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压

压强:力挤在多小的面积上

Pressure · 固体液体气体压强
上一章说力能改变运动状态,这章说力挤在面积上会产生什么。针尖扎人、骆驼大脚、深海潜水艇厚壳、吸盘挂钩——都是压强的账。固体 p=F/S、液体 p=ρgh、大气压一标准值,三个公式轮着考。
①
固体压强

p=F/S 增减压强

②
液体压强

p=ρgh 连通器

③
大气压

马德堡 托里拆利

④
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。

卡必背公式 / 记忆口诀
固体压强 $p=\dfrac{F}{S}$,单位帕斯卡 Pa(1 Pa=1 N/m²)
液体压强 $p=\rho gh$:只与密度ρ和深度h有关,与容器形状无关
标准大气压 ≈ 760 mmHg = 1.013×10⁵ Pa
流体(气体液体):流速越大的位置压强越小
口诀:固体看力和面积;液体只认ρgh;大气压约十万帕

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

例1:人质量 60 kg,每只鞋底 200 cm²,站立时对地面压强?(g=10)
审题:双脚着地,S=2×200 cm²=0.04 m²。
F=G=600 N,p=600/0.04=1.5×10⁴ Pa。
例2:水深 10 m 处压强多大?(ρ水=1×10³, g=10)
审题:液体压强 p=ρgh。
p=10³×10×10=10⁵ Pa(约一个大气压)。
例3:为什么潜水艇用厚钢板?
审题:深度越大液体压强越大。
h 越大 $p=\rho gh$ 越大,深海压强是陆地几百倍,薄壳会被压扁。

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。

防坑警示

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?

查看解答帕斯卡 Pa,1 Pa=1 N/m²。
做对了?很好,下一题/下一章走起。
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?

查看解答液体压强随深度增大,下部要承受更大压强,所以修得更厚。
做对了?很好,下一题/下一章走起。
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?

查看解答吸出管内空气后,管内气压变小,大气压把饮料压进嘴里——不是你'吸'上来的。
做对了?很好,下一题/下一章走起。
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

长约 1 m 玻璃管灌满水银倒置水银槽,管内水银柱下降到约 760 mm 就不再降。管顶是真空,水银柱之所以不掉下来,是大气压托住了它。换粗管、倾斜管子,竖直高度仍 760 mm。

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。
做对了?很好,下一题/下一章走起。
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。
做对了?很好,下一题/下一章走起。
错了或卡壳?回到本章对应段落,把例题再顺一遍。
记
小结卡

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。

费曼学习法:讲给别人听
合上书本,假装对面坐着一个初二的小孩,把这三件事说清楚——说不清楚的地方,就是你没真懂。
  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。