帕斯卡原理，释义（SPM 物理）

释义

施加在封闭流体上的压强会大小不变地、均匀地传递到流体各个方向。

压力

你需要掌握的要点

帕斯卡原理指出，施加在封闭流体上的压强会毫无损失地、均匀地向流体内各个方向传递。这之所以可能，是因为流体能够流动并充满任何封闭空间，从而把压强均匀地分布到它接触到的每一个表面。

这一原理应用在液压系统中：施加在小活塞上的小力，能在大活塞上产生大得多的力，因为两个活塞处的压强必须相等。这一关系写作 F₁ ÷ A₁ = F₂ ÷ A₂，其中 F₁ 和 F₂ 分别是作用在面积为 A₁ 和 A₂(以平方米 m² 为单位)的活塞上、以牛顿(N)为单位的力。

由于大活塞的面积更大，在相同输入压强下，它会产生成比例放大的输出力，使液压系统能够放大力的作用。这一原理应用于液压千斤顶等装置，它能用很小的施力抬起沉重的车辆；也应用于液压制动系统，能把制动力有效地从踏板传递到车轮。

例题解析

某液压千斤顶的小活塞面积为 A₁ = 0.002 m²，大活塞面积为 A₂ = 0.08 m²。在小活塞上施加 F₁ = 40 N 的力，求大活塞产生的输出力。

由于压强在封闭流体中均匀传递，F₁ ÷ A₁ = F₂ ÷ A₂，可整理为 F₂ = F₁ × (A₂ ÷ A₁)。

代入数值得 F₂ = 40 N × (0.08 m² ÷ 0.002 m²) = 40 N × 40 = 1600 N。

这说明施加在小活塞上区区 40 N 的输入力，能在大活塞上产生高达 1600 N 的输出力，这正是液压千斤顶能够抬起汽车等重物的原因。整个计算过程中，两个力都正确地以牛顿表示，两个活塞面积都以平方米表示。

考试如何考查

在试卷一中，客观题常要求考生用 F₁ ÷ A₁ = F₂ ÷ A₂ 计算液压系统中未知的力或面积，或辨认哪种日常装置应用了帕斯卡原理。在试卷二中，结构题通常要求考生写出帕斯卡原理、解释液压千斤顶如何放大力，并针对给定的液压系统计算输出力或所需的活塞面积。

在试卷三中，实验或应用类题目可能要求考生借助标注图描述液压制动系统的工作原理。

常见的错误是把面积比例颠倒，用 F₂ = F₁ × (A₁ ÷ A₂) 而不是 F₂ = F₁ × (A₂ ÷ A₁)，或忘记两个活塞必须处于同一个封闭且相连的流体系统中，该原理才能正确适用。

来源: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)