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初中物理中压力与压强的计算技巧

初中物理中压力与压强的计算技巧 科技码源
2022-06-21
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导读：初中物理中压力与压强的计算技巧各位同学：大家好！我是来自甘肃省平凉市泾川县第二中学的郭金鹏老师。今天我们一起来探究初中物理中压力与压强的计算技巧。

初中物理中压力与压强的计算技巧
大家好！今天我们一起来探究初中物理中压力与压强的计算技巧。
在初中物理中，与压力、压强计算有关的公式有两个。一个是p = F/S，另一个是p = ρgh 。
首先，我们来探究p = F/S的使用技巧。
在这个公式中，确定压力F的值是关键。关于F的确立，有以下三种情况。
一是题设条件已经给出了压力F的大小，直接带入公式p = F/S算出压强。
例如，已知手按在图钉上对墙壁产生的压力大小为5 N，图钉尖与墙壁的接触面积为10-6m2，求图钉对墙壁产生的压强大小。
p = F/S = 5 N/10-6 m2 = 5×106Pa
二是处在水平面上的固体压强的计算。由于水平面上的固体对受压面的压力是由其自身的重力提供的，所以F = G。确定了压力F的大小，带入公式p = F/S即可算出压强。
例如：一辆坦克的质量是20t，每条履带与地面的接触面积是2m2，求坦克在平路上行驶时对地面的压强是多大？(g取10N/kg)
这里，F = G = mg = 20×103 kg × 10N/kg = 2×105 N
S = 2 × 2 m2 = 4 m2
p = F/S = 2×105 N /4 m2 = 5×104 Pa
三是水平面上直柱体容器中的液体对容器底部压强的计算。所谓的直柱体就是体积V = Sh 的柱体，例如长方体、正方体和圆柱体。这类容器所装液体对容器底部的压力来缘于液体自身的重力，所以F = G液 。同样，确定了压力F的大小，带入公式p = F/S可算出压强。
例如：将2kg的水倒入圆柱形容器中，该容器的底面积为80cm2，求水对容器底的压强(g取10N/kg) 。
这道题中，由于F = G液 = mg = 2 kg × 10N/kg = 20 N
那么，p = F/S = 20 N /(80 × 10-4 m2) = 2.5×103 Pa
所以，应用p = F/S进行压力和压强计算时，应先确定压力F，再使用p = F/S计算压强，简单地记忆为“力比面积力又强”。
说完了直柱形容器，回到现实才发现，生活中的容器的形状是各式各样的。例如，有的容器是上宽下窄的，有的却是上窄下宽的。对于上宽下窄的容器，所装液体对容器底部的压力F < G液 ，而对于上窄下宽的容器，所装液体对容器底部的压力F > G液 。在这种情况下，无法确定液体对容器底部的压力F的大小。
又回到水平面上的直柱形容器，因为F = G液 ，所以p= F/S = G液/S = m液g/S =ρ液Vg/S =ρ液Shg/S =ρ液gh 。由此推导出了第二个计算压强的公式p = ρgh 。这公式的强大之处在于摆脱了压力的束缚来计算压强。
对于p = ρgh的使用技巧，适用于以下两个方面。
一是p = ρgh适用于上述提到的形状不规则的容器所装液体压强的计算。当液体对容器底部的压力无法确定时，我们可以使用p = ρgh来计算液体对容器底部的压强，后期还可以用F=pS来计算压力。
例如：一个铁桶的底面积为200cm2，往桶里倒入80N的水，水的深度25cm，平放在水平台面上，求水对桶底的压强和压力为多大？(g取10N/kg)
这里，已知水的深度h,水的密度ρ水为常量，可用p = ρgh来计算压强。
p =ρ水gh = 1×103 kg/m3 ×10 N/kg × 25 × 10-2 m = 2.5×103 Pa
算出了p，再依据p = F/S ，可以得出
F = pS = 2.5×103 Pa × 200× 10-4 m2 = 50 N
二是p = ρgh适用于直柱形固体对受压面的压强。再一次回到水平面上的直柱形容器。在低温下，所装的液体凝固成直柱形固体，它对容器底部的压力F = G液 = G固 ，所以p = F/S = G固/S = m固g/S =ρ固Vg/S =ρ固Shg/S=ρ固gh 。由此得出，直柱形固体对受压面的压强也可以用p = ρgh 来计算。
例如：某一铜圆柱体的高度为 50cm，现把它竖直放置在水平桌面上，求该铜圆柱体对水平桌面的压强？（ρ铜=8.9×103kg/m3，g取10N/kg)
铜圆柱体虽然为固体，但从题设条件中无法确定压力F的大小。因为圆柱体属于直柱体，这时p = ρgh就能派上用场。
p =ρ铜gh = 8.9×103 kg/m3 ×10 N/kg × 50 × 10-2 m = 4.45×104 Pa
所以，应用p = ρgh进行压力和压强计算时，应先使用p = ρgh计算压强，再使用F=pS 来计算压力，简单地记忆为“ρgh强尽力”。
今天我们学习了初中物理中压力与压强的计算技巧。对于p = F/S，适用于题设条件给出了压力F的大小、水平面上的固体压强和直柱体容器中的液体对容器底部压强的计算这三种情况，记忆口诀为“力比面积力又强”。对于p = ρgh，适用于形状不规则的容器所装液体压强和直柱形固体压强计算两种情况，记忆口诀为“ρgh强尽力”。
这一节的内容就讲到这了，同学们学会了吗？


感谢观看

2022.06.22


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