还剩6页未读,继续阅读
文本内容:
第14章压强和浮力【知识网络图示】[来源:中#国教#育出#版网]压力的定义垂直压在物体表面上的力[来源:中_教_网z_z_s_tep]定义物体单位面积上受到的压力公式p=单位帕斯卡牛/米2,简称帕,符号为Pa[来源:中国教育出版网zzstep.com]改变压力大小改变受力面积大小产生原因液体受重力,且具有流动性[来源:zzstep.com]对容器底、侧壁、液体内部都有压强压强随深度的增加而增大同一深度向各个方向的压强相等[来源:中国教育出版网zzstep.com]跟液体的密度有关系计算公式:p=可推导出p=ρgh测量工具压强计[来源:中_教_网z_z_s_tep]实际应用连通器、船闸等[来源:zzstep.com]大气压产生原因空气受重力作用,且具有流动性[来源:中|国教|育出|版网]证明大气压存在的实验马德堡半球实验大气压的变化随高度的增加而减小[来源:zzstep.com]液体沸点与大气压的关系大气压的应用活塞式抽水机、离心式水泵等气体的压强和流速的关系流速大,压强小;流速小,压强大浮力]阿基米德原理F浮=G排上浮F浮>G,ρ液>ρ物,向上运动漂浮F浮=G,ρ液>ρ物,部分体积露出液面[来源:中+教+网z+z+s+tep]悬浮F浮=G,ρ液=ρ物,在液体内部任意位置下沉F浮<G,ρ液>ρ物,向下运动轮船漂浮条件及应用[来源:中§教§网z§z§s§tep]潜水艇靠改变自身的重力来实现浮沉气球和飞艇靠充气或放气改变浮力实现浮沉[来源:中教网]例题
一、知识性专题专题1固体压强[来源:中+国教+育出+版网]例1你有这样的体会吗睡在“席梦思”软床上比睡在硬板床上舒服得多.一个质量为60kg的人,仰躺在硬板床上和“席梦思”软床上时,身体与床的接触面积分别约为
0.1m2和
0.4m2.请你通过计算压强来比较一下为什么睡在“席梦思”软床上更舒服.g=10N[来源:中国教育出版网zzstep.com]/kg来源:z|zs|tep.com]专题2液体压强例2甲、乙、丙三支相同的试管中都装有相同质量的水,现在把甲竖直放置,乙、丙倾斜放置水未流出,如图14-142所示,则哪支试管底部受到水的压强大[来源:中+国教+育出+版网]A.甲试管B.乙试管C.丙试管[来源:z|zs|tep.com]D.甲、乙、丙试管受到水的压强相同[来源:zzstep.com]专题3浮力例3如图14-143所示,把甲、乙、丙三个小球放入水中,已知V甲=V乙,m乙=m丙,则受到浮力最大的是[来源:中教网zzstep]A.甲球B.乙球C.丙球[来源:中国教育出版网zzstep.comD.无法判断
二、规律方法专题专题4浮力的解题思路[来源:zzstep.com]【专题解读】浮力是力学中综合性最强的知识,它与体积、质量、密度、二力合成、二力平衡及压强的知识紧密相关,所以它既是重点又是难点.对于浮力知识可以高度概括两点[来源:中教网]1阿基米德原理F浮=ρ液gV排,从公式中看出浮力的大小只与液体的密度和排开液体的体积有关,而与物体所处深度,物体的密度、体积等因素无关.当物体全部浸在液体里时,V物=V排;当物体部分浸在液体中时,V物>V排.[来源:中国教育出版网zzstep.com]2根据对物体的受力分析,列出力的关系式,是浮力与重力、拉力、压力之间建立起来的桥梁,这也是判断物体状态和解浮力题的关键.根据上述理解,我们确定解浮力题的基本思路有四步[来源:中教网zzstep]
①确定研究物体,并对物体进行受力分析.
②在受力分析的基础上,列出力的关系式.
③把阿基米德原理公式或密度、重力的计算公式代入关系式.[来源:中国教育出版网zzstep.com]
④根据已知条件解出所求量.例4小晨同学注意到新闻经常说国际原油价格涨至多少美元一桶,又说我国进口每吨原油提高多少元.他不知道原油的单位“桶”和质量常用单位“吨”之间有什么关系.他[来源:中国教育出版网]设法获得原油样品若干,将密度为
0.6×103kg/m
3、体积为100cm3的木块放入原油中,木块漂浮在油面上,有的体积露出油面.g取10N/kg1求木块受到的浮力.[来源:中国教育出版网zzstep.com]2若每只桶的容积为m3,则1吨原油等于多少桶专题5计算浮力的四种方法【专题解读】1浮力等于物体受到液体对它向上和向下的压力差.即F浮=F向上-F向下.[来源:中国教育出版网zzstep.com]2浮力等于物体的重力减去物体浸在液体中受到的拉力,即F浮=G-F拉.3根据阿基米德原理计算F浮=G排液=ρ液gV排.[来源:中§国教§育出§版网]4根据物体漂浮在液面或悬浮在液体中的条件F浮=G物,应用二力平衡的知识求物体受到的浮力.例5弹簧测力计下挂有一个重为12N、边长为l0cm的正方体合金块,当把合金块[来源:中_教_网z_z_s_tep]全部浸入水中时,弹簧测力计的示数为2N,此时合金块的上表面距水面0.5m,求这个合金块受到的浮力.g=10N/kg
三、思想方法专题专题6控制变量法[来源:中|国教|育出|版网]例7研究液体压强的实验中所选用的器材,除水、盐水外,还需、、.某同学用压强计研究液体的压强时,记录了5组数据,见下面表格;那么[来源:中国教育出版网zzstep.com]实验次数橡皮膜所处液体橡皮膜所处深度(cm)橡皮膜的朝向压强计左右液面高度差(cm)1水40朝上32水40朝侧面33水40朝下34水100朝下
7.35盐水100朝下81比较第次实验数据知在同种液体的同一深度处液体向各个方向的压强都相等.2比较第次实验数据知液体的压强随深度的增加而增大.[来源:中+教+网z+z+s+tep]3比较第次实验数据知液体压强跟液体密度有关.例8在探究“影响浮力大小的因素”这一问题时,班级的“物理小博士”为同学们做了如图14-144所示的一系列实验.请你从中选出一些图,针对某一个因素进行探究,并通过分析弹簧测力计的示数,说明你的探究结果.[来源:中国教育出版网zzstep.com]专题7等量代换法[来源:中.教.网z.z.s.tep]【专题解读】等量代换法是科学研究中常用的方法之一,是在不能测量或求出某个物理量的时候,通过求出与之相等的物理量来间接求出未知量的方法.例9给你如下器材一个圆形塑料吸盘、一块玻璃、一根细线、一把刻度尺、一只[来源:中教网]量程足够大的弹簧测力计,你能否用这些器材粗略地测出大气压的值要求1写出实验步骤.2写出大气压强的计算公式.[来源:中*国教*育出*版网]专题8图像法【专题解读】图像法在物理学中经常利用,表示一个物理量随另一个物理量的变化情况[来源:zzstep.com],它可以直观、形象地表示物理量间的变化规律.例10如图14-145甲所示,将—挂在弹簧测力计上的圆柱体金属块缓慢浸入水中水足够深,在圆柱体接触容器底之前,能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体下表面到水面[来源:中_国教_育出_版网]距离h的关系图像是如图14-145乙所示的【课堂检测】[来源:中#教#网z#z#s#tep]
一、选择题1.下列事例中;为了减小压强的是A.注射器的针头做得很尖B.压路机上碾子的质量很大[来源:zzstep.com]C.载重汽车装有许多很宽的车轮D.滑冰运动员的冰鞋上装有冰刀2.下列关于压力和压强的说法正确的是A.单位面积上受到的压力越大,压强越大B.受力面积越大,压强越小[来源:中+国教+育出+版网]C.重力越大,压力越大D.压力越小,压强越小3.下列器具不属于利用连通器原理工作的是A.钢笔吸墨水B.船闸[来源:中国教育出版网]C.锅炉水位计D.茶壶4.如图14-146所示的事例能减小压强的是[来源:中国教育出版网zzstep.com]5.把可乐瓶去掉瓶底,倒放,如图14-147所示,把一乒乓球放入,堵住瓶口,往瓶内倒水,对乒乓球受力分析正确的是A.重力、浮力、压力B.浮力、压力、支持力[来源:中#教#网z#z#s#tep]C.重力、压力、支持力D.重力、支持力、浮力6.研究发现,同一物体在地球的不同纬度所受的重力不同,物体越靠近赤道,所受重力越小;越靠近地球两极,所受重力越大.一艘[来源:中国教育出版网]军舰从我国青岛港出发,前往位于赤道附近的亚丁湾执行护航任务,若海水密度及舰艇质量不变,比较两地,则该舰艇()A.在亚丁湾所受的浮力较小[来源:zzstep.com]B.在亚丁湾所受的浮力较大C.在两处所受的浮力相等D.在亚丁湾所排开海水的重力较大[来源:中国教育出版网zzstep.com]7.如图14-148所示是甲、乙两种液体内部压强与深度关系的图像,设液体甲的密度为ρ甲,液体乙的密度为ρ乙,则ρ甲和ρ乙的关系是A.ρ甲<ρ乙B.ρ甲>ρ乙[来源:中|教|网z|z|s|tep]C.ρ甲=ρ乙D.无法确定8.某农户生绿豆芽时,将绿豆倒入盛水的容器中,发现成熟饱满的绿豆沉入水底,干瘪、虫蛀的绿豆漂浮在水面上,产生这一[来源:中#国教#育出#版网]现象的原因是A.沉底的绿豆受到的浮力小于重力,漂浮在液面的绿豆受到的浮力大于重力B.沉底的绿豆受到的浮力小于重力,漂浮在液面的绿豆受到的浮力等于重力[来源:教育出版网zzsC.沉底的绿豆受到的浮力大于重力,漂浮在液面的绿豆受到的浮力等于重力D.沉底的绿豆受到的浮力等于重力,漂浮在液面的绿豆受到的浮力小于重力9.木头、小鱼、石块、海螺在水中的位置如图14-149所示,分析它们所受的浮力,错误[来源:中国教育出版网zzstep.com]的是A.木头受到的浮力等于它自身的重力B.小鱼受到的浮力等于它排开的水受到的重力[来源:中_教_网z_z_s_tep]C.石块受到的浮力等于它自身的重力D.海螺受到的浮力等于水对它的压力差
二、填空题[来源:中+教+网z+z+s+tep]10.如图14-150所示,在雪地里,步行的人陷入齐膝的雪中,而滑雪者却几乎不陷下去,这是因为.11.“六一”前夕,某质监部门对儿童玩具市[来源:zzstep.com]场进行了专项检查,发现个别玩具结构不太牢固,断裂后尖锐的边缘容易刺伤孩子,这是因为当人体碰上玩具尖锐的边缘时,减小了受力面积,它对人体的压强填“增大”“减小”或[来源:中#国教#育出#版网]“不变”.12.液体内部的压强随深度的增加而;铁钉越尖,越易钉入木板,说明压力的[来源:中.教.网z.z.s.tep]作用效果与有关.13.如图14-151所示的广告有科学性的错误,请你找出来,并简要说明它违背了什么[来源:z§zs§tep.com]物理原理或规律.错误是,它违背了______原理.14.我国举世瞩目的三峡大坝全线建成.拦河大坝之所以修成“上窄下宽”的形状,是因为.三峡大坝的船闸是在[来源:z|zs|tep.com]实际中的具体运用,它能让大型轮船在上下游之间顺利往返航行15.装开水的热水瓶,有时第二天会出现难拔出瓶塞的现象,其原因是.[来源:中教网]16.一艘船的排水量为8000吨,则满载时它受到的浮力为N,若其最大[来源:中_国教_育出_版网]载货量为5000吨,而现在实际上只载货4000吨,则受到浮力为N.g=10N/kg17.如图14-153所示,重为3×105N的飞艇静止在空中,飞艇受到的浮力大小为N[来源:zzstep.com],方向竖直.
三、作图与实验探究题18.如图14-154所示,甲、乙、丙三支相同的试管竖直放在水平桌面上,已知甲试管内放有一定质量的水,若要在乙试管内放盐水,丙试管内放酒精,使三支试管底部受到的液体压强相等,请在乙、丙试管中用实线画出各液面大致的位置.ρ盐水>ρ水>ρ酒精19.如图14-155所示,把两支完全相同的密度计分别放在甲、乙两种液体中,所受到的浮力为F甲和F乙,则F甲F乙;若它们的液面相平,则两液体对容器底部的压强关系是P甲P乙.
四、计算题20.小莉同学用水桶给刚刚栽上的树苗浇水.桶装满水时,水桶、水和漂浮在水面上的水勺的总重为120N,水面距桶底高度h=0.3m.g取10N/kg,ρ水=
1.0×103kg/m3问1桶装满水时,水对桶底的压强多大2小莉将水桶提离地面
0.2m后,沿平地行走20m到栽树处,求整个过程中人对水桶所做的功.3若水勺的质量为
0.5kg,且完全漂浮在水面,求水勺受到的浮力大小.参考答案1.C[提示AD选项属于减小受力面积增大压强,B选项属于增大压力增大压强.只有C选项属于增大受力面积减小压强.]2.A[提示压力与重力是两个不同的概念,当把物体静放在水平面上时,重力与压力相等,可以认为重力越大,压力越大,但有时压力的大小与重力的大小无关,如把物体压在竖直墙壁上,墙受到的压力与物体的重力无关,所以C选项错.根据p=可知,压力越小,但受力面积不确定时,无法判断压强的大小,所以D选项错.]3.A[提示钢笔吸墨水是利用大气压强.]4.C5.C[提示浮力产生的原因是浸没在液体中的物体上、下表面受到的压力之差造成的,而乒乓球的下表面不受水产生的压力,所以乒乓球不受浮力作用.]6.A[提示舰艇无论在什么地方,它总是漂浮在水面上,所受的浮力与重力是相等的,由于舰艇的重力与排开水的重力大小均与所处的纬度有关,所以在同一位置时它们的大小始终相等,位置发生变化时,同时增大或同时减小,根据越到赤道重力越小可知,在亚丁湾舰艇所受的重力较小,同样浮力也较小.]7.B[提示根据p=ρgh,可知ρ=.作纵坐标的平行线与甲、乙图像相交于两点如图14-158所示时的深度相同,但P甲>p乙,由于ρ=,所以ρ甲>ρ乙.]8.B[提示物体的浮沉取决于重力与浮力的大小关系,当重力大于浮力时物体会下沉,当重力等于浮力时物体会悬浮或漂浮.]9.C10.压力一定时,受力面积越大,压强越小11.增大[提示根据p=可知,当压力一定时,减小受力面积增大压强.]12.把手帕垫在手上受力面积减小[提示把手帕垫在手上后,相当于把塑料袋的带子增加了宽度,增大了受力面积,在压力一定的情况下能减小压强.]13.增大受力面积[提示根据p=ρgh可知,当液体密度一定时,压强随深度的增加而增大.]14.105[提示离井底5m的水深为10m,则p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×l0m=105Pa.]15.壶嘴与壶身的水面不相平连通器16.液体压强随深度的增加而增大连通器[提示拦河坝的作用是拦水,而液体的压强随深度的增加而增大,那么坝底受到的压强就大些,如上下一样宽就容易被冲倒,所以为防止被水冲倒,拦河坝底部必须做成比上部宽些.]17.由于瓶内温度降低,瓶内气压小于外界大气压[提示当瓶内温度降低后,液体上方空气中的水蒸气液化,使瓶内气压减小,且小于外界大气压.]18.不变10[提示小物块投入装满水的烧杯后,水的深度不变,由p=ρgh可知,烧杯底部受到水的压强不变.由于小物块恰能在水中悬浮,可以确定ρ物=ρ水,m=ρ物V=
1.0×103kg/m3×10×10-3m3=10kg.]19.2×103=[提示水对水槽底的压强为p=ρgh=
1.0×103kg/m3×10N/kg×
0.2m=2×103N,由于松开铁夹后,a管和b管通过橡皮管与烧杯底部相连通,组成一个连通器,根据连通器的原理知,松开铁夹后,两管中的液面最终与烧杯内的水面保持相平.]20.8×1077×l0721.3×105向上[提示因为飞艇静止在空中,所以F浮=G=3×105N.]22.如图14-159所示.[提示由p=ρgh得h=,当压强p相等时,密度ρ越小,深度h越大,所以h盐水<h水<h酒精.]23.=<[提示两支完全相同的密度计重力相等,G甲=G乙,甲、乙都在液体中漂浮,F甲=G甲,F乙=G乙,所以F甲=F乙.从图中可以看出V排甲>V排乙,由F浮=ρ液gV排得,ρ甲<ρ乙,又因为h甲=h乙,根据p=ρgh可知,p甲<p乙.]24.解F象=G象=m象g=2×103kg×10N/kg=2×104N,p象==8×104Pa,P人=
1.25×105Pa,因为p人>P象,所以人妈妈在沙地上留下的脚印比小象的深.25.解1桶装满水时,水对桶底的压强p=ρgh=
1.0×103kg/m3×10N/kg×
0.3m=3000Pa.2人对水桶所做的功W=Gh=120N×
0.2m=24J.3漂浮时,水勺受到的浮力F浮=G物=mg=
0.5kg×l0N/kg=5N.压强的概念增大或减小压强的方法规律液体的压强压强压强和浮力大气压的存在大气压强测定大气压物体浮沉条件浮力浮力的应用。