初中物理：壓強與浮力

易錯清單

1.壓力和重力

(1)壓力和重力是兩個完全不同的物理量,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,只有當物體放在水平支持面上時,并且沒有外力時,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,這個面積不一定等于底面積(如圖所示).

(a)圖中甲對乙的受力面積為S乙;

(b)圖中甲對地的受力面積為S甲(甲對地壓力為G甲+G乙);

(c)圖中甲對乙的受力面積為a2.

名師點撥

1.改變壓強的方法與實例

2.阿基米德原理及五點透析

(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透析:

①原理中所說的“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,當物體全部浸沒在液體里時,V排=V物;當物體只有一部分浸入液體里時,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、液體的多少等因素無關(guān).

⑤阿基米德原理也適用于氣體,但公式中ρ液應該為ρ氣.

提分策略

【趨勢總覽】

從近三年的各地中考來看,對本部分的考查呈現(xiàn)如下趨勢:

1.本專題中考題型包括選擇題、填空題、實驗題和計算題等.

2.中考�？贾�識點壓強部分包括:理解壓強的概念,考查內(nèi)容有利用公式p=和p=ρgh進行簡單的計算、增大與減小壓強的方法、利用控制變量法探究壓力的作用效果的實驗和液體內(nèi)部壓強特點的實驗,以及生活生產(chǎn)中與壓強、液體壓強和大氣壓強相關(guān)的問題;浮力部分包括:應用流體壓強與流速的關(guān)系;阿基米德實驗、運用阿基米德原理進行簡單的計算;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:壓強的概念、壓強與流速的關(guān)系、浮沉條件及浮力的應用等.

3.與壓強和浮力相關(guān)的試題一般都是聯(lián)系生活實際,應用所學知識解決實際問題.

學科間的綜合主要是與數(shù)學、化學及生物知識的綜合問題.另外,浮力知識與生活生產(chǎn)聯(lián)系緊密,運用浮力知識解釋現(xiàn)象和解決實際問題的開放性題目也逐漸增多.

錦囊妙計

1.計算壓強的兩個公式

(1)壓強公式p=是壓強定義的表達式,它表示壓強與壓力、受力面積三者的關(guān)系,是適應于固體、液體和氣體的一般公式. p=ρgh是液體壓強公式,適用于計算液體壓強,是在p=的基礎(chǔ)上推導出來的.

(2)應用公式p=計算壓強時,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=可以計算壓力和受力面積.

(3)應用p=ρgh計算液體壓強時,注意h是從液面向下的垂直深度,不是到底部的高度.

(4)注意液體對容器底部壓力的大小不一定等于液體的重力,計算壓力時應該用液體對底面的壓強乘以受力面積,只有柱形容器中液體對容器底部的壓力才等于液體的重力.

【典例】　在一個重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)水對容器底部的壓強和壓力;

(2)容器對桌面的壓力和壓強.

【解析】

(1)根據(jù)p=ρ液gh可得水對容器底部的壓強為:

p1=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2 000Pa.

則根據(jù)壓力的定義式F=pS得水對容器底部的壓力:F1=2 000Pa×0.02m2=40N.

本問題典型錯解:水對容器底部的壓力為F=G液=56N,由p=求得水對容器底部的壓強為p==2 800Pa.

(2)容器對桌面的壓力F2=G容器+G液=8N+56N=64N,由p=得容器對桌面壓強為p==3 200Pa.

本問題典型錯解:容器對桌面的壓力為F=F1+G容器=40N+8N=48N,因此由p=求得水對容器底部的壓強誤求為p==2 400Pa.

【點評】p=是壓強的定義式,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).對于液體壓強來說,p=ρ液gh對液體壓強的求解來說是絕對正確的,可以放心大膽的應用;p=也適用液體,但使用時要注意上述錯例中提到的問題.

2.固體、液體和氣體中的壓強特點

(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,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能被液體大小不變地向各個方向傳遞,也就是說液體具有流動性,在密閉容器中,液體可以大小不變地傳遞壓強.比如在液壓機的大小活塞上的液體壓強相同,但由于活塞面積不同,在兩個活塞上的壓力卻不同.

(3) 由于大氣的密度不均勻,因此大氣壓強只能通過測量得到.若已知大氣壓強p0和面積S可以根據(jù)F=p0S計算大氣壓力的大小.對于一定質(zhì)量的氣體,其壓強越大,體積就越小;壓強越小,體積越大.

3.求浮力的方法

稱重法:用彈簧測力計測出物體的重力G,再用彈簧測力計測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它向上的壓力,F下為物體受到的液體對它向下的壓力.

阿基米德原理:F浮=G排液=ρ液gV排

平衡法:F浮=G;當物體懸浮或漂浮時,物體只受重力和浮力作用,且處于靜止狀態(tài),此時浮力與重力相平衡.

4.應用浮力的知識計算或測量物體的密度

應用浮力的知識測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量血液的密度;

(2)利用稱重法,用彈簧測力計稱出物體的重力和受到的浮力,根據(jù)物體的重力計算出物體的質(zhì)量,根據(jù)受到的浮力和液體的密度計算出物體的體積,再計算物體的密度;

(3)利用量筒(或溢水杯等)測出物體的體積和漂浮時排開液體的體積,根據(jù)漂浮條件F浮=G物,計算出物體的質(zhì)量,再計算出物體的密度;

(4)直接利用密度計測量液體的密度.

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,物體受到三個力的作用,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,物體受到三個力的作用,分別是重力、浮力和支持力,它們的關(guān)系為:F浮+N=G.

專項訓練

一、 選擇題

1. 如圖所示,甲、乙兩臺秤上各有一個容器,一個裝滿水而另一個未滿,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.在兩個相同的薄壁塑料瓶(質(zhì)量忽略不計)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.無法判斷

3. 下列單位中,屬于壓強單位的是(　　).

A. N/m2

B. m/s

C. kg/m3

D. J/s

4.如圖所示,在三個相同的容器中分別盛有甲、乙、丙三種液體;將三個完全相同的銅球,分別沉入容器底部,當銅球靜止時,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堤壩　　　　會增大,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”);若某時刻h=5cm,鐵塊的底面積以1.0×10-2m2計,則鐵塊下底面受到水的壓強是　　　Pa,此時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,則煤油對杯底的壓強是　　　　帕斯卡,煤油對杯底的壓力　　　　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物體上放著一個物體A時,B排開水的體積為V1;若將A取下放入水中靜止后,此時A、B兩物體排開水的總體積為V2,且V1-V2=2 dm3,g=10 N/kg,則水對容器底的壓強將　　　　(填“增大”“減小”或“不變”),容器底對物體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　　　　(兩空均填“相等”或“不相等”),這表明　　　　　　　　　　　　.

10. 長江三峽大壩上下游水位差最高可達113m,上游的船要在船閘中經(jīng)過5個閘室使船體逐漸降低,每個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是　Pa, 已知閘門所受水的平均壓強是最大壓強的一半,則這扇閘門所受水的壓力是　　　　N. (g=10N/kg,ρ=1.0×103kg/m3)

三、 實驗題

11. (1)在探究“壓力的作用效果與哪些因素有關(guān)”的實驗中,小明和小紅利用圖所提供的器材(小桌、海棉、砝碼、木板)設(shè)計了圖(a)、(b)兩個實驗,通過觀察圖(a)、(b)后得出“壓力一定時,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)小桌對木板的壓力效果不夠明顯,如圖(c)所示.通過對圖(a)、(c)的比較又得出“壓力一定時,受力面積越小,壓力的作用效果越不明顯”的結(jié)論.

請你根據(jù)已學過的壓強知識分析:

①造成前后兩個結(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的大小需要滿足的條件是:　　　　　　　　.

(2)物體在流體(液體和氣體)中運動時,受到的阻礙物體運動的力,叫流體阻力.這種阻力的大小與哪些因素有關(guān)呢?

小明同學在仔細觀察如圖所示的應用實例后,對影響流體阻力的因素提出一種猜想:流體阻力可能與運動物體表面粗糙程度有關(guān).

他設(shè)計了如下的實驗方案:

①用彈簧測力計拉一艘底面光滑的船模型在水中運動,記下彈簧測力計的示數(shù)F1;

②用彈簧測力計拉另一艘底面粗糙的船模型在水中運動,記下彈簧測力計的示數(shù)F2;

③通過比較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).

請你對小明同學的實驗方案中存在的問題,進行評估(只需寫出一條評估意見):　　　　　　　　　　　.

答案：

5.密度　壓強

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,壓強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�的物體表面(或相同的材料)的情況下進行比較.

(2)實驗方案中存在的問題有:①沒有控制使用同一艘船模型;②沒有說明船應做勻速直線運動;③沒有說明彈簧測力計應對船施加水平方向的力;④沒有控制船的運動速度相同;⑤船模型在水中低速運動時,兩艘底面粗糙程度不同的船受到的阻力差別可能不大,彈簧測力計讀數(shù)無法顯示差異.

圖片

四、 計算題

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)

請你思考回答問題:

(1)木塊靜止時,所受的浮力為多大?浸在水面下的體積為多少?

(2)燒杯對水平面的壓強是多大?

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)這時木塊受到的浮力;

(2)此時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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