初中物理竞赛教程(基础篇)第18讲 压强 液体压强.pdf

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初中物理竞赛教程(基础篇)第18讲 压强 液体压强--第1页

第 18 讲 压强 液体压强
学习提要
压力和压强
1、压力
垂直作用在物体表面并指向表面的力叫做压力。压力的方向总是垂直于受力面。
2、压力的形变效果
一切物体表面受到压力时， 都会发生形变。 大小相同的压力所产生的形变效果却并不一
定相同。压力产生的形变效果不仅跟压力的大小有关，还跟受力面积的大小有关。
3、压强
物理学上把物体单位面积上受到的压力叫做压强， 某个面上受到的压力跟该受力面积的
比值就等于该面受到的压强。压强的定义式为 p=F/S 。压强表示了压力的作用效果。
压强的国际单位是帕（ Pa）。帕是一个很小的单位，一张报纸平摊在水平桌面上，对桌
面的压强大约是 1Pa 。
4、改变压强的方法
在压力一定时，增大受力面积可以减小压强，减小受力面积可以增大压强。在受力面
积一定时，增大压力可以增大压强，减小压力可以减小压强。

液体内部压强
1、探究液体内部压强规律
（1）现象：把食品保鲜袋套在手上，伸入盛水容器中，手
会感到明显的压力。
（2）U 形管压强计：U 形管压强计在实验室和生活中有着广
泛的应用。如图 18-1 所示， A 是 U 形玻璃管； B 是液体（水）；C 是带橡皮膜的金属盒； D
是软橡皮管。
（3）用 U 形管压强计可以研究液体内部压强。根据 U 形管两侧管内液体的高度差大小，
可比较橡皮膜所受到的液体压强的大小。
2、液体内部压强规律
液体内部存在着向各个方向的压强。在同种液体内部，深度越大，该处压强也越大；在
同一深度处， 各个方向上的压强相等。在不同液体内部同一深度处， 密度大的液体产生的压
强大。液体内部的压强取决于液体的密度和液体的深度。
液体内部压强的计算公式为 p= ρgh 。式中 ρ是液体的密度，单位是 kg/m3；g=；
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深度 h 为液面向下到某处的竖直距离。
液体对容器底部的压力不一定等于容器中液体的重力 G 。只有当容器为柱状（圆柱体、
液
长方体等），即满足 V=Sh 时，F=pS= ρghS= ρgV=G 。
液
3、帕斯卡定律
加在密闭液体上的压强，能够大小不变地由液体向各个方向传递。
实验表明，帕斯卡定律同样适用于密闭气体。 用于测量液体或气体内部压强的压强计就
是利用了帕斯卡定律。
4、连通器
几个底部相通、 上部开口的容器组成了连通器。 U 形管是一种最简单的连通器。 在连通
器内注入同一种液体，在液体不流动时，连通器内各容器的液面总是保持在同一水平面上。
在生活和生产中存在不少连通器，如相连通的大江、湖泊、河流构成的水网，实际上就
是一个天然的连通器。

释疑
压力和压强的辨析
1、定义的不同
根据压力的定义，垂直作用在物体表面并指向表面的力叫压力。根据压强的定义，物体
单位面积上受到的压力叫做压强。所以压强跟压力及受力面积都有关。
2、关于方向
压力有方向，压力的方向总是和物体的受力面相垂直；压强没有方向。
3、单位的不同
压力的单位是 N；压强的单位是 Pa。

例题精析
压力和压强
例 1 关于压力的概念，下列说法中正确的是（ ）
A、压力的方向总是竖直向下的
B、压力的大小总是等于物体受到的重力
C、压力的方向总是和物体的接触面相垂直
D、压力的方向不一定和物体的接触面像垂直
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【解析】根据压力的定义，垂直作用在物体表面上并指向物体表面的力叫压力。所以，
压力的方向总是和物体的接触面相垂直。
【答案】 C

例 2 关于压强的大小，下列说法中正确的是（ ）
A、只跟压力有关 B、只跟受力面积有关
C、跟压力及受力面积都有关 D、跟压力及受力面积都无关
【解析】压强的定义是“物体单位面积上所受到的压力较做压强”，所以，压强大小跟
压力及受力面积都有关。
【答案】 C。

压力的图示
例 3 如图 18~2 （a）所示，斜面上的物体对斜面的压力为 6N ，请在途中用力的图示法
画出斜面受到物体的压力；如图 18-2（b）所示， 用 5N 的水平方向的力将一个重力为 3N 的
木块压在竖直的墙壁上，用力的图示法作出墙面受到的压力。
【解析】根据物体对斜面的压力， 可知受力物体是斜面， 所以力的作用点应该画在斜面
上，力的方向垂直于斜面；根据墙面受到的压力，可知受力物体是墙面，所以力的作用点应
该画在墙面上，力的方向垂直于墙面。
【答案】受力情况分别如图 18-2 的（c）和（ d）所示。


压强大小的简单比较
例 4 如图 18-3 所示，三个用同种材料制成的实心圆柱体 A、B、C 放在水平桌面上。
它们的高度相同，但底面积不同，且 S >S >S ，则它们对桌面压强的大小关系为（ ）
A B C

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A、p >p >p
A B C
B、p =p =p
A B C
C、p <p <p
A B C
D、无法判断
【解析】根据 p=F/S ，由于 F=G=mg= ρVg=ρShg，所以
p=F/S= ρgh。
因为三个圆柱体的材料相同， 即密度 ρ相同，高度 h 相同，所以它们对桌面的压强相同。
【答案】 B。

压强的计算
例 5 滑雪的人的质量为 60kg ，两只脚上的滑雪板每块长 2m、宽 ，每块滑雪板的
重力为 40N ，滑雪的人和滑雪板对水平雪地的压强为多大？
【解答】水平雪地受到的压力大小应是人的重力和两块滑雪板的重力之和，即
F=G +G =mg+G =60kg×+2 ×40N=668N
人 板 板
由于滑雪板有两块，水平雪地的受力面积也是两块滑雪板的面积之和，有
S=2×2m×= 2
所以滑雪板对雪地的压强
p=F/S=668N/ 2=1670Pa

例 6 质量为 的正方体铁块 （ρ =×10 3kg/m 3）放在面积为 1m2 的水平桌面的
铁
中央。求（ 1）铁块的体积；（ 2）铁块对桌面的压强。
【解答】（ 1）铁块的体积 V=m/ ρ=/（×103kg/m3）=×10-4m3
（2）铁块的边长 L=V 1/3=（ ×10 -4m3）1/3=5×10-2m
铁块的底面积 S=L2=×10 -3m2，小于水平桌面的面积，所以受力面积应为 ×10-3m2。
铁块对桌面的压力为
F=G=mg= ×=
所以铁块对桌面的压强 p=F/S= ×10-3m2=3882Pa

液体压强的比较
例 7 如图18-4所示，两只圆柱形容器A、B，它们的容积相等，
但高度和底面积都不相等， A 和 B 都盛满水且放在水平桌面上，下列
关于两容器底面受到水的压强 p 和压力 F 的比较中，正确的是（ ）
A、p >p ，F =F
A B A B
B、p <p ，F <F
A B A B
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C、p =p ，F =F
A B A B
D、p <p ，F =F
A B A B
【解析】根据液体压强公式 p= ρgh ，因为 ρ=ρ，h <h ，可得 p <p 。
A B A B A B
而 F=pS= ρghS= ρgV ，因为 ρ=ρ，V =V ，所以 F =F 。
A B A B A B
【答案】 D。
【反思】也可以这样分析，因为 A、B 是都盛满水的圆柱形容器， 且 V =V ，则有 G =G ，