压强和浮力的专题复习.doc
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压强和浮力
(复习)
(一)复习方法指导
1、压强
压力和压强是物理学中的重要概念,这一单元的内容有三个部分:
(1)压力压强的概念,固体压强的计算;
(2)液体的压强;
(3)大气压强;
压强是贯穿这一单元的主干,是本单元学习的重点,也是考试重点。
学习时应注意以下几个问题:
一、抓住特点:
对比进行复习。
将有联系,而又不同的概念、公式等对比分析是学习物理常用的方法。
例如将压力与重力进行对比分析便于找出它们的区别和联系。
学习压强时,可将压强和压力进行对比分析;再如P=F/S,P=ρgh都是计算压强的公式,在运用它们分析、计算压强时,要注意它们的条件和适用范围,P=F/S适用于固体、液体和气体,常用来计算固体的压强,公式变形后,F=P·S常用来计算液体和气体对受力面的压力。
而P=ρgh是液体压强计算公式,不能用它来计算气体压强。
二、由于固体和液体的性质不同,在计算它们的压力和压强时,要采用不同的方法。
在计算固体的压力、压强时,要先算压力后算压强,压强一般用P=F/S计算。
液体对容器底的压力不一定等于液体重力,所以在计算液体的压力,压强时要先用P=ρgh求压强,利用公式F=P·S求出液体对容器底的压力。
三、抓特性,简化分析和计算过程:
P=F/S一般用来求固体对受力面的压强。
P=ρgh一般用来计算液体在某一深度时的压强,但对于上下截面相同,密度相同的柱形物体、长方体等也可用P=ρgh计算固体压强,若容器为柱形容器,则容器内所盛液体对容器底的压力大小等于液体重,可以用公式P=F/S求液体的压强。
在归纳解题思路和方法时,不但要总结出一般规律,还要找出它们的特性,特殊的解题方法。
2、浮力:
浮力是初中学的重点和难点,也是中考的热点,涉及到的知识有,浮力的概念,阿基米德原理,浮沉条件及应用,知识综合性强,题目难度大,复习时应注意以下几点:
(1)采用对比的方法,弄清容易混淆的概念。
如“浸在”和“浸没”的区别。
“排开液体的体积”和“物体的体积”的关系;“漂浮”与“悬浮”的区别……都可以通过对比,明确它们之间的区别和联系,加深对概念的理解。
(2)浮力问题经常应用到同一直线上二力的合成和二力平衡的有关知识,并在此基础上演化出同一直线上三力平衡或多个力平衡,所以在解决浮力综合题时,对选取对象进行受力分析有着很重要的意义。
浮力的综合题往往需综合运用力的平衡原理和阿基米德原理求解。
(3)在解决较难的浮力综合题时,还要应用密度公式、重力和质量的关系式,压力和压强公式等。
这些知识的熟练掌握和运用对解浮力问题也起到很关键的作用。
(4)解决较难的浮力问题时,要明确解题思路,掌握一般浮力问题的解题步骤:
①分析物体的状态;
②对物体进行受力分析,并画出力的示意图;
③根据力的平衡原理列方程求解。
(5)较复杂的浮力问题:
物体所处的状态往往是变化的。
无论物体所处状态发生几次变化,都要根据物体受力的不同状态,分别进行受力分析,列出几个对应的力的平衡方程,并逐个求解。
(二)例题解析:
例1、如图所示,物体受到的重力为9.8N,用29.4N的力垂直于墙压住物体,则墙壁受的压力是( )
A、9.8N B、19.6N C、29.4N D、39.2N
分析与解:
本题关键是能正确区别压力和重力,明确压力不一定都是由于重力产生的,墙壁受到的压力与重力无关,压力等于29.4N。
答案:
正确的选项是C。
说明:
(1)压力不是重力,要通过对比将压力与重力区别开。
(2)要会作压力示意图。
例2、图钉尖的面积是0.3mm2,图钉帽的面积是0.75cm2,往墙上按图钉时,手对钉帽的压力是15N,求:
(1)手对钉帽的压强是多少?
(2)钉尖对墙的压强是多大?
分析:
这是一道固体压强的问题:
利用P=F/S解题时,应先在已知条件里将单位统一成国际单位。
本题中墙受到钉尖的压力与手对钉帽的压力相等,是重要的隐含条件,是解此题的关键。
已知=0.3mm2=0.3×10-6m2
=0.75cm2=0.75×104m2
求:
(1)
(2)
解:
=15N/0.75×10-4m2=2×105Pa
=15N/0.3×10-6m2=5×107Pa
答:
手对钉帽的压强是2×105Pa,钉尖对墙的压强是5×107Pa。
说明:
(1)由压强公式P=F/S和本题的计算结果可知,当压力F一定时,压强跟受力面积成反比,受力面积越小压强越大。
钉帽的面积是钉尖面积的250倍,钉尖对墙的压强是钉帽受到手的压强的250倍。
图钉尖的面积做的小,是为了增大尖对墙的压强,图钉帽的面积大,是为了减小手指受到的压强。
实际生活中,剪子、斧头等用过一段时间要磨一磨,就是在压力一定时,减小受力面积,以增大压强。
坦克、拖拉机有宽宽的履带、铁路的钢轨辅在枕木上,就是在压力一定时增大受力面积,以减小对地的压强。
(2)在压力一定时,也可以用比例法求钉尖对墙的压强。
解:
∵,
∴,,
=×2×105Pa=5×107Pa
例3、甲、乙两个大小、形状相同的容器都放在水平面上,如图所示。
(1) 若两容器内装满水时,水对容器底的压强分别为P甲、P乙,水对容器底的压力分别为F甲和F乙,则P甲______P乙,F甲_______F乙。
(填“>”“<”或“=”)
(2)若两个容器装入质量相等的水,水未装满,此时水对容器底部的压强分别为P甲',P乙',对容器底部的压力分别为F甲',F乙',则P甲'______P乙';F甲'_____F乙'。
(填“>”“<”或“=”)
分析:
(1)当容器装满水时,甲、乙两个容器底部所在的深度相同,又装的是同一种液体,密度一定,由公式P=ρgh可知P甲=P乙。
再根据F=P·S,甲容器的底面积大于乙容器底面积,所以F甲>F乙。
(2)若甲、乙两容器装有质量相同的水,但水未装满时如图所示,甲容器底所在的深度小于乙容器底所在的深度,h甲
说明:
(1)比较或计算上、下粗细不同的容器底部的压力和压强,一般的解法先用P=ρgh求压强,再用公式F=P·S求压力。
(2)比较容器底部受的压力还可以用容器内的液体重为中间量,比较容器底的压力F与液体重G液的大小。
例4、A、B两物体质量相等,将它们投入水中时,A漂浮,B悬浮,比较它们受到的浮力FA、FB和排开水的体积V1、V2的大小( )。
A、FA=FB,V1
分析:
AB两物体的质量相同,所受的重力相同,投入水中后,A漂浮,B悬浮,根据漂浮和悬浮条件
F浮=G物可知,AB两物体所受的浮力相等,即:
FA=FB,由此结论可以排除B和D。
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,A、B两物体浸入同种液体中,ρ液相同,F浮也相同,由此可以推断V排也相同,即A、B两物体排开液体的体积V1=V2。
答案:
正确的选项是C。
例5、体积相同的三个物体A、B、C放入水中,物体静止时处于图中所示的状态,A、B、漂浮,C沉底,下列说法正确的是( )。
A、A、B受的浮力一样大。
B、C受的浮力最大。
C、物体C的密度最大。
D、物体A、B的密度一样大。
分析:
根据阿基米德原理F浮=ρ液gh排可以判断A、B、C三物体所受的浮力谁大;A、B、C都浸入水中ρ液同,三个物体的体积是相同的,A、B漂浮,C沉底,物体C排开水的体积大于A和B,根据阿基米德原理,决定浮力大小的两个因素是ρ液和V排,在ρ液相同时,V排大的物体所受的浮力也大。
因此,选项A、B中正确的是B。
用密度比较法可以判断物体C的密度最大。
因为C沉入水底,说明C的密度大于水,即ρC>ρ水,又因为AB都漂浮水面,A和B的密度都小于水,由此可知C是对的。
判断物体A、B的密度谁大可用漂浮条件和阿基米德原理,因为A、B都是漂浮,所以A、B所受的浮力都等于重力。
即FA=GA,FB=GB,根据阿基米德原理F浮=ρ液gh排,ρ液相同,V排B>V排A,所以有FB>FA,GB>GA,mB>mA,即B重大于A重,B的质量大于A,又因为A、B体积相同,所以AB的密度不同,D是错误的。
答案:
正确的选项是B和C。
说明:
(1)判断浮力大小的方法,一是用阿基米德原理,浮力大小F浮由液体密度ρ液和排开液体的体积V排决定,二是漂浮悬浮条件F浮=G物。
(2)用密度比较法可以比较浸入液体中的物体的密度大小,即:
漂浮时ρ物<ρ液,悬浮时ρ物=ρ液,下沉时,ρ物>ρ液。
例6、一木块漂浮在水面上,静止时,浸入水中的体积是360cm3,求:
(1)木块所受的重力是多少N?
(2)若在木块上加2.4N竖直向下的压力,木块恰好全部浸没水中,木块的密度多大?
分析与解:
以木块为研究对象,先分析木块的状态,再分析木块在不同状态下的受力情况,列出力的平衡方程。
(1)木块漂浮时,它受到重力和浮力两个力的作用,G木与F浮是一对平衡力。
已知木块浸入水中的体积V排和水的密度ρ水,可用阿基米德原理求出浮力,再用漂浮条件G物=F浮求出木块重。
F浮=ρ水gV排
=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×3.6×10-4m3
=3.6N
G木=F浮=3.6N
(2)加上2.4N压力后,木块受三个力:
浮力、重力和压力。
木块恰好全部浸没水中V排'=V木。
F浮'=F压+G木。
ρ水gV排'=2.4N+3.6N=6N
ρ水gV木=6N……①
木块漂浮时,G木=F浮
ρ木gV木=3.6N……②
①式÷②式:
ρ木=0.6×103kg/m3
(三)练习题:
1、如图:
铜铁两个圆柱体的高度相同,将它们放在水平桌面上,比较桌面受到的压强( )[ρ铜>ρ铁]
A、铜柱体对桌面的压强大。
B、铁柱体对桌面的压强大。
C、铜、铁柱体对桌面的压强一样大。
D、无法判断。
2、如图所示:
将一个两端开口的玻璃筒的下端盖上一块薄塑料片A,竖直插入水中,塑料片离容器底10cm,容器内水深30cm,缓慢地在玻璃筒里注入煤油,筒里煤油深_______cm时,塑料片将会下落。
(ρ煤油=0.8×103kg/m3,g取10N/kg)
3、边长1dm的正方体铝块,浸没在水中如图,它的上表面离水面20cm,求铝块受到的浮力是_______N?
(ρ铝=2.7×103kg/m3)
4、重39.2N的金属球挂在弹簧秤下,将球浸没在水中时,弹簧秤的示数是34.3N,则金属球受的浮力是_______N,它的体积是__________m3,密度是_________kg/m3。
5、一个底面积为200cm2的柱形容器内盛有一定量的水,把它放在水平桌面上,将一个塑料小船放在容器中的水里,小船能漂浮在水面上,这时水对容器底的压强增大了150Pa,如图(甲)所示,若用力将小船压入水中,静止时,容器底对小船的支持力是1.8N,如图(乙)所示
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