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压强和浮力复习本节课我们将回顾压强和浮力的概念、公式以及应用通过练习题巩固相关知识,并探讨实际生活中的应用案例压强的定义和公式定义公式压强是指物体单位面积上所受的力压强等于压力除以受力面积,公式压强越大,物体受到的压力越大为p=F/S压强是描述压力作用效果的物理量压强的单位压强的单位是帕斯卡(Pa),1帕斯卡等于1牛顿/平方米(N/m²)帕斯卡是一个常用的单位,也是国际单位制(SI)中的压强单位此外,常用的压强单位还有千帕(kPa)、兆帕(MPa)等测量压强的实验实验目的了解压强的概念,并学习测量压强的方法1实验器材2弹簧测力计、长方体金属块、薄膜、刻度尺、细线、烧杯、水实验步骤3用弹簧测力计测金属块的重力、用刻度尺测金属块的底面积、将金属块放在薄膜上、计算金属块对薄膜的压强实验结论4压强大小与压力和受力面积有关通过实验,可以更直观地理解压强的概念,并掌握测量压强的方法实验过程中,要注意观察金属块对薄膜的压力和受力面积变化对压强大小的影响,并记录实验数据压强的应用液压机汽车轮胎
11.
22.液压机利用帕斯卡原理将压力轮胎充气后,利用气压来支撑传递到各个方向,从而实现提车辆重量,并提供摩擦力,保升重物或挤压材料等功能证车辆行驶的平稳性水坝高压锅
33.
44.水坝的设计考虑了水的压强,高压锅利用封闭环境提高内部确保其结构能够承受水压力,气压,从而缩短食物烹饪时间保障安全,节约能源大气压的概念和测量大气压强的存在大气压的测量马德堡半球实验空气具有重量,大气层对地球表面及其周围利用水银气压计可以测量大气压强,其原理马德堡半球实验证明了大气压强的存在,证物体产生压强,称为大气压强是平衡水银柱的重量和大气压强明了大气压强可以产生巨大的力量大气压的变化规律高度的影响1随着海拔的升高,大气压逐渐降低这是因为空气密度随高度降低,导致了压强降低例如,在高山顶上,大气压比海平面上的低很多温度的影响2温度的变化也会影响大气压气温越高,空气膨胀,密度降低,大气压下降因此,在炎热的天气,大气压通常比寒冷的天气低风的影响3风可以影响局部的空气流动,从而改变局部的大气压例如,在风速较大时,迎风面的大气压会比背风面的大气压低浮力的定义和公式浮力定义浮力是指物体浸入液体或气体中时,受到向上托起的力浮力公式浮力的大小等于物体排开液体的重力,即F浮=ρ液gV排,其中ρ液是液体的密度,g是重力加速度,V排是物体排开的液体的体积浮力应用•船舶航行•潜水艇潜浮•气球升空浮力的单位单位符号说明牛顿N国际单位制中浮力的单位千克力kgf常用单位,1kgf=
9.8N测量浮力的实验准备实验器材准备好弹簧测力计、溢水杯、烧杯、水、物体等器材,并检查器材是否完好无损测量物体在空气中的重力用弹簧测力计测量物体在空气中的重力,记录数据测量物体在水中的重力将物体浸没在溢水杯中,用弹簧测力计测量物体在水中的重力,记录数据计算浮力浮力等于物体在空气中的重力减去物体在水中的重力,即F浮=G空-G水分析实验结果通过实验数据,分析物体在水中受到的浮力大小,并总结实验结论浮力的应用船舶潜水艇船舶利用浮力在水面上航行船体设计成空心,增加排水量,从而获得潜水艇通过改变自身重量,利用浮力在水中下潜和上浮潜水艇内部设更大的浮力,使船体能够承载货物和乘客有压载水舱,可控制水的进出,从而调节自身密度,实现浮沉控制重力和浮力的平衡物体处于静止状态1当重力和浮力大小相等,方向相反时,物体处于静止状态悬浮2物体完全浸没在液体中,处于静止状态,此时重力等于浮力漂浮3物体部分浸没在液体中,处于静止状态,此时重力等于浮力沉底4物体完全浸没在液体中,但仍然下沉,此时重力大于浮力重力是地球对物体的吸引力,浮力是液体或气体对物体向上托的力当物体在液体或气体中处于静止状态时,重力和浮力达到平衡物体浮沉的条件物体浮沉的条件浮力大小与物体排开液体的体积有关物体在液体中会受到浮力,当浮力大于物体自身的重力时,物体就会浮起来;当浮物体排开液体的体积越大,受到的浮力就力小于物体自身的重力时,物体就会沉下越大因此,体积大的物体更容易浮起来去;当浮力等于物体自身的重力时,物体就会悬浮在液体中密度的概念和计算密度定义密度公式密度单位密度是物质的一种特性,表示单位体积的物密度用字母ρ表示,计算公式为ρ=m/V,其密度的国际单位是千克每立方米(kg/m³)质所含的质量中m为质量,V为体积,常用单位还有克每立方厘米(g/cm³)液体的压强传递传递特点液体内部的压强可以向各个方向传递传递方向压强不仅可以传递到液体各个方向,还可以传递到液体的各个部分传递规律液体内部的压强大小不受液面压强影响传递实例水管中,液体压强通过水管壁传递到其他部位压强在液体中的分布液体内部的压强是各个方向的,并且随着深度的增加而增大液体对容器底部的压强是由于液体受到重力的作用而产生的,而液体对容器侧壁的压强则是由于液体内部各个方向的压强造成的液体压强的大小可以用帕斯卡(Pa)来衡量,它指的是每平方米面积上所受到的压力在同一深度,液体内部的压强是相等的,而随着深度的增加,液体内部的压强也会随之增加压强在固体中的分布固体内部的压强分布比较复杂,通常情况下,固体内部的压强并不均匀固体内部的压强取决于外力的作用方式和固体的形状例如,在受力均匀的固体中,压强通常均匀分布而在受力不均匀的固体中,压强分布则不均匀压强和深度的关系深度增加1压强增加深度减小2压强减小深度不同3压强不同深度越大,液体产生的压强越大这是因为液体越深,其上方的液体柱越高,产生的压强就越大在同一深度,液体产生的压强与液体密度有关密度越大,压强越大压强与流速的关系伯努利原理1流体速度增加,压强减小流体动力学2流体运动的研究流体3液体和气体流速和压强之间存在着反比关系,即流速越快,压强越低这被称为伯努利原理,它在流体动力学中非常重要,解释了许多自然现象,例如飞机的升力、喷雾器的喷雾等等流体的能量形式动能势能流体运动时,由于速度而具有的能量流体由于位置而具有的能量,主要为重力势能内能压力能流体内部微观粒子无规则运动所具有的能量流体由于压力而具有的能量,与流体的密度和压强有关伯努利方程和应用能量守恒流动速度12伯努利方程描述了流体运动中流体速度越大,压力越小,反的能量守恒,包括动能、势能之亦然,这解释了飞机机翼升和压力能力的产生喷雾器其他应用34喷雾器利用伯努利原理,在喷伯努利方程在风机、水泵、水嘴处气流速度增加,压力降低轮机等工程领域有着广泛的应,将液体吸入喷嘴,形成雾状用流体动力学效应伯努利效应马格努斯效应流体速度增加时,压强减小,反之旋转物体在流体中运动时,会受到亦然这解释了飞机机翼的升力产一个垂直于运动方向的力,例如旋生原理,以及风力发电机叶片的旋转的足球或棒球的曲线运动转科安达效应瑞利泰勒不稳定性-流体倾向于沿着弯曲的表面流动,两种密度不同的流体接触时,轻的即使表面不平滑,例如飞机机翼的流体会向上流动,重的流体会向下空气流动和喷气发动机尾流的偏转流动,导致界面发生不稳定性,例如海浪的形成阿基米德原理及应用浮力与船舶潜水艇船舶能够漂浮在水面上,就是因为船潜水艇通过调节自身重量,实现浮沉舶受到的浮力大于其自身重力当潜水艇需要下潜时,就会排出部分水,使自身的重量增加,从而下潜热气球起重机热气球通过加热空气,使其密度变小起重机通过利用浮力,可以方便地将,从而产生浮力,使热气球升空重物吊起阻力与压强的关系阻力的定义压强的作用阻力是指物体在流体中运动时所受到的阻压强是指物体表面单位面积上所受到的压碍运动的力阻力的大小与物体运动速度力在流体中,压强与流体的速度有关,、流体的密度以及物体的形状有关流体速度越大,压强越小阻力对流体运动的影响减缓速度改变方向阻力会减缓流体运动的速度,例如阻力会改变流体的运动方向,例如,风阻会减缓汽车的速度,飞机机翼的形状会利用阻力来改变飞机的飞行方向影响能耗影响流动模式阻力会增加流体运动所需的能量,阻力会改变流体的流动模式,例如例如,管道中的阻力会导致水流所,水流过障碍物会形成漩涡和湍流需的能量增加流体流动的特点连续性可压缩性12流体流动没有间断,各个部分流体在压力变化下会改变体积紧密相连,压缩性与流体类型有关粘性惯性34流体在流动时会产生内摩擦力流体具有保持其运动状态的趋,阻碍其流动,粘性大小影响势,惯性影响流体在拐弯处的流体流动速度运动轨迹流体流动的分类层流湍流流体流动时,各层流体相互平行,流速和方向一致流体流动时,流速和方向不稳定,存在紊乱和漩涡流体流动的研究方法实验研究1通过实验模拟流体流动,观察现象,测量数据,分析流体运动规律理论分析2建立数学模型,利用流体力学方程描述流体流动,预测和解释流体运动规律数值模拟3利用计算机对流体流动进行数值计算,模拟和预测流体运动,获得更精确的结果压强和浮力在生活中的应用潜水船舶12潜水员利用潜水服和潜水器来调节压强,船舶的形状和排水量设计,最大程度利用确保安全潜水浮力原理,保持稳定航行飞机气象34飞机机翼利用空气动力学原理,产生升力气象学家利用气压变化来预测天气,例如,克服重力,实现飞行台风或暴雨本单元知识点总结压强浮力压强的概念、公式、单位、测量方法和应浮力的概念、公式、单位、测量方法和应用用压强与深度、流速的关系物体浮沉条件和阿基米德原理大气压强及其变化规律重力和浮力的平衡本单元重难点解析压强和浮力的概念大气压的概念和测量理解压强的概念和公式,以及压强理解大气压强产生的原因,并能运的单位和测量方法用大气压解释生活中常见的现象浮力的概念和计算物体浮沉的条件理解浮力的产生原因,并能运用浮掌握判断物体浮沉的条件,并能运力的公式计算物体的浮力用这些条件解释生活中常见的现象。
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