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专题 10 压强(讲义)(解析版)
目录
考情分析
2
知识建构...................................................................................................................................................................2
考点一 压强....................................................................3
夯基·必备基础知识梳理........................................................................................................................................3
提升·必考题型归纳.................................................................................................................................................4
考向01 探究影响压力作用效果的因素......................................................4
考向02 压力、压强及其计算.............................................................6
考向03 减小或增大压强的方法............................................................8
考点二 液体压强...............................................................10
夯基·必备基础知识梳理......................................................................................................................................10
提升·必考题型归纳...............................................................................................................................................12
考向01 液体内部压强的特点............................................................12
考向02 液体压强相关计算..............................................................14
考向03 连通器........................................................................16
考点三 大气压强...............................................................17
夯基·必备基础知识梳理......................................................................................................................................17
提升·必考题型归纳...............................................................................................................................................18
考向01 大气压强与应用.................................................................18
考向02 大气压强的测量.................................................................20
考点四 流体压强与流速关系.....................................................23
夯基·必备基础知识梳理......................................................................................................................................23
提升·必考题型归纳...............................................................................................................................................24
考向01 流体压强现象...................................................................24
考向02 飞机的升力.....................................................................26
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一、课标考点分析
考点内容 课标要求 命题预测
探究压力作用效果的影响
因素
通过实验,理解压强
《压强》是力学部分的重点内容,也是学
压强及其计算
生学习过程中较难的部分,尤其是压强的相关计
知道增大和减小压强的方法,了解压强 算是学生学习的重点和难点。对压强的学习应和
增大、减小压强的方法
在生产、生活中的应用 生产和生活中的实例相结合,为此,在备考中,
考生应注重所学概念和规律在实际生活中的应
探究液体内部压强的特点 探究并了解液体压强与哪些因素有关
用。
液体压强及其计算 了解液体压强的应用实例 本单元常考题型有:选择题、填空题、实
验探究题、计算题和综合题等。
知道连通器的特点及生活中应用连通器
连通器 主要命题点有:探究压力作用效果的影响
的实例
因素、压强及其计算、增大或减小压强的方法、
大气压强的存在及应用 知道大气压强及其与人类生活的关系, 探究液体内部压强的特点、液体压强的计算、连
大气压强的测量 了解大气压强的测量方法 通器、大气压强及其应用、流体压强与流速关系
等
生活中流体压强现象
了解流体压强与流速的关系及其在生产
飞机的升力 生活中的应用
二、考情分析
《压强》是中考必考内容,也是力学考题较为集中的部分。本单元的考题在试卷中所占分值一般在2-
5分之间,并会出现压强与浮力相结合的考题。由于考题类型、考点分布和所占分值差异较大,所以考生
在加强对本单元复习时,应注重考点与考题的结合,做好备考准备。对本单元的考查,从出现概率看,主
要有:压强及其计算、增大或减小压强的方法、液体压强的计算、大气压强及其应用、探究压力作用效果
的影响因素、探究液体内部压强的特点、连通器、流体压强与流速关系等。
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考点一
压强
一、压力
概念 释义
压力 物体间由于发生挤压而垂直作用在受力面上的力
压力产生的条件 两个物体必须接触,而且有挤压的作用
压力的方向 垂直于受力物体表面并指向被压物体
作用点 被压物体的受力面上,作用点等效作用在接触面中心
压力的性质 压力是相互接触的物体彼此挤压对方使物体表面发生弹性形变而产生的力,属于弹力
只有物体处于水平面且在竖直方向只受重力和支持力时,物体对水平面压力的大小、方向才跟重力
压力与重力
的大小、方向相同,但压力不是重力
二、压强
概念 释义
压强 物体所受压力与受力面积之比(比值定义法)
物理意义 表示压力作用效果的物理量
公式
。F-压力,单位为N;S-受力面积,单位m2;p-压强(单位Pa)
单位 帕斯卡,简称帕,用符号Pa表示
变形公式
根据公式 及其变形公式F=pS、 可以进行压强、压力和受力面积的计算
为压强的定义式,运用于所有状态下的压强的计算
根据公式 及其变形公式F=pS、 可以进行压强、压力和受力面积的计算
公式的应用
公式中的“S”为受力面积,是指两个物体实际的接触面积。常见面积单位换算关系为:
1m2=104cm2=106mm2
公式中的“F”为压力,不是重力,但受力面积为水平面且物体在竖直方向只受重力和支持力时,
压力大小等于重力大小
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▲拓展培优
柱状物体固体压强的计算(公式p=ρgh的使用条件)
(1)质地均匀、形状规则的实心柱体(圆柱体或棱柱体);
(2)物体放在水平桌面上,受力面积与其底面积相等;
(3)物体对水平面的压力等于物体的重力大小。
压力与压强的区别与联系
1.概念不同:压力是由于发生挤压而垂直作用在物体表面上的力;压强是物体所受压力与受力面积之比,即物体单位
面积上所受的压力大小;
2.意义不同:压力是压强产生的必要条件,压强表示压力的作用效果。
作用力和反作用力是同时产生的,并没有先后之分。在初中物理中,为了表述准确、规范,一般说相互作用
力,而不说作用力和反作用力。
三、怎样增大或减小压强
1.增大压强
(1)受力面积一定时,增大压强:①给压路机装上质量很大的碾子;②利用重锤钉钉子;③刹车时
用力握住车闸。
(2)压力一定时,减小受力面积:①刀斧、切屑工具的刀片都会磨的很薄;②图钉(如图甲)、针、
锯齿的尖端加工得很尖。
(3)增大压力同时减小受力面积:砍柴时,斧头磨得很锋利,同时加大力量。
2.减小压强
(1)受力面积一定时,减小压力:现代建筑中广泛使用空心砖。
(2)压力一定时,增大受力面积:①高楼大厦的地基很宽;②载重汽车有很宽大的轮子;③铁轨下
铺设枕木(如图乙所示);④滑雪时穿上滑雪板。
(3)减小压力的同时增大受力面积:学生背书包上学时尽量少装物品,并选用背带较宽的书包(如
图丙)。
▲拓展培优
从压强的角度认识超载的危害
货车超载后不仅会因为惯性增大不易刹车,引发交通事故,还会使货车对路面的压强过大,超出路面能够承受的极
限,损坏路面。
考向01 探究影响压力作用效果的因素
【例1】(2023·宁夏)某同学利用小桌、海绵、砝码等实验器材,探究“影响压力作用效果的因
素”的实验,探究过程如图所示:
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(1)实验中通过观察海绵的______来比较压力作用效果。
(2)对比______两图,可以探究压力作用效果与受力面积的关系。
(3)对比甲、乙两图可以得出结论:当受力面积一定时,______,压力作用效果越明显。请列举一
个生产生活中应用该结论的事例:______。
【答案】①凹陷程度;②乙、丙;③压力越大;④压路机的碾子很重。
【解析】(1)[1]本实验是通过观察海绵的凹陷程度来比较压力作用效果的,采用了转换法。
(2)[2]探究压力的作用效果与受力面积的关系时应控制压力的大小不变,通过比较图乙、丙,说明
压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(3)[3]比较图甲、乙所示的实验可知,受力面积相同,乙的压力较大,乙的压力作用效果较明显,
则可得出结论:当受力面积一定时压力越大,压力的作用效果越明显。
[4]生产生活中应用当受力面积一定时压力越大,压力的作用效果越明显的例子:压路机的碾子很重
是在受力面积一定时,增大压力,增大压强。
【变式1-1】(2023·岳阳)一个装满书的箱子,用图示三种不同方式提起并保持静止。甲图中绳子
对手的拉力为F ,乙图中绳子对手的拉力为F 。以下说法正确的是( )。
甲 乙
A. F >F
甲 乙
B. F S >S
甲 丙 乙
由 可知地面受到压强大小关系为p >p >p
乙 丙 甲
故选D。
【变式2-3】(2023·广西)质量分布均匀的实心正方体A、B置于水平桌面上,如图甲。将B沿水平
方向截取高为h的柱体,并将该柱体叠放在A上,A、B剩余部分对桌面的压强p随截取高度h的变化关系
如图乙,则B的密度为___________ ,A的重力为___________N(g取10N/kg)
【答案】①0.6×103;②6。
【解析】[1]质量分布均匀的实心正方体置于水平桌面上,对水平桌面的压强
由图乙可知,截取前有p=6×102Pa,B的高度是10cm,B的密度为
B
[2]由图乙可知,当B截取2cm时,B剩余部分对桌面的压强
此时将截取的B物体叠放在A上,对桌面的压强也是480Pa,即
①
B的重力
由图乙可知,B放到A上面对水平桌面的压强是8×102Pa,即 ,
②
由①和②得到G=6N。
A
考向03 减小或增大压强的方法
【例3】(2023·徐州)下列实例中,属于减小压强的是( )。
A. 篆刻刀的锋利刀口 B. 骆驼的宽大脚掌
C. 注射器的尖锐针头 D. 压路机质量很大的碾子
【答案】B。
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【解析】A.篆刻刀的锋利刀口,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故A不符合题意;
B.骆驼的宽大脚掌,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故B符合题意。
C.注射器的尖锐针头,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故C不符合题意;
D.压路机质量很大的碾子,是在受力面积一定时,通过增大压力来增大压强,故 D不符合题意。
故选B。
【变式3-1】(2023·广东)小明买了一个方便移动 储的物箱,如题图所示。储物箱安装轮子的目的
是( )。
A. 增大摩擦 B. 减小摩擦 C. 增大压强 D. 减小压强
【答案】B。
【解析】储物箱安装滚轮是将滑动摩擦力转换为滚动摩擦力以减小摩擦力。
故选B。
【变式3-2】(2023·烟台)在2023年的央视春晚上,来自烟台的金娃艺术团表演的具有浓郁“海阳
大秧歌”特色的儿童舞蹈《我和爷爷踩高跷》在全球华人面前华彩绽放。当小朋友踩在高跷(如图所示)上
竖直站立不动时,下列说法正确的是( )。
A. 高跷对地面的压力与地面对高跷的支持力是一对平衡力;
B. 小朋友所受的重力与小朋友对踏板的压力是一对平衡力;
C. 小朋友单腿站立比双腿站立时对地面的压强小;
D. 缠绕高跷和小朋友腿的绑带比较宽大是为了减小压强
【答案】D。
【解析】AB.一对平衡力要满足:大小相等、方向相反、作用在同一直线上,作用在同一物体上。高
跷对地面的压力,受力物体是地面;地面对高跷的支持力,受力物体是高跷;两个力不是作用在同一物体
上,不是一对平衡力;小朋友所受的重力与小朋友对踏板的压力,方向都是竖直向下的,不符合平衡力的
特征,因此不是一对平衡力,故AB错误;
C.小朋友单脚和双脚站立时,对地面的压力大小与重力大小相等,因此压力不变;单腿站立时的受
力面积更小,根据 可知,压力不变时,受力面积越小,压强越大,故小朋友单腿站立比双腿站立时
对地面的压强大,故C错误;
D.缠绕高跷和小朋友腿的绑带比较宽大,是在压力不变的条件下,增大受力面积,从而减小压强,
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故D正确。故选D。
考点二 液体压强
一、液体压强
液体压强的产生 液体受到重力作用,液体具有流动性
(1)U型管压强计:当将压强计的探头放入液体内部时,探头上的橡皮膜受到液体压强的作用
探究液体内部压
会发生形变,使U性管两侧液面产生高度差。两侧液面的高度差越大,表明探头处橡皮膜受到的
强的特点
压强越大
控制变量法:(1)控制探头的深度、液体的密度相同,改变压强计探头的方向;(2)控制液体
的密度、探头的方向相同,改变探头的深度;(3)控制探头在液体中的深度、方向相同,改变
物理方法
液体的密度
转换法:研究内部压强的规律时,通过压强计中U型管两侧液面的高度差来反映液体压强的大小
液体内部向各个方向都有压强,在同种液体的同一深度,向各个方向的压强都相等
液体内部压强的
同种液体内部的压强随深度的增大而增大
特点
液体内部压强的大小还跟液体密度有关,在深度相同时,液体的密度越大,压强越大
二、液体压强的大小
1.液体压强的大小
公式 p=ρgh
(1)压强:用p表示,单位帕斯卡(Pa);
(2)液体的密度:用ρ表示,单位千克每立方米(kg/m3);
物理量与单位
(3)重力常数:用g表示,单位牛顿每千克(N/kg);
(4)液体的深度:用h表示,单位米(m)
(1)由公式p=ρgh可知,在g值不变的情况下,液体压强只与密度和深度有关,与质量、体积无关
(2)液体深度是指液体中被研究的点到液体自由液面的竖直距离
对液体压强的 (3)公式p=ρgh适用于静止、均一的液体,不适用于流动的液体
理解 (4)均质、实心、竖直的柱状固体(如长方体、正方体、圆柱体、棱柱体等)对水平面的压强p=ρ
gh是求固体压强的已知特殊情况,而液体压强公式p=ρgh适用于计算任何静止、均一的液体产生
固
的压强
2.液体对容器底的压力与液体自身重力的关系
容器的形状是多种多样的,但可以归纳为如图所示三种基本类型。在求液体对容器底部的压力或压强
时,我们可以根据需要,灵活运用相应公式进行计算。
容器类型 容器底部受到液体压力的定性分析 容器底部受到液体压力的等量分析
由于液体所受重力的方向是竖直向下的,可以认为 液 体 对 容 器 底 部 的 压 力 : F
压
柱状容器中液体重力全部作用在容器底部,所以F =pS=ρghS=ρgV ,即F =G (V 指
柱 压 液 柱
=G 液柱的体积)
压 液
在口大底小的敞口容器中,柱状线外部一部分液体 液 体 对 容 器 底 的 压 力 : F
压
的重力作用在斜面的侧壁上,液体对容器底的压力 =pS=ρghS=ρgV =G ,F =G G ,
柱 柱 压 柱 液
了一个斜向下的压力,于是容器底部不但要承受液 即F >G ,(V 、G 指以容器底面积
压 液 柱 柱
体的重力,而且还要承受侧壁对液体施加的向下的 大小形成的液柱的体积和重力)
压力,所以F >G
压 液
三、连通器
1.连通器:上端开口、下端连通的容器叫做连通器。
2.连通器的特点:连通器里装入同种液体,当液体部流动时,连通器各部分中的液面高度总是相同的,
如图所示。
★特别提醒
连通器各部分中的液面高度相同时的条件:一、连通器中的液体是同种液体;二、液面静止。
3.连通器的应用
下水弯的U型“反水弯”是 锅炉水位计的玻璃管和锅 水塔和自来水管构成
茶壶的壶身和壶嘴构成连通器,方
一个连通器,阻挡下水道的 炉构成连通器,可显示锅 连通器,将水送到千
便倒水
异味进入室内 炉内的水位 家万户
过路涵洞是一个连通器,使水从道路 养殖场的自动加水器实质上也是一个
船闸利用连通器原理实现船只通航
一侧流到另一侧 连通器,可保持饮水槽内水位不变
考向01 液体内部压强的特点
【例1】如图所示,将一长方体从水中匀速提起直至下表面刚好离开水面,此过程容器底受到水的压
强p随时间t变化的图像大致为( )。
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A. B. C. D.
【答案】C。
【解析】B.如图所示,长方体浸没水中且长方体上表面在水面下有一定的距离,长方体从水中匀速
提起不会立即露出水面,即水的深度不会立即减小,故B不符合题意。
ACD.如图所示,设从水中匀速提起的速度为v,长方体的底面积为S,长方体露出水面的体积
2
设容器的底面积为S,容器中水面减小的深度
1
即深度变化与匀速提起直至下表面刚好离开水面的时间成正比,根据 得,减小的压强随匀速
提起直至下表面刚好离开水面的时间的增加而减小。结合选项的解析得,故AD不符合题意,C符合题意。
故选C。
【变式1-1】如图所示,在“探究液体内部压强”的实验中:
(1)图A所示压强计在使用前,需观察U形管两边液面是否相平,要检查装置的气密性。请简述检
查气密性的方法:_______。实验中通过_________显示液体内部压强的大小。
(2)某同学实验的情形如图B、C、D所示。
①比较图B和图C可以探究的问题是___________。
②保持探头在水中的深度不变,改变它的方向如图 C、D所示,根据实验现象可以初步得出结论:
______。
(3)该同学在实验过程中发现:在同种液体内部同一深度处,使用不同的压强计,U形管两侧液面
的高度差不完全相同。他认为可能与探头橡皮膜安装的松紧有关。请你设计实验证明他的观点
_________。
【答案】用大拇指轻压橡皮膜,若U形管液面有高度差,则气密性良好;U形管液面有高度差;同种
液体,液体压强与深度的关系;在同种液体内部同一深度处,各个方向压强相等;两个相同的压强计,一
个橡皮膜比较松,一个比较紧,同时伸入同一种液体,同一深度,观察两压强计U形管液面高度差的区
别。
【解析】(1)用大拇指轻压橡皮膜,若U形管液面有高度差,则气密性良好;U形管液面有高度差,
高度差越大,液体内部压强越大。
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(2)图B和图C深度不同,故探究的是同种液体,液体压强与深度的关系;如图C、D所示,同种液
体,水中的深度不变,U形管液面有高度差相同,故结论为在同种液体内部同一深度处,各个方向压强相
等。
(3)变量为橡皮膜安装的松紧程度,两个相同的压强计,一个橡皮膜比较松,一个比较紧,同时伸
入同一种液体,同一深度,观察两压强计U形管液面高度差的区别。
【变式1-2】如图所示,水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙两平底容器,分别装有深度相
同、质量相等的不同液体。下列说法正确的是( )。
①容器对桌面的压力:F >F
甲 乙
②液体的密度:ρ =ρ
甲 乙
③液体对容器底部的压强:p >p
甲 乙
④容器对桌面的压强:p ′=p ′
甲 乙
A.只有①和③ B.只有①和④ C.只有②和③ D.只有③和④
【答案】D。
【解析】①水平桌面上,甲乙两个容器中两种液体质量相等,则重力相等,容器底面积和质量相同,
故对桌面的压力F =F ,由p= 得,容器对桌面的压强:p ′=p ′,故①错误,④正确;
甲 乙 甲 乙
②因为容器底面积相同,液体同高,乙中液体的体积大于甲中液体的体积,因为质量相同,所以ρ
甲
>ρ ,故②错误;
乙
③由图知,两容器中液体的深度相同,由②知ρ >ρ ,根据p=ρgh知,液体对杯底的压强p >
甲 乙 甲
p ;故③正确。
乙
综上所述,①②错误,③④正确。故选:D。
考向02 液体压强相关计算
压力、压强的分析与计算顺序:解答关于压强的综合题时一定要注意分析、计算的是固体压强还是液体压强。
(1)固体(先压力后压强):一、分析、计算压力;二、由 分析计算压强。
(2)液体(先压强后压力):一、根据液体压强公式p=ρgh分析、计算液体的压强;二、根据F=pS分析、计
算压力。
★易错警示
液体压力与压强的计算:对应形状不规则的容器,里面装的液体对容器底的压力F一般不等于液体的重力G
液
【例2】如图所示,将未装满水且密闭的矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置,下列说
法中正确的是( )。
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A.水对容器底的压强减小,矿泉水瓶对桌面的压力增大;
B.水对容器底的压强减小,矿泉水瓶对桌面的压力减小;
C.水对容器底的压强增大,矿泉水瓶对桌面的压强减小;
D.水对容器底的压强增大,矿泉水瓶对桌面的压强增大
【答案】D。
【解析】由图可知,水瓶由正立到倒立,水的深度变大,据 知,水对容器底的压强变大;
而矿泉水瓶对桌面的压力等于瓶与水的总重力,整个过程中,这个总重力不变,所以压力不变,但受
力面积变小,据 知,矿泉水瓶对桌面的压强变大,故ABC错误,D正确。故选D。
【变式2-1】底面积300cm2、深度20cm的薄壁圆柱形容器重6N,放置在水平桌面上,其中盛有6cm深
的水如图甲;然后将一质量为2.7kg的实心正方体铝块放入水中,如图乙。(ρ =2.7×103kg/m3)求:
铝
(1)铝块的体积是多少m3?
(2)图甲中容器对水平桌面的压强为多少Pa?
(3)放入铝块后,水对容器底部的压强增加了多少Pa?
【答案】(1)1×10-3m3;(2)800Pa;(3)300Pa。
【解析】(1)由 得,铝块的体积
(2)甲容器的底面积
甲容器的高度
甲容器中水的高度
放入铝块前,容器对桌面的压力大小等于容器和水的总重力,即
由 得容器对桌面的压强
(3)根据铝块的体积 ,可计算出铝块的棱长
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铝块的底面积
而且ρ >ρ ,可知铝质铝块沉底,比较甲、乙两图可知,放入铝块后,水的深度
铝 水
可知,铝块没有浸没水中,则水深增加量
所以,放入铝块后,水对容器底部的压强增加量
。
答:(1)铝块的体积是1×10-3m3;(2)图甲中容器对水平桌面的压强为800Pa;(3)放入铝块后,
水对容器底部的甲、乙压强增加了300Pa。
【变式2-2】(多选)有一重2N的圆柱形玻璃杯(杯壁厚度不计),底面积为100cm2,装有一定质量的
煤油,杯底到油面的高度为20cm,放在水平桌面上(取g=10N/kg,ρ煤油=0.8×103kg/m3),则下列结
果正确的是( )。
A.煤油对杯底的压强是1.6×103Pa;B.杯底对桌面的压强是1.8×l03 Pa;
C.煤油对杯底的压力是16N; D.杯子受到桌面的支持力是16N
【答案】ABC。
【 解 析 】 A 、 煤 油 对 杯 底 的 压 强 属 于 液 体 类 压 强 ; P =ρgh=0.8×103kg/m3×10N/
底
kg×0.2m=1.6×103Pa;故A正确。
B、煤油体积V=Sh=0.01m2×0.2m=0.002m3;煤油质量m =ρV=0.8×103kg/m3×0.002m3=1.6kg;
油
煤油重力G =m g=1.6kg×10N/kg=16N;桌面受压力F=G +G =2N+16N=18N;
油 油 杯 油
桌面受压强 ;故B正确。
C、煤油对杯底的压力F =P S=1.6×103Pa×0.01m2=16N;故C正确。
底 底
D、杯子受的支持力等于杯子对桌面的压力即F =F=18N;故D错误。故选ABC。
支
考向03 连通器
【例3】位于陕西泾阳的郑国渠,是我国古代三大水利工程之一、如图是郑国渠跨路面两侧的截面示
意图,两侧水渠和中间的涵洞可以看作是一个________;当水不流动时,水对A点的压强______(选填
“大于”、“等于”或“小于”)水对B点的压强。
【答案】①连通器;②小于。
【解析】[1] 跨路面两侧的水渠是上上端开口、下端连通的,当液体不流动时,液面总保持相平,因
此两侧水渠和中间的涵洞可看作一个连通器;
[2]由图可知,A点到液面的深度要小于B点到液面的深度,即h