《压强和浮力》学习指导

《压强和浮力》学习指导

《压强和浮力》学习指导
山东威海新都中学 杨龙飞

【知识要点】

 

本章的重点是压强的计算、大气压强的应用和浮沉条件。考点还有:压力的作用效果与什么因素有关、增大压强和减小压强的方法、液体压强与流速的关系、阿基米德原理及其探究过程等。难点是正确理解压强的定义、浮力的有关计算及浮沉条件的应用。

 

1.增大(减小)的压强的方法

 

从影响压强的因素看,无论是增大压强还是减小压强,方法有:要么改变压力,要么改变受力面积,或同时改变这两个因素。但在实际问题中,要根据问题的实际来确定改变和如何改变影响压强的因素。如坦克的两条履带做得宽且长,这是因为坦克的主体重(壳体、发电机、油料、武器设备等)不能减小,对地面的压力不能改变,因此只能采取增大受力面积的措施来减小它对地面的压强,以使坦克在各种地面上都能行驶,适应作战的要求。

 

2.正确理解液体的压强

 

由于液体受到重力和具有流动性,所以液体内部向各个方向都有压强。同种液体在同一深度,向各个方向的压强相等。液体压强的大小,只决定于液体的密度和深度。深度,是指液体内某处到液面的竖直距离。

 

3.大气压的应用

 

大气压得到人们的广泛应用。应用大气压,要有一个首先排除容器内空气的过程,使其内外存在压强差。如用吸管喝饮料时,首先得把管中的空气吸出去(使管内大气压很小),大气压将瓶中的饮料压入管内至口中。在墙壁上安装吸盘式挂衣钩时,首先得把皮碗中的空气挤出(使皮碗内大气压很小),大气压将皮碗压在墙壁上。在回答有关方面的问题时,尤其要说清楚这一点。

 

4.求浮力的方法

 

比较物体所受浮力的大小,要看物体排开的液体(气体)重,不能看物体在液体中是否沉浮的状态。如木块浮在水面上,铁块沉在水底,哪个物体受浮力大?要看它们谁排开的水重大。

 

下列方法都可以求物体受到的浮力大小,要根据问题的实际选择使用。

 

⑴计算法:应用阿基米德原理计算。

 

⑵测量法:用测力计分别测出物体在空气中和在液体中测力计的示数差计算。

 

⑶平衡法:物体漂浮在液面上或悬浮在液体中时,物体受到的浮力就等于物重。

 

5.物体的浮沉条件

 

物体上浮或下沉,取决于它的重力G与所受到的浮力F的大小。具体情况如下表所示。利用这些关系,可以解决很多实际问题,应灵活应用。

 


浮力F与重力G关系

合力F合

运动状态

最后状态

F浮>G物

F合>0

物体加速上浮

漂 浮

F浮=G物

F合=0

静止或匀速

悬浮或漂浮

F浮<G物

F合<0

物体加速下沉

沉 底


 

【典型例题解析】

 

[例1]下列事例中能够增大压强的措施是

 

A.铁轨铺在枕木上

 

B.书包背带做得宽一些

 

C.载重汽车多用几个轮子

 

D.木桩的下端削成尖形

 

解:在铁路的钢轨下铺设枕木、把书包带做得宽一些、载重汽车多用几个轮子,都是为了增大受力面积,减小压强。木桩的下端削成尖形是为了减小受力面积,增大压强。所以答案选D。

 

评析:记住增大和减小压强的几种方法,并能运用这些方法来解释生活中所遇到的一些实际问题,也是历年各地中考的一个热点。

 

[例2]一本初中物理书平放在水平桌面上,如何测定它对桌面的压强?请写出需要测量的物理量,你所选择的器材,并用所测物理量表示压强的大小。

 

需测量的物理量:                                        

 

器材:                                                  

 

表达式:                                                

 

解:教科书静止地放在水平桌面上,它对桌面的压力等于它的重力,所以只要测出教科书的质量(或重力),用刻度尺测出教科书平放在水平桌面上的面积,利用压强公式P=F/S即可求解。

 

方法1:⑴用刻度尺测出课本的长和宽分别为a和b;⑵用调节好的天平测得物理课本的质量为m;⑶压强的表达式为:P=mg/ab。

 

方法2:⑴用刻度尺测出课本的长和宽分别为a和b;⑵用调节好的弹簧测力计和细线测得物理课本的重量为G;⑶压强的表达式为:P=G/ab。

 

评析:本题是一道开放性试题,要测量物理课本平放在水平桌面上对桌面的压强,由于P=F/S可知,必须测出压力、受力面积。由于测量物理量器材选择的多样性,导致了本实验的步骤、表达式都不尽相同,有助于培养同学们的发散思维能力和创新意识。

 

[例3]如图1所示,将同一小桌,按甲、乙、丙三种方式放入砂盘中,观察陷入砂中的深度。比较图甲和图乙的情况,可知压力作用效果与压力的          有关。比较图乙和图丙的情况,可知压力作用效果与受压的              有关。

 

 

解:压力产生的效果跟压力的大小和受力面积大小有关。比较图甲和图乙的情况,甲、乙与砂面的接触面积相同,乙图对砂面的压力大,压力作用的效果明显,这说明压力的作用效果与压力的大小有关。比较图乙和图丙的情况,压力相同时,乙图对砂面的接触面积小,压力作用的效果明显,这说明压力的作用效果与受压的面积有关。所以答案是:压力的大小、受力面积。

 

评析:本题是一道体现控制变量法思想的探究性试题。即由P=F/S可知:压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显;受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显。物理课本中是采用单位面积上受到的压力大小来比较压力作用效果的。

 

[例4]浸没在液体中的物体受到的浮力,实质上是物体表面受到的液体压力的合力。而在液体中,深度越大,液体压强越大,物体受到的压力越大。那么物体浸没在液体中所受到的浮力大小与液体的深度是否有关呢?请你设计一个实验来探究,并说明探究的方法。

 

解:本题探究的是浮力大小与液体的深度是否有关,因此需同一物体在液体里的深度不同而其他条件相同的情况下进行实验。方法:

 

实验设计:用弹簧测力计测量石块浸没在水中不同深度所受浮力;

 

实验步骤:⑴用弹簧测力计测出石块的重力;⑵将石块浸没在水中不同深度处,并记录弹簧测力计的读数;

 

分析与结论:计算出石块在水中不同深度所受的浮力,比较它们的大小。若相等,说明浮力与浸没深度无关;若不相等,说明浮力与浸没深度有关。

 

评析:解决此类题目的关键是要在平时的学习中养成善于提问、敢于创新的好习惯,并能运用控制变量法进行实验设计。

 

[例5]如图2所示是利用水银气压计测量不同高度的大气压数值:

 

 

⑴认真分析可知:大气压的变化规律是                              。

 

⑵由于不同高度的大气压是不同的,这就给我们一个启发:那就是可以将水银气压计改装成为一个                      。

 

解:⑴通过观察图象可以发现大气压随着高度的变化是不均匀的。⑵由于不同高度的大气压是不同的,人们把水银气压计改装成无液气压计,如果无液气压计的刻度盘上标的是高度,就变成了高度计。所以答案是大气压随高度的增加而减小、高度计。

 

评析:本题是近几年中考经常考到的探究性类型的试题。试题取材于教材插图,源于教材活于教材,使同学们在主动探求中获得知识,避免了过于偏重于机械记忆。该题以图象形式给予信息,使同学们尝试到将获取的信息制成图象加以归纳、寻找规律的研究方法。

 

[例6]下表是小明同学用如图3所示装置分别测得水和盐水在不同深度时,压强计(U形管中是水)两液柱的液面高度情况。

 

图3

 


序号

液体

深度h(mm)

压强计

左液面(mm)

右液面(mm)

液面高度差(mm)

1

30

186

214

28

2

60

171

229

58

3

90

158

242

84

4

盐水

90

154

246

92


 

⑴分析表中序号1、2、3三组数据可得到的结论是:同种液体的压强随深度的增加而                。比较表中序号3、4两组数据可得到的结论是:不同液体的压强还跟液体的                有关。

 

⑵为了进一步研究在同一深度,液体向各个方向的压强是否相等,他们应控制的量有           和        ,要改变的是                           。

 

⑶小明同学在学了液体压强公式后,用公式对以上实验的数据进行分析计算(g=10N/Kg),得出金属盒在30 mm深处水的压强是        Pa,而从压强计测出的压强小于按液体深度计算的压强值,你认为造成这种现象的原因是什么?

 

解:⑴分析表中序号1、2、3三组数据可知,随着深度逐渐增加,液面高度差也逐渐增加,因此压强逐渐增大。比较表中序号3、4两组数据可知,深度相同时,液体密度大的,液面高度差大,说明不同液体的压强还跟液体的密度有关。

 

⑵根据液体的压强公式P=ρgh可知,要想研究同一深度液体向各个方向的压强相等,应控制的量有液体的深度和液体的密度,同时要改变金属盒的方向,若在各个不同方向的情况下压强计的液面差相同,则说明液体内部同一深度向各个方向的压强相等。

 

⑶金属盒在30mm深处水的压强P1=ρgh1=1.0×103Kg/cm3×10N/Kg×0.03mm=300 Pa。压强计测出的压强小于按液体深度计算的压强值,这是由于金属盒的橡皮膜也要产生压强的缘故。

 

评析:本题主要考查了同学们对研究液体压强特点的实验的理解情况以及分析实验数据总结规律的能力,本题的解题关键是理解液体压强的特点和规律。

 

[例7] 图4是我国88式主战坦克,重40t,高2m,每条履带与地面的接触面积2m2,该坦克具有潜渡功能。求:

 

 

⑴该坦克在水平路面上行驶时,对地面的压强为多大?

 

⑵若坦克在深为6m的河流中潜渡时,坦克对水平河床的压力为105N,则坦克所受的浮力为多大?坦克顶部面积为0.8m2的舱门受到水的压力为多大?

 

解:⑴放在水平面上的物体,对地面的压力等于自身的重力:F=G=mg=40×103×10N=4×105N 。根据压强公式P=F/S可知,坦克在水平路面上行驶时,对地面的压强P=F/S=4×105N/2×2m2=105 Pa

 

⑵坦克向上受到浮力和支持力,向下受到重力,合力为零,则坦克所受的浮力:F浮=G-FN=(4×105-105)N=3×105N 。据液体压强公式可知,坦克顶部受到水的压强P=ρgh=1.0×103×10×(6-2)Pa=4×104Pa 。坦克顶部舱门受到水的压力F=PS=4×104×0.8N=3.2×104 N。

 

评析:此题是力学中的一道综合题,内容涉及压力、固体及液体压强、浮力、合力等内容。学习压强及浮力等知识常常用到合力,建议补充合力。求坦克对地面的压强应注意受力面积是两条履带,求舱门受到水的压力应先求压强后求压力,深度是指液体内某点到液面的垂直距离。《压强与浮力》实验探究题选析

《压强与浮力》实验探究题选析
江苏丰县广宇中英文学校 刘庆贺


  一、探究压力的作用效果与什么因素有关

 

  力的作用效果有两个:使物体发生形变和改变物体的运动状态。压力的作用效果是使物体发生形变。同一个物体形变越大,表明它受到的压力越大,根据形变程度来反映压力的作用效果是“转换法”。压力的作用效果与压力大小、受力面积的大小都有关系。

 

  例1  小明同学在探究“压力的作用效果与压力大小的关系”时,做了如下图1甲、乙所示的实验。

 

 

  (1)实验能够得到的结论是                                                 。

 

  (2)若想继续探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”,应再做图_______(填“丙”或“丁”)所示实验。

 

  解析:(1)比较甲、乙可以看出,二者相同的是海绵的受力面积,不同的是海绵受到的压力和海绵的形变程度。于是有些同学得出结论:压力越大,形变越大。这里就有两个错误:一是实验的目的搞偏了,题目探究的是“压力的作用效果与压力大小的关系”,你的答案却是“压力与形变的关系”,这个实验中我们是利用形变的大小来反映压力的作用效果的;二是结论不严密,科学的东西是严密的,我们的学习就是通过严谨的态度,获得严密的结论,上面的回答就缺少一个前提条件,即受力面积相同。(2)要探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”,就要运用控制变量的思想,就是要设法改变受力面积,同时要保持其它因素都不变。比较丙、丁可以看出,与甲相比,它们都改变了受力面积,都保持了压力不变,似乎两个图都符合控制变量的要求。如果你再仔细观察丙中不是海绵,你就会明白丙改变了受力物体的硬度,不符合控制变量的要求。

 

  答案:(1)受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显  (2)丁

 

  二、探究液体内部压强规律

 

  液体由于受到重力作用,对容器底部有压强;又由于具有流动性,对容器侧壁也有压强;液体内部向各个方向都有压强;液体压强的大小与液体的密度和深度有关,与液体的质量、容器的形状无关。要研究液体内部压强的大小和方向,我们要用到一个专门的器材──压强计。压强计中U型管左右液面的高度差能反映液体压强的大小,高度差大,反映液体压强大;橡皮膜在水中的方向能反映出液体压强的方向,橡皮膜朝下,它受到的液体压强朝上。

 

  例2  下表是小明同学利用图2所示的实验装置探究液体压强规律时所测得的部分数据。

 

 


实验次数

深度h/cm

橡皮膜在水中的方向

U型管左右液面高度差/cm

1

3

朝上

2.6

2

6

朝上

5.4

3

9

朝上

8.2

4

9

朝下

8.0

5

9

朝左

8.2

6

9

朝右

8.2


 

  (1)实验所得的数据有一组是错误的,其实验序号为________________。;

 

  (2)综合分析上列实验数据,归纳可以得出液体压强的规律:①____________________,该结论是通过分析比较实验序号____的数据得出来的。②_______________________,该结论是通过分析比较实验序号____的数据得出来的。

 

  解析:(1)液体内部压强的规律是:压强随深度的增加而增大,在同一深度,液体向各个方向的压强相等。这样找出第4次的数据“8.0”是错误的,应该也为“8.2”。(2)要通过实验数据,归纳得出液体压强的规律,就要观察比较数据的相同和不同点。观察第1、2、3次实验可以看出,深度增加,压强计中U型管左右液面的高度差增大,表明压强增大;观察第3、5、6次实验,可以得出在同一深度,液体向各个方向的压强相等。

 

  答案:(1)4;(2)①液体内部的压强随深度的增加而增大   1、2、3  ②在同一深度,液体向各个方向的压强相等  3、5、6

 

  三、测量大气压大小的实验

 

  与液体压强的产生原因相同,大气因为受到重力并具有流动性,所以大气对浸入其中的物体具有压强,大气压强的方向也是向着各个方向的。马德堡半球实验显示了大气压非常大,托里拆利实验能测量出大气压的数值,约等于76厘米水银柱产生的压强,合1.013×105Pa.

 

  例3   为测量大气压强的数值,王欣同学进行了如下实验,将塑料挂钩吸盘按压在光滑水平玻璃下面,挤出塑料吸盘内的空气,测出吸盘压在玻璃上的面积为S;将装适量细沙的小桶轻轻挂在吸盘下面的塑料挂钩上,如图3所示,用小勺轻轻向桶内加细沙,直到塑料吸盘刚好脱落玻璃板,测出此时塑料挂钩、小桶和沙的总重力为G。

 

 

  (1)吸盘即将脱离玻璃板时,空气对塑料吸盘的压力大小是__________,所测大气压强的数值是_____________。

 

  (2)该方法所测大气压强数值往往比实际值小一些,你认为产生这一误差的原因可能是(一条即可):___________________________________。

 

  解析:如果不挤出塑料吸盘内的空气,虽然吸盘的上下两个面都受到大气压强,但它们大小相等,方向相反,彼此平衡,吸盘下面是不可能挂住物体的。挤出塑料吸盘内的空气,吸盘就只受到大气给它向上的压力,其大小为F=PS(P为大气压,S为吸盘压在玻璃上的面积)。吸盘还要承受塑料挂钩、小桶和沙的总重力G,当吸盘刚好脱落玻璃板时,可以认为F=G,根据以上两个等式就可以测量出大气压的数值。可以想象,如果吸盘里面存有空气,它就会抵消一部分外面的大气压,使所测大气压强的数值偏小。

 

  答案:(1)G  G/S

 

  (2)吸盘的空气没有完全挤出(或吸盘的气密性不好;实验过程中有外部空气进入吸盘;吸盘脱离玻璃板前面积有所减小等)

 

  四、探究浮力大小与哪些因素有关

 

  浸在液体或气体中的物体要受到液体或气体竖直向上的托力,这就是浮力。浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力,即F浮=G排液=ρ液gV排。可以看出,物体受到的浮力只与液体的密度和物体排开液体的体积有关,与物体的重力、密度、体积、形状等无关,与容器中液体的重力等无关。阿基米德原理不仅适用于液体,也适用于气体。此时F浮=ρ气gV排,浸在大气里的物体,V排=V物。

 

  例4  翔翔在家探究鸡蛋受到的浮力大小与哪些因素有关,如图4所示。请仔细观察图示并回答下列问题:

 

 

  (1)从A、B两图可知,鸡蛋在水中受到的浮力大小是___N。

 

  (2)根据、C两实验,他就得出鸡蛋受到的浮力大小与液体的密度有关,你认为对吗?________,理由是________。

 

  解析:(1)同一个物体在空气中和在液体中用弹簧测力计称重,我们会发现物体在液体中时弹簧测力计的示数变小了,这并不表示物体受到的重力变小了,而是因为物体受到液体给它向上的浮力,两次示数差多少,就表明浮力等于多少。即浮力可以用“称重法”测量,浮力的大小等于物体在空气中静止时弹簧测力计的示数减去物体在液体中静止时弹簧测力计的示数。(2)物体受到的浮力大小确实与液体的密度有关,但根据B、C两实验,得出这个结论并不对,因为没有控制变量,即B、C两实验中,除了液体种类不同外,鸡蛋排开液体的体积并不相同。

 

  答案:(1)0.5  (2)不对  实验中没有控制鸡蛋排开液体的体积相同

 

  五、探究物体浮沉的条件

 

  浸没在液体中的物体,如果只受到向下的重力G和向上的浮力F浮,不再受到其它的力,根据二力的平衡条件,当G=F浮时,物体可以静止在液体中或在液体中作匀速直线运动,我们称为悬浮;G>F浮时,物体在液体中加速向下运动,称为下沉;G<F浮物体在液体中加速向上运动,称为上浮;上浮的物体露出液面以后,由于排开液体的体积不断变小,浮力就不断变小,而物体的重力不变,当浮力减小到G=F浮时,物体不再上升,这就是漂浮。物体的浮沉除了根据二力的平衡条件理解之外,还可以根据密度关系。即物体的密度ρ物与液体的密度ρ液相比较,当ρ物=ρ液时,物体在液体中悬浮;当ρ物>ρ液时,物体在液体中下沉;当ρ物<ρ液时,物体在液体中上浮,直至漂浮。

 

  例5  某科学兴趣小组用以下器材设计实验,探究“物体漂浮时,所受浮力与自身重力的大小关系”。

 

 

  器材:弹簧秤、量筒、小塑料瓶、细线、若干玻璃珠。

 

  ①向量筒中注入适量的水,读出量筒中水的体积V1=30 毫升。

 

  ②在质量为5克的小塑料瓶中放入适量的玻璃珠,测出放有玻璃珠的小塑料瓶的重力G

 

  ③将该小塑料瓶放人量筒中,使它浮在水面上。稳定时读出水面对应的刻度V2=90 毫升。

 

  ④比较小塑料瓶的重力和所受的浮力的大小关系,可以初步得出结论。

 

  (1)使用测量仪器前,应观察它的量程和最小刻度值。图示弹簧测力计的量程是    牛。

 

  (2)小塑料瓶本身就能浮在水面,实验时为什么还要放入适量的玻璃珠?     

 

  (3)计算放有玻璃珠的小塑料瓶所受的浮力F=      牛

 

  解析:题目不是考查探究实验的结论,而是以这个实验为载体,对探究的过程进行考查,特别考查的是实验时,如何减小误差。因为本实验中小塑料瓶的重力太小了,如果直接用弹簧测力计测量,误差太大。同时由于小塑料瓶的重力太小,当它在水面漂浮时,受到的浮力也很小,这样它排开水的体积也很小,即将该小塑料瓶放入量筒中,使它浮在水面上。稳定时水面对应的刻度与原来相比变化不大,这也会增大实验误差,使测量不准确。为了避免上述情况的发生,最简单有效的方法便是在小塑料瓶中放入适量的玻璃珠,来增加瓶的重力。第3问让计算浮力,直接利用阿基米德原理就行了。

 

  答案:(1)5    (2)能用弹簧测力计比较准确地测量出小塑料瓶的重力(或“使塑料瓶有较大体积浸在水中,减小测量误差”)    (3)0.“浮力”考点解析

“浮力”考点解析
山东省高唐县琉寺中学 李洪生


  本部分的考点主要以填空题、选择、计算和实验题型出现,其中阿基米德原理和物体的漂浮条件应用可以用实验题型出现。在计算题中,阿基米德原理、浮力产生的原因、物体的浮沉条件和物体的漂浮条件常常紧密联系,增加了解题的难度,主要考查综合分析和解决问题的能力。

 

  考点一:阿基米德原理及其应用

 

  阿基米德原理适用于所有液体和气体。公式           ,决定因素是             。用称重法测量浮力大小可以得出阿基米德原理。

 

  例1  某同学通过实验来研究影响浮力大小的因素,做了如图1所示的一系列实验。

 

 

  (1)对比分析②③两次实验,得出的结论是:              ;

 

  对比分析③④两次实验,得出的结论是:                           ;

 

  对比分析④⑤两次实验,得出的结论是:                           ;

 

  (2)综合分析和归纳上述实验,得到的较为完整的结论是:_______________________。

 

  考点二:根据物体的浮沉条件判断物体的沉浮

 

  判断物体的浮沉,这可以用以下两种方法去确定:

 

  (一)用物体的浮沉条件,如果(浸没在液体中)F浮     G物,则物体悬浮,如果F浮  G物则物体下沉,如果F浮   G物则物体上浮最终静止时漂浮,

 

  (二)用ρ液和ρ物的大小关系即当ρ液=ρ物时 物体    ;当ρ液<ρ物时物体     ;当ρ液>ρ物时物体    最终漂浮。

 

  例2 如图2所示,将两块相同的橡皮泥做成实心球形和碗形,分别放入相同的甲、乙两杯水中,静止时甲杯中橡皮泥所受的浮力___________乙杯中橡皮泥所受的浮力(选填“大于”、“小于”或“等于”),______杯中水面升高得多。

 

 

  考点三:浮力的计算

 

  计算浮力有四种方法,但具体用哪种方法,一般思路是要先首先判断物体的浮沉,确定物体的浮沉后,如果V排和ρ液都已知或者是能解决,就要以用阿基米德原理公式求解,否则就要其它方法。

 

  例3 某人提起铝块的质量最大是34千克。问在水中能提起的铝块质量是多少千克?(已知ρ铝=2.7×103千克/米3   g=10N/kg )

 

  分析与解:人能够提起最重的重物,无论在空气中还是在水中,人对重物所加的最大拉力是不变的;在空气中对铝块进行受力分析:受到的重力和拉力是一对平衡力。

 

  即F拉=G=340N

 

  在水中,对铝块进行受力分析:受到的重力、拉力和浮力是平衡力。

 

  则有:F拉+F浮=G’     所以:F拉=G’—F浮 

 

  当铝块全部进入水中时,受到的浮力最大,此时V排等于物体的体积,则有:

 

  

 

  

 

  也就是说人在水中能提起的铝块质量是54千克。

 

  考点四:阿基米德原理和物体浮沉条件的综合应用

 

  例4 一个漂浮在小型游泳池水面上的小船,一个人从池里捞下面几种物体放入船中,其中能使池中水面升高的是(     )

 

  A.从池中捞铁块              B.从水面上捞木块

 

  C.从池中捞石块              D.将池中的一些水装入船中

 

  解析:要判断池中水面上升、下降或是不变,应比较被捞物体在捞起前排开水的体积和船排开水的体积以及捞起后和船作为一个整体漂浮时排开水的体积的关系,也就是比较物体被捞起前后浮力的大小是否变化。从池中捞铁块或石块前,船在水中漂浮,所受浮力等于船重力,铁块或石块沉底,所受浮力小于重力,而捞起后与船作为一个整体漂浮,所受浮力等于船重加铁块或石块重,所受浮力增大,排开水的体积增大,池中水面升高。木块捞起前后均漂浮在水面上,所受浮力不变,水面高度不变。水悬浮在水中时和捞到船上后,所受浮力不变,排开水的体积不变,水面高度不变。

 

  例5 如图3所示,在烧杯中漂浮着一块冰,冰中夹着一小块石子。当冰完全熔化为水时,水面将如何变化?

 

 

  解析:冰化成水,原来冰所排开水的体积被水占据,只要分析清楚冰未化成水前占有的体积V1冰化成水的体积V2之间的关系,即可得知水面的变化情况。若V1=V2,水面不动;V1<V2,水面上升;V1>V2,水面下降。

 

  如果水面漂浮的是纯净的冰块,它的重力G=ρ冰gV,排开水的体积为V1,有ρ冰gV=ρ水gV1;冰化为水后,水的重力等于冰的重力,有ρ冰gV=ρ水gV2。可以看出V1=V2。冰化为水后水面既不上升也不下降,液面高度不变。“浮力”典例赏析

“浮力”典例赏析
山东省高唐县琉寺中学 李洪生


  1.浸没在盐水中的鸡蛋(不沉底),所排开盐水的重力大约为(  )

 

  A.0.5N          B.5N          C.50N           D.500N

 

  思路解析:浸没在盐水中的鸡蛋将悬浮,因此鸡蛋的重力等于排开水的重力,而一个鸡蛋的重力大约为0.5N。

 

  答案:A

 

  2.把重5 N、体积为0.6cm3的物体投入水中,若不计水的阻力,当物体静止时,下列说法正确的是(  )

 

  A.物体上浮,F浮=6N                  B.物体悬浮,F浮=5N

 

  C.物体漂浮,F浮=5N                  D.物体沉在水底,F浮=6N

 

  思路解析:假设体积为0.6cm3的物体能浸没于水中,则F浮=ρ液gV排=1.0g/cm3×10N/kg×0.6cm3=6N,大于物体自身的重力,因此物体最终漂浮于水面上,由漂浮条件可得F浮=G=5N。

 

  答案:C

 

  3.质量相同的木块和铝块都放入水中,木块浮在水面上,铝块沉入水底。它们受的浮力大小是(  )

 

  A.木块大        B.铝块大        C.一样大        D.无法比较

 

  思路解析:此题无法直接用阿基米德原理比较木块的浮力和铝块的浮力,因为虽然木块体积大于铝块的体积,但由于漂浮在水面上,它在水下部分的体积与铝块的体积无法直接比较。此题可将相同的质量(重力)作为比较的桥梁,利用浮沉条件中浮力与重力的关系得出结论。木块在水中受的浮力等于木块的重力,铝块受到的浮力小于铝块的重力,而木块与铝块的重力相等,所以木块受的浮力大于铝块受的浮力。

 

  答案:A

 

  4.如图1所示,体积相同的甲、乙、丙三个物体浸没在水中。甲上浮、乙悬浮、丙下沉,在甲露出水面之前,关于它们所受浮力的说法正确的是(  )

 

图1

 

  A.甲受到的浮力大               B.乙受到的浮力大

 

  C.丙受到的浮力大               D.甲、乙、丙受到的浮力一样大

 

  思路解析:三球体积相同,由图示可以知道,甲乙丙排开的液体体积相同,所受浮力也一定相同。之所以甲上浮,是因为甲的浮力大于重力;乙悬浮说明了它受到的浮力等于它的重力;丙下沉说明它受到的浮力小于它的重力。所以D正确,ABC错。

 

  答案:D

 

  5.若要质量相等的铜块和铁块所受浮力相等,要把它们放在(  )

 

  A.水中           B.酒精中          C.水银中           D.盐水中

 

  思路解析:质量相等的铜块、铁块体积不等,若放到A、B、D中,都要下沉,排开液体的体积不等,浮力不等,只有放到水银中才能漂浮(水银的密度较铜、铁的大),浮力等于重力,故C是正确的。

 

  答案:C

 

  6.完全浸没在水中的乒乓球,放手后从运动到静止的过程中,其浮力大小的变化情况是(  )

 

  A.浮力不断变大,但小于重力

 

  B.浮力不变,但浮力大于重力

 

  C.浮力先大于重力,后小于重力

 

  D.浮力先不变,后变小,且始终大于重力直至静止时,浮力才等于重力

 

  思路解析:浸没后物体排开液体的多少不再改变,浮力大小与物体在液体内深度无关。因此乒乓球在水中运动时所受浮力不变。当球露出水面的过程中,它排开液体的体积逐渐变小,浮力开始变小。当浮力等于重力时,球静止在水面上,呈漂浮状态。

 

  答案:D

 

  7.由同种物质做成的实心正方体,放在水中后有1/3部分露出水面,现将露出水面的部分切去,则剩余的部分(  )

 

  A.将有部分露出水面                   B.将悬浮在水中

 

  C.将下沉入水底                        D.将有1/2部分露出水面

 

  思路解析:假设将露出水面的部分切掉后,正方体仍保持原来的位置不动,那它受到的浮力也将不变,但此时它的重力已减小,小于它的浮力,当它受到的浮力大于重力时,它将上浮。由于切割后它的密度是不变的,因此它排开液体的体积占总体积的比例是不变的。

 

  答案:A

 

  8.在远洋轮船的船舷上,都漆着五条“吃水线”,又称“载重线”,如图2所示。其中标有W的是北大西洋载重线,标有S的是印度洋载重线。当船从北大西洋驶向印度洋时,轮船受到的浮力以及北大西洋与印度洋的海水密度ρ1和ρ2的关系是(  )

 

图2

 

  A.浮力增大,ρ1=ρ2                      B.浮力减小,ρ1=ρ2

 

  C.浮力不变,ρ1>ρ2                        D.浮力不变,ρ1<ρ2

 

  思路解析:轮船行驶在北大西洋和印度洋上都是漂浮的,它受到的浮力都等于船的重力,由于船的重力是不变的,所以船受到的浮力也不变。由图可知轮船在北大西洋中排开液体的体积较小,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,当F浮不变,V排较小时,对应的液体密度ρ液较大,因此北大西洋的海水密度较大。

 

  答案:C

 

  9.将适量的橡皮泥捏黏在铅笔的一端(能使铅笔竖直浮在液体中),这就制成了一个很有用的土仪器。将它分别放到盛有不同液体的杯中,静止时的情景如图3所示。对于这个土仪器所运用的知识或用途,下列说法中不正确的是(  )

 

图3

 

  A.运用了二力平衡的知识                   B.运用了物体的漂浮条件

 

  C.用它可以比较不同液体密度的大小         D.用它可以测出液体密度的大小

 

  思路解析:此土仪器是根据物体的漂浮条件制成的,物体受到的浮力和重力是一对平衡力,A、B选项正确。它漂在不同密度的液体里,所受浮力大小是不变的,都等于土仪器自身的重力。根据阿基米德原理,浮力不变时,V排越大ρ液越小,因此根据它浸入液体里的体积多少来比较液体的密度。此土仪器不能具体测出液体密度的大小,因为还没有将它准确地标上刻度。

 

  答案:D

 

  10.通常在煮饺子时,先将包好的饺子放入沸水中,饺子将沉在锅底,这是为什么?待水沸腾后,饺子逐一浮出水面,这是为什么?煮一会儿后,往往需要向锅中加入少许凉水,这又是为什么?

 

  思路解析:煮饺子是日常生活中常见的现象,开始时,由于饺子所受的浮力小于重力,所以下沉;水沸腾时,由于饺子内部的空气受热膨胀,体积增大,排开水的体积也增大,所以饺子受到的浮力大于重力,上浮;而加入凉水的目的是降低水的温度,达到止沸的目的。

 

  答案:饺子所受的浮力小于重力,所以下沉;水沸腾后,饺子体积增大,排开水的体积也增大,饺子受到的浮力大于重力,上浮;加入少许凉水目的是使沸水放热,温度降低,达到止沸的目的。“浮力”错例解析

“浮力”错例解析
山东省高唐县琉寺中学 李洪生


  例1  两手分别拿着一个小木块和一个大石块浸没在水中。同时松手,小木块上浮.大石块下沉,所受浮力较大的物体是(    )

 

  A.小木块     B.大石块     C.一样大      D.无法确定

 

  错解:A

 

  分析:本题易错选A原因是不理解物体浮沉条件。浮力的大小跟液体的密度以及物体排开液体的体积有关,而与物体在液体中的运动状态无关。石块下沉是因为F浮石<G石,木块上浮是因为F浮木>G木,从以上两式并不能判断出F浮石和F浮木的大小关系。由于小木块和一个大石块浸没在水中即:V石排=V石,V木排=V木又因为V石>V木因而V石排>V木排根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排可知F浮石>F浮木所以本题应选B。

 

  正解:B

 

  点评:不明确物体的浮沉条件和影响浮力大小的因素的关系。浸没在液体中的物体,只受重力和浮力作用时,当浮力等于重力,物体悬浮;当浮力大于重力,物体上浮;当浮力小于重力,物体下沉。由此可知,物体的浮沉取决于浮力和重力的大小,物体所受浮力的大小和物体的浮沉(运动状态)无关。

 

  例2  一艘轮船从长江驶入东海,比较轮船在长江与东海里所受的浮力,下列说法中正确的是(     ) 

 

  A.由于轮船始终浮在水面上,所以它受到的浮力不变

 

  B.由于海水的密度大,所以轮船在海洋里受到的浮力大

 

  C.由于轮船排开海水的体积小,所以它在海洋里受到的浮力小

 

  D.由于轮船排开海水的体积大,所以它在海洋里受到的浮力大

 

  错解:A或C

 

  分析:本题易错选B或C原因是不能全面考虑影响浮力大小的因素,考虑到海水的密度大,而忽略船排开水的体积也发生了变化,误认为轮船从江面驶入海面,受到的浮力变大;考虑到轮船排开海水的体积小,而忽略液体的密度也发生了变化。轮船是漂浮在水面上,即F浮=G船,它从长江驶入东海时,船的自身重力没有变化,所以轮船在江水里和海洋里受到的浮力一样大。所以本题应选A。

 

  正解:A

 

  点评:不能全面考虑影响浮力大小的因素。根据阿基米德原理可知,物体所受浮力的大小既和液体的密度有关,又和物体排开液体的体积有关。

 

  例题:沉船打捞人员在水面下作业,他在续继下潜的过程中(   )

 

  A.所受浮力变大,压强变大          B.所受浮力变大,压强变小

 

  C.所受浮力不变,压强变大          D.所受浮力不变,压强不变

 

  错解:A

 

  分析:本题易错选A原因是不明确物体浸没在液体中时所受到的浮力大小不变即浸没在液体中的物体受到的浮力和深度无关,沉船打捞人员在水面下作业在续继下潜的过程中,排开液体的体积和水的密度都保持不变,根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排可知沉船打捞人员所受浮力变大又因为下潜的过程中水的深度增加根据液体压强公式P=ρgh可知沉船打捞人员所受压强变大,所以本题应选C。

 

  正解:C

 

  点评:不明确物体浸没在液体中时所受到的浮力大小不变。根据阿基米德原理可知,物体所受浮力的大小既和液体的密度有关,又和物体排开液体的体积有关。物体刚开始浸入液体中时,物体排开液体的体积随深度的增加而增大,物体所受的浮力也增大,但是当物体全部浸没时V排等于V物时,物体所受的浮力大小不变。例谈对浮力的错误认识

例谈对浮力的错误认识
湖北省枣阳市兴隆二中 谢江涛 亢 锋

错误一:只要物体浸在液体中,一定会受浮力

 

例1.有一根木桩,下端钉入水底的泥土中,已知木桩浸没在水中的体积为0.1m3,则木桩所受的浮力为多大?

 

错因:不明确浮力产生的原因。浮力产生的原因是:浸在液体中的物体受到液体上下表面不同的压力差,即F浮=F上-F下。由此可知只有F上>F下时,物体才受浮力即浸入液体中的物体,物体不一定受浮力的作用。本题易误用阿基米德原理求解。

 

即: F浮=ρ水g V排=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.1m3=980N

 

解析:液体或气体对浸入其中的物体产生的向上的压力与向下的压力差是浮力产生的原因,木桩钉入泥土中,底部没有受到水对它向上的压力,却受到水对它向下的压力,故木桩没有受到浮力的作用。因此浮力为0 N。虽然木桩也排开了水,但不能用阿基米德原理来计算浮力。

 

错误二:浮力的大小与物体浸没在液体中的深度有关,物体浸入越深,受到的浮力越大

 

例2.潜水艇从水面下5m深处下沉到10m深处,它受到的压强与浮力应是(   )

 

A.压强不变,浮力变小        B.压强变大,浮力变大

 

C.压强变大,浮力不变        D.压强变大,浮力变小

 

错因:不明确物体浸没在液体中时所受到的浮力大小不变。根据阿基米德原理可知,物体所受浮力的大小既和液体的密度有关,又和物体排开液体的体积有关。当液体的密度一定时,物体所受的浮力的大小与物体排开液体的体积正比,即液体的密度一定时,物体排开液体的体积越大,物体所受的浮力也越大。物体刚开始浸入液体中时,物体排开液体的体积随深度的增加而增大,物体所受的浮力也增大,但是当物体全部浸没时V排等于V物时,物体所受的浮力大小不变。

 

解析:由公式F浮=ρ液gV排可知,当物体浸没在液体中时,排开液体的体积和液体的密度不变,故浮力不变;而物体在液体中所受的压强随深度的增加而增加,因此压强增大。正确答案应选C。

 

错误三:浮力的大小与物体的体积有关,物体体积越大,受到的浮力越大

 

例3.关于浮力,下列说法正确的是(   )

 

A.体积相等的实心木球和铁球,投入足够多的水中,静止后木球受到的浮力较大

B.质量相等的实心木球和铁球,投入足够多的水中,静止后铁球受到的浮力较大

C.质量相等的实心木球和铁球,投入足够多的水银中,静止后两球受到的浮力相等

D.体积相等的实心木球和铁球,投入足够多的水银中,静止后两球受到的浮力相等

错因:不明确V排和V物的关系。根据阿基米德原理可知,物体所受浮力的大小既和液体的密度有关,又和物体排开液体的体积有关。当物体浸没在液体中时V排等于V物,这时V物越大V排也越大,物体受到的浮力也越大;当物体不是浸没在液体中时,物体所受的浮力与物体的体积无关。

 

解析:本题易错选B和D原因是不明确V排和V物的关系误认为V木大,F浮也一定大,而没有理解公式F浮=ρ液gV排中V排的含义,混淆了V排和V物。只有浸没在液体中的物体才有V排=V物。实心木球和铁球的密度均小于水银的密度,在水银中静止时,均漂浮,F浮=G物而且V排均小于V物。因为两球质量相等,所受重力相等,所以两球所受浮力相等。虽然V木>V铁,但浮力一样大,应选C。

 

错误四:液体的密度越大,对物体的浮力也越大。物体排开液体的体积越大,物体所受的浮力越大

 

例4.一艘轮船从长江驶入东海,比较轮船在长江与东海里所受的浮力,下列说法中正确的是(   )

A.由于轮船始终浮在水面上,所以它受到的浮力不变

B.由于海水的密度大,所以轮船在海洋里受到的浮力大

C.由于轮船排开海水的体积小,所以它在海洋里受到的浮力小

D.由于轮船排开海水的体积大,所以它在海洋里受到的浮力大

 

错因:不能全面考虑影响浮力大小的因素。根据阿基米德原理可知,物体所受浮力的大小既和液体的密度有关,又和物体排开液体的体积有关。当物体排开液体的体积一定时,物体所受的浮力的大小与液体的密度成正比,即物体排开液体的体积一定时,液体的密度越大,物体所受的浮力也越大。当液体的密度一定时,物体所受的浮力的大小与物体排开液体的体积正比,即液体的密度一定时,物体排开液体的体积越大,物体所受的浮力也越大。

 

解析:本题易错选B和C原因是不能全面考虑影响浮力大小的因素,考虑到海水的密度大,而忽略船排开水的体积也发生了变化,误认为轮船从江面驶入海面,受到的浮力变大;考虑到轮船排开海水的体积小,而忽略液体的密度也发生了变化。轮船是漂浮在水面上,即F浮=G船,它从长江驶入东海时,船的自身重力没有变化,所以轮船在江水里和海洋里受到的浮力一样大。所以本题应选A。

 

错误五:浮力大小与物体的运动状态有关,上浮的物体所受浮力大,下沉的物体所受浮力小

 

例5.把体积相同的实心铁块和木块,同时放入水中,当它们静止时(  )

 

A.铁块下沉至水底,木块漂浮在水面,木块受到的浮力大

 

B.铁块下沉至水底,木块漂浮在水面,铁块受到的浮力大

 

C.铁块和木块体积相同,所受浮力一样大

 

D.上述情况都有可能

 

错因:不明确物体的浮沉条件和影响浮力大小的因素的关系。浸没在液体中的物体,只受重力和浮力作用时,当浮力等于重力,物体悬浮;当浮力大于重力,物体上浮;当浮力小于重力,物体下沉。由此可知,物体的浮沉取决于浮力和重力的大小,物体所受浮力的大小和物体的浮沉(运动状态)。

 

解析:物体的浮沉取决于自身重力和所受浮力的大小,仅依浮力的大小是不能决定物体在液体中的状态。当两物体静止后,铁块下沉至水底,而体积相同的木块漂浮在水面(因为ρ铁>ρ水>ρ木),那么它们排开水的体积V木排<V铁排。根据公式 F浮=ρ液g V排。所以铁块受到的浮力大。故应选B。浮力的计算方法

《压强和浮力》学习指导

浮力的计算方法
湖北省枣阳市兴隆镇第二中学 谢江涛 周治军

浸入气体和液体中的物体会受到气体和液体对它竖直向上的浮力,那么,有哪些方法可以计算浮力的大小呢?下面介绍四种计算浮力的方法。

 

一、压力差法

 

浸入气体和液体中的物体,上下表面浸入气体和液体的深度不同,上表面浸入的深度小,受到的向下压力小,下表面浸入的深度大,受到的向上压力大,从而使物体受到向上的合力,就是浮力,这是浮力产生的原因。浮力的大小等于下表面受到的向上压力减去上表面受到的向下压力,这种计算浮力的方法称为压力差法。公式:F=F向上-F向下

 

 

例1.一个长方体的木块浸没在水中,上表面受到水向下的压力20N,下表面受到水向上的压力50 N,求该木块在水中受到的浮力是多大?

 

解:由题意可得:F=F向上-F向下=50N-20N30 N

 

答:该木块在水中受到的浮力是30N。

 

 

二、称重法

 

先用弹簧称称出物体在空气中的重量G,再用弹簧称称出物体浸入液体中时的重量F,两次的示数差,就是物体受到的浮力,这种计算浮力的方法称为称重法。公式为:F浮=G-F

 

例2.铝球挂在弹簧秤下,在空气中示数为4牛,将铝球浸没在水中示数为1.8牛,则铝球在水中受到的浮力是多大?

 

 

解:由题意可得:

 

F浮=G-F=4 N-1.8 N=2.2 N

 

答:铝球在水中受到的浮力是2.2 N

 

三、平衡法

 

当物体在液体表面或液体中静止时,有两种特殊的状态悬浮和漂浮,此时,在竖直方向上,物体受到向下的重力和向上的浮力是对平衡力,重力的大小等于浮力的大小,这种方法称为平衡法。公式:F浮=G。

 

 

例3.“武汉号”导弹驱逐舰在亚洲处于领先水平,参加了我国海军首批赴亚丁湾﹑索马里海域的护航任务。“武汉号”的排水量为7000t,是一种防空反潜反舰能力均衡的远洋驱逐舰。满载时,“武汉号” 受到的浮力有多大?(g=10牛/千克)

 

解:由题意可知,“武汉号”漂浮在水面上,浮力等于重力,即

 

F浮=G=mg=7000×1000Kg×10N/ Kg=70000000N

 

答:该冰块在水中受到的浮力是70000000N。

 

例4.一艘重1000000 N的潜水艇,悬浮在水中,求该潜水艇在水中受到的浮力是多大?

 

 

解:由题意可知,潜水艇悬浮在水中,浮力等于重力,即F浮=G=1000000N

 

答:该物体在水中受到的浮力是1000000N

 

四、公式法 

 

阿基米德原理:浸在液体(或气体)里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于被该物体排开的液体的重力,这种方法称为公式法,其公式为F浮=G排=ρ液gV排。

 

例5.一艘小船排开水的体积为10m?,求该小船受到的浮力多大?(g=10牛/千克)

 

 

解:由公式可得:F浮=ρ液gV排=1×10?㎏/m?×10N/ Kg×10m?= 100000N。

 

答:小船受到的浮力100000N液面是升还是降?

液面是升还是降?
湖北省枣阳市兴隆镇第二中学 谢江涛 周治军

 


“液面升降”问题是《压强和浮力》一章里的难点,不少同学往往感觉学习起来比较吃力,尤其是部分同学不注意题设条件不能合理进行分类讨论,容易得出错误结论。现就这类问题的结合题目例析如下,供大家思考。

 

例1.如图所示,一块冰漂浮在水面上,问:

 

 

(1)冰熔化后,容器中水面是上升、下降还是不变?

 

(2)若冰块漂浮在盐水中,冰块熔化后,液面又会怎样变化?

 

[分析] 冰熔化后,水面是升还是降,只要比较冰排开液体(水或盐水)的体积V排与冰熔化成水后体积V水的大小,就能做出正确地回答.

 

[解析]先求冰块漂浮时排开水的体积V排。由于冰块处于漂浮状态,则有F浮=G冰,即

 

ρ水gV排=m冰g,所以V排=m冰/ρ水……①

 

再求冰块熔化成水的体积V水。因为冰熔化成水后,质量不变,即m冰=m水,而ρ水= m水/V水,

 

所以,V水= m水/ρ水= m冰/ρ水……②

 

比较①、②两式可知:V排=V水,即冰块排开水的体积等于冰块熔化成水的体积,所以液面高度不变。

 

(2)同理,当冰块放入盐水中漂浮时F浮=G冰,所以冰块排开盐水的体积V排=m冰/ρ盐水。而冰块熔化成水的体积仍为V水= m冰/ρ水。由于ρ盐水>ρ水,所以V排<V水,这表示冰熔化后,容器中液面将上升

 

例2.水池中浮着一只装有石块的小船,若把石块卸下并投入池中,问:池中水面的高度是升高还是降低?

 

[解析]此问题有两个使水面高度发生变化的因素:一是投入水中的石块使水面上升,二是由于抛出石块,船的总重减少,船要向上浮起一些,将使水面下降。因此,解决这个问题的关键是比较石块入水后在水里占据的体积V石和船排水体积的减小⊿V排的大小。

 

先定性分析如下。投石前,根据阿基米德原理,船的排水量等于船受到的浮力,也即船和石块的总重力;投石后,船与石头分开,它们总的排水量等于船的重力与石块排开的水的重力之和。由于水的密度小于石块的密度,石块排开的水的重力必小于同体积石块的重力,所以卸石后船和石块的排水量之和小于卸石前船的排水量,故水面下降。

 

下面再进行定量的讨论。

 

设投石前船排水的体积为V排,投石后船排水的体积为V′排,石块在水里占据的体积为V石.

 

投石前,根据物体漂浮液面的条件,可有F浮=G船+G石+G人=m船g + m石g+ m人g

 

由阿基米德原理F浮=ρ水gV排,可有ρ水gV排= m船g + m石g+ m人g

 

所以,V排=                                  ①

 

投石后,船仍漂浮,但船中已无石头,所以,V′排=    ②

 

因此,船排开水的体积减小了 ⊿V排=V排-V′排=           ③

 

而石块投入水里排开水的体积就是石块的体积V石=         ④

 

比较③④两式,由于ρ石>ρ水,故<,即V石<⊿V排。这就是说,投入水中的石块排开水的体积不能补偿船减小的排水体积,总的排水体积减小了,所以水面的高度将下降。

 

[总结]若把石块换成了其他物体,则由于物体的密度不同,水面高度变化情况将不一样,其规律如下:

 

(1)当ρ物>ρ水时,由以上证明可知水面下降。

 

(2)当ρ物=ρ水时,物体悬浮。物体投入水中后物体排开水的体积为:

 

V物排===⊿V排,即水面高度无变化。

 

(3)当ρ物<ρ水时,物体漂浮。物体投入水中后物体排开水的体积为:

 

V物排====⊿V排,即水面高度无变化。《压强和浮力》考题赏析

《压强和浮力》考题赏析
山东省高唐县琉寺中学 李洪生 运春洁


  例1 下列现象中,为了增大压强的是(    )

 

  A.骆驼长着宽大的脚掌            B.载重汽车装有许多轮子

 

  C.坦克车装有宽宽的履带           D.压路机装有质量很大的碾子 

 

  解析:选项A中骆驼宽大的脚掌是增大受力面积,只能减小压强;选项B中,载重汽车的许多轮子,是增大受力面积,减小对路面的破坏,也是减小压强;选项C中,坦克的宽宽的履带,也是增大受力面积,减小压强。选项A、B、C均不符合题意。选项D,压路机装有质量很大的碾子,是在受力面积变化不大的情况下,大大增加对地面的压力,是增大压强。 

 

  答案:D 

 

  点评:记住增大压强和减小压强的几种方法,并能运用这些方法来解释生活中所遇到的一些实际问题,也是历年中考题的一个热点。

 

  例2 如图1所示,是某同学研究液体压强时,绘制的甲、乙两种液体的压强与深度的关系图象。由图可知,甲乙两种液体密度的大小关系为___________,其中_______液体是水。 

 

 

  解析:由图象可知,当甲乙两液体的深度均为4cm时,甲液体产生的压强为800Pa,乙液体产生的压强为400Pa,故ρ甲 =2ρ乙(或ρ甲>ρ乙);由液体压强公式P=ρgh,可知液体密度ρ= ,代入数据,可求得乙液体的密度为1.0×103kg/m3,故乙液体是水。

 

  答案:ρ甲 =2ρ乙(或ρ甲>ρ乙)   乙 

 

  点评:液体压强的计算分析是中考的热点题目,尤其该试题结合图像来考查我们,在分析时我们首先要读懂图像所给我们的信息,我们可以借助数学的平面直角坐标的知识来选取对应的数据,进而利用液压公式进行分析求解。

 

  例3 你是否有这样的经历:撑一把雨伞行走在雨中,如图2所示,一阵大风吹来,伞面可能被“吸”,严重变形。下列有关这一现象及其解释,正确的是(    )

 

  A.伞面被向下“吸”           B.伞上方的空气流速大于下方 

 

  C.伞上方的空气流速等于下方   D.伞上方的空气流速小于下方 

 

  解析:人们撑着雨伞在空气中行走时,气流被伞分成上下两部分,由于伞的形状上下不对称,在相同时间内,伞上方气流通过的路程较长,因而速度较大,它对伞的压强较小;下方气流通过的路程较短,因而流速较小,它对伞的压强较大,这样就在伞的上下表面产生压强差,可能把伞面压向上方,出现图中所示现象。故B选项正确。

 

  答案:B 

 

  点评:分析流体压强与流速的关系时,首先要找出流速大的位置,然后根据流速越大压强越小来分析问题。 

 

  例4 装有不同液体的甲、乙两烧杯,如图3所示,放入两个完全相同的玩具青蛙,当物体静止后两烧杯中液面恰好相平。液体对甲乙两烧杯底部压强分别是P甲、P乙,液体对两青蛙的浮力分别是F甲、F 乙,下列判断正确的是(  )

 

 

  A.P甲>P乙,F甲=F乙       B.P甲=P乙,F甲>F乙 

 

  C.P甲=P乙,F甲<F乙       D.P甲<P乙,F甲=F乙

 

  解析:从两幅图中可看出,青蛙分别漂浮、悬浮在甲、乙中,故它们受到的浮力等于它们的重力,而青蛙是相同的,故所受浮力相等,即F甲=F乙。根据阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排,可得到ρ液甲V排甲=ρ液乙V排乙,而V排甲<V青蛙,V排乙=V青蛙,所以ρ液甲>ρ液乙。而两烧杯底的液体深度相等,根据p=ρgh,可判断出P甲>P乙,故选项A正确。 

 

  点评:由此题我们也可以得到“漂浮在液面的物体,物体的密度小于液体密度;悬浮在液体中的物体,物体的密度等于液体的密度”的结论。

 

  跟踪训练:

 

  1.如图4所示,甲、乙两支完全相同的试管。分别装有质量相等的液体。甲试管竖直放置,乙试管倾斜放置,两试管液面相平。设液体对两试管底的压强分别为p甲和p乙,则(     )

 

 

  A.p甲< p乙            B.p甲= p乙

 

  C.p甲> p乙            D.条件不足,无法判断

 

  2.将一实心物体先后投入足量的水和酒精中,物体静止时,所受浮力分别为6N和5N,判定物体在水和酒精中的浮沉状态可能是(ρ酒=0.8×103kg/m3) (     )

 

  A.在水中漂浮,在酒精中漂浮   B.在水中漂浮,在酒精中沉底

 

  C.在水中悬浮,在酒精中漂浮   D.在水中沉底,在酒精中沉底

 

  答案:1.C  2.B


 

  

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