压强:力挤在多小的面积上
固体压强
p=F/S 增减压强
液体压强
p=ρgh 连通器
大气压
马德堡 托里拆利
流体压强
流速大压强小
开场场景:同样重的人,穿高跟鞋在泥地踩出深洞,穿雪鞋却能在雪上走不陷进去。压力差不多,受力面积差很多,压强就差很多。这就是压强的直觉。
义是什么:压强=压力÷受力面积
大白话:同样 1000 N 的力,压在 1 mm² 的针尖上 vs 1 m² 的桌面上,后果天差地别。压强描述压力的集中程度。增大压强:加压、减面积(刀磨薄、钉子尖);减小压强:减压、增面积(坦克履带、书包宽肩带)。
液体压强:由于液体有重力且能流动,内部朝各个方向都有压强。$p=\rho gh$,深度 h 从液面往下算。同一深度各方向压强相等;越深压强越大。连通器:上端开口底部连通,装同种液体静止时液面相平(茶壶、船闸、锅炉水位计)。
路怎么想到:大气压到底有多大
马德堡半球实验:两个半球抽成真空,两边各八匹马才拉开——证明大气压存在而且很大。托里拆利实验第一次测出大气压:760 mm 高水银柱产生的压强,约 1.013×10⁵ Pa,能压起约 10 m 高的水柱。
流体压强:伯努利的直觉——流速大的地方压强小。对着两张纸中间吹气,纸反而靠拢;飞机机翼上凸下平,上方流速快压强小、下方压强大,把机翼'托'起来,这就是升力。
例题:三类压强计算
生活中的物理
生活:吸盘挂钩
挤出吸盘内空气,内部气压变小,外界大气压把吸盘压在墙上。
交通:地铁安全线
地铁进站时车身附近空气流速大压强小,身后大气压把人推向列车,所以要站黄线外。
展往哪儿长
初中:压强 → 浮力 → 功和机械。高中:气体实验定律(玻意耳定律 pV=常数)、托里拆利气压计、液体表面张力。现代:水压切割、液压机、飞机升力设计。
液体压强与容器形状无关:哪怕又细又高的管子,h 一样 p 一样。深度 h 从液面算起,不是从底。大气压随高度升高而减小(高山上水沸点低)。流体'流速大压强小'别记反——两船并行会相吸就是这个道理。
练习
基础:压强单位是什么?
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帕斯卡 Pa,1 Pa=1 N/m²。错了或卡壳?回到本章对应段落,把例题再顺一遍。
进阶:拦河大坝为什么上窄下宽?
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液体压强随深度增大,下部要承受更大压强,所以修得更厚。错了或卡壳?回到本章对应段落,把例题再顺一遍。
奥数:用吸管喝饮料,饮料怎么进嘴的?
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吸出管内空气后,管内气压变小,大气压把饮料压进嘴里——不是你'吸'上来的。错了或卡壳?回到本章对应段落,把例题再顺一遍。
证教材级补充:托里拆利实验要点
标准大气压 $p_0=\rho_{水银}gh=13.6\times10^3\times9.8\times0.76\approx1.013\times10^5$ Pa。如果管内混入空气,水银柱会变短、测量偏小。大气压还跟天气有关:晴天比阴天高、冬天比夏天高——气压计兼做天气预报。
例题:把托里拆利实验搬到高山上,水银柱高度怎么变?
高山上大气压变小,水银柱高度变短。错了或卡壳?回到本章对应段落,把例题再顺一遍。
例题:菜刀用过一段时间要磨一磨,为什么?
磨刀使刀刃变薄、减小受力面积,在同样压力下增大压强,切菜更省力。错了或卡壳?回到本章对应段落,把例题再顺一遍。
① 固体 p=F/S;增大压强靠加压或减面积。
② 液体 p=ρgh,只跟密度深度有关;连通器液面等高。
③ 标准大气压 1.013×10⁵ Pa;流速大处压强小。
- 用自己的话讲:本章核心是「压强:力挤在多小的面积上」,合上书用自己的话讲一遍,不许照抄。
- 举个反例 / 什么时候最容易错:"为什么钢笔墨水能从笔管流到笔尖?"——笔囊里空气被挤出后气压变小,外界大气压把墨水顺着细缝压向笔尖;写字时重力和毛细作用配合,墨就出来了。
- 哪里还卡壳(标记你的薄弱点):哪一句你要翻书才说得顺?那个地方就是你的薄弱点,拿笔圈出来。