物理神奇的壓強如何快速學會

2021-05-18 14:58:43 字數 6868 閱讀 1123

1樓:匿名使用者

①p=f/s(壓強=壓力÷受力面積)

p—壓強(單位:帕斯卡,符

號:pa)

f—壓力(單位:牛頓,符號:n)

s—受力面積(單位:平方米,符號:㎡)

f=ps (壓力=壓強×受力面積)

s=f/p (受力面積=壓力÷壓強)

( 壓強的大小與受力面積和壓力的大小有關)

②p1v1=p2v2

表示同溫同質量下的壓強規律

對於壓強的定義,應當著重領會四個要點:

⑴受力面積一定時,壓強隨著壓力的增大而增大。(此時壓強與壓力成正比)

⑵同一壓力作用在支承物的表面上,若受力面積不同,所產生的壓強大小也有所不同。受力面積小時,壓強大;受力面積大時,壓強小。

⑶壓力和壓強是截然不同的兩個概念:壓力是支援面上所受到的並垂直於支援面的作用力,跟支援面面積,受力面積大小無關。

壓強是物體單位面積受到的壓力。跟受力面積有關。

⑷壓力、壓強的單位是有區別的。壓力的單位是牛頓,跟一般力的單位是相同的。壓強的單位是一個複合單位,它是由力的單位和麵積的單位組成的。

在國際單位制中是牛頓/平方米,稱「帕斯卡」,簡稱「帕」。

③影響壓強作用效果的因素

1.受力面積一定時,壓力越大,壓力的作用效果越明顯。(此時 壓強與壓力成正比)2.當壓力一定時,受力面積越小,壓力的作用效果越明顯。(此時壓強與受力面積成反比)

(5)1pa的物理意義:1平方米的面積上受到的壓力是1n。(1牛頓的力作用在一平方米上)

1pa大小:一張平鋪的報紙對水平桌面的壓強,3粒芝麻對水平桌面的壓強為1pa

注:等密度柱體與接觸面的接觸面積相等時,可以用 p=ρgh

p—液體壓強—pa.

ρ—液體密度—千克/立方米(kg/m³)

g—9.8n/kg(通常情況下可取g=10n/kg)

h—深度(m 米)

在靜止的液體中,任取一個底面為正方形(正方形與水平面平行),高為深度的液柱進行受力分析。作用於液柱上的力有液柱的重力 g =密度*g*h*s ,方向鉛直向下;作用在液柱表面的大氣壓力 fo=pos,方向鉛直向下;作用在液柱底面的液體壓力 f=p*s,方向鉛直向上;作用液柱的四個側面上的壓力都是水平方向的,兩兩自相平衡。 作用在液柱鉛直方向上有 向下的重力 g 、向下大氣壓力 fo,向上的水壓力 f,因為在鉛直方向受力也是平衡的,所以 f=fo+g,即

p*s = pos+ 密度*g*h*s,約去s得 p = po+ 密度*g*h 。如果不計大氣壓力,只計液體本身產生的壓強,則 p = 密度*g*h

摺疊壓力和壓強

任何物體能承受的壓強有一定的限度,超過這個限度,物體就會損壞。物體由於外因或內因而形變時,在它內部任一截面的兩方即出現相互的作用力,單位截面上的這種作用力叫做壓力。

一般地說,對於固體,在外力的作用下,將會產生壓(或張)形變和切形變。因此,要確切地描述固體的這些形變,我們就必須知道作用在它的三個互相垂直的面上的力的三個分量的效果。這樣,對應於每一個分力fx、fy、fz、以作用於ax、ay、az三個互相垂直的面,應力f/a有九個不同的分量,因此嚴格地說應力是一個張量。

由於流體不能產生切變,不存在切應力。因此對於靜止流體,不管力是如何作用,只存在垂直於接觸面的力;又因為流體的各向同性,所以不管這些面如何取向,在同一點上,作用於單位面積上的力是相同的。由於理想流體的每一點上,f/a在各個方向是定值,所以應力f/a的方向性也就不存在了,有時稱這種應力為壓力,在中學物理中叫做壓強。

壓強是一個標量。壓強(壓力)的這一定義的應用,一般總是被限制在有關流體的問題中。

垂直作用於物體的單位面積上的壓力。若用p表示壓強,單位為帕斯卡(1帕斯卡=1牛頓/平方米)

摺疊液體壓強

液體容器底、內壁、內部的壓強稱為液體壓強,簡稱液壓。

液體內部產生壓強的原因:液體受重力且具有流動性。

(一)液體壓強原理(帕斯卡定律)的產生帕斯卡發現了液體傳遞壓強的基本規律,這就是著名的帕斯卡定律.所有的液壓機械都是根據帕斯卡定律設計的,所以帕斯卡被稱為「液壓機之父」.

在幾百年前,帕斯卡注意到一些生活現象,如沒有灌水的水龍帶是扁的.水龍帶接到自來水龍頭上,灌進水,就變成圓柱形了.如果水龍帶上有幾個眼,就會有水從小眼裡噴出來,噴射的方向是向四面八方的。水是往前流的,為什麼能把水龍帶撐圓?

通過觀察,帕斯卡設計了「帕斯卡球」實驗,帕斯卡球是一個壁上有許多小孔的空心球,球上連線一個圓筒,筒裡有可以移動的活塞.把水灌進球和筒裡,向裡壓活塞,水便從各個小孔裡噴射出來了,成了一支「多孔水槍」

帕斯卡球的實驗證明,液體能夠把它所受到的壓強向各個方向傳遞.通過觀察發現每個孔噴出去水的距離差不多,這說明,每個孔所受到的壓強都相同

帕斯**過「帕斯卡球」實驗,得出著名的帕斯卡定律:加在密閉液體任一部分的壓強,必然按其原來的大小,由液體向各個方向傳遞

(二)液體壓強(帕斯卡定律)的原理

我們知道,物體受到力的作用產生壓力,而只要某物體對另一物體表面有壓力,就存在壓強,同理,水由於受到重力作用對容器底部有壓力,因此水對容器底部存在壓強。液體具有流動性,對容器壁有壓力,因此液體對容器壁也存在壓強。

在初中階段,液體壓強原理可表述為:「液體內部向各個方向都有壓強,壓強隨液體深度的增加而增大,同種液體在同一深度的各處,各個方向的壓強大小相等;不同的液體,在同一深度產生的壓強大小與液體的密度有關,密度越大,液體的壓強越大。」

(三)液體內部壓強:

一、同種液體

1.向各個方向都有壓強

2.同一深度處,壓強一致

3.深度越深,壓強越大

二、不同液體

同一深度,密度越大,壓強越大

公式:p=ρgh 式中g=9.8n/kg 或g=10n/kg,h的單位是m,ρ的單位是kg/m³,壓強p的單位是pa.。

如果題中沒有明確提出g等於幾,應用g=9.8n/kg,再就是題後邊基本上都有括號,括號的內容就是g和ρ的值。

公式推導:

壓強公式均可由基礎公式:p=f/s推導

p=f/s=g/s=mg/s=ρvg/s=ρshg/s=ρhg=ρghf=ρ液gh,h是深度。

由於液體內部同一深度處向各個方向的壓強都相等,所以我們只要算出液體豎直向下的壓強,也就同時知道了在這一深度處液體向各個方向的壓強。這個公式定量地給出了液體內部壓強地規律。

深度是指點到自由液麵的距離,液體的壓強只與深度和液體的密度有關,與液體的質量無關。

(四)什麼是液體壓強

1.液體壓強產生的原因是由於液體受重力的作用。若液體在失重的情況下,將無壓強可言。

2.由於液體具有流動性,它所產生的壓強具有如下幾個特點

(1)液體除了對容器底部產生壓強外,還對「限制」它流動的側壁產生壓強。固體則只對其支承面產生壓強,方向總是與支承面垂直。(2)在液體內部向各個方向都有壓強,在同一深度向各個方向的壓強都相等。

(3)計算液體壓強的公式是p=ρgh。可見,液體壓強的大小隻取決於液體的種類(即密度ρ)和深度h,而和液體的質量、體積沒有直接的關係。

(4)密閉容器內的液體能把它受到的壓強按原來的大小向各個方向傳遞。

3.容器底部受到液體的壓力跟液體的重力不一定相等。容器底部受到液體的壓力f=ps=ρghs,其中「h、s」底面積為s,高度為h的液柱的體積,「ρghs」是這一液柱的重力。因為液體有可能傾斜放置。

所以,容器底部受到的壓力其大小可能等於,也可能大於或小於液體本身的重力。

(五)液u形管壓強計體壓強的測量

液體壓強的測量的儀器叫u形管壓強計,利用液體壓強公式p=phg,h為兩液麵的高度差,計算液麵差產生的壓強就等於液體內部壓強

摺疊編輯本段大氣壓強

摺疊大氣壓的存在

【例1】用吸管吸飲料

【例2】吸盤貼在光滑的牆壁上不脫落

摺疊產生原因

空氣受到重力作用,而且空氣具有流動性,因此空氣內部向各個方向都有壓強,這個壓強就叫大氣壓強,簡稱大氣壓。

摺疊大氣壓的證明與測定

1 馬德堡半球實驗:

有力地證明了:①大氣壓的存在②大氣壓很大。

2 托裡拆利實驗:在長約1m,一段封閉的玻璃管裡灌滿水銀,用手指將管口堵住,然後倒插在水銀槽中。放開手指,管內水銀下降到一定程度時就不再下降,這時管內外水銀高度差約為760mm,把玻璃管傾斜,則水銀柱的長度變長,但水銀柱的高度,即玻璃管內外水銀面的高度差不變。

測量結果表明這個高度是由當時的大氣壓的大小和水銀的密度所共同決定的,與玻璃管的粗細、形狀、長度(足夠長的玻璃管)無關。標準大氣壓(standard atmospheric pressure)的符號為1atm(非法定單位),1atm*約為1.013×10⁵pa。

摺疊影響大氣壓強的因素

①溫度:溫度越高,空氣分子運動的越強烈,壓強越大.②密度:密度越大,表示單位體積內空氣質量越大,壓強越大.

③海拔高度:海拔高度越高,空氣越稀薄,大氣壓強就越小。

pv=nrt 克拉伯龍方程式也稱為理想氣體狀態方程通常用下式表示:pv=nrt……①

p表示壓強、v表示氣體體積、n表示物質的量、t表示絕對溫度、r表示氣體常數。所有氣體r值均相同。如果壓強、溫度和體積都採用國際單位(si),r=8.

314帕·米3/摩爾·k。如果壓強為大氣壓,體積為升,則r=0.0814大氣壓·升/摩爾·k。

r 為常數

已知標準狀況下,1mol理想氣體的體積約為22.4l

把p=101325pa,t=273.15k,n=1mol,v=22.4l代進去

得到r約為8314 帕·升/摩爾·k

玻爾茲曼常數的定義就是k=r/na

因為n=m/m、ρ=m/v(n—物質的量,m—物質的質量,m—物質的摩爾質量,數值上等於物質的分子量,ρ—氣態物質的密度),所以克拉伯龍方程式也可寫成以下兩種形式:

pv=mrt/m……②和pm=ρrt……③

以a、b兩種氣體來進行討論。

1.在相同t、p、v時:

根據①式:na=nb(即阿佛加德羅定律)

摩爾質量之比=分子量之比=密度之比=相對密度)。若ma=mb則ma=mb。

2.在相同t·p時:

體積之比=摩爾質量的反比;兩氣體的物質的量之比=摩爾質量的反比)

物質的量之比=氣體密度的反比;兩氣體的體積之比=氣體密度的反比)。

3.在相同t·v時:

摩爾質量的反比:兩氣體的壓強之比=氣體分子量的反比。

摺疊阿伏加德羅定律推論

一、阿伏加德羅定律推論

我們可以利用阿伏加德羅定律以及物質的量與分子數目、摩爾質量之間的關係得到以下有用的推論:

(1)同溫同壓時:①v1:v2=n1:n2=n1:n2 ②ρ1:ρ2=m1:m2 ③ 同質量時:v1:v2=m2:m1

(2)同溫同體積時:④ p1:p2=n1:n2=n1:n2 ⑤ 同質量時:p1:p2=m2:m1

(3)同溫同壓同體積時:⑥ ρ1:ρ2=m1:m2=m1:m2

具體的推導過程請大家自己推導一下,以幫助記憶。推理過程簡述如下:

(1)、同溫同壓下,體積相同的氣體就含有相同數目的分子,因此可知:在同溫同壓下,氣體體積與分子數目成正比,也就是與它們的物質的量成正比,即對任意氣體都有v=kn;因此有v1:v2=n1:

n2=n1:n2,再根據n=m/m就有式②;若這時氣體質量再相同就有式③了。

(2)、從阿佛加德羅定律可知:溫度、體積、氣體分子數目都相同時,壓強也相同,亦即同溫同體積下氣體壓強與分子數目成正比。其餘推導同(1)。

(3)、同溫同壓同體積下,氣體的物質的量必同,根據n=m/m和ρ=m/v就有式⑥。當然這些結論不僅僅只適用於兩種氣體,還適用於多種氣體。

二、相對密度

在同溫同壓下,像在上面結論式②和式⑥中出現的密度比值稱為氣體的相對密度d=ρ1:ρ2=m1:m2。

注意:①。d稱為氣體1相對於氣體2的相對密度,沒有單位。如氧氣對氫氣的密度為16。

②。若同時體積也相同,則還等於質量之比,即d=m1:m2。

摺疊編輯本段單位換算

壓力單位 帕斯卡(pa) 巴(bar) 工程大氣壓(aty 標準大氣壓(atm) 託(torr) 磅力每平方英寸(psi)

1 pa ≡ 1 n/m² = 0.00001bar ≈ 10.197×10^-6 at ≈ 9.

8692×10^-6 at ≈ 7.5006×10^?3 torr ≈ 145.

04×10^?6 psi

1 bar = 100 000 pa ≡ 106 dyn/cm² ≈ 1.0197 at ≈ 0.98692 atm ≈ 750.

06 torr ≈ 14.504 psi

1 at = 98 066.5 pa = 0.980665 bar ≡ 1 kgf/cm² ≈ 0.

96784 atm ≈ 735.56 torr ≈ 14.223 psi

1 atm = 101 325 pa = 1.01325 bar0 ≈ 1.0332 at ≡ 101 325 pa = 760 torr ≈ 14.

696 psi

1 torr ≈133.322 pa

≈ 1.3332×10^?3 bar ≈ 1.

3595×10^?3 at ≈ 1.3158×10^?

3 atm ≡ 1 mmhg ≈ 19.337×10^?3 psi

1 psi ≈ 6894.76 pa ≈ 68.948×10^?

3 ba ≈ 70.307×10^?3 at ≈ 68.

046×10^?3 atm ≈ 51.715 torr ≡ 1 lbf/in²

為方便記憶,可以簡化為如下規律:

1. 1atm=0.1mpa=100kpa=1bar=10米水柱=14.5psi=1kg/cm²

2. 1kpa=0.01bar=10mbar=7.5mmhg=0.3inhg=7.5torr=100mmh2o=4inh2

1gpa=1000mpa

1mpa=1000000pa

摺疊編輯本段氣體壓強

1氣體壓強是指分子撞擊在單位面積上的壓力

2摩爾質量不變,體積減小,壓強增大摺疊

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