,空气内部向各个方向都有压强,且空气中某一点向各个方向的压强大小相等 |
存在证明 | ①马德堡半球实验②覆杯实验 ③瓶吞鸡蛋实验 |
应用 | 生活中:①钢笔吸墨水②吸管吸饮料 ③针管吸药液④瓷砖上的塑料吸盘 |
生产中:①活塞式抽水机②离心式水泵 |
流体压强与流速的关系:
气体流速大的位置压强小;流速小的位置压强大。液体也是流体。它与气体一样,流速大的位置压强小;流速小的位置压强大。轮船的行驶不能靠得太近就是这个原因。
总之,对于流体来说,流速越大的位置压强越小,流速越小的位置压强越大。
生活中跟流体的压强相关的现象:
(1)窗外有风吹过,窗帘向窗外飘;
(2)汽车开过后,路面上方尘土飞扬;
(3)踢足球时的“香蕉球”;
(4)打乒乓球时发出的“旋转球”等。
生活中与流体压强相关问题的解答方法:
在实际生活和生产中有许多利用流体压强跟流速的关系来工作的装置和现象,如飞机的机翼形状、家用煤气灶灶头工作原理、小汽车外形的设计等。利用这些知识还可以解释许多常见现象,如为什么两艘船不能并排行驶、列车站台上要设置安全线等。
方法指南(1)首先要弄清哪部分流速快,哪部分流速慢;
(2)流速快处压强小,压力也小,流速慢处压强大,压力也大;
(3)流体受压力差作用而产生各种表现形式和现象。
例1如图是非洲草原犬鼠洞穴的横截面示意图,犬鼠的洞穴有两个出口,一个是平的,而另一个则是隆起的土堆,生物学家不是很清楚其中的原因,他们猜想:草原犬鼠把其中一个洞的洞口堆成了包状,是为了建一处视野开阔的嘹望台,但是如果这一假设成立的话,它又为什么不在两个洞口都堆上土包呢?那样不是有两个嘹望台了吗?实际上两个洞口形状不同,决定了洞穴空气的流动方向。吹过平坦表面的空气运动速度小,压强大;吹过隆起表面的空气流速大,压强小。因此,地面上的风吹进了犬鼠的洞穴,给犬鼠带来了阵阵凉风。
请回答下列问题:
(1)在图上标出洞穴中的空气流动的方向。
(2)试着运用上文提到的物理知识说明,乘客为什么必须站在安全线以外的位置候车?
解析:本题结合草原犬鼠奇妙的洞穴结构考查了流体压强与流速的关系。草原犬鼠的一个洞口很平坦,而另一个洞口处有凸起的土堆,这样当空气流经两个洞口时,洞口表面处空气的流速会不同,所以洞口处的气体压强会不同,洞内的空气就会从气压大的一端流向气压小的一端,给犬鼠带来了阵阵凉风。
答案:(1)如图所示 (2)运行的火车周围的空气速度大,压强小,乘客靠近运行的火车容易发生事故,所以必须站在安全线以外。
科学解释足球中的“香蕉球”是怎么回事:
如果你经常观看足球比赛的话,一定见过罚前场直接任意球。这时候,通常是防守方五六个球员在球门前组成一道“人墙”,挡住进球路线。进攻方的主罚队员起脚一记劲射,球绕过了“人墙”,眼看要偏离球门飞出,却又沿弧线拐过弯来直入球门,让守门员措手不及,眼睁睁地看着球进了大门。这就是颇为神奇的“香蕉球”。看到那潇洒多变的“香蕉球”,你有没有想过是怎么回事呢?
流体(液体或气体)中的旋转圆柱体或球体相对于流体运动时,会在旋转体上产生一个侧向力。足球在气流中运动时,如果其旋转的方向与气流同向,则会在球体的一侧产生低压,而球体的另一侧则会产生高压,这就是为什么会产生香蕉球的原因。当足球旋转时,除了可以改变球体周围的气流,球的运动轨迹也会相应发生改变。而且足球不仅可以侧旋,触球部位的不同,还可以产生不同的旋转,从而使足球上飘和下沉。这样就达到了迷惑防守方的目的。任何一次成功的任意球中,必不可少的一项技术就是使球按照自己的控制产生旋转。不知道你注意到没有,罚“香蕉球”的时候,运动员并不是踢中足球的中心,而是稍稍偏向一侧,同时用脚背摩擦足球,使球在空气中前进的同时还不断地旋转。同时,一方面空气迎着球向后流动,另一方面,由于空气与球之间的摩擦,球周围的空气又会被带着一起旋转。这样,球一侧空气的流动速度加快,而另一侧空气的流动速度减慢。物理知识告诉我们:气体的流速越大,压强越小。由于足球两侧空气的流动速度不一样,它们对足球所产生的压强也不一样,于是,足球在空气压力的作用下,被迫向空气流速大的一侧转弯了。
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