物理學教育 : 拉絲 > 壓強
目錄
No. 1
  物體單位面積上受到的壓力。常用單位為帕斯卡。1帕斯卡=1牛/米2。
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  單位面積上的受力
No. 3
  壓強定義或解釋
  ①垂直作用於物體單位面積上的力叫做壓力。
  ②物體的單位面積上受到的壓力的大小叫做壓強
  (2)單位
  在國際單位製中,壓強的單位是帕斯卡,簡稱帕,即牛頓/平方米。壓強的常用單位有千帕、標準大氣壓、托、千克力/釐米2、毫米水銀柱等等。(之所以叫帕斯卡是為了紀念法國科學家帕斯卡)
  (3)公式:p=f/s
  p表示壓強,單位帕斯卡(簡稱帕,符號pa)f表示壓力,單位牛頓(n)s表示受力面積,單位平方米
  (4)說明
  ①不少學科常常把壓強叫做壓力,同時把壓力叫做總壓力。這時的壓力不表示力,而是表示垂直作用於物體單位面積上的力。所以不再考慮力的矢量性和接觸面的矢量性,而將壓力作為一個標量來處理。
  在中學物理中,為避免作用力和單位面積作用力的混淆,一般不用壓力來表示壓強
  ②應力和壓強
  物體由於外因或內因而變形時,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應力。
  一般地說,對於固體,在外力的作用下,將會産生壓(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。
  由於流體不能産生切變,不存在切應力。因此對於靜止流體,不管力是如何作用,衹存在垂直於接觸面的力;又因為流體的各嚮同性,所以不管這些面如何取嚮,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,一般總是被限製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)
  對於壓強的定義,應當着重領會四個要點:
  1.受力面積一定時,壓強隨着壓力的增大而增大。(此時壓強與壓力成正比)
  2.同一壓力作用在支承物的表面上,若受力面積不同,所産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。
  3.壓力和壓強是截然不同的兩個概念:壓力是支持面上所受到的並垂直於支持面的作用力,跟支持面面積大小無關。
  壓強是物體單位面積受到的壓力。
  4.壓力、壓強的單位是有區別的。壓力的單位是牛頓,踉一般力的單位是相同的。壓強的單位是一個復合單位,它是由力的單位和面積的單位組成的。在國際單位製中是牛頓/平方米,稱“帕斯卡”,簡稱“帕”。
  液體壓強
  (1)産生原因
  由於液體受到重力作用,且具有流動性,所以液體對容器底和容器側壁有壓強,液體內部嚮各個方向都有壓強.
  (2)特點
  液體對容器底和側壁有壓強,液體內部嚮各個方向都有壓強.
  液體的壓強隨深度增加而增大;在同一深度,液體嚮各個方向的壓強相等;不同液體的壓強還跟密度有關.
  (3)計算
  液體壓強的計算公式是 p=ρgh
  式中ρ為液體密度,單位用kg/m3(千克/立方米);g=9.8n/kg;h是液體內某處的深度,單位用m; p為液體壓強,單位用pa.
  由公式p=ρgh可知,液體的壓強大小衹跟液體的密度ρ、深度h有關,跟液體重、體積、底面積
  大小等其他因素都無關.
  由公式p=ρgh還可歸納出:當ρ一定,即在同一種液體中,液體的壓強p與深度h成正比;在不同的液體中,當
  深度h相同時,液體的壓強p與液體密度ρ成正比.
  (4)連通器
  上端開口、下部相連通的容器叫連通器.
  連通器裏如果衹裝有一種液體,在液體不流動時,各容器中的液面總保持相平.
  船閘
  就是連通器原理的應用.
  大氣壓強(1)産生原因
  空氣受到重力作用,而且空氣能流動,因此空氣內部嚮各個方向都有壓強,這個壓強就叫大氣壓強.
  (2)馬德堡半球實驗:
  有力地證明了大氣壓的存在.同時還可說明,大氣壓強是很大的.
  (3)大氣壓的測定
  托裏拆利實驗測出了大氣壓的大小.
  在托裏拆利實驗中,測量結果和玻璃管的粗細、形狀、長度(足夠長的玻璃管)無關;如果實驗時玻璃管傾
  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;這個高度是由當時的大氣壓的
  大小和水銀的密度所共同决定的,通常情況下,為76cm左右.
要點
  (1)定義或解釋:
  ①物理學中把垂直作用在物體表面上的力叫做壓力。
  ②物體的單位面積上受到的壓力的大小叫做壓強
  ③壓強是表示壓力作用效果(形變效果)的物理量。
  (2)單位
  在國際單位製中,壓強的單位是帕斯卡,簡稱帕(這是為了紀念法國科學家帕斯卡Blaise pascal而命名的),即牛頓/平方米。壓強的常用單位有千帕、千克力/平方釐米、托。一般以英文字母「p」表示。
  標準大氣壓為1.013x10 5 ,大氣壓的數值相當於大約76cm水銀柱所産生的壓強,就是大氣壓的大小。
  (3)公式:p=F/S (壓強=壓力÷受力面積)
  p—壓強—帕斯卡(單位:帕斯卡,符號:Pa)
  F—壓力—牛頓(單位:牛頓,符號:N)
  S—受力面積—平方米
  F=PS (壓力=壓強×受力面積)
  S=F/P (受力面積=壓力÷壓強
  (4)說明
  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應力。
  一般地說,對於固體,在外力的作用下,將會産生壓(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。
  由於流體不能産生切變,不存在切應力。因此對於靜止流體,不管力是如何作用,衹存在垂直於接觸面的力;又因為流體的各嚮同性,所以不管這些面如何取嚮,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,一般總是被限製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)
  對於壓強的定義,應當着重領會四個要點:
  ⑴受力面積一定時,壓強隨着壓力的增大而增大。(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,所産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:壓力是支持面上所受到的並垂直於支持面的作用力,跟支持面面積大小無關。
  壓強是物體單位面積受到的壓力。
  ⑷壓力、壓強的單位是有區別的。壓力的單位是牛頓,踉一般力的單位是相同的。壓強的單位是一個復合單位,它是由力的單位和面積的單位組成的。在國際單位製中是牛頓/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,壓強的作用效果越明顯。(此時壓強與壓力成正比)
  2.當壓力一定時,受力面積越小,壓強的作用效果越明顯。(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。
  1Pa大小:兩張紙對水平桌面的壓強
  註: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)
  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。
  (一)液體壓強原理(帕斯卡定律)的産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,帕斯卡註意到一些生活現象,如沒有灌水的水竜帶是扁的.水竜帶接到自來水竜頭上,灌進水,就變成圓柱形了.如果水竜帶上有幾個眼,就會有水從小眼裏噴出來,噴射的方向是嚮四面八方的.水是往前流的,為什麽能把水竜帶撐圓?
  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,球上連接一個圓筒,筒裏有可以移動的活塞.把水灌進球和筒裏,嚮裏壓活塞,水便從各個小孔裏噴射出來了,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嚮各個方向傳遞.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
  帕斯卡通過“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,由液體嚮各個方向傳遞
  (二)液體壓強(帕斯卡定律)的原理 我們知道,物體受到力的作用産生壓力,而衹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:“液體內部嚮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,在同一深度産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、各個方向都有壓強
  2、同一深度處,壓強一致
  3、深度越大,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液=F/S=G/S=mg/S=ρ液Vg/S=ρ液Shg/S=ρ液hg=ρ液gh
  由於液體內部同一深度處嚮各個方向的壓強都相等,所以我們衹要算出液體竪直嚮下的壓強,也就同時知道了在這一深度處液體嚮各個方向的壓強。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面的距離,液體的壓強衹與深度和液體的密度有關,與液體的質量無關。
  (四)什麽是液體壓強
  1.液體壓強産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,它所産生的壓強具有如下幾個特點
  (1)液體除了對容器底部産生壓強外,還對“限製”它流動的側壁産生壓強。固體則衹對其支承面産生壓強,方向總是與支承面垂直。
  (2)在液體內部嚮各個方向都有壓強,在同一深度嚮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,液體壓強的大小衹取决於液體的種類(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嚮各個方向傳遞。
  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為兩液面的高度差,計算液面差産生的壓強就等於液體內部壓強
大氣壓強
  (1)大氣壓的存在:【例1】用吸管吸飲料 【例2】吸盤貼在光滑的墻壁上不脫落
  (2)産生原因:空氣受到重力作用,而且空氣具有流動性,因此空氣內部嚮各個方向都有壓強,這個壓強就叫大氣壓強
  (3)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。
  (4)托裏拆利實驗:在長約1m,一段封閉的玻璃管裏灌滿水銀,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决定的,與玻璃管的粗細、形狀、長度(足夠長的玻璃管)無關。
  (5)標準大氣壓(standard atmospheric pressure):符號為1atm(非法定單位),1atm*約為1.013×10的5次方Pa。
  (6)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海拔高度越高,空氣越稀薄,大氣壓強就越小。
壓強單位及換算
  單位
  帕斯卡(Pa)
  巴(bar)
  工程大氣壓(at)
  標準大氣壓(atm)
  托(torr)
  磅每平方英寸(psi)
  換算
  1 Pa = 1 N/平方m; = 10−5 bar ≈ 10.197×10−6 at ≈ 9.8692×10−6 atm ≈ 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 bar ≈ 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 bar ≈ 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=1公斤=1bar=10米水柱=14.5PSI
  2. 1KPa=0.01公斤=0.01bar=10mbar=7.5mmHg=0.3inHg=7.5torr=100mmH2O=4inH2O
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
英文解釋
  1. n.:  force,  intensity of pressure,  pressure
近義詞
壓力之量
相關詞
大氣壓物理液體壓強交通工程水利連通器
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