Giải KHTN 8 sách VNEN bài 16: Áp suất

A. Hoạt động khởi động

Câu 1. Lực của cục nước đá đặt trên mặt bàn, nước chứa trong bình, hơi nước chứa trong bình kín tác dụng lên vật nào và có phương chiều như thế nào?

Trả lời:

- Ở trạng thái rắn: cục nước đá tác dụng lên mặt bàn với một lực có phương thằng đứng và chiều hướng xuống dưới.

- Ở trạng thái lỏng: nước đá tác dụng lên đáy bình và thành bình, lực này có phương và chiều không không xác định.

- Ở trạng thái hơi: nước đá tác dụng lên toàn bộ thành bình, 2 đáy bình, lực này có phương và chiều không xác định.

Câu 2. Gọi lực tác dụng vuông góc lên diện tích bề mặt bị ép là áp lực, độ biến dạng của diện tích này là tác dụng của áp lực. Tác dụng của áp lực phụ thuộc vào những yếu tố nào?

Trả lời:

Tác dụng của áp lực phụ thuộc vào những yếu tố: Diện tích tiếp xúc, độ lớn của áp lực.

B. Hoạt động hình thành kiến thức

1. Lực tác dụng của chất ở mỗi trạng thái có phương chiều như thế nào?

Điền từ thích hợp vào chỗ trống dưới đây

Lực của chất ở trạng thái rắn tác dụng lên giá đỡ hay mặt bàn, có ...... của trọng lực, ở trạng thái lỏng thì tác dụng lên ...... bình, ...... bình và các vật nhúng trong lòng chất lỏng, theo mọi ......, ở trạng thái khí tác dụng lên ...... bình và các vật nằm trong lòng chất khí, theo mọi ......

Trả lời:

Lực của chất ở trạng thái rắn tác dụng lên giá đỡ hay mặt bàn, có phương của trọng lực, ở trạng thái lỏng thì tác dụng lên đáy bình, thành bình và các vật nhúng trong lòng chất lỏng, theo mọi phương ở trạng thái khí tác dụng lên toàn bộ bình và các vật nằm trong lòng chất khí, theo mọi phương.

2. Tác dụng của áp lực. Áp suất

a) Đưa ra dự đoán

Khi các áp lực khác nhau ép lên và làm biến dạng bề mặt một vật thì tác dụng của áp lực không phụ thuộc vào những yếu tố nào?

Trả lời:

Tác dụng của áp lực phụ thuộc vào các yếu tố: Diện tích tác dụng, độ lớn của áp lực.

b) Kiểm tra dự đoán bằng thực nghiệm

Có thể sử dụng dụng cụ dưới đây để tiến hành thí nghiệm kiểm tra dự đoán được không?

Trả lời:

Có thể sử dụng các dụng cụ trên để kiểm tra dự đoán.

c) Hãy tiến hành thí nghiệm, thu thập số liệu, và điền vào bảng

Học sinh tự tiến hành các thí nghiệm rồi ghi kết quả vào bảng.

d) Rút ra kết luận

Tác dụng của áp lực ...... khi áp lực ...... và diện tích bị ép ......

Trong các trường hợp khác nhau, trường hợp nào có tỉ số giữa áp lực trên một đơn vị diện tích bị ép ...... thì tác dụng của áp lực lên diện tích bị ép ...... Tỉ số này đặc trưng cho độ lớn tác dụng của áp lực, được gọi là áp suất.

Trả lời:

Tác dụng của áp lực càng lớn khi áp lực càng lớn và diện tích bị ép càng nhỏ.

Trong các trường hợp khác nhau, trường hợp nào có tỉ số giữa áp lực trên một đơn vị diện tích bị ép càng lớn thì tác dụng của áp lực lên diện tích bị ép càng lớn. Tỉ số này đặc trưng cho độ lớn tác dụng của áp lực, được gọi là áp suất.

3. Công thức tính áp suất

4. Áp suất chất lỏng

a) Công thức tính áp suất chất lỏng

b) Bình thông nhau

- Đổ nước vào một bình có hai nhánh thông nhau (bình thông nhau) . Hãy dự đoán: Khi nước trong bình đã đứng yên thì các mực nước sẽ ở trạng thái nào trong ba trạng thái được vẽ ở hình 16.8. Tại sao lại dự đoán như vậy?

- Rút ra kết luận về độ cao các mặt thoáng chất lỏng đứng yên trong các nhánh.

Trả lời:

Mực nước sẽ ở trạng thái giống hình 16.8c vì trong hai nhánh của bình thông nhau chứa cùng một loại chất lỏng, do đó áp suất tác dụng lên thành bình là như nhau, dẫn tới độ cao của các mặt thoáng chất lỏng đứng yên trong các nhánh là bằng nhau.

Kết luận: Trong bình thông nhau chứa cùng một loại chất lỏng, độ cao của các mặt thoáng chất lỏng đứng yên trong các nhánh là bằng nhau.

c) Máy thủy lực

5. Áp suất khí quyển

Điền từ thích hợp vào các chỗ trống dưới đây:

Trái Đất và mọi vật trên mặt đất đều chịu tác dụng của ...... khí quyển theo mọi ......

Trả lời:

Trái Đất và mọi vật trên mặt đất đều chịu tác dụng của áp suất khí quyển theo mọi phương.

C. Hoạt động luyện tập

Bài 1. Muốn tăng hay giảm áp suất thì phải làm như thế nào? Nêu những ví dụ trong thực tế về việc cần tăng, giảm áp suất lên mặt bị ép.

Trả lời:

• Tăng áp suất: Tăng áp lực và giảm diện tích bị ép.
• Giảm áp suất: Giảm áp lực và tăng diện tích bị ép.

Ví dụ:

• Tăng áp suất: Người ta làm đầu đinh nhọn, mài lưỡi dao sắc, ...
• Giảm áp suất: Bánh xe tăng được làm bằng hệ thống bản xích, ...

Bài 2. Tại sao đầu lưỡi câu cá hay đầu lưỡi phi tiêu lại rất nhọn?

Trả lời:

Đầu lưỡi câu cá hoặc đầu phi tiêu thường rất nhọn để giảm diện tích tiếp súc với nước hoặc không khí từ đó tăng độ lớn của áp lực do lưỡi câu hoặc phi tiêu vào con mồi.

Bài 3. Một máy kéo có trọng lượng 400000 N. Tính áp suất của máy kéo lên mặt đường nằm ngang, biết rằng diện tích tiếp xúc của các bản xích với mặt đất là 1,5m². Hãy so sánh áp suất đó với áp suất của một ô tô nặng 20000 N có diện tích các bánh tiếp xúc với mặt đất là 250cm²

Trả lời:

- Áp suất của máy kéo là: $p = \frac{F}{S} = \frac{400000}{1,5}= 266666,67N/m^2$

- Áp suất của ô tô là: $p = \frac{F}{S} = \frac{20000}{250 \times 10^{−4}}= 266666,67N/m^{2}$

Vậy áp suất của máy kéo tác dụng lên mặt đường nhỏ hơn áp suất của ô tô tác dụng lên mặt đường.

Bài 4. Một thùng cao 2 m đựng đầy nước. So sánh áp suất nước tại hai điểm A và B trong hai trường hợp:

a) A và B lần lượt cách mặt nước là 0,4 m và 0,8 m.

b) A và B lần lượt cách đáy thùng là 0,4 m và 0,8 m.

Trả lời:

Dựa vào công thức tính áp suất chất lỏng: $p = d \times h$. Như vậy, với cùng một chất lỏng, áp suất chất lỏng chỉ phụ thuộc vào độ cao của điểm đang xét. Điểm nào càng sâu thì áp suất càng lớn. 

a) Ta có: $p_A < p_B$

b) Độ sâu của 2 điểm A và B so với mặt thoáng là: $h_A = 1,6m$; $h_B = 1,2m$.

Vậy: $p_A > p_B$.

Bài 5. Trong hai ấm vẽ ở hình 16.10, ấm nào đựng được nhiều nước hơn? Tại sao?

Trả lời:

Ấm bên trái sẽ đựng được nhiều nước hơn, vì ấm được coi như là bình thông nhau, với cùng một loại chất lỏng, ấm nào có vòi cao hơn sẽ đựng được nhiều nước hơn.

D. Hoạt động vận dụng

Bài 1. Hình 16.11 vẽ một bình kín có gắn thiết bị dùng để biết mực chất lỏng trong nó. Bình A được làm bằng vật liệu không trong suốt. Thiết bị B được làm bằng vật liệu trong suốt, là ống ỗng hình chữ U hai đầu R nối thông với bình A bằng 2 van. Hãy giải thích hoạt động của thiết bị này.

Trả lời:

Hoạt động của bình này dựa vào nguyên lí bình thông nhau: Nếu trong bình thông nhau chứa cùng một loại chất lỏng, độ cao của mặt thoáng chất lỏng ở hai nhánh của bình bằng nhau. Từ đó ta biết được mực nước trong bình A.

Bài 2. Có cách nào để đi qua sân vừa mới lát xi măng còn ướt mà không để lại các vết chân lún sâu?

Trả lời:

Ta có thể dùng tấm ván mỏng đặt lên sân rồi bước lên trên tấm ván. Do diện tích bề mặt của tấm ván lớn hơn diện tích bề mặt chân rất nhiều nên sẽ làm giảm áp lực tác dụng lên sân.

Bài 3. Thành của một bình nước có đục 4 lỗ có lắp van nước ở các vị trí khác nhau (hình 16.12). Hãy dự đoán đường đi 4 tia nước phun ra khỏi bình khi cacsvan được mở bằng các vẽ hình dạng đường đi của chúng. Tại sao lại vẽ như vậy? Làm thí nghiệm kiểm chứng.

Trả lời:

- Càng xuống sâu thì áp suất chất lỏng càng lớn. Do đó, áp suất ở van thấp nhất lớn nhất.

 => Khi đó nước thoát ra từ van cuối cùng là mạnh nhất, tia nước xa nhất.

- Càng lên gần mặt thoáng chất lỏng, áp suất chất lỏng cành nhỏ nên nước thoát ra từ van đầu tiên là yếu nhất nên van trên cùng có dòng chảy nước gần nhất.

Bài 4. Thợ xây dựng thường sử dụng một ống nhựa trong suốt, dài chứa nước khi xây lát các mặt bằng, nền nhà có độ dốc theo ý muốn. Hãy cho biết ống nhựa cần được sử dụng như thế nào?

Trả lời:

Cách sử dụng ống nhựa: Đổ nước vào trong ống nhựa. Đánh dấu một điểm rồi từ đó xác định các điểm khác để có độ dốc theo ý muốn.

Nguyên tắc: Dựa vào nguyên lí bình thông nhau.

Bài 5. Khi đo huyết áp của tim, vòng bít bơm hơi của máy đo huyết áp khi lồng vào tay nên đặt ngang vớ vị trí của tim. Tại sao?

Trả lời:

Vòng bít bơm hơi của máy đo huyết áp khi lồng vào tay nên đặt ngang với vị trí tim vì như vậy thì áp suất tại điểm đặt vòng bít bơm hơi và tim là bằng nhau. Do nguyên lí của bình thông nhau.

E. Hoạt động tìm tòi mở rộng

Bài 1. Hãy tìm đọc các thông tin sau để trả lời câu hỏi: Ánh sáng có tác dụng lên các vật để tạo ra áp suất không?

Trả lời:

Ánh sáng có tác dụng lên các vật để tạo ra áp suất, nhưng áp suất này rất nhỏ.

Bài 2. Hình 16.14 vẽ hồ chứa nước và đập chắn nước của các nhà máy thủy điện. Tại sao đập lại có dạng hình thang mà đáy to nằm phía dưới? Nếu cần đục một lỗ để đặt tuốc-bin cánh quạt của máy phát điện thì nên đục ở vị trí nào của thành đập để dòng nước chảy qua tuốc-bin có tốc độ cao nhất.

Trả lời:

- Các nhà máy thủy điện làm đập chắn nước như vậy vì càng xuống sâu, áp suất của nước tác dụng lên đập càng lớn, do đó, để chịu được áp lực lớn của nước ở dưới đáy hồ, ta cần làm đập hình thang có đáy lớn nằm ở phía dưới.

- Lỗ cần đục nên nằm sát đáy hồ nước để dòng nước chảy qua tuốc-bin có tốc độ cao nhất.

Bài 3. Bảng 16.2 là các số liệu di trạm khí tượng Láng (Hà Nội) ghi được vào ngày 22/6/2003 đối với áp suất khí quyển tại trạm.

Bảng 16.2

Điền từ thích hợp vào các chỗ trống dưới đây:

Áp suất khí quyển tại một nơi trên Trái Đất ....

Trả lời:

Áp suất khí quyển tại một nơi trên Trái Đất có sự thay đổi theo thời gian

Bài 4. Độ lớn của áp suất khí quyển

a) Thí nghiệm Tô-ri-xe-li (sgk trang 112)

b) Độ lớn của áp suất khí quyển

Dựa vào thí nghiệm của Tô-ri-xe-li hãy tính độ lớn áp suất khí quyển bằng cách trả lời câu hỏi sau:

- Áp suất tác dụng lên A là áp suất nào? Áp suất này bằng áp suất tại điểm X ở vị trí nào của cột thủy ngân trong ống? Tại sao?

- Tính áp suất tại điểm X như thế nào?

- Cho biết trọng lượng riêng của thủy ngân ($Hg$) là $136000N/m^3$. Từ đó suy ra độ lớn của áp suất khí quyển.

- Điền từ thích hợp vào chỗ trống dưới đây:

Áp suất khí quyển tại một nơi trên Trái Đất .... áp suất của cột thủy ngân trong ống Tô-ri-xe-li được đặt tại cùng nơi đó.

Trả lời:

- Áp suất tác dụng lên điểm A là áp suất khí quyển. Áp suất này bằng áp suất tại điểm X ở vị trí B ống thủy ngân vì chúng có cùng độ cao.

- Tính áp suất tại điểm X: $p_X = d \times h = 136000 \times 76 \times 10^{−2} = 103360N/m^{2}$.

- Áp suất khí quyển tại một nơi trên Trái Đất bằng áp suất của cột thủy ngân trong ống Tô-ri-xe-li được đặt tại cùng nơi đó.