压力和压强的物理知识

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压力和压强的物理知识

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压力和压强的物理知识

　　压力和压强的物理知识

　　任何物体能承受的压强有一定的限度，超过这个限度，物体就会损坏。

　　物体由于外因或内因而形变时，在它内部任一截面的两方即出现相互的作用力，单位截面上的这种作用力叫做压力。

　　一般地说，对于固体，在外力的作用下，将会产生压(或张)形变和切形变。因此，要确切地描述固体的这些形变，我们就必须知道作用在它的三个互相垂直的面上的力的三个分量的效果。这样，对应于每一个分力Fx、Fy、Fz、以作用于Ax、Ay、Az三个互相垂直的面，应力F/A有九个不同的分量，因此严格地说应力是一个张量。

　　由于流体不能产生切变，不存在切应力。因此对于静止流体，不管力是如何作用，只存在垂直于接触面的力;又因为流体的各向同性，所以不管这些面如何取向，在同一点上，作用于单位面积上的力是相同的。由于理想流体的每一点上，F/A在各个方向是定值，所以应力F/A的方向性也就不存在了，有时称这种应力为压力，在中学物理中叫做压强。压强是一个标量。压强(压力)的这一定义的应用，一般总是被限制在有关流体的问题中。

　　垂直作用于物体的单位面积上的压力。若用P表示压强，单位为帕斯卡(1帕斯卡=1牛顿/平方米)

　　物理知识压力和压强归纳

　　一、压力

　　1.压力概念

　　①定义：垂直作用在物体表面上的力叫做压力

　　②产生的条件：相互接触的两个物体相互挤压。例如：静止在地上的篮球和地面间有相互挤压的作用，篮球对地面有压力;静止在竖直墙壁旁的篮球与墙壁之间没有相互挤压，所以没有压力。

　　③方向：与受力物体的支撑面垂直，并指向支撑面，由于受力物体的受力支撑面可能是水平面，也可能是竖直面，还可能是角度不同的倾斜面，因此，压力的方向没有固定指向，它可能指向任何方向，但始终和受力物体的受力面相垂直。

　　④单位：牛顿，符号：N

　　二.压力的作用效果

　　要点诠释：压力的作用效果与压力和受力面积有关。

　　①压力的作用效果是使物体的形状发生变化。例如：坐在沙发上，人对沙发的压力使沙发向下凹;用两手挤压弹簧手对弹簧的压力会使弹簧变短。

　　②影响压力作用效果的因素

　　不同的情况下，压力作用在物体表面使物体发生的形变量常常是不同的。说明压力所产生的效果不一样，实验证明压力的作用效果与两个因素有关：压力的大小、受力面积的大小，当受力面积相同时压力越大，压力的作用效果越显著;当压力大小相同时，受力面积越小，压力的作用效果越显著。

　　三、液体压强

　　(一)要点诠释：

　　1.产生原因：液体的压强是由液体所受的重力及液体具有流动性而产生的，液体的压强虽然是由液体受的重力产生的，但它的大小却与液体受的重力无关，液体对容器底部的压力不一定等于容器中的液体受到的重力，只有侧壁竖直的容器，底部受到的液体压力才等于容器内的液体所受的重力。

　　2.特点：通过实验探究发现，液体压强具有以下特点：

　　①液体对容器的底部和侧壁都有压强，液体内部向各个方向都有压强。

　　②液体的压强随深度增加而增大，在同一深度，液体向各个方向的压强相等。

　　③不同液体的压强还跟它的密度有关系。

　　3.液体压强计算公式：，式中P表示液体自身产生的向各个方向的压强，不包括液体受到的外加压强，单位是Pa，是液体密度，单位是是常数，，h是液体的深度，单位是m。由公式知，液体压强与液体的密度和深度有关，与液体的重力、体积无关。当深度一定时，P与成正比，当一定时，P与h成正比。

　　液体的深度h指的是液体中被研究点到自由液面的竖直距离，即一定要从液体跟空气的分界面竖直往下测量，它不是高度，高度由下往上量的，判断出h的大小是计算液体压强的关键。

　　说明：(1)公式适用的条件为：液体。

　　(2)公式中物理量的单位为：p——Pa;——kg/m3;g——N/kg;h——m。

　　(3)从公式中看出：液体的压强只与液体的密度和液体的深度有关，而与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关。著名的帕斯卡破桶实验充分说明这一点。

　　3.连通器原理的应用

　　①茶壶：茶壶口高于茶壶盖的设计。

　　②锅炉水位计：利用连通器原理把锅炉中的水位反映到锅炉外的水位计中。

　　③自动饮水器：利用连通器原理使饮水部分水面自动升高。

　　④船闸：利用连通器原理使轮船通过水库，拦河大坝等。

　　四、大气压强

　　1、实验证明：大气压强是存在的，大气压强通常简称大气压或气压。

　　2、大气压的测量——托里拆利实验。

　　(1)实验过程：在长约1m，一端封闭的玻璃管里灌满水银，将管口堵住，然后倒插在水银槽中放开堵管口的手指后，管内水银面下降一些就不在下降，这时管内外水银面的高度差约为760mm。

　　(2)原理分析：在管内，与管外液面相平的地方取一液片，因为液体不动故液片受到上下的压强平衡。即向上的大气压=水银柱产生的压强。

　　(3)结论：大气压p0=760mmHg=76cmHg=1.01×105Pa(其值随着外界大气压的变化而变化)。

　　(4)说明：

　　①实验前玻璃管里水银灌满的目的是：使玻璃管倒置后，水银上方为真空;若未灌满，则测量结果偏小。

　　②本实验若把水银改成水，则需要玻璃管的长度为10.3m

　　③将玻璃管稍上提或下压，管内外的高度差不变，将玻璃管倾斜，高度不变，长度变长。

　　3、标准大气压——支持76cm水银柱的大气压叫标准大气压。

　　标准准大气压=760mmHg=76cmHg=1.013×105Pa，可支持水柱高约10.3m

　　4、大气压的变化：大气压随高度增加而减小，大气压随高度的变化是不均匀的，低空大气压减小得快，高空减小得慢，且大气压的值与地点、天气、季节的变化有关。一般来说，晴天大气压比阴天高，冬天比夏天高。

　　5、大气压的测量：测定大气压的仪器叫气压计。气压计分为水银气压计和无液气压计。

　　大气压的应用：活塞式抽水机和离心式抽水机。

　　五、流体压强与流速的关系

　　1、流体压强与流速的关系：在气体和液体中，流速越大的位置压强越小。

　　2、飞机的升力：机翼的上下表面存在的压强差，产生了向上的升力。

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