第九章壓強和浮力（知識清單）

思維導(dǎo)圖

定義：垂直作用在物體表面的力

壓力

方向：垂直并指向受壓的物體表面

。物理意義：表示壓力作用效果的物理量

壓強

?減小方法：增大受力面積，減小壓力

。增大方法：減小受力面積，增大壓力

。壓強計：探究液體內(nèi)部壓強的儀器

C特點：同一深度，向各個方向壓強相等

液體的深度越深，密度越大，液體的壓強越大

壓強。液體壓強的大?。河嬎愎剑簆=pgh

金屬盒

特點：同種液體靜止

時，各部分液面相平

壓O連通器一

應(yīng)用：茶壺、下水管、船閘

強

大飛壓大氣對浸在里面的物體產(chǎn)生的壓強

的存在—————

產(chǎn)生原因：空氣受重力具有流動性

。托里拆利實驗

/真空

標準大氣壓A=76cm-r

。水銀柱=10130Pa

大氣壓&

760rr

大氣壓強的測量大氣壓與高度的關(guān)系：

。海拔高度高，氣壓低壓大氣壓

11

液體的沸點：液面上方

。的氣壓越大，沸點越高

大氣壓

的應(yīng)用吸盤、拔火罐、活塞式抽水機等

——

上方空t流速快，壓播小

流體壓強與關(guān)系：流體中，流速大，壓強小

流速的關(guān)系應(yīng)用：火車站臺上安全線、噴霧器

-<3-----------------------------------------------------------------下方空氣流速慢，壓找大

飛機的升力：機翼上、下表面的壓強差

稱重法測量浮力：尸浮=尸「尸2

浮力

決定浮力大小的因素：P液、憶排

內(nèi)容

阿基米數(shù)學(xué)表達式：產(chǎn)浮=6排=?1排./

德原理

驗證阿基米德原理

浮

力①網(wǎng)?>G,2液>p物時，則物體上浮

物體浮②尸浮=G,°液=。物時，則物體會懸浮

沉條件

③日浮VG,p液〈"物時，則物體會下沉

輪船：漂浮狀態(tài)，浮力等于總重力

潛水艇：改變自身的重力浮沉

應(yīng)用氣球：內(nèi)部所充氣體的密度小于空氣的密度

制作微型密度計a

漂浮

第1節(jié)壓強

一、壓力

1.壓力的概念

(1)定義：垂直作用于物體表面的力叫作壓力，常用尸表示。如圖所示:

足球?qū)Φ孛娴牧σ椅矬w對斜面的力手指對墻壁的力

(2)產(chǎn)生條件：兩個物體必須相互接觸，而且有相互擠壓的作用。

(2)作用點：在受壓的物體表面，作用點等效在接觸面中心。

(3)方向：垂直并指向受壓的物體表面。由于受力面可能是水平面，也可能是豎直面，還可能是傾斜

面，故壓力的方向沒有固定指向，可指向任何方向，但始終和受力面相垂直。

(4)大小：取決于物體間的擠壓程度，不一定等于重力的大小。只有當物體自由靜止在水平面時,壓力

大小才等于物體的重力大小。圖甲中，F(xiàn)=G,圖乙中，F(xiàn)<G,圖丙中，尸與G無關(guān)。

2.壓力與重力的區(qū)別與聯(lián)系

壓力重力

定義垂直作用在物體表面的力物體由于地球吸引受到的力

方向垂直于受力面，指向被壓物體豎直向下

作用點被壓物體表面重心

取決于物體間的擠壓程度，

大小與質(zhì)量成正比G=mg

不一定等于重力的大小

接觸的物體間相互擠壓而來源于萬有引力，

力的性質(zhì)

發(fā)生形變產(chǎn)生的，屬于彈力是非接觸力

受力

示意圖

只有當物體處于水平面，且在豎直方向上只受重力和支持力時，物體對水

聯(lián)系平面壓力的大小、方向才與重力的大小方向相同，盡管如此，壓力仍不是重

力。

二、探究影響壓力作用效果的因素

【體驗與猜想】如圖(a)所示，一只手平壓在氣球上，另一只手的食指頂住氣球，觀察氣球兩側(cè)的

形變有什么不同。改變壓力的大小，氣球的形變有何變化？

如圖(b)所示，兩只手的食指分別壓住鉛筆的兩端，兩根手指的形變程度有什么不同？兩根手指的

感覺有什么不同？改變壓力的大小，多體驗幾次。

【活動總結(jié)】對于相同材料的受壓面，壓力的作用效果可能與壓力的大小和受力面積有關(guān)。

【設(shè)計實驗】

(1)實驗器材：形變顯著的物體(如海綿、沙子等)、壓力小桌、祛碼。

(2)實驗方法

①控制變量法：探究壓力的作用效果與壓力的大小和受力面積的關(guān)系，采用該法進行。

②轉(zhuǎn)換法：壓力的作用效果通過海綿的凹陷程度來體現(xiàn)。

【進行實驗與收集證據(jù)】

(1)如圖甲所示，在海綿上放一個小桌，觀察圖中海綿形變的程度。

(2)保持小桌與海綿的接觸面積不變，在小桌上放一個祛碼，改變壓力，觀察海綿形變的程度，如圖

乙所示。

綿成不綿尸j綿

甲乙丙

(3)如圖丙所示，把小桌倒放在海綿上，仍在小桌上放一個祛碼，觀察海綿形變的程度。

【分析論證】

(1)甲、乙兩次實驗中，受力面積相同，乙圖中壓力大于甲，乙圖中海綿的凹陷程度大于甲，故可

以得出結(jié)論：在受力面積相同時，壓力越大，則壓力的作用效果越顯置。

(2)乙、丙兩次實驗中，壓力大小相同，但是丙圖中受力面積大，海綿的凹陷程度很小，故可以得出

結(jié)論：在壓力一定時，受力面積越小,壓力的作用效果越顯著。

【實驗結(jié)論】壓力的作用效果與壓力大小和受力面積有關(guān)；在受力面積相同時，壓力越大，壓力的作

用效果越明顯。在壓力相同時，受力面積越小，壓力的作用效果越明顯。

【交流討論】

(1)實驗中選擇海綿而不選擇木板的原因是海綿易發(fā)生上變，實驗現(xiàn)象明顯，而木板不易發(fā)生形變，實

驗現(xiàn)象不明顯。實驗中可以用沙子、橡皮泥等代替海綿。

(2)實驗中若壓力大小、受力面積都不同，則不能探究壓力的作用效果與某一個變量之間的關(guān)系。

例如將物體沿著豎直方向切割成大小不等的A、B兩塊，每一塊對海綿的壓力作用效果都不變，這樣不能

得到壓力的作用效果與受力面積和壓力大小無關(guān)的結(jié)論。

AB

三、壓強

i.壓強的概念

(1)物理意義：表示壓力的作用效果。壓強越大表示壓力的作用效果越明顯。

(2)定義：物體所受壓力的大小與受力面積之比叫作壓強。

這是壓強的定義式，適用于所有物體間的壓強計算，包括氣體、液體和故體。

(4)單位：壓強的國際單位是帕斯卡，簡稱帕，符號是pa。

lpa=lN/m2,Ipa表示Im?面積上所受的壓力是1N。

帕是一個很小的單位。一杯水放在桌面上，對桌面的壓強約為1OOPPao

F

(5)理解壓強公式〃=-

①壓強大小是由壓力和受力面積共同決定的，不僅僅決定于壓力大小。在S一定時，〃與尸成正比，在尸

一定時，〃與S成反比。

②公式中的尸是壓力，而不是重力。當物體放在水平上時，壓力的大小等于重力。

③公式中的S是受力面積，它是施力物體擠壓受力物體時，二者相互接觸的面積，而不是其他面積，

而且在計算時S的單位用國際單位。

(6)估測人站立時對地面的壓強

①實驗原理：p=F/S。

②壓力產(chǎn)的測量：用體重計測量出入的質(zhì)量相，則人站立時對地面的壓力尸=mg。

③受力面積S的測量一一割補法：受力面積是指發(fā)生壓力作用的面積，測量時可把方格紙鋪在平整的地

面上，設(shè)法使人站上去后，在方格紙上留下較明顯的鞋印。

④圖中鞋印面積：鞋印所占的方格數(shù)X每個方格的面積。

⑤計算方格數(shù)通常有兩種方法：一是數(shù)出圖中不滿一格的方格數(shù)，除以2,再加完整的方格數(shù)；二是數(shù)

出圖中大于半格的方格數(shù)(凡大于半格的都算一格，小于半格的都不算)。

注意：體重大的學(xué)生對地面的壓強不一定大。實際的鞋底與地面的接觸面積與鞋印的面積，兩者的面

積一般不相同，一般情況下，S實＜s圖，所以估測的壓強偏小。

2.壓強與壓力的辨析

項目壓強壓力

物體所受壓力大小垂直壓在物體

定義

與受力面積之比表面上的力

物理意義表示壓力的作用效果物體發(fā)生形變的作用力

公式P=F/SF=pS(水平面尸=G)

單位帕斯卡(pa)牛頓(N)

與壓力的大小和有時與重力有關(guān)，

大小

受力面積都有關(guān)有時與重力無關(guān)

3.柱體的壓強

(1)公式推導(dǎo)：如圖所示，有一質(zhì)量分布均勻的柱狀固體，密度為P，底面積為S,高度為鼠求該

柱體對水平面的壓強。

S

這個柱體的體積v=sh；對水平面的壓力F=G="?g=0喔=pgSh

Pp^Sh

對水平面的壓強：p=—=----=pgh

SS

即柱體產(chǎn)生的壓強p=pgh

(2)公式p=0g/z中各物理量的意義與單位

P表示密度，單位為千克/米3(kg/m3)；〃表示高度，單位為壁(m)；g=9.8N/kg

p表示壓強，單位為帕(Pa)

各物理量的單位全部采用國際單位制。

(3)理解公式p=pgh

①公式0vg〃只適用于柱密的物體(例如長方體、正方體、圓柱體等)對水平面的壓強，不能用于其

他形狀的物體產(chǎn)生的壓強；

②柱形的物體對水平面的壓強只與物體的密度和高度直差，與物體的底面積、重力等無差。(均選填

“有關(guān)”或“無關(guān)”)

四、增大和減小壓強的方法

1.減小壓強的方法

方法實例

①書包帶寬，背起來舒服；

壓力一定，

②坦克的履帶；

增大受力面積

③鋼軌鋪在枕木上

受力面積一定，①汽車限重；

減小壓力②易碎貨物不能堆得太高

減小壓力的同時①車輛限重且安裝多個輪子；

增大受力面積②高層建筑地基寬厚，且用空心磚代替實心磚

2.增大壓強的方法

方法實例

①啄木鳥的嘴很尖；

壓力一定，

②菜刀的刀刃磨得很鋒利；

減小受力面積

③圖釘針頭很尖

①壓路機的碾子是重質(zhì)實心的；

受力面積一定，

②用鐵錘敲打鐵釘；

增大壓力

③用力打夯

增大壓力的同時①用很大的力按圖釘；

減小受力面積②木樁底部削尖、用大力氣，容易打入地里

第二節(jié)液體的壓強

一、液體壓強的特點

1.實驗：探究液體內(nèi)向各個方向都有壓強

（1）實驗探究

①如圖（a）所示，向玻璃管內(nèi)加水，玻璃管底部橡皮膜的形狀有什么變化？

②如圖（b）所示，用手指觸壓裝滿水的塑料袋，手指有什么感覺？

③如圖（c）所示，把下端蒙有橡皮膜的空玻璃管插入水中，橡皮膜的形狀有什么變化?

（2）實驗結(jié)論：液體對容器底、容器壁和浸在其中的物體都有壓力，因而也都有壓強。

（3）液體產(chǎn)生壓強的原因：液體受到重力，且液體具有流動性。

(a)(b)(c)

2.探究液體壓強與哪些因素有關(guān)

（1）液體壓強計的組成

如圖（a）所示，液體壓強計主要由U形玻璃管、橡皮膜盒和軟管等組成。使用前，U形玻璃管兩側(cè)

的液面相平。如圖（b）所示，橡皮膜盒上通常還裝有手柄和旋鈕，可以改變橡皮膜的朝向。

（2）液體壓強計的原理

試一試：用手指輕按橡皮膜，U形玻璃管兩側(cè)的液面發(fā)生什么變化？

用手指輕按壓強計上金屬盒的橡皮膜，如圖所示，U形管兩側(cè)的液面會出現(xiàn)高度差，且橡皮膜凹得越

深，出現(xiàn)的高度差越大。

壓強計是通過U形管兩側(cè)液面的高度差來顯示壓強大小的,這是一種轉(zhuǎn)換法。

(a)(b)

（3）液體壓強計的使用

①實驗前要檢查蒙在金屬盒上的橡皮膜、連接用的橡皮管及各連接處是否漏氣。

檢查方法是用一恒定力作用于橡皮膜上一段時間，看壓強計兩管液面的高度差是否發(fā)生變化。如果不

變說明不漏氣；如果變化則要查出漏氣原因，加以修整。修整后，要調(diào)節(jié)兩管使液面相平。

②針對三個猜想與假設(shè)，在設(shè)計和進行實驗時要注意控制變量：為控制橡皮膜在水和濃鹽水中的深度

相同，可在手持直桿的某一恰當處用紅線做一標記，實驗中使水面、濃鹽水液面與標記分別齊平。

③實驗時不能讓壓強計兩管液面的高度差過大，以免使部分液體從管中溢出。若溢出了，則需把連接

用的橡皮管取下重新連接。

【實驗與記錄】

1.如圖（b）所示，將橡皮膜盒的橡皮膜朝上，浸入水中某一深度〃，記錄深度〃和U形管兩側(cè)液面

的高度差限

2.保持橡皮膜盒所在深度不變，按實驗記錄表中的順序改變橡皮膜的朝向，分別記錄U形管兩側(cè)液面

的高度差。

3.保持橡皮膜盒所在深度和橡皮膜的朝向不變，移動橡皮膜盒，觀察U形管兩側(cè)液面高度差的變化情

況。

4.改變橡皮膜盒在水中的深度”，重復(fù)上述步驟。

5.將液體壓強計移到裝有濃鹽水的容器中，重復(fù)上述步驟。

形玻璃管兩側(cè)液面的高度差

橡皮膜盒的橡皮膜U

深度H/cm的朝向h（橡皮膜盒在水中時）/cm〃（橡皮膜盒在濃鹽水中時）/cm

上56.2

下56.2

8

左56.2

右56.2

上8.39.6

下8.39.6

14

左8.39.6

右8.39.6

【分析論證】

（1）由步驟（2）與實驗數(shù)據(jù)可得出:水內(nèi)部各個方向都有壓強。

（1）由步驟（3）與實驗數(shù)據(jù)可得出：在水內(nèi)部的同一深度，壓強相等。

（3）由步驟（4）與實驗數(shù)據(jù)可得出:水內(nèi)部的壓強隨深度的增加而增大。

（4）由步驟（5）與實驗數(shù)據(jù)可得出:液體內(nèi)部的壓強跟液體密度有關(guān)。深度相同時，密度越大，壓

強越大。

【實驗結(jié)論】大量實驗表明：液體內(nèi)部各個方向都有壓強；同一深度，壓強相等；深度增大，壓強

增大；深度相同時，液體密度越大，壓強越大。

【交流討論】探究液體的壓強與液體質(zhì)量的關(guān)系

（1）演示實驗：取兩只粗細不同、瓶嘴大小相同的塑料瓶去底，在瓶嘴上扎橡皮膜，將其倒置，向兩瓶

中裝入等質(zhì)量的水，觀察橡皮膜向外凸出的情況。

（2）實驗現(xiàn)象：橡皮膜凸出的程度不同，細塑料瓶橡皮膜凸起得更大些。

結(jié)論：等質(zhì)量的水對底部的壓強不同，液體壓強的大小與液體質(zhì)量無關(guān)，而與液體深度有關(guān),深度越大,

壓強越大。

4.與液體壓強有關(guān)的現(xiàn)象

（1）在醫(yī)院輸液時，要把藥液提高到一定的高度；（2）修建水壩時上窄下寬；（3）“蛟龍”號潛

水器下潛深度最大為7062米；（4）潛水員在不同的深度使用不同的潛水服。

二、液體壓強的大小

1%.推導(dǎo)液體壓強計算公式（拓展）

要想得到液面下某處的壓強，可以設(shè)想這里有一個水平放置的“平面”So這個平面以上的液柱對平

面的壓力等于液柱所受的重力，所以計算出液柱所受的重力是解決問題的關(guān)鍵。

計算這段液柱對“平面”產(chǎn)生的壓強，就能得到液面下深度為人處的壓強。

設(shè)想在密度為〃的液面下有一高度為從截面積為S的液柱。

這個液柱體的體積：V=Sh這個液柱的質(zhì)量：m=（）V=pSh

這個液柱對平面的壓力：F=G=mg=pVg=pgSh

平面S受到的壓強：p=-=空些字絲

因此，液面下深度為人處液體的壓強為0=頌_

2.理解液體壓強公式p=pgh

（1）公式的推導(dǎo)方法：我們通過液柱對平面的壓力等于液柱所受的重力，再根據(jù)壓強的定義，推導(dǎo)

出了液體壓強的公式。這里從一般性的結(jié)論推出個別性的結(jié)論，這是一種演繹推理的方法。

（2）公式p=pg/?中的物理量及其單位

〃表示液體的密度，單位為千克/米3（kg/m3）；力表示液體的深度，單位為米（m）；g為常數(shù)，大

小為9.8N/kg；p表示液體在深度為分處的壓強，單位為帕（Pa）o

公式中的物理量單位全部使用國際單位。

（3）深度九指液面到某點的豎直距離，而不是高度。如圖所示，容器底部的深度為27cm,/點的深

度為11cm,8點的深度為22cm。

27cm

(4)影響液體壓強大小的因素：根據(jù)p=pg/z可知：液體內(nèi)部壓強只跟液體密度和深度有關(guān);與液體的質(zhì)

量、體積、重力、容器的底面積、容器形狀均無關(guān)。

三、連通器

1.連通器

(1)連通器的概念：上端開口、底部相連通的容器叫作連通器。注意連通器的特征：底部互相連通;

容器上端都開口；與形狀無關(guān)。

(2)連通器原理

①連通器原理：向連通器注入同種液體，當液體靜止時，連通器各部分中的液面總是相平的。

②利用液體壓強及力的平衡知識解釋連通器的特點

如上圖所示，想象在連通器底部液體中有一個豎直方向的很薄的液片AB,我們用它作為研究對象。

液片兩側(cè)受到的壓力分別是8和B，液片靜止時，由二力平衡條件可知居=尸2。設(shè)液體密度為小液片面

積為S、連通器兩側(cè)液面的高度分別為必和〃2，貝!J0g/71s=0g〃2S，由此可得〃1=力2。

這表明向連通器注入同種液體，當液體不流動時，連通器各部分中的液面總是相平的。

2.連通器的應(yīng)用

(1)茶壺：茶壺的壺身與壺嘴構(gòu)成連通器,如果壺嘴太高，則倒不出水；如果壺嘴太低，則裝不滿

水，如圖所示。

(2)鍋爐水位計：水位計與鍋爐構(gòu)成一連通器，通過觀察水位計的玻璃管中的水位了解鍋爐內(nèi)的水

位，如圖所示。

(3)洗手間下水管：U形管存水彎頭是一個連通器，正常使用時應(yīng)充滿水，阻礙下水道內(nèi)的臭味從下

水管進入洗手間內(nèi)，如圖所示。

3.船閘

(1)船閘的基本構(gòu)造：船閘由閘室和上、下游閘門以及上、下游閥門組成(見圖)。

(2)船閘的工作過程

①一艘輪船由上游通過船閘駛往下游的情況。

關(guān)閉下游閥門8,打開上游閥門4,

閘室和上游水道構(gòu)成了一個連通器。

閥門8閥門Z

閘室水面上升到和上游水面相平

后，打開上游閘門，船駛?cè)腴l室。

關(guān)閉上游閥門/,打開下游閥門3,

閘室和下游水道構(gòu)成了一個連通器。

閘室水面下降到跟下游水面相平

后，打開下游閘門，船駛向下游。

②輪船由下游通過船閘駛往上游的情況可參照上述①分析。

四、液體產(chǎn)生的壓力

2.分析計算液體對容器底部壓力大小的方法

（1）在柱形容器中，液體對容器底部的壓力大小等于液體重力（選填“等于”或“不等于”）。在計算

或討論直柱形容器底所受壓力時，一般根據(jù)尸=G液體或歹寸S進行計算（根據(jù)題目提供的條件選擇）。

（2）在非柱形容器中，液體對容器底的壓力大小丕笠壬液體重力（選填“等于”或“不等于”）。在計

算或討論非柱形容器底所受壓力時，一般要先計算壓強p=pg/?,然后再根據(jù)尸可S計算壓力。

第三節(jié)大氣壓強

一、大氣壓強

1.實驗探究：大氣壓的存在

（1）易拉罐被壓癟

如圖所示，在易拉罐中注入少量水，用酒精燈加熱，待水沸騰后撤去酒精燈，并隨即用濕紙巾封住易

拉罐開口。片刻后，你觀察到什現(xiàn)象？如圖所示，在易拉罐中注入少量水，用酒精燈加熱，待水沸騰后

撤去酒精燈，并隨即用濕紙巾封住易拉罐開口。片刻后，觀察到易拉罐被壓癟。

分析：對易拉罐加熱時，其內(nèi)部的高溫空氣和水蒸氣向外排出；易拉罐被封閉并冷卻后，其內(nèi)部氣壓

減小，外部的大氣壓就將它壓癟。

（2）瓶吞雞蛋

將剝了皮的熟雞蛋放入廣口瓶中，雞蛋不會掉入瓶中。將浸過酒精的棉花點燃后放入廣口瓶內(nèi)，然后

立即將剝殼的熟雞蛋堵住瓶口，發(fā)現(xiàn)熟雞蛋被“吞入”瓶中。

分析：棉花燃燒，瓶內(nèi)空氣受熱膨脹被排出一部分，堵上雞蛋，瓶內(nèi)氣體冷卻后，瓶內(nèi)氣壓低于外界

大氣壓,在大氣壓的作用下，雞蛋被壓入瓶中。

（3）探究歸納：大氣與液體一樣，向各個方向都有壓強。

2.大氣壓

（1）概念：大氣對處在其中的物體有壓強，這種壓強稱為大氣壓強，簡稱大氣壓或氣壓。

（2）大氣壓產(chǎn)生的原因：地球周圍的空氣層因地球的吸引而受到重力作用，同時空氣又具有流動性，

因此大氣對浸在空氣中的物體表面就產(chǎn)生了壓強。

（3）大氣壓的特點：在大氣層內(nèi)部向各個方向都有壓強；在同一高度、同一地點向各個方向的壓強大

小相等。

（4）大氣壓存在的現(xiàn)象：馬德堡半球?qū)嶒?、生活中吸飲料、吸藥液、吸墨水等例子都表明大氣壓的?/p>

在，實際上，一切“吸”液體的過程都是靠管內(nèi)外氣體壓強差將液體“壓”的過程。

二、大氣壓的測量

1.托里拆利實驗

（1）實驗過程

如圖（a）所示，在長約1m、一端開口的細玻璃管中注滿水銀（排出管內(nèi)的空氣），用手指堵住管口，

將其倒插在水銀槽中，如圖（b）所示。放開堵住管□的手指，管內(nèi)水銀面下降，直到與水銀槽中水銀面的高

度差約為76cm時停止，如圖（c）所示。

(2)實驗分析與結(jié)論：管內(nèi)水銀面的上方是真空，對水銀面沒有壓強，而管外水銀面的上方是空氣，

通過水銀槽中的水銀，對管內(nèi)水銀產(chǎn)生向上的壓強，維持了76cm高的水銀柱。因此，大氣壓的值等于這

段水銀柱產(chǎn)生的壓強。

2.理解托里拆利實驗

(1)影響水銀柱高度的因素

玻璃管內(nèi)水銀柱的高度是指管內(nèi)外水銀面的豎直高度差,不是指管傾斜時水銀柱的長度，只與外界的

大氣壓有關(guān)。實驗過程中，只要測量正確(測量高度差)，就會得出大氣壓的大小，與玻璃管是否傾斜、

與管的粗細、長度、形狀、插入水銀中的深度都包(選填“有關(guān)”或“無關(guān)”)。

(2)玻璃管口在水銀槽內(nèi)的深度問題

玻璃管口在水銀槽內(nèi)的深度不影響實驗結(jié)果，稍稍向上提或向下按玻璃管，只能改變管內(nèi)水銀柱上方

真空部分的體積，而水銀柱的高度不變。

(3)玻璃管內(nèi)漏進空氣問題

實驗時，如果玻璃管內(nèi)漏進去一些空氣，因為管內(nèi)空氣能夠產(chǎn)生壓強，所以會使水銀柱的液面下降，

測量結(jié)果變小(選填“大”或“小”)。

(4)托里拆利實驗不用水做的原因

托里拆利實驗如果用水來做，則水的高度大約3m,太不方便。計算過程：

h水=2=—帕=I。3米

"水g1.0x103千克/米3x9.8牛/千克?

3.估測大氣壓

【實驗器材】20mL的注射器(含橡皮帽)、小桶、重物(如沙子)、大量程彈簧測力計、刻度尺、細

繩等。

【操作與分析】

大氣對活塞注射器注射器有刻度部分活塞的橫截大氣壓

的壓力b/N容積K/mL的長度//cm面積S/n?的值p/Pa

（1）當活塞剛好被拉動時，停止向小桶中添加重物。測量小桶和重物的總重G,根據(jù)二力的平衡可

知，活塞在豎直方向所受的大氣壓力與小桶和重物的總重力大小相等。即大氣對活塞的壓力F=G。

（2）測出注射器上有刻度部分的長度/,用注射器的容積摘以長度/,可得活塞的橫截面積S。

（3）由p=F/S計算大氣壓的值：D=F/S=G〃%

【誤差分析】

（1）注射器內(nèi)部空氣無法排盡

注射器頂端裝針頭處空氣無法排盡，注射器內(nèi)還會有一定氣壓，對活塞產(chǎn)生向下的力廠內(nèi)部，這樣活塞

在豎直方向上受到三個力而平衡（圖甲所示）：廠大氣=6物+己內(nèi)部，G物是小桶與重物的總重力，/大氣是大氣對

活塞向上的壓力，則G物〈廠大氣，所以測得的大氣壓會偏小。

（2）活塞與注射器內(nèi)壁間的摩擦力較大

若活塞與注射器內(nèi)壁間的摩擦力/較大，如圖乙所示，則此時小桶與重物的總重力等于大氣壓力廠大氣

與摩擦力了之和：G^F^+f,則GB/大氣。所以測得的大氣壓會偏大。

4.標準大氣壓

（1）標準大氣壓：在托里拆利實驗中，若管內(nèi)外水銀面的高度差為760mm,把這樣大小的大氣壓叫

作標準大氣壓,用字母處表示。

5

根據(jù)液體壓強的公式，1標準大氣壓的大小為po=p7kieg/?=l.OI3xlOPa

粗略計算時可取標準大氣壓為1.0x105pa。

（2）大氣壓的一些單位：帕（pa）、千帕（kpa）、百帕（hpa）、標準大氣壓、毫米水銀柱高

（mmHg柱）或厘米水銀柱高（cmHg柱）等。

1標準大氣壓=1.013x105Pa=760毫米水銀柱=76厘米水銀柱

4.氣壓計

測量大氣壓的儀器叫作氣壓計。分為水銀氣壓計和金屬盒氣壓計兩種。

(1)水銀氣壓計：在托里拆利實驗中，如果玻璃管旁立一個刻度尺，讀出水銀柱的高度，就知道當時

的大氣壓了，這就是一個簡單的水銀氣壓計。水銀氣壓計比較準確，但攜帶不便。

氧氣瓶和滅火器上的

金屬盒氣壓計氣壓計也是一種無液氣壓計

(2)金屬盒氣壓計(又稱無液氣壓計)：它的主要部分是一個波紋狀真空金屬盒，氣壓變化時，金屬

盒厚度會發(fā)生變化，傳動裝置將這種變化轉(zhuǎn)化為指針的偏轉(zhuǎn)，指示出氣壓的大小。

(3)自制氣壓計

①制作與使用：取一個瓶子，裝入適量帶色的水，再取一根兩端開口的細玻璃管，在它上面畫上刻

度，使玻璃管穿過橡皮塞插入水中。從管的上端吹入少量氣體，使瓶內(nèi)氣體壓強大于大氣壓，水沿玻璃管

上升到瓶口以上。根據(jù)玻璃管內(nèi)水柱的高低，就可以知道外部大氣壓強的大小，如下圖所示。

②自制氣壓計的測量原理

對玻璃管內(nèi)的水柱進行壓強分析，如圖所示：瓶內(nèi)外的氣壓差支撐著水柱，即瓶內(nèi)封閉氣體的壓強等

于大氣壓和管內(nèi)外水柱高度差產(chǎn)生的壓強之和o

P內(nèi)予大氣田+。*

因為瓶內(nèi)氣壓p內(nèi)基本不變，所以當外界大氣壓強降低時，玻璃管內(nèi)水的高度會變大。該氣壓計會受溫

度的影響，當溫度升高時，瓶內(nèi)氣壓尸內(nèi)變大，刀水變大。

5.大氣壓與高度的關(guān)系

(1)實驗探究：拿著自制氣壓計從一樓到高樓層，觀察并記錄水面的變化情況。

樓層12345

管內(nèi)與瓶內(nèi)水面的高度差/cm55.35.766.3

實驗現(xiàn)象：拿著自制氣壓計從一樓到五樓，發(fā)現(xiàn)管內(nèi)水面的高度差變大。

實驗結(jié)論：大氣壓隨高度增加而減小。

（2）大氣壓與高度的關(guān)系

①大氣壓隨高度增加而減小，在海拔3000m以內(nèi)，每升高10m,大氣壓大約減小lOOpa。

②大氣壓隨海拔高度的升高而減小的原因：大氣壓由于大氣受重力而產(chǎn)生，因為海拔越高，空氣越稀

薄，空氣密度變小，大氣重力變小，因此大氣壓就會降低。當離開地面的高度達到100km時，大氣就變得

極其稀薄了。

（3）高度計：因為大氣壓強隨高度的增加而減小，我們可測出不同高度的氣壓值，把它們的對應(yīng)關(guān)系

刻在無液氣壓計的刻度盤上即變成了高度計。

6.水的沸點與大氣壓的關(guān)系

【實驗探究】向燒瓶中注入剛沸騰的水，塞緊瓶塞，將燒瓶倒置，再用冷水澆燒瓶的底部，可以看到

水重新沸騰起來。

【現(xiàn)象分析】用冷水澆燒瓶的底部，瓶內(nèi)氣壓降低，停止沸騰的水能重新沸騰起來，說明水的沸點隆

低了。

【實驗結(jié)論】液體的沸點與表面上方的氣壓有關(guān)，氣壓減小時沸點降低;氣壓增大時沸點升高。

（2）水的沸點與氣壓值對照表：觀察表格可以得出水的沸點與氣壓之間的關(guān)系。

氣壓值（xl（）3pa）12351020305070101

沸點（℃）41623324660698190100

①氣壓越大，水的沸點越高；氣壓越小，水的沸點越低。

②在1標準大氣壓下，水的沸點為項。C。在海拔8848米的珠穆朗瑪峰頂上，大氣壓約為31000pa,

水的沸點大約是：70℃（69?75。（3間均正確）。

（3）高壓鍋的原理：高壓鍋使鍋內(nèi)部的氣壓南王1個大氣壓，水的沸點升高,要在高于100。（2時才沸

騰，這樣高壓鍋內(nèi)部就形成高溫高壓的環(huán)境，飯就容易很快做熟。

三、流體壓強與流速的關(guān)系

1.流體壓強與流速的關(guān)系

(1)流體：液體和氣體統(tǒng)稱為流體。流體流動時產(chǎn)生的壓強稱作流體壓強。

(2)實驗探究：流體壓強與流速的關(guān)系

【實驗一】分不開的紙。如圖所示，手握兩張紙，讓紙自然下垂，在兩張紙中間向下吹氣。發(fā)現(xiàn)兩張

紙不但不分開，反而會靠攏。

實驗分析：吹氣時，兩張紙條內(nèi)側(cè)空氣流動快，壓強變小，而紙條外側(cè)空氣的流速基本不變，氣壓相

對較大，存在壓強差，因而有壓力差,是這個壓力差把兩紙條壓到了一起。

實驗結(jié)論：在氣體中，流速越大的位置，壓強越小。

【實驗二】吹不開的乒乓球。如圖所示，在盛水的淺容器中放入兩個乒乓球，使兩球間隔一定的距離

且靜止?，F(xiàn)用一細紙管向兩乒乓球中間吹氣，兩乒乓球會靠攏。

實驗分析：兩個乒乓球向中間靠攏，說明兩球內(nèi)側(cè)受到液體的壓強變小，吹氣前后兩球外側(cè)受到液體

壓強不變，球內(nèi)外存在壓強差，因而存在壓力差，兩球在壓力差作用下向中間靠攏。

壓強大

壓強大

實驗結(jié)論：液體的流速越大，壓強越小。

(3)探究歸納：流體的流速越大，壓強越小。

2.用“流體壓強與流速的關(guān)系”解釋現(xiàn)象

(1)火車站臺上的安全線：在火車站和地鐵站的站臺上往往要畫一條安全線。原因是：當火車或地鐵

進站時，會帶動人和車之間的空氣的流速加快，人外側(cè)空氣流速慢壓強大，而內(nèi)側(cè)流速快壓強小，會產(chǎn)生

一個向內(nèi)側(cè)的壓強差，將人推向火車，易出現(xiàn)危險。

女全線列乍

噴霧器

(2)噴霧器的工作原理：噴霧器的小孔處比較細，當有氣體流出時，空氣流速快，壓強小，容器里液

面上方的空氣壓強大，液體就沿著細管上升，從管口流出后，受氣流的沖擊，被噴成霧狀。

(3)跑車的氣流偏導(dǎo)器

Fi>F2

跑車車身形狀和機翼類似，高速飛馳時，如果產(chǎn)生向上的力就會發(fā)飄，會造成行駛不穩(wěn)定。所以在跑

車車尾安裝了一種“氣流偏導(dǎo)器”，“氣流偏導(dǎo)器”上表面平直，下表面呈弧度向下凸，當跑車高速行

駛時，流過它上方的空氣速度比下方空氣小。此時，上方空氣壓強比下方空氣壓強大，這樣，“氣流偏導(dǎo)

器”受到一個向上的壓力差，從而使車輪抓緊地面。

四、飛機的升力

如圖所示，飛機機翼的形狀基本是上凸下平,機翼的形狀對飛機的起飛起了很重要的作用。飛機起飛

前，先在跑道上跑一段距離，空氣相對機翼向后運動。因為機翼的形狀是上凸下平，所以上方空氣流速

快，壓強小，機翼上、下方存在壓強差，產(chǎn)生壓力差，這一壓力差使飛機獲得向上的升力。

第四節(jié)浮力

一、浮力

1.浮力：浸在液體或氣體中的物體，會受到液體或氣體向上托的力，這個力叫作浮力，用F浮表示。浮

力的方向是豎直向上。

2.稱重法測浮力

（1）用彈簧測力計測出物體（P物〉"液）的重力G=Fi；

（2）將掛在彈簧測力計下的物體浸在液體中，讀出彈簧測力計的示數(shù)尸2；

（3）則物體在液體中所受浮力的大小/=￡1二&,彈簧測力計減小的示數(shù)就是物體受到的浮力。這種

測量浮力的方法叫作稱重法。

稱重法測浮力運用力的平衡條件求浮力

3.運用力的平衡條件求浮力

如圖所示，浸沒在水中的鋁塊受到三個力：重力G、彈簧測力計的拉力晶和浮力F浮。在這三個力的作

用下鋁塊處于平衡狀態(tài)。把a和F浮的合力設(shè)為電，這樣就可以認為鋁塊受居和G兩個力的作用。因為鋁塊

靜止，故所受力為平衡力，即居=G,又因為電=且?guī)Z，所以E產(chǎn)G-無。

二、決定浮力大小的因素

【猜想】猜想1：浮力的大小與物體浸在液體中的體積有關(guān)。他的根據(jù)是：用手把一個空易拉罐壓入

水中，易拉罐浸入的體積越大越費力。

猜想2：浮力的大小跟液體的密度有關(guān)。他的根據(jù)是：人在水中會下沉，在死海中卻能漂浮于水面。

猜想3：浮力的大小跟固體的密度有關(guān)。他的根據(jù)是：木塊在水中漂浮，鐵塊在水中下沉。

【實驗思路】由以上猜想，浮力的大小可能與浸在液體中物體的體積、液體的密度等因素有關(guān)。要探

究浮力的大小是否與這些量有關(guān)，需要逐次探究，每次探究浮力的大小與其中一個量的關(guān)系，其他的量要

保持不變。即用到了控制變量法。

【實驗器材】彈簧測力計，物塊，盛有水和鹽水的容器各一個。

【實驗過程】

（1）如圖①所示，測出物塊所受的重力并記錄。

（2）如圖②所示，將物塊小部分體積浸入水中，觀察并記錄彈簧測力計示數(shù)的變化。

（3）如圖③所示，將物塊浸沒在水中，觀察并記錄彈簧測力計的示數(shù)。

（4）如圖④所示，改變物塊浸沒在水中的深度，觀察并記錄彈簧測力計的示數(shù)。

(5)如圖⑤所示，將物塊浸沒在鹽水中，觀察并記錄彈簧測力計的示數(shù)。

水

鹽水

④⑤

【實驗數(shù)據(jù)】

實驗序號①②③④⑤

浸入的液體或氣體空氣水水水鹽水

浸入液體的體積部分浸沒浸沒全部

彈簧測力計的示數(shù)/N3.22.62.22.22.1

浮力大小/N0.61.01.01.1

【分析論證】

(1)從表中②③次實驗數(shù)據(jù)可以看出，物體所受的浮力大小與物體排開液體的體積有關(guān)，物體排開

液體的體積越大，受到的浮力越大.

(2)從表中③④兩次實驗數(shù)據(jù)可以看出，物體浸沒在同種液體時，所受浮力的大小與其在液體中浸

沒的深度無關(guān).

(3)從表中③[或④]⑤兩次實驗數(shù)據(jù)可以看出，物體所受浮力的大小與液體的密度有關(guān)。當物體排

開液體的體積相同時，液體的密度越大，物體所受的浮力越大.

【實驗結(jié)論】浸在液體中的物體，所受浮力的大小與其排開液體的體積和液體的密度有關(guān)。液體密度

相同，物體排開液體的體積越大，受到的浮力越大；液體密度不同，當物體排開液體的體積相同時，液體

的密度越大，物體受到的浮力越大。

三、探究浮力的大小與排開液體所受重力的關(guān)系

【猜想與假設(shè)】液體的密度越大，物體排開液體的體積越大，則排開的液體受到的重力越大；另一方

面，液體的密度越大，排開液體的體積越大，物體受到的浮力越大。所以浮力的大小跟排開液體所受的重

力應(yīng)該有一定的關(guān)系，大小可能相等。

【設(shè)計實驗】

(1)實驗器材：彈簧測力計、物體、溢水杯、小桶、細線、水。

(2)用稱重法測量浮力：先測出物體在空氣中所受的重力G=F2,再讀出物體浸在水中時彈簧測力計

的示數(shù)尸3,則尸浮=F2-尸3(如下圖乙、丙所示)。

（3）用溢水法測量排開水所受的重力：物體排開水所受的重力可以用溢水杯和彈簧測力計測出（如下

圖甲、丁所示）。溢水杯中盛滿水，把物體浸在水中，讓排開的水流入一個小桶中，桶中的水就是被物體

排開的，用彈簧測力計測出排開的水所受的重力G排=居-丹。

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