考點一 壓強
1.壓力
(1)定義: 作用于物體表面的力,叫作壓力;
(2)大小:當物體自由靜止在水平面上時,物體對水平面壓力的大小等于物體 的大小;
(3)方向:總是 于物體表面,并指向被壓物體.
(4)作用點:受力物體的 .
2.壓力的作用效果
當受力面積相同時, 越大,壓力的作用效果越明顯;當壓力相同時, 越小,壓力的作用效果越明顯。
3.壓強
(1)定義:物理學中,把物體所受的 與 之比叫作壓強;
(2)公式: ;
(3)單位: ,符号為 ;
(4)物理意義:物理課本平放在水平桌面上,對桌面的壓強約為50 Pa,其物理含義是 。
4.增大或減小壓強的方法
(1)增大壓強的方法:
①當壓力一定時, 受力面積,如飛镖的箭頭很尖,釘子的釘頭很尖;
②當受力面積一定時, 壓力,如壓路機的碾子質量很大.
(2)減小壓強的方法:
①當壓力一定時, 受力面積,如坦克裝有寬大的履帶,手包帶做得較寬;
②當受力面積一定時, 壓力,如貨運汽車禁止超載,現代建築中采用空心磚.
考點二 液體的壓強
1.産生原因
一是液體受到 ;二是液體具有 .
2.測量
液體壓強計是通過U形管 來顯示液體内部壓強大小的.
3.液體壓強的特點
(1)在液體内部壓強随深度的增加而 ;
(2)在液體内部同一深度處向各個方向的壓強大小 ;
(3)在不同液體的同一深度,液體的密度越大,壓強 .
考點三 氣體的壓強
1.大氣壓強
(1)定義:大氣對處在其中的物體有 ,這種壓強叫作大氣壓強,簡稱 ;
(2)驗證試驗:最早驗證大氣壓強存在的著名實驗叫 實驗.
2.大氣壓強的測量
(1)測量:最早測定大氣壓的實驗叫 實驗,該實驗測得的大氣壓的值相當于 cm高的水銀柱産生的壓強,數值約等于 Pa,人們通常把這樣大小的大氣壓叫作 .
(2)氣壓計:從氣壓計表盤上直接讀出大氣壓的值.
3.大氣壓的變化
(1)大氣壓随海拔高度的增大而 ;
(2)在同一地點,大氣壓強也不是固定不變的,季節和天氣的變化也會引起大氣壓的變化.
4.流體壓強與流速的關系
(1)流體:通常把 和 統稱為流體.
(2)流體壓強與流速的關系:在流體中,流速越大的地方,壓強 .
(3)應用:
①火車站台:火車進站時,旅客必須站在安全黃線以外;
②飛機的升力:由于機翼為上凸下平的流線型,使得上方氣流比下方氣流的流速 ,所以下方空氣的壓強 上方空氣的壓強,從而機翼獲得了向上的升力.
考點四 浮力
1.浮力
(1)定義:浸在液體或氣體裡的物體,受到液體或氣體 的托力,這個力叫作浮力.
(2)方向: .
(3)影晌因素:浸在液體中的物體所受浮力的大小與其 和 有關,與所處的深度無關.
2.稱重法測浮力
(1)步驟
①用彈簧測力計測出物體在空氣中所受的重力G;
②将物體浸沒在液體中,讀出彈贊測力計的示數F拉;
③物體受到的浮力大小為F浮= ;
(2)适用條件:稱重法适用于測量密度比液體密度 的實心物體受到的浮力.
3.阿基米德原理
(1)内容:浸在液體中的物體所受浮力的大小等幹被物體排開液體的 .
(2)公式:F浮= = .
(3)理解:
①由公式可知,浮力的大小與 和 有關,與物體的體積、物體本身的密度、形狀等因素 (選填“有關”或“無關”).
②物體浸沒在液體中時,物體排開液體的體積 物體的體積;物體部分浸在液體中時,物體排開液體的體積 物體的體積.
③阿基米德原理 (選填“适用”或“不适用”)于氣體.
考點五 物體的浮與沉
1.物體的浮沉條件
(1)浸沒在液體中的物體:
當F浮 G時,物體會上浮;
當F浮 G時,物體會懸浮;
當F浮 G時,物體會下沉.
(2)實心物體浸沒在液體中:
當ρ物 ρ液時,物體會上浮;
當ρ物 ρ液時,物體會懸浮;
當ρ物 ρ液時,物體會下沉.
2.物體在液體中的狀态
(1)漂浮:物體靜止在液面上,有一部分露出液面,這種狀态稱為漂浮.
(2)懸浮:物體浸沒在液體中,處于靜止狀态,稱為懸浮.
(3)沉底:物體靜止在容器底,并對容器底部有壓力.
3.浮沉條件的應用
(1)輪船:正常航行的輪船處于 狀态.它受到的浮力 重力,輪船的排水量是指輪船滿載貨物時排開水的 .
(2)潛水艇:通過改變自身的 ,來控制上浮和下潛的.
(3)氣球(飛艇):依靠充入密度比空氣 的氣體,使其飄在空中.
三、重點難點
重難點一 增大或減小壓強的方法
重難點分析
(1)首先明确壓強是反映壓力作用效果的物理量;
(2)分析題幹中的生活實例變化的因素是壓力還是受力面積;
(3)最後根據增大和減小壓強的方法對号入座進而求解。
典型例題: 以下四個增大壓強的情境中,所用方法與另三個不同的是( )
A.盲道上有凸起的小圓點 B.菜刀刀刃很鋒利
C.壓路機的碾子很重 D.注射器的針頭很尖
【分析】增大壓強的方法:在壓力一定時,減小受力面積來增大壓強;在受力面積一定時,增大壓力來增大壓強;
【解答】解:A、盲道有凸棱是在壓力一定時,通過減小受力面積增大壓強,使盲人更好的感覺到路;B、刀刃磨得鋒利,是在壓力一定時,通過減小受力面積來增大壓強;C、壓路機的碾子很重,是在受力面積一定時,通過增大壓力來增大壓強;D、注射器的針頭很尖,是在壓力一定時,通過減小受力面積來增大壓強,容易紮進去;綜上分析,隻有C選項所用方法與另三個不同。故選:C。
重難點二 壓強的比較
重難點分析
粗細均勻的柱形物體放在水平面上時,F=G=mg=ρVg;
對水平面的壓強P=F/S=ρVg/S=ρShg/S=ρhg,用該公式讨論比較方便,注意适用條件。
典型例題:水平台面上有兩個同規格燒杯,分别盛有甲、乙兩種液體,将兩個完全相同的物體A、B分别放入兩杯中,靜止時如圖所示,甲、乙液面剛好相平,此時,設A物體受到的浮力為F浮A,甲液體對燒杯底部的壓強為p甲;B物體受到的浮力為F浮B,乙液體對燒杯底部的壓強為p乙,則( )
A.F浮A=F浮B,p甲>p乙
B.F浮A=F浮B,p甲<p乙
C.F浮A<F浮B,p甲>p乙
D.F浮A<F浮B,p甲<p乙
【分析】(1)由圖可知:兩物體處于漂浮狀态,根據漂浮條件即可物體所受浮力關系;(2)比較得出物體排開水的體積,根據阿基米德原理即可判斷兩種液體的密度關系,然後根據液體壓強公式比較杯底受到的壓強關系。
【解答】解:(1)由圖知,物體A、B在液體中都處于漂浮,則F浮A=GA;F浮B=GB;而物體A、B是完全相同的物體,則重力相等,即GA=GB,所以,F浮A=F浮B.故CD錯誤;(2)由圖知,A排開液體的體積小于B排開液體的體積,已知F浮A=F浮B,根據F浮=ρ液gV排可知,ρ甲>ρ乙;已知兩液面等高,根據p=ρ液gh可知,p甲>p乙.故A正确,B錯誤。故選:A。
重難點三 壓力和壓強的計算
重難點分析
計算固體産生的壓力與壓強時,一般先求壓力,再求壓強。通常情況下,物體對水平面的壓力等于物重,則根據F=G先求出壓力大小,然後再用P=F/S求壓強。
典型例題: 2019年,我國航天事業取得了世界矚目的又一項成就“玉兔二号”月球車成功登陸月球背面。圖示為科技館展廳内“玉兔二号”月球車的模型,質量為36kg。
(1)模型車靜止在水平地面上時,它對地面的壓力為多少牛?(g取10N/kg)
(2)若車輪與地面的總接觸面積為400cm2,則車對地面的壓強為多少帕?
【分析】(1)模型車靜止在水平地面上時,它對地面的壓力等于其重力,利用G=mg求出;(2)已知壓力和受力面積,利用p=F/S計算車對地面的壓強。
【解答】解:(1)模型車靜止在水平地面上時,它對地面的壓力:
F=G=mg=36kg×10N/kg=360N。
(2)車對地面的壓強:
p=F/S=360N/4×10-2m2=9×103Pa。
重難點四 液體壓強的比較和分析
重難點分析
(1)首先要明确液體的壓強隻與液體的密度和深度有關,與液重無關.液體的深度“h”,是指從液體中某點到自由液面的豎直距離。
(2)計算液體産生的壓力和壓強時,一般先計算壓強,再計算壓力.即先用p=ρgh求出壓強,再用F=pS求出壓力。
注意:隻有對于柱形容器,容器底部受到的液體壓力才等于液重。
典型例題: 如圖所示,向兩支同樣的試管中注入質量相等的甲、乙兩種液體,發現液面在同一水平線上,比較甲、乙兩種液體對試管底部的壓強( )
A.甲大 B.乙大
C.一樣大 D.無法确定
【分析】先根據圖判斷兩液體的體積關系,再根據ρ=m/V,判斷兩液體的密度關系,再根據p=ρgh判斷出液體對試管底部的壓強大小。
【解答】解:由示意圖知,兩支完全相同的試管液面相平時,乙試管中液體的體積較大,甲試管中液體的體積較小,已知兩種液體質量相等,由公式ρ=m/V可知:甲液體的密度較大;由圖可知兩液體的深度相同,根據p=ρgh可知,甲液體對試管底部的壓強較大。故選:A。
重難點五 大氣壓存在的現象
重難點分析
(1)首先應明确應用大氣壓工作的原理:是在某處使氣壓降低或升高,由于存在大氣壓差,在外界大氣壓的作用下,産生了某種效果.
(2)分析實例中的内、外位置處是否存在大氣壓差進行解答。
注意:
(1)生活中常見的利用大氣壓工作的實例:鋼筆囊吸墨水,吸管吸飲料,抽水機抽水、真空采血管采血、吸盤挂鈎緊貼牆壁等;
(2)在有關大氣壓的很多實例中,所謂的“吸”其實都是大氣壓的“壓”在起作用.
典型例題: 如圖甲所示,一個裝有适量水的燒杯放置在水平桌面上,将一裝滿水的小試管(管壁厚度不計)倒扣在水中。對小試管施加一個豎直向上的拉力F,使其緩慢上升到如圖乙所示位置。在此過程中,小試管中一直充滿水,這是由于 的作用,試管口中心的壓強 (選填“變大”、“變小”或“不變”)。
【分析】(1)大氣壓能支持10米多高的水柱,據此分析;(2)試管口中心的壓強是大氣壓加上液面到試管口的壓強,由甲到乙液面到試管口的深度減小,由p=ρgh分析。
【解答】解:因為大氣壓能支持10米多高的水柱,因此在對小試管施加一個豎直向上的拉力F,使其緩慢上升過程中,小試管中一直充滿水,由甲到乙液面到試管口的深度減小,由p=ρgh可知,液體對試管口的壓強變小,外面大氣壓不變,試管口中心的壓強是等于大氣壓加上液面到試管口的壓強,則在此過程中,試管口中心的壓強變小。故答案為:大氣壓;變小。
重難點六 流體壓強與流速關系的應用
重難點分析
(1)首先要弄清流體哪部分流速快、哪部分流速慢;
(2)其次根據流體壓強與流速的關系判斷哪部分受到的壓強大,哪部分受到的壓強小;
(3)最後根據物體所受壓強差作用将會産生什麼表現形式和現象。
注意:流速大小關系的判斷方法:
(1)自然流動——如流動的空氣、水流,一般是在較寬闊的地方流速慢,較狹窄的地方流速快;
(2)高速運動的物體周圍,離物體越近的地方流體的流速越大,壓強越小;
(3)物體表面凸出的地方,其周圍流體的流速大.
典型例題: 動車進站時,為了避免乘客被“吸”向動車而造成人身傷害事故,站台上都标有“安全黃線”,乘客必須站在安全黃線以内,是因為動車進站時車廂附近( )
A.氣流速度大,壓強小 B.氣流速度大,壓強大
C.氣流速度小,壓強小 D.氣流速度小,壓強大
【分析】當火車駛過站台時會帶動周圍空氣流動速度加快,從而造成人周圍空氣流速不同,結合流體壓強與流速的關系即可解決此題。
【解答】解:當列車駛進站台時,會帶動人和車之間的空氣流動速度加快,此時人外側的空氣流動速度慢,根據流體壓強與流速的關系可知:人外側空氣流速慢壓強大,而内側流速快壓強小,會産生一個向内側的壓強差,将人推向火車,易出現危險。故A正确。故選:A。
重難點七 浮力的相關計算
重難點分析
(1)審題:抓住題目中的關鍵詞語和信息,找出隐含條件,确定是哪一類問題,選擇适當的公式;
(2)分别列出計算浮力的相關等式,然後将各等式聯立求解相關的物理量。
注意:(1)挖掘隐含條件是解決問題的關鍵.如:
①看到“漂浮”“懸浮”“露出水面”“輪船在海上航行”等信息,确定用漂浮或懸浮法求浮力;
②看到“彈簧測力計吊着物體”,确定用稱重法求浮力.看到“排開的液重”或将物體浸入裝滿液體的容器(或溢水杯)用阿基米德原理求浮力.
(2)涉及物體沉浮狀态不明時求浮力,務必先判斷物體的沉浮狀态再求浮力.
典型例題: 某型号一次性聲呐,其内部有兩個相同的空腔,每個空腔的容積為2×10﹣3m3,每個空腔的側上方都用輕薄易腐蝕材料制成的密封蓋密封,密封蓋在海水中浸泡24小時後,将被海水完全腐蝕。某次公海軍事演習,反潛飛機向海中投入該聲呐,聲呐在海中靜止後露出整個體積的1/4,聲呐處于探測狀态,如圖甲所示,24小時後,聲呐沒入海中處于懸浮狀态,聲呐停止工作,如圖乙所示,再經過24小時後,聲呐沉入海底,如圖丙所示。已知ρ海水=1.1×103kg/m3,g取10N/kg,問:
(1)每個空腔能容納海水的重量有多大?
(2)聲呐整個體積有多大?
(3)圖甲中,聲呐有多重?
(4)圖丙中,海底對聲呐的支持力有多大?
【分析】(1)知道空腔的容積,由G=mg=ρVg求所容納的海水的重力;(2)在把聲呐當作一個整體,這個整體包括兩個空腔和其餘部分,沒有海水進入時,這個整體包含兩個空腔;海水進入後,這個整體包括進入空腔的海水,圖甲中,聲呐漂浮,所受的浮力與重力相等,根據圖乙所示,聲呐所受在海水中懸浮,此時下方的密封蓋被海水腐蝕,所受的浮力等于聲呐自身重力和第一個空腔内的海水重力之和,據此解題;(3)圖甲中,聲呐漂浮且有1/4體積露出水面,由F浮=G求解;(4)圖丙中,計算此時聲呐的總重力,由F支=G﹣F浮求解。
【解答】解:(1)由題知,每個空腔的容積為V=2×10﹣3m3,
每個空腔能容納海水的重量:
G海水=m海水g=ρ海水V腔g=1.1×103kg/m3×2×10﹣3m3×10N/kg=22N;
(2)設聲呐的整個體積為V,聲呐的重力為G聲,圖甲中,聲呐漂浮(下方的密封蓋浸在海水中),且聲呐在海中靜止後露出整個體積的1/4,
則:G聲=F浮=ρ海水g(1﹣1/4)V=3/4ρ海水gV﹣﹣①,
圖乙中,24小時後,下方的密封口被腐蝕,下方空腔充滿海水,聲呐懸浮,把聲呐和進入的海水作為一個整體(即此時下方空腔内的海水作為聲呐的一部分);
則由懸浮條件可得:
F浮1=G總1=G聲 G海水=3/4ρ海水gV 22N﹣﹣②,
而此時聲呐浸沒在海水中,所以F浮1=ρ海水gV﹣﹣③,
可得:ρ海水gV=3/4ρ海水gV 22N,
解得:V=8×10﹣3m3;
(3)圖甲中,聲呐漂浮且有1/4體積露出水面,
G聲=F浮=ρ海水g(1﹣1/4)V=3/4×1.1×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣3m3=66N;
(4)圖丙中,聲呐上方的密封蓋也浸沒在海水中,再經過24小時,密封蓋也被腐蝕,把聲呐和進入的海水作為一個整體(即此時兩個空腔内的海水作為聲呐的一部分);則可知聲呐的總重力:
G總2=G聲 2×G海水=66N 2×22N=110N,
聲呐受到的浮力:F浮1=ρ海水gV=1.1×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣3m3=88N,
海底對聲呐的支持力:F支=G總2﹣F浮1=110N﹣88N=22N。
答:(1)每個空腔能容納海水的重量有22N;(2)聲呐整個體積為8×10﹣3m3;(3)圖甲中,聲呐的重力為66N;(4)圖丙中,海底對聲呐的支持力為22N。
重難點八 浮沉條件的應用
重難點分析
對于常見的利用浮沉條件的問題要抓住關鍵的不變量,當浸沒在液體中的物體隻受重力和浮力作用時:
典型例題: 我國科學家研發的固體浮力材料已成功用于萬米深海探測,為深潛器提供浮力,技術水平居于世界前列,固體浮力材料的核心是“微球”(直徑很小的空心玻璃球)。若用質量為60g,密度為2.4g/cm3的玻璃制成“微球”後和粘合劑黏合制成一塊固體浮力材料,其内部結構的放大示意圖如圖所示。粘劑的密度為1.2g/cm3,粘合劑體積占固體浮力材料總體積的20%,制成後的固體浮力材料密度為0.48g/cm3.下列說法錯誤的是( )
A.“微球”能承受很大的壓強
B.這塊固體浮力材料能漂浮在水面上
C.這塊固體浮力材料中粘合劑的質量為24g
D.這塊固體浮力材料中空心部分的體積為175cm3
【解答】解:A.萬米深海的液體壓強非常大,固體浮力材料已成功用于萬米深海探測,為深潛器提供浮力,說明“微球”能承受很大的壓強,故A正确;B.固體浮力材料密度為0.48g/cm3小于水的密度,根據物體的浮沉條件可知,這塊固體浮力材料能漂浮在水面上,故B正确;CD.設固體浮力材料的體積為V,由粘合劑體積占固體浮力材料總體積的20%可知,粘合劑的體積為0.2V,因固體浮力材料的質量等于玻璃的質量加上粘合劑的質量,即m固體=m玻璃 m粘劑,所以,由ρ=m/V可得:ρ固體V=m玻璃 ρ粘劑V粘劑,
即:0.48g/cm3×V=60g 1.2g/cm3×0.2V,解得:V=250cm3,則粘合劑的質量:m粘劑=ρ粘劑V粘劑=1.2g/cm3×0.2×250cm3=60g,故C錯誤;玻璃球中玻璃的體積:V玻璃=m玻璃/ρ玻璃=60 g/2.4 g/cm3=25cm3,則這塊固體浮力材料中空心部分的體積:V空=V﹣V粘劑﹣V玻璃=250cm3﹣0.2×250cm3﹣25cm3=175cm3,故D正确。故選:C。
四、高頻實驗
實驗一 探究影響壓力作用效果的因素
考查重點
探究影響壓力作用效果的因素
(1)選用海綿或沙子的原因:便于觀察實驗現象;
(2)轉換法的應用:壓力的作用效果通過海綿的凹陷程度體現;
(3)控制變量法的應用:
a.研究壓力的作用效果與受力面積的關系時,控制壓力大小不變;受力面積越小,壓力的作用效果越明顯;
b.研究壓力的作用效果與壓力大小的關系時,控制受力面積不變;壓力越大,壓力的作用效果越明顯;
(4)完善實驗步驟;
(5)補充表格,自選器材設計實驗;
(6)實驗結論的總結:由實驗方案對比得出結論.
典型例題: 如圖所示,在“探究影響壓力作用效果的因素”的實驗中,下列說法正确的是( )
①甲、乙兩次實驗中,小桌對海綿壓力的大小相等
②甲圖中小桌對海綿壓力作用的效果比乙圖中的明顯
③甲、乙兩次實驗,說明壓力作用的效果跟壓力的大小有關
④為了完成整個實驗,可以将乙圖中的砝碼取下來,并将看到的實驗現象和甲圖中的對比
A.①② B.①②④ C.①③④ D.②③④
【分析】本實驗通過受壓面的凹陷程度來反映壓力的作用效果,采用了轉換法;壓力的作用效果與壓力的大小和受力面積的大小有關,實驗時應采用控制變量法,即探究壓力的作用效果與壓力大小的關系時應控制受力面積的大小不變,探究壓力的作用效果與受力面積時應控制壓力的大小不變。據此分析回答。
【解答】解:①實驗中,物體對受壓面的壓力等于物體的重力,故甲、乙兩次實驗中,小桌對海綿壓力的大小相等,①正确;②根據轉換法,甲圖中小桌對海綿壓力作用的效果比乙圖中的明顯,②正确;③甲、乙兩次實驗,受力面積不同而壓力相同,故說明壓力作用的效果跟受力面積的大小有關,③錯誤;④為了完成整個實驗,還要研究壓力作用效果與壓力大小有關,要控制受力面積相同,故可以将乙圖中的砝碼取下來,并将看到的實驗現象和乙圖中的對比,④錯誤;故選:A。
【點評】本題探究“壓力的作用效果跟什麼因素有關”的實驗,主要考查控制變量法及轉換法的應用,體現了對過程和方法的考查。
實驗二 探究影響液體内部壓強的因素
考查重點
探究影響液體内部壓強的因素
(1)實驗中使用的測量工具:U形管壓強計;
(2)實驗前檢查裝置氣密性的方法:用手壓金屬盒上的橡皮膜,觀察U形管中的液柱是否變化,若變化,則氣密性良好;若兩液柱始終相平,則漏氣;
(3)轉換法的應用:根據U形管壓強計中兩管液面的高度差來判斷液體壓強的大小;
(4)控制變量法的應用:
a.探究液體内部壓強與方向的關系:讓金屬盒處于同種液體、相同的深度,不同的方向;
b.探究液體内部壓強與深度的關系:讓金屬盒處于同種液體、相同的方向,不同的深度;
c.探究液體内部壓強與液體密度的關系:讓金屬盒處于相同深度、相同的方向,不同密度的液體中;
(5)表格數據分析得出結論。
典型例題: 小紅在“探究液體内部的壓強規律”實驗中,将兩端開口的玻璃管一端紮上橡皮膜,豎直插入水中某一深度處。
(1)小紅觀察到橡皮膜沒有明顯凹陷,請分析其原因可能是 。
(2)解決(1)中問題後,小紅做了如圖所示的兩次實驗,由實驗現象她得出:當深度增加時,水對橡皮膜的壓強 (選填“增大”、“減小”或“不變”)。考慮到可能會有偶然因素對實驗結論産生影響,她還應 。
(3)要想“探究液體内部壓強與液體密度是否有關”,她的做法是: ,觀察橡皮膜凹陷程度。
【分析】(1)水對橡皮膜産生的壓強較小或橡皮膜太厚都會導緻橡皮膜沒有明顯凹陷;(2)由液體壓強特點結合控制變量法分析解答;(3)探究液體壓強跟液體密度的關系時,保持液體的深度相同,改變液體的密度;
【解答】解:(1)橡皮膜沒有明顯凹陷,可能是插入水中的深度較淺,水對橡皮膜産生的壓強較小;也可能是橡皮膜太厚;(2)同種液體,液體的壓強随深度的增加而增大;由實驗現象可知,當深度增加時,水對橡皮膜的壓強增大;為了避免偶然因素對實驗結論産生影響,結合控制變量法可知,将玻璃管插入水中不同深度多次實驗,觀察橡皮膜凹陷程度;(3)要探究液體的壓強與液體的密度是否有關,應保持金屬盒在液體中的深度相同,改變液體的密度,具體做法:将玻璃管插入其他液體中,保證其與水中的深度相同,觀察橡皮膜凹陷程度。故答案為:(1)橡皮膜太厚;(2)增大;将玻璃管插入水中不同深度,多次實驗,觀察橡皮膜凹陷程度;(3)将玻璃管插入其他液體中,保證其與水中的深度相同。
實驗三 探究影響浮力大小的因素
考查重點
探究影響浮力大小的因素
(1)彈簧測力計的使用與讀數;
(2)用稱重法測浮力(F浮= G–F拉);
(3)控制變量法的應用:
a.控制液體的密度和物體在液體中所處的深度相同,探究浮力大小與物體排開液體體積的關系;
b.控制液體的密度和物體排開液體的體積相同,探究浮力大小與物體浸沒在液體中深度的關系;
c.控制物體在液體中所處的深度和物體排開液體的體積相同,探究浮力大小與液體的密度的關系;
(4) F浮=ρ液gV排的相關計算(密度、體積、浮力的相關計算);
(5)物體浮沉條件的理解:
①計算固體的密度
②物體上浮、下沉動态過程的判斷;
(6)圖像的繪制與分析;
(7)實驗步驟的完善;
(8)實驗方案設計.
典型例題: 為探究物體在水中受到的浮力大小與浸入水中的體積和深度的關系,小明和小華把裝滿水的溢水杯放到台秤上,溢水杯口下方放置一空量筒。用細線系住金屬塊并挂在彈簧測力計上,測力計示數為G.然後将金屬塊緩慢浸入水中,且始終不與杯接觸,如圖。
(1)金屬塊浸沒前的過程中,測力計示數逐漸變小,說明浮力大小逐漸 。據此,小明認為金屬塊受到的浮力随浸入水中的深度增大而增大;而小華則認為浮力随浸入水中的體積增大而增大,根據以上實驗你認為下列說法正确的是 。
A.隻有小明的觀點合理 B.隻有小華的觀點合理
C.兩人的觀點都不合理 D.兩人的觀點都合理
(2)接下來他們繼續實驗,增大金屬塊浸沒在水中的深度,發現測力計的示數始終不變且為F,據此可得出 的觀點不具有普遍性。這個過程中金屬塊受到的浮力F浮= 。
(3)為了深入研究,他們測出量筒中水的體積V排,水的密度用ρ水表示,其重力G排= ,通過比較數據發現F浮=G排,換用不同的物體和液體重複上述實驗,都能得出F浮=G排,說明決定浮力大小的根本因素是G排。
(4)從金屬塊開始浸入直至浸沒一定深度的過程中台秤的示數變化情況是 。
【分析】(1)浸在液體中的物體受到豎直向上的浮力作用,根據F=G﹣F浮可知,受到的浮越大,則彈簧測力計的示數越小。(2)增大金屬塊浸沒在水中的深度,測力計的示數始終不變且為F,據此可得出浮力與物體完全浸沒在液體中的深度無關;(3)重力G=mg=ρV g;(4)根據台秤示數等于台秤對容器的支持力,然後根據阿基米德原理可知台秤示數前後示數的變化值。
【解答】解:(1)金屬塊浸沒前的過程中,測力計示數逐漸變小,根據F=G﹣F浮可知,說明浮力大小逐漸變大;金屬塊浸沒前的過程中,小明認為金屬塊受到的浮力随浸入水中的深度增大而增大;而小華則認為浮力随浸入水中的體積增大而增大,根據以上實驗兩人的觀點都合理,故說法正确的是D;(2)接下來他們繼續實驗,增大金屬塊浸沒在水中的深度,發現測力計的示數始終不變且為F,據此可得出浮力與物體完全浸沒在液體中的深度無關,故小明的觀點不具有普遍性;這個過程中金屬塊受到的浮力根據F=G﹣F浮可知,F浮=G﹣F;(3)量筒中水的體積V排,水的密度用ρ水表示,其重力G排=m排g=ρ水V排g,通過比較數據發現F浮=G排,換用不同的物體和液體重複上述實驗,都能得出F浮=G排,說明決定浮力大小的根本因素是G排。(4)對台秤受力分析可知:受溢水杯和水豎直向下的重力,金屬塊向下的壓力F壓=F浮,由平衡條件得:台秤對容器的支持力FN=G F壓;開始台稱的示數等于溢水杯的重力 水的重力,當物體放入後,受到水對它向上的浮力,因為力的作用是相互的,所以物體對水有一個向下的反作用力,這時台秤的示數等于溢水杯的重力 水的重力 物體對水向下的壓力﹣溢出的水人重力,而物體的水向下的壓力等于浮力,等于溢出的是的重力,所以抵消,故台秤示數不變。
故答案為:(1)變大;D;(2)小明;G﹣F;(3)ρ水V排g;(4)一直不變。
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