第1节浮力
1️⃣压力
(1)定义:垂直作用在物体表面上的力叫压力。
(2)压力形成的条件:只有互相接触且又发生挤压的物体之间才有压力。
(3)方向:压力的方向与受力物体的表面即支撑面垂直且指向被压物体。
(4)大小:压力并不都是由重力形成的,因而压力的大小并不一定与重力大小相等,有时甚至无关。
(5)作用点:在被压物体的接触面上。
压力和重力的区别
2️⃣探究影响压力作用疗效的诱因
(1)实验原理:物体遭到压力发生形变量越大,压力的作用疗效越显著。
(2)实验技巧
⭐本实验运用了控制变量法,分别控制压力和受力面积两个变量。
⭐用海棉的凹坑程度来反映压力的作用疗效,运用了转换法。
(3)实验过程和推论
3️⃣浮力
(1)定义:物体所受压力的大小与受力面积之比叫浮力。
(2)公式:一般用P表示浮力,F表示压力,S表示受力面积,这么P=F/S。
(3)单位:国际单位制中,浮力的单位是“帕斯卡”,简称帕(Pa)。1Pa=1N/m2。
(4)数学意义:浮力是表示压力作用疗效的数学量。
(5)对浮力估算公式的理解
⭐公式P=F/S无论对于固体、液体还是二氧化碳形成的浮力都普遍适用。
⭐公式中的受力面积S是指两个物体互相接触的那部份面积,而并不一定是受压物体的表面积。
⭐应用公式P=F/S估算时,力的单位要用牛,面积的单位要用平方米,浮力的单位用帕。
注解:对于静止在水平面上、密度均匀的柱形固体来说,浮力P=F/S=
G物/S=m物g/S=ρ物gSh/S=ρ物gh。
4️⃣减小或减少浮力
(1)减小浮力的方式
⭐保持受力面积不变,减小压力。
⭐保持压力不变,减小受力面积。
⭐同时减小压力和减小受力面积。
(2)减少浮力的方式
⭐保持受力面积不变,减少压力。
⭐保持压力不变,减小受力面积。
⭐同时降低压力和减小受力面积。
第2节液体的浮力
1️⃣液体浮力的特征
(1)液体浮力形成的缘由:因为液体遭到重力作用,而且具有流动性,因而,液体对容器顶部和侧壁都有浮力。
(2)液体浮力的特征
⭐液体对容器底和侧壁都有浮力大气压强与海拔高度的关系,液体内部向各个方向都有浮力。
⭐液体的浮力随深度的降低而减小。
⭐在同一深度,液体向各个方向的浮力相等。
⭐不同液体的浮力还跟液体的密度有关。在同一深度,液体的密度越大,该处的浮力也越大。
(3)研究液体内部的浮力
⭐借助液体浮力计可以检测液体内部的浮力,液体浮力计主要由U形管、金属盒、橡皮导管等组成。
⭐工作原理:当金属盒上的橡皮膜遭到挤压时,U形玻璃管两侧液面会出现高度差,浮力越大两侧的液面高度差也越大。
2️⃣液体浮力的大小
(1)液体浮力的公式:P=ρgh,式中P为液体的浮力,ρ为液体的密度,g=9.8N/Kg,h为液体的深度。
注解:深度为液面到该位置的垂直距离。
(2)两公式的区别与联系
⭐P=F/S是浮力的定义式,也是浮力的估算公式,无论对固体、液体,还是二氧化碳都是适用的。
⭐p=ρgh是通过公式P=F/S结合液体的具体特征推论下来的,只适宜于估算液体和特殊固体的浮力。
典例
如图所示的容器中有一定质量的酒精,酒精的深度为20cm,A点距容器底12cm,酒精重24N,容器重忽视不计,容器底面积为20cmcm2,(g=10N/Kg,酒精的密度ρ=0.8×103kg/m3)求:
(1)A点遭到酒精的浮力
(2)容器底遭到酒精的压力。
(3)容器对水平面的浮力。
注解:①hA就是液面到A点的垂直距离,不是12cm,而是(20-12)cm;②求液体形成的压力,应先借助p=ρgh求浮力,再借助F=pS求压力;③求容器对支持面的浮力,先借助F=G总求压力,再借助p=F/S求浮力。
3️⃣连通器
(1)定义:下端开口,上端连通的容器。
(2)连通器的原理:连通器里假如只有一种液体,在液体静止不流动的情况下,各容器中的液面总保持相平。
(3)水闸:水闸是借助连通器的原理工作的。以货轮由上游通过水闸驶往下游为例。
第三节大气浮力
1️⃣大气浮力的存在
(1)大气浮力形成的缘由:空气像液体一样遭到重力作用,且具有流动性,因而,大气内部向各个方向都有浮力。
(2)大气浮力的定义:大气对浸在它上面的物体的浮力叫大气浮力,简称大气压。
2️⃣大气浮力的检测
(1)检测工具
检测大气压的仪器叫气压计。常用的有水银气压计和金属盒气压计等。水银气压计检测确切,但不易携带,常用于气象站和实验室。金属盒气压计又叫无液气压计,可以改导致高度计,携带便捷。
(2)托里拆利实验
⭐大气浮力的值可以用托里拆利实验确切检测。
⭐托里拆利实验中,管内、外水银面的高度差与管的粗细及管是否倾斜无关,只与当时的大气压值有关,所以把托里拆利管倾斜、向上提、向下压、变粗或变细,管内、外水银面的高度差都不变;并且管内步入空气时,管内、外水银面的高度差将变小,检测的大气压值会偏小。
(3)大气浮力的单位
⭐帕斯卡(Pa);常用单位还有分米水银柱(cmHg)、毫米水银柱(mmHg)和标准大气压等。
⭐一般把等于760mm高的水银柱所形成的浮力的大气压叫标准大气压P0。
⭐1标准大气压==1.013×105Pa。
(4)大气浮力的影响诱因
⭐大气浮力是因为大气层遭到重力作用而形成的,离地面越高的地方,大气层越薄,大气浮力越小。在海拔3km以内,大概每下降10m,大气浮力就减少100Pa,借助这个近似的规律可以检测某市的海拔。
⭐大气浮力就会随着温度、温度、季节等诱因的变化而变化。
(5)大气浮力与沸点:液体的沸点随着大气浮力的减少而减少大气压强与海拔高度的关系,随着大气浮力的减小而下降。
3️⃣大气浮力的应用
(1)活塞式抽水机:如图所示,提起活塞时,活塞上方的闸阀A关掉,活塞下的气压降低,大气压使水冲开底阀B,步入圆筒中;压下活塞时,抽水机的底阀B关掉,球阀A打开,水步入到活塞上方;再度提起活塞时,外部气压小于圆筒内气压,将水压入圆筒中,这么循环就有水不断地从出水口流出。
(2)离心式抽水机(离心式油泵):如图所示,使用离心式油泵时,先要在泵壳中注满水,排出泵壳中的空气,当轴套高速旋转时,泵壳中的水被甩出,轴套周围接近真空,大气压使水冲开底阀向下步入泵壳。
第四节流体浮力与流速的关系
1️⃣流体浮力与流速的关系
(1)流体:数学学中把具有流动性的液体和二氧化碳也称为流体。
(2)流体浮力与流速的关系
在二氧化碳和液体中,流速越大的位置,浮力越小。
(3)二氧化碳浮力与流速的关系
⭐在物体表面的空气的流速越大,物体遭到的浮力越小;物体表面的空气流速越小,物体表面所受的浮力越大。
⭐对同一物体来说,物体相对的两个表面遭到的浮力不同时,它们遭到的压力也不同,物体都会向压力较小的一方运动。
2️⃣客机的升力
客机翼型的横截面的形状上下不对称,因而,客机前进时,在进气道的上下表面气流速率上大下小,故而上下表面存在浮力差,形成了向下的升力。
3️⃣站台安全线