《物理八年级下册第九章思维导图》

一、压强

1.1 压力

• 定义: 垂直作用在物体表面上的力。
• 方向: 垂直于受力面，指向受力面。
• 大小: 可以大于、等于或小于物体重力，取决于物体放置方式和受力情况。
• 影响因素:
  • 压力的大小取决于作用在物体表面的力的大小。
  • 压力作用效果与受力面积有关。
• 计算: F = G (水平面，物体静止且不受其他力影响)
• 特点: 压力并非总是等于重力。例如，斜面上，容器底部压力等情况。

1.2 压强

• 定义: 物体单位面积上受到的压力。
• 物理意义: 表示压力作用效果的物理量。
• 公式: p = F/S
  • p: 压强 (Pa, 帕斯卡)
  • F: 压力 (N, 牛顿)
  • S: 受力面积 (m², 平方米)
• 单位:
  • 国际单位: 帕斯卡 (Pa)，1 Pa = 1 N/m²
  • 常用单位: 千帕 (kPa)，1 kPa = 1000 Pa
• 影响因素:
  • 压力的大小: 压力越大，压强越大 (受力面积一定时)。
  • 受力面积的大小: 受力面积越小，压强越大 (压力一定时)。
• 增大压强的方法:
  • 增大压力 (受力面积不变)。
  • 减小受力面积 (压力不变)。
  • 同时增大压力，减小受力面积。
• 减小压强的方法:
  • 减小压力 (受力面积不变)。
  • 增大受力面积 (压力不变)。
  • 同时减小压力，增大受力面积。
• 应用: 刀刃锋利，铁轨下铺设枕木等。

1.3 液体压强

• 特点:
  • 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。
  • 在同一深度，液体向各个方向的压强相等。
  • 液体的压强随深度的增加而增大。
  • 在同一深度，不同液体的压强与液体的密度有关，密度越大，压强越大。
• 公式: p = ρgh
  • p: 液体压强 (Pa)
  • ρ: 液体密度 (kg/m³)
  • g: 重力加速度 (N/kg，通常取 9.8 N/kg，粗略计算时可取 10 N/kg)
  • h: 深度 (m)，指从液面到所求点的竖直距离。
• 影响因素:
  • 液体密度: 密度越大，压强越大 (深度一定时)。
  • 深度: 深度越大，压强越大 (液体密度一定时)。
• 应用: 水坝设计成上窄下宽，潜水艇的设计。
• 连通器: 上端开口，下端连通的容器。
  • 原理: 连通器中装同种液体且液体不流动时，各容器中的液面高度相同。
  • 应用: 茶壶，锅炉水位计，船闸等。

1.4 大气压强

• 存在: 空气对浸在其中的物体有压强，称为大气压强。
• 测量: 托里拆利实验。
  • 实验原理: 玻璃管内外水银柱的压强相等。
  • 标准大气压: 支持760 mm 高的水银柱产生的压强。
  • 1 标准大气压 = 1.013 × 10⁵ Pa。
• 影响因素:
  • 海拔高度: 海拔越高，大气压强越小。
  • 天气情况: 通常情况下，晴天大气压强较高，阴雨天大气压强较低。
  • 温度：温度升高，气体分子运动加快，大气压强略微升高。
• 应用:
  • 活塞式抽水机。
  • 吸盘。
  • 钢笔吸墨水。
• 气压与沸点: 气压越高，液体沸点越高；气压越低，液体沸点越低。

二、浮力

2.1 浮力

• 定义: 浸在液体或气体中的物体受到向上托的力。
• 方向: 竖直向上。
• 产生原因: 液体（或气体）对物体向上和向下的压力差。
• 测量:
  • 弹簧测力计法: F浮 = G - F拉 (适用于固体悬挂在弹簧测力计下的情况)
  • 称重法: F浮 = G - F示 (适用于物体浸没在液体中的情况，F示为物体在液体中时弹簧测力计的示数)
• 影响因素: 液体密度和排开液体的体积。

2.2 阿基米德原理

• 内容: 浸在液体里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。
• 公式: F浮 = G排 = ρ液gV排
  • F浮: 浮力 (N)
  • ρ液: 液体密度 (kg/m³)
  • g: 重力加速度 (N/kg)
  • V排: 排开液体的体积 (m³)
• 适用范围: 液体和气体。
• 理解: 浮力的大小只与液体密度和排开液体体积有关，与物体的形状、大小、深度无关。

2.3 物体的浮沉条件

• 前提: 物体浸没在液体中，且只受到重力和浮力作用。
• 浮沉条件:
  • F浮 > G: 物体上浮 (最终漂浮)
  • F浮 = G: 物体悬浮
  • F浮 < G: 物体下沉
• 密度角度分析 (针对浸没在同种液体中的物体):
  • ρ物 < ρ液: 物体上浮 (最终漂浮)
  • ρ物 = ρ液: 物体悬浮
  • ρ物 > ρ液: 物体下沉
• 漂浮: 物体漂浮时，F浮 = G，且 ρ物 < ρ液。
  • 特点: 排开液体的体积小于物体的体积。
  • 浮力等于重力。
• 悬浮: 物体悬浮时，F浮 = G，且 ρ物 = ρ液。
  • 特点: 排开液体的体积等于物体的体积。
  • 浮力等于重力。
• 沉底: 物体沉底时，F浮 < G，且 ρ物 > ρ液。
  • 浮力小于重力。
• 应用: 轮船的设计，潜水艇的浮沉，密度计的原理。

三、章节核心概念联系

• 压力与压强：压力是力，压强是描述压力效果的物理量，压强由压力和受力面积共同决定。
• 液体压强与浮力：液体压强是产生浮力的原因，浮力是液体对物体上下表面压力差的结果。
• 压强与大气压：大气压是一种压强，可以用压强的公式来分析和计算。
• 浮力与物体的浮沉： 浮力是决定物体在液体中浮沉状态的关键因素，浮力与重力的大小关系决定了物体的最终状态。
• 阿基米德原理与浮沉条件： 阿基米德原理提供了计算浮力大小的方法，浮沉条件是基于浮力与重力关系的判断。