《压强与浮力思维导图》
一、压强
1. 定义
- 定义： 物体单位面积上受到的压力
2. 公式
-
固体压强： p = F/S
- F：压力（N）
- S：受力面积（m²)
- p：压强（Pa）或（N/m²）
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液体压强： p = ρgh
- ρ：液体密度（kg/m³）
- g：重力加速度（N/kg），通常取9.8N/kg或10N/kg
- h：液面到该点的深度（m）
3. 特点
- 压力与重力的关系： 压力不一定等于重力
- 压力方向：垂直于接触面
- 固体压力大小的影响因素：压力大小、受力面积大小
- 液体压强特点：
- 液体内部向各个方向都有压强
- 同一深度，液体向各个方向的压强相等
- 深度增加，液体压强增大
- 同一深度，液体密度越大，压强越大
- 液体压强与容器的形状无关
4. 应用
- 增大压强的方法：
- 增大压力
- 减小受力面积
- 实例：锋利的刀刃、图钉尖
- 减小压强的方法：
- 减小压力
- 增大受力面积
- 实例：坦克履带、书包带较宽
5. 测量
- 压强计： 用于测量液体内部压强
- 工作原理：利用U型管中液面的高度差反映压强的大小
二、浮力
1. 定义
- 定义： 浸在液体（或气体）中的物体受到液体（或气体）向上托的力
2. 本质
- 本质： 液体（或气体）对物体上下表面压力差
3. 公式
- 称重法： F浮 = G - F拉
- G：物体在空气中的重力（N）
- F拉：物体浸在液体中时弹簧测力计的示数（N）
- F浮：浮力（N）
- 阿基米德原理： F浮 = G排 = ρ液gV排
- ρ液：液体密度（kg/m³）
- g：重力加速度（N/kg）
- V排：物体排开液体的体积（m³）
- G排：物体排开液体的重力（N）
4. 物体的浮沉条件（物体浸没在液体中）
- F浮 > G： 物体上浮
- F浮 = G： 物体悬浮
- F浮 < G： 物体下沉
5. 物体的浮沉条件（物体漂浮在液体中）
- F浮 = G： 物体漂浮
- 特殊情况：漂浮物体排开液体的体积小于物体的总体积
6. 影响因素
- 液体密度： 液体密度越大，物体受到的浮力越大
- 排开液体的体积： 物体排开液体的体积越大，物体受到的浮力越大
- 与物体浸没的深度无关： 浮力大小与物体浸没的深度无关
7. 应用
- 轮船：利用漂浮条件，通过改变自身重力来控制吃水深度
- 潜水艇： 通过改变自身重力实现上浮和下潜
- 气球和飞艇： 利用空气的浮力上升
- 密度计： 用于测量液体密度，原理：物体漂浮时，F浮=G
8. 特殊情况
- 完全浸没的物体：
- 上浮：最终漂浮
- 下沉：沉底
- 物体密度与液体密度的关系：
- ρ物 > ρ液：物体下沉
- ρ物 = ρ液：物体悬浮
- ρ物 < ρ液：物体上浮（最终漂浮）
三、压强与浮力的联系
- 压强是产生浮力的原因： 浮力是由于液体对物体上下表面的压强差产生的
- 浮力影响物体的压强： 物体受到浮力作用时，对支持面的压力会减小，从而减小压强
四、注意事项
- 单位统一： 在计算时，务必保证各物理量的单位统一
- 理解公式的适用条件： 明确各公式适用的范围，例如液体压强公式仅适用于静止液体
- 区分压力和重力： 压力不一定等于重力，要根据具体情况分析
- 理解浮沉条件的应用： 熟练运用浮沉条件解决实际问题
- 注意气体压强和浮力： 气体也存在压强和浮力，原理与液体类似，但需要考虑气体密度的变化