【正文】 42. 由阿基米德原理 (F 浮 =G 排 )結(jié)合相關(guān)知識(shí)，可以推得 F 浮 =ρ液 V 排 g．從而看出物 體受到的浮力大小與物體 和液體的 有關(guān)． 有些愛思考的同學(xué)進(jìn)一步提出，除上述兩個(gè)因 素外，浮力的大小是否還與別的什么因素有關(guān) ?其 中，一個(gè)比較具體的問題是：物體所受浮力大小是否與物體的形狀有關(guān) ?針對(duì)這個(gè)問題，若提供下列器 材由你選擇，你將選擇哪些器材 ?怎樣進(jìn)行探究 ? 供選擇的器材有：彈簧測(cè)力計(jì)，三個(gè)形狀不同的 小石塊、橡皮泥、燒杯、細(xì)線和水． (1)你選擇的器材是： ． (2) 你 的 探 究 方 案 ( 即 實(shí) 驗(yàn) 步 驟 )是： ． (3) 你 如 何 根 據(jù) 探 究 過 程 中 觀 察 到 的 現(xiàn) 象 或 獲 得 的 數(shù) 據(jù) 得 出 結(jié)論： ． 43. 小明想測(cè)量一枚合金戒指 (約 10g)的密度，來到實(shí)驗(yàn)室，物理老師拿給他以下 器材： 250 cm 100 cm 50 cm3的量筒各一個(gè)，量程 為 5 N，最小刻度值為 N的彈簧測(cè)力計(jì)一個(gè)，最 小砝碼為 lg，標(biāo)尺的最小刻度為 20 mg 的托盤天平 一臺(tái) (已調(diào)平衡 )，如圖所示，還有小燒杯一個(gè)、足量 的細(xì)線和水，讓他從這些器材中選用一部分進(jìn)行測(cè)量，請(qǐng)你幫助小明設(shè)計(jì)一個(gè)最佳的實(shí)驗(yàn)方案，使測(cè)量結(jié)果盡量精確．要求： (1)寫出選用的器材． (2)寫出 主要的實(shí) 驗(yàn)步驟． (3)推導(dǎo) 出計(jì)算戒指密度的公式． 44. 學(xué)習(xí)了密度的測(cè)量以后，小 宇提出了這樣一個(gè)問題：水和牛奶的密度哪個(gè)更大些 ?請(qǐng)你和小宇一起設(shè)計(jì)這個(gè)探究實(shí)驗(yàn)． 可供選擇的器材有：足夠的水和牛奶、兩只完全 相同的燒杯、天平和砝碼 (天平已調(diào)平衡 )、量筒、彈 簧測(cè)力計(jì)、刻度尺、正方體鐵塊、細(xì)線． (1) 實(shí) 驗(yàn) 器材： ． (2) 實(shí) 驗(yàn) 步驟： ． (3) 結(jié) 論 分析： ． 45. 某同學(xué)用彈簧測(cè)力計(jì)懸掛一均勻?qū)嵭慕?屬圓柱體浸在液體中，分別研究彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)與液體密度、物體在液體中深度的關(guān)系．實(shí)驗(yàn)時(shí)，該同學(xué)先把圓柱體浸沒在不同液體中，分別記下了彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表 l．然后把圓柱 體浸在同種液體中，通過改變液面到圓柱體底部的距 離，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表 2． 表 1 表 2 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，回答下問題： (1)請(qǐng)根據(jù)表 l、表 2中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過計(jì)算、 分析，完成表 l和表 2中的空格填寫． (2)能正確反映表 l中彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)與液體 密度之間關(guān)系是下圖中的 ． (3)金屬圓柱體的底面積為多少米 2(要求寫 出完整的解答過程 ) (4)在研究彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)與液體密度關(guān)系時(shí)， 當(dāng)液體密度為 310 3kg ／ m3時(shí)，測(cè)得彈簧測(cè)力計(jì)的 示數(shù)為 0，請(qǐng)說明產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因． (5)通過分析表 2，是否能得出反映彈簧測(cè)力計(jì) 示數(shù)與金屬塊浸在液體中體積之間的規(guī)律 ?若能， 可以用什么表達(dá)式來表達(dá) ?若不能，請(qǐng)說明理由． 液體密度ρ（ 103kg ／ m3) 彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù) F／ N 液面到金屬塊底部的距離 h／ m 0 彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù) F／ N 自主訓(xùn)練 一、填空題 1. 一頭質(zhì)量為 610 3kg 的大象，每只腳掌的面積為 600㎝ 2，它的重力為 N，它四腳著地時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)為 Pa. 若大象抬起一條腿，如圖所示，它對(duì)地面的壓強(qiáng) (填 “ 變大 ” 、 “ 變小 ” 或 “ 不變 ”) ． (g 取 10 N／ kg) 2. 封冰的江河，冰面所能承受的最大壓強(qiáng)是 210 5Pa. 某坦克質(zhì)量為 60 t，兩條履帶著地面積共為 5 m2，該坦克在冰面上行駛時(shí)對(duì)冰面的壓強(qiáng)是 Pa，它最多還能裝載質(zhì)量 t 的人員和其他裝備． (g 取 10 N／ kg) 3. 如圖所示，制造電工用的鋼絲鉗的材料是鋼鐵和橡膠，這主要利用鋼鐵的 和橡膠的 ； 鋼 絲 鉗 的 鉗 口 很 薄 ， 這 是 為了 ． 4. 夏天，把一大塊冰放在塑料袋中，如圖所示，過一段時(shí)間后，冰變成了水，這 是 現(xiàn)象，塑料袋沒有漏水，但是在塑料袋外面卻出現(xiàn)了一層水珠，這是 現(xiàn)象 (以上兩空均填物態(tài)變化名稱 )；同時(shí)發(fā)現(xiàn)，冰變成水后，塑料袋向四周鼓起來，這是因?yàn)橐后w向各個(gè)方向都有 。 第九章壓強(qiáng)和浮力 知識(shí)梳理 1．壓強(qiáng) 垂直作用于物體表面的力叫做壓力．壓力屬于 彈力．壓力的作用效果主要表現(xiàn)為使物體發(fā)生形變． 壓力的方向垂直于受力物體的表面并指向物體 的內(nèi)部． 說明： ： 壓力與重力的區(qū)別 聯(lián) 系 壓 力 重 力 當(dāng)物體靜止放臵在水平支撐面上時(shí)，壓力的大小等于物體重力的大?。?，人站在水平地面上時(shí)，人對(duì)地面的壓力F=G． 力的性質(zhì) 相互擠壓而產(chǎn)生的彈力 地球的吸引而產(chǎn)生的場(chǎng)力 力的方向 垂直于受力面 豎直向下 力的作用點(diǎn) 在接觸的物體表面 等效為在物體的重心上 施力物體 放支承的物體 地球 有些壓力是由重力引起的，有些壓力與重力無 關(guān)．即使是由重力引起的壓力，其大小也不一定就等于重力，如靜止在斜面上的物體，對(duì)斜面施加的壓力是由物體的重力引起的，但壓力小于重力． b．固體能沿著壓力的方向大小不變地傳遞壓 力． a．物理意義：壓強(qiáng)是表示壓力作用效果強(qiáng)弱的 物理量． b．定義：物體單位面積上受到的壓力叫做壓強(qiáng)． c．定義式和決定式： SFP? ． 式中 P表示壓強(qiáng)， F 表示壓力， S 表示受力面積． 說明：受力面積是 指受壓力作用的物體與施加壓力的物體相互接觸并相互擠壓的那部分面積，受力面積不一定等于施加壓力的物體的底面積，如一塊磚平放在桌面上，只有 2/3 的底面積與桌面接觸，這時(shí)的受力面積是磚的底面積的 2/3，而不是整個(gè)底面積． d．單位 在 S1中，壓強(qiáng)的單位是帕斯卡，簡(jiǎn)稱帕，符號(hào)是 1Pa=1N／ m2． 一張報(bào)紙平攤在桌面上時(shí)對(duì)桌面的壓強(qiáng)約為 Pa，一粒西瓜籽平放在桌面上時(shí)對(duì)桌面的壓強(qiáng)約 為 20Pa；一塊 磚平放在地面上時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)約為 103Pa；一個(gè)人站立在地面上時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)約為 104Pa. 推導(dǎo)式： i．靜放在水平面上的柱體，當(dāng)水平面 的受壓面積與柱體的底面積相等時(shí)，柱體對(duì)水平面的壓強(qiáng) ghP ?? ． 式中 P表示壓強(qiáng)，單位是 Pa； P表示柱體的密 度，單位是 kg／ m3； g= N／ kg； h表示柱體的高度， 單位是 m ii．若受壓面積不變，當(dāng)壓力改變 △F 時(shí)，壓強(qiáng)． △ P=△ F/S. 為將某一物體順利地壓入另一物體中 ，就需要 增大另一物體受到的壓強(qiáng)．任何物體所能承受的壓強(qiáng)都有一定的限度，若超過了這個(gè)限度，物體就會(huì)被壓壞，為防止物體被壓壞，就 需要設(shè)法減小物體受到的壓強(qiáng)． a．增大壓強(qiáng)的方法 i．增大壓力．如：壓路機(jī)上碾子的質(zhì)量很大． ii．減小受力面積．如：短道速滑運(yùn)動(dòng)員的冰鞋 上裝有冰刀；刀刃要磨得很鋒利；圖釘?shù)囊欢俗龅煤芗獾龋? iii．增大壓力的同時(shí)減小受力面積 ．如：投擲飛標(biāo)． b．減小壓強(qiáng)的方法 i．減小壓力．如：貨車要限載． ii．增大受力面積．如：滑雪運(yùn)動(dòng)員腳上穿滑雪 板；推土機(jī)有寬大的履 帶；鐵軌鋪在枕木上；房屋建在地基上；書包帶做得較寬等． iii．減小壓力的同時(shí)增大受力面積．如：紅軍過 沼澤地時(shí)，丟掉一些裝備并利用較寬的木板． 2．液體的壓強(qiáng) 因?yàn)橐后w受到重力的作用且具有流動(dòng)性，所以 液體對(duì)支撐它的容器底部和阻礙它散開的容器側(cè)壁部有壓強(qiáng)，液體內(nèi)部向各個(gè)方向都有壓強(qiáng)． B．影響液體內(nèi)部壓 強(qiáng)大小的因素 液體內(nèi)部的壓強(qiáng)只與液體的密度和深度有關(guān)， 與液體的形狀、質(zhì)量、重力等因素?zé)o關(guān)．同種液體內(nèi)部在同一深度向各個(gè)方向的壓強(qiáng)相等；同種液體內(nèi)部，深度越大， 壓強(qiáng)越大；在不同液體的同一深度處，液體的密度越大，壓強(qiáng)越大． 說明： 深度是指從自由液面到某點(diǎn)的豎直距離．如下 圖中 A點(diǎn)的 深度 h 應(yīng)如圖所示． b．液體內(nèi)部壓強(qiáng)的公式 從液面向下取一個(gè)豎直的小液柱 (這是一個(gè)物 理模型 )，利用 SFP? 知識(shí)，可推導(dǎo)出液體內(nèi)部的 壓強(qiáng)公式： ． ghP 液?? .式中各個(gè)物理量的配套單位是： PPa； ρkg／ m3； gN／kg； h— m. c．液體內(nèi)部壓強(qiáng)知識(shí)的應(yīng)用 示例 ① 大型儲(chǔ)油罐不能做得太高，而是做得粗一些； ② 建攔河壩時(shí)，必須把壩做成下寬上窄的形狀； ③ 潛水員潛水時(shí)，必須穿上強(qiáng)度大耐高壓的潛 水服； ④ 潛水艇必須用強(qiáng)度大耐高壓的金屬做外殼； ⑤ 護(hù)士給病人輸液時(shí)，常將鹽水瓶吊高一些，使 鹽水順利地進(jìn)入病人體內(nèi)． 3．氣體的壓強(qiáng) 地球被厚厚的大氣層包圍著，大氣對(duì)浸在它里 面的物體產(chǎn)生的壓強(qiáng)叫做大氣壓強(qiáng)，簡(jiǎn)稱大氣壓． 由于大氣受到重力的作用且具有流動(dòng)性，所以 大氣內(nèi)任何一處向各個(gè)方向都有壓強(qiáng) ． 馬德堡半球?qū)嶒?yàn)有力地證明了大氣壓的存在． 大氣壓既可據(jù)壓強(qiáng)普遍適用的公式SFP?設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)量，也可據(jù)液體內(nèi)部壓強(qiáng)的公式 ghP ?? 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)量，如托里拆利實(shí)驗(yàn)． 說明： ① 托里拆利設(shè)計(jì)的測(cè)大氣壓的實(shí)驗(yàn)，巧妙 地將難測(cè)的大氣壓等值轉(zhuǎn)換為易測(cè)的液體壓強(qiáng)，其原理是二力平衡．在與槽內(nèi)水銀面齊平的管中取一個(gè)水平的小液片 (這是一個(gè)物理模型 )，其受到的向 上的大氣壓力與向下的水銀壓力二力平衡，結(jié)合 F=pS 可知：大氣壓P=P 液 =ρgh，這是一種等效 法． ② 由于水銀有毒，所以現(xiàn)在在課堂上一般不做 托里拆利實(shí)驗(yàn)，若用其他液體來代替水銀，則所需的托里拆利管較長(zhǎng)，操作不方便． 由于大氣壓的值不是固定不變的，通常把 76 cm 高的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)稱為 l個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 (1 atm)． 1 atm=76 cm高水銀柱 = l05Pa D．大氣壓的變化 ． 由于大氣壓是因?yàn)榇髿馐艿街亓Φ淖饔枚a(chǎn)生 的，而大氣密度不均勻，所以大氣壓隨高度的增加而減小是不均勻的．在海拔 2 km的范圍內(nèi)，可以近似 地認(rèn)為高度每增加 l2 m，大氣壓下降 l mmHg(即 133 Pa) b．大氣壓隨天氣變化 隨著天氣變化空氣中水蒸氣的含量不同，使空 氣的密度發(fā)生變化，一般地說，空氣干燥時(shí)，水蒸氣含量較少，空氣的密度較大，氣壓較高．因此，晴天比陰雨天的氣壓高，冬天比夏天的氣壓高． E．氣壓計(jì) 測(cè)量大氣壓的儀器叫氣壓計(jì)，通常有水銀壓計(jì) 和金屬盒氣壓計(jì)，水銀氣壓計(jì)是根據(jù)托里拆利實(shí)驗(yàn)制成的，它測(cè)量的結(jié)果比較準(zhǔn)確，但攜帶不便，常用于氣象站． 金屬盒氣壓計(jì) (如圖所示 )主要部分是一個(gè)圓弧 形波紋金屬盒，盒內(nèi)空氣已被抽出，為使金屬盒不被大氣壓壓扁，盒蓋用彈性鋼片向外拉著，氣壓改變時(shí)，波紋盒的厚度發(fā)生變化，使得固定在盒面上的連桿通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)，指示出氣壓的大小，氧氣瓶上所用的壓力表，就是一種無液氣壓計(jì)． 金屬盒氣壓計(jì)充分運(yùn)用了轉(zhuǎn)換觀察法和放 大法． 金屬盒氣壓計(jì)也可以制成高度計(jì)，因?yàn)榇髿鈮?隨高度的增加而減小，一定的高度通常有對(duì)應(yīng)的大氣壓值，因此把金屬盒氣壓計(jì)刻度盤上的氣壓值換成對(duì)應(yīng)的高度值，這就成了高度計(jì)． F．液體的沸 點(diǎn)與液面上氣壓的關(guān)系及其應(yīng)用 液體的沸點(diǎn)隨液面上氣壓的