初中物理：壓強(qiáng)與浮力
易錯(cuò)清單
1.壓力和重力
(1)壓力和重力是兩個(gè)完全不同的物理量,比較如下:
(2)壓力一般不等于重力,壓力和重力的大小沒有必然的聯(lián)系,只有當(dāng)物體放在水平支持面上時(shí),并且沒有外力時(shí),壓力和重力的大小才相等.如圖中壓力情況:
壓力分別為(a)G; (b)G-F; (c)F; (d)F; (e)F-G.
2.受力面積和底面積
受力面積是指物體間相互接觸并相互擠壓部分的面積,這個(gè)面積不一定等于底面積(如圖所示).
(a)圖中甲對(duì)乙的受力面積為S乙;
(b)圖中甲對(duì)地的受力面積為S甲(甲對(duì)地壓力為G甲+G乙);
(c)圖中甲對(duì)乙的受力面積為a2.
名師點(diǎn)撥
1.改變壓強(qiáng)的方法與實(shí)例
2.阿基米德原理及五點(diǎn)透析
(1)阿基米德原理內(nèi)容及公式:
①內(nèi)容:浸在液體里的物體受到液體豎直向上的浮力,浮力的大小等于它排開的液體受到的重力.
②公式:F浮=G排=m排g=ρ液gV排,式中ρ液表示液體的密度,V排是被物體排開的液體的體積,g取9.8N/kg.
(2)阿基米德原理的五點(diǎn)透析:
①原理中所說(shuō)的“浸在液體里的物體”包含兩種狀態(tài):一是物體的全部體積都浸入液體里,即物體浸沒在液體里;二是物體的一部分體積浸入液體里,另一部分露在液面以上.
②G排指被物體排開的液體所受的重力,F浮= G排表示物體受到的浮力的大小等于被物體排開的液體的重力.
③V排是表示被物體排開的液體的體積,當(dāng)物體全部浸沒在液體里時(shí),V排=V物;當(dāng)物體只有一部分浸入液體里時(shí),則V排
④由F浮=G排=m排g=ρ液gV排可以看出,浮力的大小只跟液體的密度和物體排開液體的體積這兩個(gè)因素有關(guān),而跟物體本身的體積、密度、形狀、在液體中的深度、液體的多少等因素?zé)o關(guān).
⑤阿基米德原理也適用于氣體,但公式中ρ液應(yīng)該為ρ氣.
提分策略
【趨勢(shì)總覽】
從近三年的各地中考來(lái)看,對(duì)本部分的考查呈現(xiàn)如下趨勢(shì):
1.本專題中考題型包括選擇題、填空題、實(shí)驗(yàn)題和計(jì)算題等.
2.中考�？贾R(shí)點(diǎn)壓強(qiáng)部分包括:理解壓強(qiáng)的概念,考查內(nèi)容有利用公式p=和p=ρgh進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算、增大與減小壓強(qiáng)的方法、利用控制變量法探究壓力的作用效果的實(shí)驗(yàn)和液體內(nèi)部壓強(qiáng)特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn),以及生活生產(chǎn)中與壓強(qiáng)、液體壓強(qiáng)和大氣壓強(qiáng)相關(guān)的問題;浮力部分包括:應(yīng)用流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系;阿基米德實(shí)驗(yàn)、運(yùn)用阿基米德原理進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算;物體的浮沉條件、利用浮沉條件解釋生活生產(chǎn)中的浮力現(xiàn)象.
中考熱點(diǎn):壓強(qiáng)的概念、壓強(qiáng)與流速的關(guān)系、浮沉條件及浮力的應(yīng)用等.
3.與壓強(qiáng)和浮力相關(guān)的試題一般都是聯(lián)系生活實(shí)際,應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題.
學(xué)科間的綜合主要是與數(shù)學(xué)、化學(xué)及生物知識(shí)的綜合問題.另外,浮力知識(shí)與生活生產(chǎn)聯(lián)系緊密,運(yùn)用浮力知識(shí)解釋現(xiàn)象和解決實(shí)際問題的開放性題目也逐漸增多.
錦囊妙計(jì)
1.計(jì)算壓強(qiáng)的兩個(gè)公式
(1)壓強(qiáng)公式p=是壓強(qiáng)定義的表達(dá)式,它表示壓強(qiáng)與壓力、受力面積三者的關(guān)系,是適應(yīng)于固體、液體和氣體的一般公式. p=ρgh是液體壓強(qiáng)公式,適用于計(jì)算液體壓強(qiáng),是在p=的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出來(lái)的.
(2)應(yīng)用公式p=計(jì)算壓強(qiáng)時(shí),注意F為垂直作用在物體表面上的力,不是物體的重力,S是受力面積,是指物體間相互接觸并互相擠壓部分的面積,不一定等于物體的底面積也不一定等于支撐面的面積.將公式變形為F=pS或S=可以計(jì)算壓力和受力面積.
(3)應(yīng)用p=ρgh計(jì)算液體壓強(qiáng)時(shí),注意h是從液面向下的垂直深度,不是到底部的高度.
(4)注意液體對(duì)容器底部壓力的大小不一定等于液體的重力,計(jì)算壓力時(shí)應(yīng)該用液體對(duì)底面的壓強(qiáng)乘以受力面積,只有柱形容器中液體對(duì)容器底部的壓力才等于液體的重力.
【典例】 在一個(gè)重8N,底面積為0.02m2的容器里裝56N的水,容器中水的深度為0.2m.把它放在水平桌面上,如圖所示(g=10N/kg).求:
(1)水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)和壓力;
(2)容器對(duì)桌面的壓力和壓強(qiáng).
【解析】
(1)根據(jù)p=ρ液gh可得水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)為:
p1=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2 000Pa.
則根據(jù)壓力的定義式F=pS得水對(duì)容器底部的壓力:F1=2 000Pa×0.02m2=40N.
本問題典型錯(cuò)解:水對(duì)容器底部的壓力為F=G液=56N,由p=求得水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)為p==2 800Pa.
(2)容器對(duì)桌面的壓力F2=G容器+G液=8N+56N=64N,由p=得容器對(duì)桌面壓強(qiáng)為p==3 200Pa.
本問題典型錯(cuò)解:容器對(duì)桌面的壓力為F=F1+G容器=40N+8N=48N,因此由p=求得水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)誤求為p==2 400Pa.
【點(diǎn)評(píng)】p=是壓強(qiáng)的定義式,即適用于任何情況(固、液、氣).尤其要注意F是指壓力,S是指受力面積(即壓力的作用面積).對(duì)于液體壓強(qiáng)來(lái)說(shuō),p=ρ液gh對(duì)液體壓強(qiáng)的求解來(lái)說(shuō)是絕對(duì)正確的,可以放心大膽的應(yīng)用;p=也適用液體,但使用時(shí)要注意上述錯(cuò)例中提到的問題.
2.固體、液體和氣體中的壓強(qiáng)特點(diǎn)
(1)固體可以沿力的方向大小不變地傳遞壓力,如在釘釘子時(shí),加在釘帽上的壓力可以大小不變地傳遞到釘子尖端.
(2)帕斯卡原理:加在被密封液體上的壓強(qiáng)能被液體大小不變地向各個(gè)方向傳遞,也就是說(shuō)液體具有流動(dòng)性,在密閉容器中,液體可以大小不變地傳遞壓強(qiáng).比如在液壓機(jī)的大小活塞上的液體壓強(qiáng)相同,但由于活塞面積不同,在兩個(gè)活塞上的壓力卻不同.
(3) 由于大氣的密度不均勻,因此大氣壓強(qiáng)只能通過(guò)測(cè)量得到.若已知大氣壓強(qiáng)p0和面積S可以根據(jù)F=p0S計(jì)算大氣壓力的大小.對(duì)于一定質(zhì)量的氣體,其壓強(qiáng)越大,體積就越小;壓強(qiáng)越小,體積越大.
3.求浮力的方法
稱重法:用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出物體的重力G,再用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出物體浸在液體中的示數(shù)G',則物體在液體中受到的浮力F=G-G';
壓差法:F浮=F上-F下,F上為物體受到的液體對(duì)它向上的壓力,F下為物體受到的液體對(duì)它向下的壓力.
阿基米德原理:F浮=G排液=ρ液gV排
平衡法:F浮=G;當(dāng)物體懸浮或漂浮時(shí),物體只受重力和浮力作用,且處于靜止?fàn)顟B(tài),此時(shí)浮力與重力相平衡.
4.應(yīng)用浮力的知識(shí)計(jì)算或測(cè)量物體的密度
應(yīng)用浮力的知識(shí)測(cè)量密度的方法有以下幾種:
(1)利用懸浮的條件(ρ物=ρ液),如醫(yī)院里常用這種方法測(cè)量血液的密度;
(2)利用稱重法,用彈簧測(cè)力計(jì)稱出物體的重力和受到的浮力,根據(jù)物體的重力計(jì)算出物體的質(zhì)量,根據(jù)受到的浮力和液體的密度計(jì)算出物體的體積,再計(jì)算物體的密度;
(3)利用量筒(或溢水杯等)測(cè)出物體的體積和漂浮時(shí)排開液體的體積,根據(jù)漂浮條件F浮=G物,計(jì)算出物體的質(zhì)量,再計(jì)算出物體的密度;
(4)直接利用密度計(jì)測(cè)量液體的密度.
5.物體受力情況分析
(1)漂浮或懸浮的物體受兩個(gè)力,重力和浮力,且二力平衡,即F浮=G;
(2)物體在拉力的作用下浸沒在液體中靜止時(shí),物體受到三個(gè)力的作用,分別是重力、浮力和拉力,它們的關(guān)系為:F浮+F拉=G;
(3)物體靜止在容器底部(不是緊密接觸)時(shí),物體受到三個(gè)力的作用,分別是重力、浮力和支持力,它們的關(guān)系為:F浮+N=G.
專項(xiàng)訓(xùn)練
一、 選擇題
1. 如圖所示,甲、乙兩臺(tái)秤上各有一個(gè)容器,一個(gè)裝滿水而另一個(gè)未滿,現(xiàn)各將一手指浸入水中,手指與容器壁、底均不接觸.則在手指浸入水中之后,兩臺(tái)秤的示數(shù)變化情況是( ).
A. 甲變小,乙不變
B.甲變大,乙不變
C.甲不變,乙變大
D.甲變小,乙變大
2.在兩個(gè)相同的薄壁塑料瓶(質(zhì)量忽略不計(jì))內(nèi)分別裝入體積相等、密度為ρ甲和ρ乙的兩種液體后密封,再把它們放入兩個(gè)裝有水的容器中,處于如圖所示狀態(tài).下列判斷正確的是( ).
A. ρ甲>ρ乙
B. ρ甲=ρ乙
C. ρ甲<ρ乙
D.無(wú)法判斷
3. 下列單位中,屬于壓強(qiáng)單位的是( ).
A. N/m2
B. m/s
C. kg/m3
D. J/s
4.如圖所示,在三個(gè)相同的容器中分別盛有甲、乙、丙三種液體;將三個(gè)完全相同的銅球,分別沉入容器底部,當(dāng)銅球靜止時(shí),容器底受到銅球的壓力大小關(guān)系是F甲
A. 一樣大
B.乙的最小
C.丙的最小
D.甲的最小
答案：C A A C
圖片
二、 填空題
5. 由于長(zhǎng)江上游的植被受到破壞,造成大量水土流失,江水渾濁,致使江水的 增大,故相同的深度的江水對(duì)堤壩 會(huì)增大,從而使堤壩受到破壞的可能性增加了.
6.如圖所示,將一鐵塊慢慢提起離開水面的過(guò)程中,鐵塊所受浮力的變化情況是 (填“增大”“不變”或“減小”);若某時(shí)刻h=5cm,鐵塊的底面積以1.0×10-2m2計(jì),則鐵塊下底面受到水的壓強(qiáng)是 Pa,此時(shí)鐵塊受到的浮力大小是 N. (取g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
7. 如右上圖所示的玻璃杯里裝有重3.6牛頓的煤油,油面高0.2米,已知杯底的面積是20平方厘米,則煤油對(duì)杯底的壓強(qiáng)是 帕斯卡,煤油對(duì)杯底的壓力 牛頓.(煤油密度0.8×103kg/m3)
8.如下圖所示,物體漂浮在圓柱形容器的水面上,B物體上放著一個(gè)物體A時(shí),B排開水的體積為V1;若將A取下放入水中靜止后,此時(shí)A、B兩物體排開水的總體積為V2,且V1-V2=2 dm3,g=10 N/kg,則水對(duì)容器底的壓強(qiáng)將 (填“增大”“減小”或“不變”),容器底對(duì)物體A的支持力是 .
8. 如圖所示,兩手指按住鉛筆尖和鉛筆頭,兩手指受到的壓力 ,兩手指受到的壓強(qiáng) (兩空均填“相等”或“不相等”),這表明 .
10. 長(zhǎng)江三峽大壩上下游水位差最高可達(dá)113m,上游的船要在船閘中經(jīng)過(guò)5個(gè)閘室使船體逐漸降低,每個(gè)閘室水位變化二十多米,因而三峽船閘的閘門非常大.其首級(jí)人字閘門每扇高39.5m,寬20.2m.倘若門外的水位高30m,則這扇閘門所受水的最大壓強(qiáng)是 Pa, 已知閘門所受水的平均壓強(qiáng)是最大壓強(qiáng)的一半,則這扇閘門所受水的壓力是 N. (g=10N/kg,ρ=1.0×103kg/m3)
三、 實(shí)驗(yàn)題
11. (1)在探究“壓力的作用效果與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中,小明和小紅利用圖所提供的器材(小桌、海棉、砝碼、木板)設(shè)計(jì)了圖(a)、(b)兩個(gè)實(shí)驗(yàn),通過(guò)觀察圖(a)、(b)后得出“壓力一定時(shí),受力面積越小,壓力的作用效果越明顯”的結(jié)論.此后小紅把小桌挪放到一塊木板上,發(fā)現(xiàn)小桌對(duì)木板的壓力效果不夠明顯,如圖(c)所示.通過(guò)對(duì)圖(a)、(c)的比較又得出“壓力一定時(shí),受力面積越小,壓力的作用效果越不明顯”的結(jié)論.
請(qǐng)你根據(jù)已學(xué)過(guò)的壓強(qiáng)知識(shí)分析:
①造成前后兩個(gè)結(jié)論不一致的原因是: .
②比較圖(b)和圖(c)可知,根據(jù)壓力的作用效果比較壓強(qiáng)的大小需要滿足的條件是: .
(2)物體在流體(液體和氣體)中運(yùn)動(dòng)時(shí),受到的阻礙物體運(yùn)動(dòng)的力,叫流體阻力.這種阻力的大小與哪些因素有關(guān)呢?
小明同學(xué)在仔細(xì)觀察如圖所示的應(yīng)用實(shí)例后,對(duì)影響流體阻力的因素提出一種猜想:流體阻力可能與運(yùn)動(dòng)物體表面粗糙程度有關(guān).
他設(shè)計(jì)了如下的實(shí)驗(yàn)方案:
①用彈簧測(cè)力計(jì)拉一艘底面光滑的船模型在水中運(yùn)動(dòng),記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1;
②用彈簧測(cè)力計(jì)拉另一艘底面粗糙的船模型在水中運(yùn)動(dòng),記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F2;
③通過(guò)比較F1與F2的大小,就能得出物體受到流體阻力是否與物體表面粗糙程度有關(guān).
請(qǐng)你對(duì)小明同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案中存在的問題,進(jìn)行評(píng)估(只需寫出一條評(píng)估意見): .
答案：
5.密度 壓強(qiáng)
6.減小 500 5
7. 1568 3.136
8.減小 20N
9.相等 不相等 在壓力一定時(shí),壓強(qiáng)的大小與受力面積大小有關(guān)
10. 3×105 1.2×108
圖片
答案：
11. (1)①前后兩次受力面的材料不同�、诒仨氃谙嗤奈矬w表面(或相同的材料)的情況下進(jìn)行比較.
(2)實(shí)驗(yàn)方案中存在的問題有:①?zèng)]有控制使用同一艘船模型;②沒有說(shuō)明船應(yīng)做勻速直線運(yùn)動(dòng);③沒有說(shuō)明彈簧測(cè)力計(jì)應(yīng)對(duì)船施加水平方向的力;④沒有控制船的運(yùn)動(dòng)速度相同;⑤船模型在水中低速運(yùn)動(dòng)時(shí),兩艘底面粗糙程度不同的船受到的阻力差別可能不大,彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)無(wú)法顯示差異.
圖片
四、 計(jì)算題
13.如圖所示,底面積為100cm2的燒杯裝水后的總質(zhì)量為2kg.現(xiàn)將質(zhì)量0.5kg的木塊浸入水中. (g=10N/kg,木的密度為0.5g/cm3)
請(qǐng)你思考回答問題:
(1)木塊靜止時(shí),所受的浮力為多大?浸在水面下的體積為多少?
(2)燒杯對(duì)水平面的壓強(qiáng)是多大?
圖片
14.如圖甲所示,一底面積為400cm2圓柱形容器內(nèi)盛足夠多的水,一實(shí)心正方體木塊漂浮在液面上,已知木塊的體積為1000cm3,ρ木=0.6×103kg/m3,求:
(1)這時(shí)木塊受到的浮力;
(2)此時(shí)木塊浸在水中的體積;
(3)若在木塊上放入一物體A后,木塊剛好浸沒在水中(如圖乙所示),則容器底部受到的壓強(qiáng)將增加多少.
答案：
13. (1)F浮=G=mg=0.5×10N=5N.
(2)F=mg=(2+0.5)×10N=25N.
14. (1)6N
(2)6×10-4m3
(3)100 Pa
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