初中物理讲到压力、压强、固体压强和液体压强,涉及到固体压强以及液体压强的计算,很多学生被搞乱了头绪。
其实,只要搞清楚基本概念,搞清楚计算公式的使用范围,很多问题就会迎刃而解。
压强,在初中物理课本中,并不是一个很清晰的,很容易理解的概念。
要理解压强的概念,关键要知道,压强与什么有关?与压力和受力面积有关,压力越大压力作用效果越明显,受力面积越小压力作用效果越明显。
没错,“压力作用效果越明显”,翻译成你能懂的说法,就是压强越大(依据是,压力产生的作用效果叫压强)。
因此,压强的定义式P=F/S,反映了它与压力以及受力面积的比例关系。
再看液体压强的计算公式P=pgh,这个公式是通过实验得出的。也就是说,通过实验我们知道,液体压强的大小只与深度有关,与其它无关。
请特别注意,以上两个公式,一个是“定义式”,一个是“计算公式”。
什么是定义式,就是“XXX叫压强”,通俗一点儿说吧,只要是叫压强,理论上,就可以用这个定义式来计算,包括固体压强,当然也包括液体压强。呵呵,后面我们还要讲,只是理论上。
而液体压强的计算公式,只是“通过实验验证而得到的一般规律”而已,所以,使用范围就小得多了,只能用来计算液体压强的大小,不能用来计算固体压强。有的学生想问个为什么,没有为什么呀,这只是一个通过实验验证过的液体压强的规律,固体压强并不具备这样的规律,当然不能用呀。
总结一下,计算所有情况的压强,包括固体液体甚至气体,都可以用P=F/S,只有计算液体压强时可以用P=pgh。
很有必要讲解一下,如何正确区分固体压强和液体压强?
一句话说清楚:由固体产生的压强叫固体压强,由液体产生的压强叫液体压强。强调一遍,看清楚是谁“产生”了压强,“实施”了压力,而不是看谁受到了压强。
特例
1.虽然理论上可以用P=F/S来计算所有情况的压强,但很多情况无法满足所有的条件。以下三个容器里是液体。图1和图2两种情况,只告诉你液体的重力(注意,没有给出压力)和底面积,你是无法在现有条件下计算得出压强的。而图3情况是可以的,圆柱形的,并且放在水平桌面上,所以压力=重力。图1和图2两种情形,压力和重力不相等,也就无法得出结果了。
2. 以上图3情形如果是固体,很多题目给出的条件并不是物体的重力,而是物体的密度和高度。于是,经过以下推理:
F=G=mg=pVg=pgsh,(即重力=密度*g*底面积*高)
P=F/S
所以,P=pgh
特别强调,这不是液体压强的计算公式,而是以压强公式为基础,通过推理得出的,与液体压强计算公式模样一样的,一个式子。按照初中物理的规矩,这个式子是课本上没有的,需要通过上述步骤的推理过程后,才能使用。
换个说法,这两个式子是“双胞胎”,但绝不是同一个人。