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1、
第十三章 壓強和浮力
一、單元復習目的
1、知識與技能目標:
(1)說出壓力和壓強的定義,說明壓強的物理意義。
(2)寫出壓強的公式,單位,會靈活運用壓強知識解決簡單的問題。
(3)說明液體壓強產(chǎn)生的原因,復述液體內(nèi)部壓強規(guī)律。
(4)寫出液體壓強公式并會用公式進行簡單計算,會用液體壓強知識解決簡單實際問題。解釋連通器的原理及應用實例。
(5)進一步了解浮力的現(xiàn)象,加深對阿基米德原理的理解;知道物體的浮沉條件和浮力的應用。
2、過程與方法目標:
(1)培養(yǎng)學生運用物理語言分析問題和表達觀點的能力。
(2)學會研究物理問題的科學方法和學習方法。
3、情感、態(tài)度與價值觀目
2、標:形成積極向上,團結(jié)協(xié)作的學習氛圍,學會與同伴的合作交流
二、復習的重點和難點
重點:(1)說出壓力和壓強的定義,說明壓強的物理意義。
(2)浮力的應用和物體的浮沉條件。
(3)說明液體壓強產(chǎn)生的原因,復述液體內(nèi)部壓強規(guī)律。
(4)解釋連通器的原理及應用實例。
難點:(1)會靈活運用壓強知識解決簡單的問題。
(2)液體壓強公式并會用公式進行簡單計算,會用液體壓強知識解決簡單實際問題。
三、知識梳理
四、教學課時:三課時
第一課時
一、基礎(chǔ)練習
1、壓力是指垂直壓力物體表面的力。
2、壓力的方向:垂直于作用面和作用點:接觸面表面
3、物體單位面積上受
3、到的壓力叫壓強。壓強是表示壓力作用效果的物理量。
4、壓強的計算公式:P=,其中F表示壓力,S表示受力面積,P表示壓強。國際標準單位帕斯卡,簡稱“帕”。1帕=1牛/米2。
5、增加和減少壓強的方法:在受力面積不變時,增大壓力可增大壓強,減小壓力可減小壓強。在壓力不變時,增大受力面積可減小壓強,減小受力面積可增大壓強。
二、復習內(nèi)容
1、固體的壓力和壓強:
壓力:
⑴ 定義:垂直壓在物體表面上的力叫壓力。
⑵ 壓力并不都是由重力引起的,通常把物體放在桌面上時,如果物體不受其他力,則壓力F = 物體的重力G
⑶ 固體可以大小方向不變地傳遞壓力。
F
F
F
F
F
⑷
4、重為G的物體在承面上靜止不動。指出下列各種情況下所受壓力的大小。
G G F+G G – F F-G F
⑸重力與壓力的區(qū)別:
(1)重力是由于地球吸引而使物體受到的力,施力物體是地球,受力物體是地面附近的一切物體。
(2)壓力是垂直作用在物體表面上的力,是由于物體間的擠壓形變而產(chǎn)生的,施力物體是施加壓力作用的物體,受力物體是被壓物體。
(3)重力的方向總是豎直向下;壓力方向總是垂直于支撐面,由于物體支撐面有不同的方向,所以壓力也有不同的方向。
、研究影響壓力作用效果因素的實驗:
5、
⑴課本P73圖13、1-3乙、丙說明:壓力相同時,受力面積越小壓力作用效果越明顯。將圖甲圖小桌上的砝碼去掉,將看到的現(xiàn)象是:泡沫塑料壓下深度減小。該現(xiàn)象說明:受力面積相同時,壓力越大壓力作用效果越明顯。
概括這兩次實驗結(jié)論是:壓力的作用效果與壓力和受力面積有關(guān)。本實驗研究問題時,采用了控制變量法。和 對比法
、壓強:
⑴ 定義:物體單位面積上受到的壓力叫壓強。
⑵ 物理意義:壓強是表示壓力作用效果的物理量
⑶ 公式 p=F/ S 其中各量的單位分別是:p:帕斯卡(Pa);F:牛頓(N)S:米2(m2)。
A、使用該公式計算壓強時,關(guān)鍵是找出壓力F(一般F=G=mg)和受力面
6、積S(受力面積要注意兩物體的接觸部分)。
B、特例:對于放在桌子上的直柱體(如:圓柱體、正方體、長放體等)對桌面的壓強p=ρgh⑷ 壓強單位Pa的認識:一張報紙平放時對桌子的壓力約0.5Pa 。成人站立時對地面的壓強約為:1.5×104Pa 。它表示:人站立時,其腳下每平方米面積上,受到腳的壓力為:1.5×104N
⑸靈活運用壓強公式進行計算:
(1)利用p=F/S計算固體壓強的關(guān)鍵是確定受力面積,解題時,要抓住“受力”二字,
分析物體表面到底有多大面積受到壓力作用,而不能取任意的一個面積代入。
(2)解題的思路:①根據(jù)物體平衡條件和物體間相互作用規(guī)律求出壓力F;②確認受力面積S;③
7、再根據(jù)公式p=F/S求出壓力對受力面的壓強,要特別注意壓力和重力的區(qū)別。
⑹應用:當壓力不變時,可通過增大受力面積的方法來減小壓強如:鐵路鋼軌鋪枕木、坦克安裝履帶、書包帶較寬等。也可通過減小受力面積的方法來增大壓強如:縫一針做得很細、菜刀刀口很薄
、一容器盛有液體放在水平桌面上,求壓力壓強問題:
處理時:把盛放液體的容器看成一個整體,先確定壓力(水平面受的壓力F=G容+G液),后確定壓強(一般常用公式 p= F/S )。
三、復習過程
例1:三個質(zhì)量均為2千克的物體,如圖放置,處于平衡狀態(tài),試分析它們對接觸面的壓力和重力的關(guān)系?(實物投影,請同學們作出物體對接觸面的壓力)
8、
例2 廣州市 通常情況下,物體壓在同樣的泥地上,如果壓強相同則壓痕深度相同.野生動
物調(diào)查員在野外泥地上發(fā)現(xiàn)黑熊剛留下的足?。疄榱斯浪愫谛艿馁|(zhì)量,他把一個底面積是
10cm2的容器放在足印附近的泥地上,再慢慢往容器中倒入沙子,直到容器在泥地上留下與
黑熊足印深度相同的痕跡,測出此時裝了沙的容器總質(zhì)量為1.25 kg.(g取10N/kg)
(l)裝了沙的容器對泥地的壓強多大?
(2)量出黑熊與地接觸的足印痕總面積共800cm2,估算黑熊的質(zhì)量有多大?
四、堂上練習
五、教學反思
第二課時
一、基礎(chǔ)練習
1、液體內(nèi)部的壓強的規(guī)律:液體
9、對容器底和側(cè)壁都有壓強,液體內(nèi)部向各個方向都有壓強。液體的壓強隨深度增加而增大,在同一深度,液體向各個方向的壓強相等;不同液體的壓強還跟密度有關(guān)系。
2、液體壓強的計算公式:P=ρgh。其中:P表示壓強,單位帕,ρ表示液體的密度,g取9.8牛/千克。在粗略計算中可取10牛/千克。H表示深度,強調(diào)是自由液面到所研究點的豎直高度。
3、連通器原理:連通器里的液體不流動時,各容器中的液面高度總是相同的。
4、大氣壓強:驗證大氣壓存在的驗:馬德堡半球?qū)嶒?
5、大氣壓的測定:托里拆利實驗。 標準大氣壓的值: 105Pa
6、大氣壓的變化:大氣壓隨高度的增加而減小。
二、復習內(nèi)容
1、液體
10、的壓強:
(1)液體內(nèi)部產(chǎn)生壓強的原因:液體受重力且具有流動性。
(2)測量:壓強計 用途:測量液體內(nèi)部的壓強。
(3)液體壓強的規(guī)律:
⑴ 液體對容器底和測壁都有壓強,液體內(nèi)部向各個方向都有壓強;
⑵ 在同一深度,液體向各個方向的壓強都相等;
⑶ 液體的壓強隨深度的增加而增大;
⑷ 不同液體的壓強與液體的密度有關(guān)。
(4)壓強公式:
⑴ 推導壓強公式使用了建立理想模型法,前面引入光線的概念時,就知道了建立理想模型法,這個方法今后還會用到,請認真體會。
⑵推導過程:(結(jié)合課本P78 圖13、2-5)
液柱體積V=Sh ;質(zhì)量m=ρV=ρSh
液片受到的壓力:F=G
11、=mg=ρShg .
液片受到的壓強:p= F/S=ρgh
⑶液體壓強公式p=ρgh說明:
A、公式適用的條件為:液體
B、公式中物理量的單位為:p:Pa;g:N/kg;h:m
(6)計算液體對容器底的壓力和壓強問題:
一般方法:㈠首先確定壓強p=ρgh;㈡其次確定壓力F=pS
特殊情況:壓強:對直柱形容器可先求F 用p=F/S
壓力:①作圖法 ?、趯χ敝稳萜鳌=G
2、連通器:
⑴定義:上端開口,下部相連通的容器
⑵原理:連通器里裝一種液體且液體不流動時,各容器的液面保持相平
⑶應用:茶壺、鍋爐水位計、乳牛自動喂水器、船閘等都是根據(jù)連通器的原理來工作的。
12、3、大氣壓強
(1)概念:大氣對浸在它里面的物體的壓強叫做大氣壓強,簡稱大氣壓,一般有p0表示。
說明:“大氣壓”與“氣壓”(或部分氣體壓強)是有區(qū)別的,如高壓鍋內(nèi)的氣壓——指部分氣體壓強。高壓鍋外稱大氣壓。
(2)產(chǎn)生原因:因為 空氣受重力并且具有流動性。
(3)大氣壓的存在——實驗證明:
歷史上著名的實驗——馬德堡半球?qū)嶒灐?
小實驗——覆杯實驗、瓶吞雞蛋實驗、皮碗模擬馬德堡半球?qū)嶒灐?
(4)托里拆利實驗。
4、大氣壓的特點:
(1)特點:空氣內(nèi)部向各個方向都有壓強,且空氣中某點向各個方向的大氣壓強都相等。大氣壓隨高度增加而減小,且大氣壓的值與地點、天氣、季節(jié)、的變化有關(guān)
13、。一般來說,晴天大氣壓比陰天高,冬天比夏天高。
(2)大氣壓變化規(guī)律研究: ①大氣壓隨高度的增加而減小。
②大氣壓隨高度的變化是不均勻的,低空大氣壓減小得快,高空減小得慢
5、測量大氣壓的工具:
(1)定義:測定大氣壓的儀器叫氣壓計。
(2)分類:水銀氣壓計和無液氣壓計
(3)說明:若水銀氣壓計掛斜,則測量結(jié)果變大。
在無液氣壓計刻度盤上標的刻度改成高度,該無液氣壓計就成了登山用的登高計。
6、應用:活塞式抽水機和離心水泵。
7、沸點與壓強:
(1)內(nèi)容:一切液體的沸點,都是氣壓減小時降低,氣壓增大時升高。
(2)應用:高壓鍋、除糖汁中水分。
8、體積與壓強:
(1)
14、內(nèi)容:質(zhì)量一定的氣體,溫度不變時,氣體的體積越小壓強越大,氣體體積越大壓強越小。
(2)應用:解釋人的呼吸,打氣筒原理,風箱原理。
三、堂上練習
五、教學反思
第三課時
一、基礎(chǔ)練習
1、一切浸入液體(氣體)的物體都受到液體(氣體)對它豎直向上的力 叫浮力。
2、阿基米德原理:浸入液體里的物體受到向上的浮力,浮力的大小等于它排開的液體受到的重力。 公式表示:F浮 = G排 =ρ液V排g 。從公式中可以看出:液體對物體的浮力與液體的密度和物體排開液體的體積有關(guān),而與物體的質(zhì)量、體積、重力、形狀 、浸沒的深度等均無關(guān)。適用條件:液體(或氣體)
3、物體的浮沉條件:下沉
15、 F浮 < G ρ液<ρ物 懸浮 F浮 = G ρ液 =ρ物
上浮 F浮 > G ρ液 >ρ物 漂浮 F浮 = G ρ液 >ρ物
4、要用密度大于水的材料制成能夠漂浮在水面上物體,可以把它制成空心,使它排開更多的水。輪船就是根據(jù)這一原理制成的。
二、復習內(nèi)容
(一)流體壓強與流速的關(guān)系
流體流動時,流速大的地方壓強?。涣魉傩〉牡胤綁簭姶?。
升力的形成:機翼橫截面的形狀為上方彎曲,下方近似于直線。上方的空氣要比下方的空氣行走較長的距離。機翼上方的空氣流動比下方要快,壓強變??;與其相對,機翼下方的空氣流動較慢,壓強較大。這一
16、壓強差使飛機獲得豎直向上的升力或舉力。
(二)浮力
1、浮力的定義:
一切浸入液體(氣體)的物體都受到液體(氣體)對它豎直向上的力 叫浮力。
2、浮力方向:豎直向上,施力物體:液(氣)體
3、浮力產(chǎn)生的原因(實質(zhì)):液(氣)體對物體向上的壓力大于向下的壓力,向上、向下的壓力差 即浮力。
4、物體的浮沉條件:
(1)前提條件:物體浸沒在液體中,且只受浮力和重力。
G
F浮
G
F浮
(2)請根據(jù)示意圖完成下空。
G
F浮
F浮
G
下沉 懸浮 上浮 漂浮
F浮
17、 < G F浮 = G F浮 > G F浮 = G
ρ液<ρ物 ρ液 =ρ物 ρ液 >ρ物 ρ液 >ρ物
(3)說明:
① 密度均勻的物體懸?。ɑ蚱。┰谀骋后w中,若把物體切成大小不等的兩塊,則大塊、小塊都懸?。ɑ蚱。?。
②一物體漂浮在密度為ρ的液體中,若露出體積為物體總體積的1/3,則物體密度為 2/3ρ
F浮
G
分析:F浮 = G 則:ρ液V排g =ρ物Vg
ρ物=( V排/V)·ρ液= 2/3ρ液
③ 懸浮與漂浮的比較
相同: F浮 =
18、G
不同:懸浮ρ液 =ρ物 ;V排=V物
漂浮ρ液 <ρ物;V排
19、體排開液體的體積有關(guān),而與物體的質(zhì)量、體積、重力、形狀 、浸沒的深度等均無關(guān)。
(3)適用條件:液體(或氣體)
6、漂浮問題“五規(guī)律”:(歷年中考頻率較高)
規(guī)律一:物體漂浮在液體中,所受的浮力等于它受的重力;
規(guī)律二:同一物體在不同液體里,所受浮力相同;
規(guī)律三:同一物體在不同液體里漂浮,在密度大的液體里浸入的體積小;
規(guī)律四:漂浮物體浸入液體的體積是它總體積的幾分之幾,物體密度就是液體密度的幾分之幾;
規(guī)律五:將漂浮物體全部浸入液體里,需加的豎直向下的外力等于液體對物體增大的浮力。
7、浮力的利用:
(1)輪船:
工作原理:要使密度大于水的材料制成能夠漂浮在水面上的物體
20、必須把它做成空心的,使它能夠排開更多的水。
m
ρ液
排水量:輪船滿載時排開水的質(zhì)量。單位 t 。
由排水量m 可計算出:排開液體的體積V排= ;排開液體的重力
G排 = m g ;輪船受到的浮力F浮 = m g 輪船和貨物共重G=m g 。
(2)潛水艇:工作原理:潛水艇的下潛和上浮是靠改變自身重力來實現(xiàn)的。
(3)氣球和飛艇:
氣球是利用空氣的浮力升空的。氣球里充的是密度小于空氣的氣體如:氫氣、氦氣或熱空氣。為了能定向航行而不隨風飄蕩,人們把氣球發(fā)展成為飛艇。
(4)密度計:
原理:利用物體的漂浮條件來進行工作。
構(gòu)造:下面的鋁粒能使密度計直立在液體中。
21、
刻度:刻度線從上到下,對應的液體密度越來越大
8、浮力計算題方法總結(jié):
(1)確定研究對象,認準要研究的物體。
(2)分析物體受力情況畫出受力示意圖,判斷物體在液體中所處的狀態(tài)(看是否靜止或做勻速直線運動)。
(3)選擇合適的方法列出等式(一般考慮平衡條件)。
計算浮力方法:
①讀數(shù)差法:F浮=?G-F(用彈簧測力計測浮力)。
②壓力差法:F浮= F向上 - F向下(用浮力產(chǎn)生的原因求浮力)
③漂浮、懸浮時,F(xiàn)浮=G (二力平衡求浮力;)
④F浮=G排 或F浮=ρ液V排g (阿基米德原理求浮力,知道物體排開液體的質(zhì)量或體積時常用)
⑤根據(jù)浮沉條件比較浮力(知道物體質(zhì)量時常用)
三、堂上練習
四、教學反思
8