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第九章 压强和浮力（知识清单）
思维导图
1第1节 压强
2一、压力
1. 压力的概念
（1）定义：垂直作用于物体表面的力叫作压力，常用F表示。如图所示：
甲 足球对地面的力 乙 物体对斜面的力 丙 手指对墙壁的力
（2）产生条件：两个物体必须相互接触，而且有相互挤压的作用。
（2）作用点：在受压的物体表面，作用点等效在接触面中心。
（3）方向：垂直并指向受压的物体表面。由于受力面可能是水平面，也可能是竖直面，还可能是倾斜
面，故压力的方向没有固定指向，可指向任何方向，但始终和受力面相垂直。
（4）大小：取决于物体间的挤压程度，不一定等于重力的大小。只有当物体自由静止在水平面时，压
力大小才等于物体的重力大小。图甲中，F=G，图乙中，FF 。所以测得的大气压会偏大。
物 大气 物 大气
4. 标准大气压
（1）标准大气压：在托里拆利实验中，若管内外水银面的高度差为760mm，把这样大小的大气压叫
作标准大气压，用字母p 表示。
0
14根据液体压强的公式，1标准大气压的大小为 p=ρ gh= 1.013×10 5 Pa
0 水银
粗略计算时可取标准大气压为1.0×105 Pa。
（2）大气压的一些单位：帕（pa）、千帕（kpa）、百帕（hpa）、标准大气压、毫米水银柱高
（mmHg柱）或厘米水银柱高（cmHg柱）等。
1标准大气压=1.013×105 Pa=760 毫米水银柱=76 厘米水银柱
4. 气压计
测量大气压的仪器叫作气压计。分为水银气压计和金属盒气压计两种。
（1）水银气压计：在托里拆利实验中，如果玻璃管旁立一个刻度尺，读出水银柱的高度，就知道当时
的大气压了，这就是一个简单的水银气压计。水银气压计比较准确，但携带不便。
（2）金属盒气压计（又称无液气压计）：它的主要部分是一个波纹状真空金属盒，气压变化时，金属
盒厚度会发生变化，传动装置将这种变化转化为指针的偏转，指示出气压的大小。
（3）自制气压计
①制作与使用：取一个瓶子，装入适量带色的水，再取一根两端开口的细玻璃管，在它上面画上刻度，
使玻璃管穿过橡皮塞插入水中。从管的上端吹入少量气体，使瓶内气体压强大于大气压，水沿玻璃管上升
到瓶口以上。根据玻璃管内水柱的高低，就可以知道外部大气压强的大小，如下图所示。
②自制气压计的测量原理
对玻璃管内的水柱进行压强分析，如图所示：瓶内外的气压差支撑着水柱，即瓶内封闭气体的压强等
于大气压和管内外水柱高度差产生的压强之和。
p =p +p
内 大气压 水
因为瓶内气压p 基本不变，所以当外界大气压强降低时，玻璃管内水的高度会变大。该气压计会受温
内
度的影响，当温度升高时，瓶内气压P 变大，h 变大。
内 水
5. 大气压与高度的关系
15（1）实验探究：拿着自制气压计从一楼到高楼层，观察并记录水面的变化情况。
楼层 1 2 3 4 5
管内与瓶内水面的高度差/cm 5 5.3 5.7 6 6.3
实验现象：拿着自制气压计从一楼到五楼，发现管内水面的高度差变大。
实验结论：大气压随高度增加而减小。
（2）大气压与高度的关系
①大气压随高度增加而减小，在海拔3000m以内，每升高10m，大气压大约减小100pa。
②大气压随海拔高度的升高而减小的原因：大气压由于大气受重力而产生，因为海拔越高，空气越稀
薄，空气密度变小，大气重力变小，因此大气压就会降低。当离开地面的高度达到100km时，大气就变得
极其稀薄了。
（3）高度计：因为大气压强随高度的增加而减小，我们可测出不同高度的气压值，把它们的对应关系
刻在无液气压计的刻度盘上即变成了高度计。
6. 水的沸点与大气压的关系
【实验探究】向烧瓶中注入刚沸腾的水，塞紧瓶塞，将烧瓶倒置，再用冷水浇烧瓶的底部，可以看到
水重新沸腾起来。
【现象分析】用冷水浇烧瓶的底部，瓶内气压降低，停止沸腾的水能重新沸腾起来，说明水的沸点降
低了。
【实验结论】液体的沸点与表面上方的气压有关，气压减小时沸点降低；气压增大时沸点升高。
（2）水的沸点与气压值对照表：观察表格可以得出水的沸点与气压之间的关系。
气压值（×103pa） 1 2 3 5 10 20 30 50 70 101
沸点（℃） 4 16 23 32 46 60 69 81 90 100
①气压越大，水的沸点越高；气压越小，水的沸点越低。
16②在1标准大气压下，水的沸点为 1 00 ℃。在海拔8848米的珠穆朗玛峰顶上，大气压约为31000pa，
水的沸点大约是：70℃（69~75℃间均正确）。
（3）高压锅的原理：高压锅使锅内部的气压高于 1个大气压，水的沸点升高，要在高于100℃时才沸
腾，这样高压锅内部就形成高温高压的环境，饭就容易很快做熟。
三、流体压强与流速的关系
1 . 流体压强与流速的关系
（1）流体：液体和气体统称为流体。流体流动时产生的压强称作流体压强。
（2）实验探究：流体压强与流速的关系
【实验一】分不开的纸。如图所示，手握两张纸，让纸自然下垂，在两张纸中间向下吹气。发现两张
纸不但不分开，反而会靠拢。
实验分析：吹气时，两张纸条内侧空气流动快，压强变小，而纸条外侧空气的流速基本不变，气压相
对较大，存在压强差，因而有压力差，是这个压力差把两纸条压到了一起。
实验结论：在气体中，流速越大的位置，压强越小。
【实验二】吹不开的乒乓球。如图所示，在盛水的浅容器中放入两个乒乓球，使两球间隔一定的距离
且静止。现用一细纸管向两乒乓球中间吹气，两乒乓球会靠拢。
实验分析：两个乒乓球向中间靠拢，说明两球内侧受到液体的压强变小，吹气前后两球外侧受到液体
压强不变，球内外存在压强差，因而存在压力差，两球在压力差作用下向中间靠拢。
实验结论：液体的流速越大，压强越小。
（3）探究归纳：流体的流速越大，压强越小。
2. 用“流体压强与流速的关系”解释现象
（1）火车站台上的安全线：在火车站和地铁站的站台上往往要画一条安全线。原因是：当火车或地铁
进站时，会带动人和车之间的空气的流速加快，人外侧空气流速慢压强大，而内侧流速快压强小，会产生
一个向内侧的压强差，将人推向火车，易出现危险。
17（2）喷雾器的工作原理：喷雾器的小孔处比较细，当有气体流出时，空气流速快，压强小，容器里液
面上方的空气压强大，液体就沿着细管上升，从管口流出后，受气流的冲击，被喷成雾状。
（3）跑车的气流偏导器
跑车车身形状和机翼类似，高速飞驰时，如果产生向上的力就会发飘，会造成行驶不稳定。所以在跑
车车尾安装了一种“气流偏导器”， “气流偏导器”上表面平直，下表面呈弧形向下凸，当跑车高速行
驶时，流过它上方的空气速度比下方空气小。此时，上方空气压强比下方空气压强大，这样，“气流偏导
器”受到一个向下的压力差，从而使车轮抓紧地面。
四、飞机的升力
如图所示，飞机机翼的形状基本是上凸下平，机翼的形状对飞机的起飞起了很重要的作用。飞机起飞
前，先在跑道上跑一段距离，空气相对机翼向后运动。因为机翼的形状是上凸下平，所以上方空气流速快，
压强小，机翼上、下方存在压强差，产生压力差，这一压力差使飞机获得向上的升力。
第四节 浮力
一、浮力
1. 浮力：浸在液体或气体中的物体，会受到液体或气体向上托的力，这个力叫作浮力，用F 表示。
浮
浮力的方向是竖直向上。
2. 称重法测浮力
18（1）用弹簧测力计测出物体（ρ ＞ρ ）的重力G=F ；
物 液 1
（2）将挂在弹簧测力计下的物体浸在液体中，读出弹簧测力计的示数F；
2
（3）则物体在液体中所受浮力的大小 F =F - F ，弹簧测力计减小的示数就是物体受到的浮力。这种
浮 1 2
测量浮力的方法叫作称重法。
称重法测浮力 运用力的平衡条件求浮力
3. 运用力的平衡条件求浮力
如图所示，浸没在水中的铝块受到三个力：重力G、弹簧测力计的拉力F 和浮力F 。在这三个力的
拉 浮
作用下铝块处于平衡状态。把F 和F 的合力设为F ，这样就可以认为铝块受F 和G两个力的作用。
拉 浮 合 合
因为铝块静止，故所受力为平衡力，即F =G，又因为F =F + F ，所以F = G – F 。
合 合 拉 浮 浮 拉
二、决定浮力大小的因素
【猜想】猜想1：浮力的大小与物体浸在液体中的体积有关。他的根据是：用手把一个空易拉罐压入
水中，易拉罐浸入的体积越大越费力。
猜想2：浮力的大小跟液体的密度有关。他的根据是：人在水中会下沉，在死海中却能漂浮于水面。
猜想3：浮力的大小跟固体的密度有关。他的根据是：木块在水中漂浮，铁块在水中下沉。
【实验思路】由以上猜想，浮力的大小可能与浸在液体中物体的体积、液体的密度等因素有关。要探
究浮力的大小是否与这些量有关，需要逐次探究，每次探究浮力的大小与其中一个量的关系，其他的量要
保持不变。即用到了控制变量法。
【实验器材】弹簧测力计，物块，盛有水和盐水的容器各一个。
【实验过程】
（1）如图①所示，测出物块所受的重力并记录。
（2）如图②所示，将物块小部分体积浸入水中，观察并记录弹簧测力计示数的变化。
（3）如图③所示，将物块浸没在水中，观察并记录弹簧测力计的示数。
（4）如图④所示，改变物块浸没在水中的深度，观察并记录弹簧测力计的示数。
（5）如图⑤所示，将物块浸没在盐水中，观察并记录弹簧测力计的示数。
19【实验数据】
实验序号 ① ② ③ ④ ⑤
浸入的液体或气体 空气 水 水 水 盐水
浸入液体的体积 部分 浸没 浸没 全部
弹簧测力计的示数/N 3.2 2.6 2.2 2.2 2.1
浮力大小/N 0.6 1.0 1.0 1.1
【分析论证】
（1）从表中②③次实验数据可以看出，物体所受的浮力大小与物体排开液体的体积有关，物体排开
液体的体积越大，受到的浮力越大.
（2）从表中③④两次实验数据可以看出，物体浸没在同种液体时，所受浮力的大小与其在液体中浸
没的深度无关.
（3）从表中③[或④] 两次实验数据可以看出，物体所受浮力的大小与液体的密度有关。当物体排
开液体的体积相同时，液体的密度越大，物体所受的浮力越大
⑤
【实验结论】浸在液体中的物体，所受浮力的大小与其排开液体的体积和液体的密度有关。液体密度
.
相同，物体排开液体的体积越大，受到的浮力越大；液体密度不同，当物体排开液体的体积相同时，液体
的密度越大，物体受到的浮力越大。
三、探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
【猜想与假设】液体的密度越大，物体排开液体的体积越大，则排开的液体受到的重力越大；另一方
面，液体的密度越大，排开液体的体积越大，物体受到的浮力越大。所以浮力的大小跟排开液体所受的重
力应该有一定的关系，大小可能相等。
【设计实验】
（1）实验器材：弹簧测力计、物体、溢水杯、小桶、细线、水。
（2）用称重法测量浮力：先测出物体在空气中所受的重力G=F ，再读出物体浸在水中时弹簧测力计
2
的示数F，则F =F-F （如下图乙、丙所示）。
3 浮 2 3
（3）用溢水法测量排开水所受的重力：物体排开水所受的重力可以用溢水杯和弹簧测力计测出（如下
图甲、丁所示）。溢水杯中盛满水，把物体浸在水中，让排开的水流入一个小桶中，桶中的水就是被物体
排开的，用弹簧测力计测出排开的水所受的重力G =F-F 。
排 4 1
20（4）实验数据表格（见下）。
【进行实验与收集数据】
（1）如图甲所示，用弹簧测力计测量空桶所受的重力G =F。将数据记入表格中。
桶 1
（2）如图乙所示，将小石块用细线系住，挂在弹簧测力计的挂钩上，测出小石块所受的重力G=F 。
2
将数据记入表格中。
（3）如图丙所示，将水倒入溢水杯中，使水面恰好到达溢水杯的溢水口，将小桶放在溢水口下水能正
好流入小桶的位置，然后将小石块慢慢地浸入水中，读出此时弹簧测力计的示数F，将数据记入表格中。
3
（4）如图丁所示，测出此时小桶和排开的水所受的总重力F，将数据记入表格中。
4
【分析论证】
（1）根据F = F-F 计算小石块在水中受到的浮力；
浮 3 2
（2）根据G =F-F 计算出排开的水所受的重力。
排 4 1
（3）分别计算实验序号1或2或3中物体受到的浮力和排开的水所受的重力，发现F =G 。即：浸
浮 排
入水中的物体所受浮力的大小等于它排开的水所受的重力。
物体所 小桶和排开水
小桶所受 物体在水中时弹 浮力 排开的水所
次 受重力 所受的总重力
重力 簧测力计的示数 F /N 受的重力G
数 G /N G /N 浮
G /N 物 F /N 总 /N
桶 拉 排
1 1.0 2.2 1.4 1.8 0.8 0.8
2 1.0 1.7 1.1 1.6 0.6 0.6
3 1.0 3.6 2.3 2.3 1.3 1.3
【实验结论】大量的实验结果表明：
浸在液体中的物体所受浮力的大小，等于被物体排开液体所受重力的大小。
【交流与讨论】
（1）若先将物体浸入水中测量浮力，再测物体的重力，由于物体沾水会使所测重力偏大，则所测浮力
偏大；
（2）先测桶和排开液体的重力，再测桶的重力，所测桶沾水重力偏大，所测排开液体的重力偏小。
（3）物块在浸入前，水面要与溢水口相平，若水面与溢水口不平，不会影响浮力的大小，但会导致排
到小桶内的水小于物块排开的水的体积，会得出物体所受浮力大于排开的液体所受重力的错误结论。
上述结论早在两千多年前就已经被发现，称为阿基米德原理。
四、阿基米德原理
21（1）内容：浸在液体中的物体所受浮力的大小，等于被物体排开液体所受重力的大小。
（2）数学表达式：F =G 导出式：F =G =m g=ρ gV
浮 排 浮 排 排 液 排
（3）公式中各物理量的意义及单位
ρ 表示液体的密度，单位是 kg/m 3 ； V 表示排开液体的体积，单位是 m 3 ；
液 排
g表示9.8N/kg；F 表示物体受到的浮力，单位是N。
浮
各物理量全部采用国际单位制。
（4）对阿基米德原理的理解
①影响浮力大小的因素：由公式F =ρ gV 可知，浮力F 的大小只和ρ 和V 有关，与物体的体积、
浮 液 排 浮 液 排
形状、密度、浸没在液体中的深度等因素无关（均选填“有关”或“无关”）。
②适用范围：该定律也适用于气体，物体在气体中所受浮力的大小也等于它排开的气体所受的重力，
也可用F ＝ρ gV 计算。
浮 气 排
③求液体密度、排开液体的体积公式： ρ =F /gV V =F /gρ
液 浮 排 排 浮 液
④理解“浸在液体中的物体”：浸在液体中的物体包括两种情况：一是物体全部浸入液体中，如图中
B物体，也叫浸没；二是一部分体积浸入液体中，如图中A物体。
物体浸没时：V =V =V ；物体部分浸入时：V =V G，气球（飞艇）可上升，若要使气球（飞艇）降回地面，可以放出一部分气体，使排开空气的体积减小，
24浮力减小。
对于热气球，加热时内部空气膨胀，一部分空气排出，球内空气密度变小，使浮力大于重力而上升；
停止加热，热空气冷却，使重力大于浮力而落地。为了能定向航行而不随风飘荡，人们还制成了飞艇，在
大气囊下面装了带螺旋桨的发动机和载人装货的吊篮。
热气球 密度计
（4）密度计
①作用：密度计是测量液体密度的仪器。
②构造：密度计是一根粗细不均匀的密封玻璃管，管的下部装有少量密度较大的铅丸。
③原理：密度计放在液体中都是漂浮的，因此受到的浮力始终等于它受到的重力并且是不变的，即
F =G 。根据F =ρ gV 可知，因为浮力F 不变，所以把它放在密度比较大的液体里，它浸入液体
浮 密度计 浮 液 排 浮
的体积小，上浮一些；把它放在密度比较小的液体里，浸入液体的体积大，下沉一些。所以密度计的刻度
从下往上的示数是越来越小的。（后三空均选填“大”或“小”）
25
