浮力与压强专项突破2.docx

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浮力与压强专项突破2

浮力与压强专项突破

一:

知识点梳理

1、浮力的概念:

(1)定义:

一切浸入液体(气体)的物体都受到液体(气体)对它竖直向上的托力,

物理学中把这个力叫做浮力。

(2)浮力方向:

竖直向上,

(3)施力物体:

液(气)体

(4)浮力产生的原因(实质):

液(气)体对物体向上的压力大于向下的压力,向上、向下的压力差就是物体受到的浮力。

即:

F浮=F向上-F向下

(5)浮力的测量:

工具:

弹簧测力计

方法:

用弹簧测力计测出物体在空气中所受到的重力G,再测出物体浸入液体中时弹簧测力计的示数F,则物体在液体中所受浮力为:

F浮= G-F(

2、物体的浮沉条件:

(1)、前提条件:

物体浸没在液体中,且只受浮力和重力。

(2)、浮沉情况示意图。

F浮

G

下沉悬浮上浮漂浮

F浮<

GF浮=GF浮>G

F浮=G

ρ液<ρ物ρ液=ρ物ρ液>ρ物ρ液>ρ物

(3)、说明:

①密度均匀的物体悬浮(或漂浮)在某液体中,若把物体切成大小不等的两块,则大块、小块都悬浮(或漂浮)。

②悬浮与漂浮的比较

相同点:

F浮=G

不同点:

悬浮ρ液=ρ物;V排=V物

漂浮ρ液<ρ物;V排

③判断物体浮沉(状态)有两种方法:

比较F浮与G

比较ρ液与ρ物

3、阿基米德原理:

(1)、内容:

浸入液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。

(2)、公式表示:

F浮=G排=ρ液V排g

从公式中可以看出:

液体对物体的

浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而与物体的质量、体积、重力、形状、浸没的深度等均无关。

(3)、适用条件:

液体(或气体)

4:

漂浮问题“五规律”:

规律一:

物体漂浮或悬浮在液体中时,所受的浮力等于它受的重力;(此时物体处于平衡状态)

规律二:

同一物体漂浮(或悬浮)在不同液体中时,所受浮力相同;

规律三:

同一物体在不同液体里漂浮,在密

度大的液体里浸入部分的体积小;

规律四:

漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,物体密度就是液体密度的几分之几;

规律五:

将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力等于液体对物体增大的浮力(即等于物体原来漂浮时露出液面部分的体积排开的液体受到的重力)。

5、浮力的利用:

(1)、轮船:

工作原理:

要使密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的物体必须把它做成空心的,使它能够排开更多的水。

受力情况:

F浮=G船(轮船漂浮)

(2)、潜水艇:

工作原理:

潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重力来实现的。

(3)、气球和飞艇:

气球和飞艇是利用空气的浮力升空的。

气球里充的是密度小于空气的气体如:

氢气、氦气或热空气。

(4)、密度计:

原理:

利用物体的漂浮条件来进行工作。

构造:

下面的铝粒能使密度计直立在液体中(漂浮)。

刻度:

刻度线从上到下,对应的液体密度越来越大

二:

重点、难点突破

1、阿基米德原理

例1、已知铁的密度小于铜的密度,质量相同的实心铜球和铁球沉在水

底,它们所受浮力大小(  )

A.都等于零B.铜球的大C.铁球的大 D.一样大

解析:

不论物体是浮在水面,还是沉入水底,一切浸入液体中的物体都要受到向上的浮力,根据阿基米德原理可知,浸在液体中的物体所受到的浮力的大小,等于物体排开的液体受到的重力,即F浮=G排=ρ液gV排,可见,浮力的大小只与液体的密度ρ和物体排开液体的体积V排有关,而与物体的密度、质量、形状及物体在液体中是否运动无关.因此,由于铜球和铁球的质量相同,则密度小的铁球的体积大,体积大的铁球排开水的体积V也较大,因而铁球受到的浮力大.

小练习:

1、某热气球体积为1000m3,能载重6900N,若空气密度ρ=1.29kg/ms,则热气球受到的浮力为____N,它的自重为____N。

(g取10N/kg)

2、一个鸡蛋沉没在一杯清水里,选择下列哪一种添加物(足量)加入杯内的水中,经搅拌后,最终可以使蛋浮起来(  )

A.水B.食盐 C.食用油 D.酒精

2、物体的浮沉:

例2、如图7—7所示,在远洋轮船的船舷上,都漆着五条“吃水线”,又称载重线.其中标有W的是北大西洋载重线,标有S的是印度洋载重线.当船从北大西洋驶向印度洋时,轮船受到的浮力以及北大西洋的海水密度ρ1与印度洋的海水密度ρ2的关系有()

 A.浮力增大,ρl=

ρ2  B.浮力减小,ρ1=ρ2

C.浮力不变,ρ1>ρ2  D.浮力不变,ρ1<ρ2

 

解析:

根据物体的浮沉条件可知:

漂浮在液面上的物

体受到的浮力等于物体受到的重力,当船从北大西洋驶向印度洋时,由于轮船受到的重力不变,其受到的浮力也保持不变.由图可知,当船从北大西洋驶向印度洋时,V排增大,根据阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排可知,排开液体的密度应该是减小的,因此ρ1<ρ2.

小练习:

1、质量相等的一个空心铝球和木球均漂浮在水面上,空心铝球排开水的体积____木球排开水的体积(选填“大于”,“小于”或“等于”)。

2、三个外形相同的木球、铝球和铁球静止在水中,如图所示,由此可以判定()

A.木球一定是空心的B.铝球一定是空心的

C.铁球一定是实心的D.木球一定是实心的

3、一条船从河里开到海里,浮力大小______,排开液体的体积_________。

(填“变大”、“变小”或“不变”)

3、2002年5月15日,中国海军舰艇编队“青岛”号导弹驱逐舰和“太仓”号综合补给艇解揽起航,此行遨游三大洋

,环绕地球一周,实现中华民族环球远航的千年梦想。

“青岛”号导弹驱逐舰浮在水面上受到的浮力______(选填“大于”、“等于”或“小于”)重力。

当驱逐舰装卸的货物增加时,船受到的浮力________(选填“增大”、“减少”或“不变”)。

4、潜水艇在由水面下2米深处潜入到水面下20米深处的过程中,它

受到的压强、浮力的变化情况是:

()

A,压强增大,浮力增大;B,压强增大,浮力不变;

C,压强不变,浮力增大;D,压强减少,浮力不变。

5、如图所示,质量均匀的物体悬浮在水中,现将它沿图示虚线切为大小不等的两块后仍放在水中,则(  )

A、大块下沉,小块上浮             B、大块悬浮,小块上浮

C、两块都悬浮                 D、两块都下沉

三:

实验探究题:

1、(2011山东临沂,第II卷第7题)在探究“影响浮力大小的因素”时,同学们做了如图所示的一系列实验。

请你根据图中所标弹簧测力计的示数等信息回答下列问题:

(1)物体全部浸入水中受到的是__________N;

(2)根据图(a)、(b)、(c)实验可得出浮力的大小与______________有关;

(3)根据图______________实验可得出浮力的大小与液体密度有关。

 

四:

计算题。

25.用弹簧测力计测石块,其重为9.8N,若把石块的一半浸没于水中,弹簧测力计的读数为7.84N,(ρ煤油=0.8×103kg/m3)

则:

1.此石块所受到的浮力是多大?

2.这种石块的密度是多少?

3.若把石块全部浸入煤油中,弹簧测力计的读数将变为多大?

 

压强

一:

知识点梳理

一、压强

1、压力:

垂直压在物体表面上的力叫压力。

说明:

压力并不都是由重力引起的,一般压力不等于重力。

把物体放在水平桌面上时,如果物体不受其他力,则压力等于物体的重力;物体如果放在斜面上,则它对斜面的压力小于物体的重力。

2、压强:

(1)研究影响压力作用效果因素的实验结论是:

压力的作用效果与压力和受力面积有关。

(2)定义:

物体单位面积上受到的压力叫压强。

(压强是表示压力作用效果的物理量。

(3)压强公式:

p=F/S,其中:

3、增大或减小压强的方法

增大压强的方法:

增大压力、减小受力面积、同时增大压力和减小受力面积。

减小压强的方法:

减小压力、增大受力面积、同时减小压力和增大受力面积。

二、液体的压强

1、液体压强特点:

(1)液体内部产生压强的原因:

液体受重力且具有流动性。

(2)液体压强的特点:

⑴液体内部朝各个方向都有压强;

⑵在同一深度,各个方向的压强都相等;

⑶深度增大,液体的压强增大;

⑷液体的压强还与液体的密度有关,在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。

2、液体压强的大小:

(1)液体压强公式:

p=ρgh。

说明:

⑴公式适用的条件为:

液体。

公式中物理量的单位为:

p:

Pa;ρ:

kg/m3;g:

N/kg;h:

m。

⑶从公式中看出:

液体的压强只与液体的密度和液体的深度有关,而与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关。

著名的帕斯卡破桶实验充分说明这一点。

如图所示的“帕斯卡裂桶实验”,木桶内装满水,桶的顶部竖立着一根细管,一人在三楼的阳台上向细管内只倒入了几杯水,木桶就被水压破了,这一实验表明,影响液体内部压强的因素是液体的(  )

A、质量B、深度C、密度D、体积

解析:

倒入几杯水后,水的质量虽然变化,但变化的幅度都很小,不会造成液体对水桶的压强产生这么大的变化.由于是一根细管,所以倒入几杯水后,细管中水的深度增加的很多,根据液体压强的特点可知:

液体压强随着深度的增加而增大,所以这一实验表明的是影响液体内部压强大小的因素是液体的深度.

3、连通器

(1)定义:

上端开口,下部连通的容器叫连通器。

(2)原理:

连通器里装一种液体且液体不流动时,各容器中的液面总是保持相平的。

(3)应用:

茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸等。

三、大气压强

1、大气压的存在

(1)马德保半球实验:

有力地证明了大气压的存在。

(2)实验证明:

空气内部各个方向也都存在压强,这种压强称为大气压强,大气压强通常简称大气压或气压。

 

2、大气压的测量——托里拆利实验。

⑴实验过程:

在长约1m,一端封闭的玻璃管里灌满水银,将管口堵住,然后倒插在水银槽中放开堵管口的手指后,管内水银面下降一些就不在下降,这时管内外水银面的高度差约为760mm。

⑵原理分析:

在管内,与管外液面相平的地方取一液片,因为液体不动故液片受到上下的压强平衡。

即向上的大气压=水银柱产生的压强。

⑶结论:

大气压P0=760mmHg=76cmHg=1.01×105Pa(其值随着外界大气压的变化而变化)。

⑷说明:

a实验前玻璃管里水银灌满的目的是:

使玻璃管倒置后,水银上方为真空;若未灌满,则测量结果偏小。

b本实验若把水银改成水,则需要玻璃管的长

度为10.3m

c将玻璃管稍上提或下压,管内外的高度差不变,将玻璃管倾斜,高度不变,长度变长。

3、标准大气压:

支持76cm水银柱的大气压叫标准大气压。

1标准大气压=760mmHg=76c

mHg=1.013×105Pa,可支持水柱高约10.3m

4、大气压的变化:

大气压随高度增加而减小,大气压随高度的变化是不均匀的,低空大气压减小得快,高空减小得慢,且大气压的值与地点、天气、季节的变化有关。

一般来说,晴天大气压比阴天高,冬天比夏天高。

5、液体沸点与气压的关系:

液面上的气压越高,液体的沸点越高;反之,液面上的气压

越低,液体的沸点越低。

6、大气压的测量:

测定大气压的仪器叫气压计。

气压计分为水银气压计和无液气压计。

7、大气压的应用:

活塞式抽水机和离心水泵。

四、流体压强与流速的关系

1、流体压强与流速的关系:

液体在流速大的地方压强较小,在流速小的地方压强较大。

气体在流速大的地方压强较小,在流速小的地方压强较大。

2、飞机的升力:

飞机的机翼通常都做成上面凸起、下面平直的形状。

当飞机

在机场跑道上滑行时,流过机翼上方的空气速度大,流过机翼下方的空气速度小。

机翼的上下表面存在的压力差,产生了向上的升力。

二:

重点、难点突破

1、压力和压强

例1、一薄壁平底杯子放在桌面上,杯子对桌面的压强为p1,若将杯子倒扣在桌面上,杯子对桌面的压强为p2,则有( )

  A、p1=p2 B、p1>p2 C、p1<p2 D、无法判断

解析:

同一个杯子不论正放和倒放,对桌面的压力是相同的,但正放和倒放时受力面积不同,正放时受力面积大于倒放时的受力面积。

在压力相同的情况下,根据压强公式p=F/S可知,受力面积大时压强小。

小练习:

1、.日常生活和生产中,我们常见到的以下事例中属于减小压强的是哪一组?

()

①有“沙漠之舟”称号的骆驼的体重比马的体重大不了一倍,却长有马蹄子面积三倍的脚掌

②号称“森林医生”的啄木鸟长有细长而坚硬的尖喙,便于啄开树皮

③用螺栓紧固机器零件时,在螺母下垫垫圈

④要把图钉按进较硬的木板,需加更大的力

A.①②B.①③C.②④D.③④

2、静止在斜面上的金属块,重为10N,金属块对斜面的压力为6N,金属块与斜面的接触面积为20cm2,则金属块对斜面的压强是()

A.5×103PaB.3×103PaC.2×103PaD.8×103Pa

2、液体的压强:

例2、一试管中装有某种液体,在试管处于图2所示的甲、乙、丙三位置时,管内液体质量保持不变,则试管底部受到的液体压强(    )

A.甲位置最大

B.乙位置最大

C.丙位置最大

D.三个位置一样大

解析:

由于液体的压强大小跟液体的密度和深度有关,要判断液体压强的大小,就看液体的密度和深度的关系,试管中的液体密度没有变化,而甲、乙、丙三种放置时,管内的液体高度不同,其中甲种位置放置时液体高度最大,故试管在甲位置放置时管底受到的液体压强最大。

小练习:

1、关于液体压强的下列说法中,正确的是()

A.在同一深度,液体向上的压强大于向下的压强

B.在同一液体内,越深的地方液体的压强越大

C.液体对容器底的压强小于对容器侧面的压强·

D.液体具有流动性,所以液体内部向上的压强为零

2、有一个盛水的杯子(水未满),如果往杯内放入一个木板,此时杯底受到的压强将()

    A、增大      B、不变

    C、减小      D、无法确定   

3、大气压强:

例3、利用托里拆利实验测大气压时,可以确认管内进入了少量空气的现象是()。

    A、管内水银面的高度略小于760毫米

    B、使管倾斜时,管内水银柱长度增加

  

  C、无论怎样使管倾斜,水银都不能充满全管

    D、将管在水银槽内轻轻上提,管内水银柱高度不变

解析:

在托里拆利实验装置中,如果玻璃管中没有进入空气,大气压等于管内水银柱产生的压强,由于大气压并不是固定不变的,它有可能小于一个标准大气压,所以管内水银柱的高度有可能小于760mm,故A项不一定是进入了少量空气;如果管内为真空,玻璃管倾斜或者轻轻向上提起一

些时,管内的水银柱高度不变,但进入管内的水银柱的长度会发生改变,如果玻璃管倾斜到一定程度,水银柱可以充满全管,所以C项可以确认是管内一定进入了少量空气。

小练习:

1、下列事例中不属于利用大气压的是(  )

A.用离心泵把深井中的水抽上来   B.在茶壶盖上做了一个小孔

C.帕斯卡用几杯水就撑裂了木桶   D.夏天我们使用吸管喝饮料

2、在做托里拆利实验时,玻璃管中的汞柱高度为76cm,如果在管顶打出一个小洞

管内汞().

A.往上喷出     B.稍微下降一些

C.保持原有高度   D.降到与槽中汞面相同

三:

综合训练

1、如图8—8所示,两个容器的底面积相等,装同种液体,液

面的高度相同,两个容器底部受到水的压强PA___PB,容器对水平桌面的压强P′A___P′B(均选填“大于”“小于”或“等于”,容器自身重忽略不计)

 

二、选择题

1、下列应用中,属于减小压强的是().

A、冰刀与冰的接触面做的很窄B、书包带做的较宽

C、吸管一端做成斜口D、图顶尖的面积做得很小

2、关于液体压强下列说法不正确的是(  )

A、图

(1)中,潜水的深度不同,需要的装备不同

B、图

(1)中,潜水的深度较大时,潜水员要穿上抗压潜水服

C、图

(2)中,水对容器底部的压强分别为P甲、P乙,此时P甲=P乙

D、图

(2)中,水对容器底部的压力分别为F甲、F乙,此时F甲<F乙

3、关于液体的压强,下列说法中,正确的是(  )

A.液体的压强大小跟液体的体积大小有关

B.液体的压强大小跟液体的质量大小有关

C.液体对容器底的压强大小跟容器底的面积大小有关

D.液体对容器侧壁有压强,这一特点跟液体的流动性有关

4、下面说法中正确的是().

A.马德堡半球实验是用来测量大气压数值的一个实验

B.托里拆利实验中的玻璃管内的汞面上受到大气压强

C.同一地点的大气压不是固定不变的

D.大气压的方向一定是竖直向下的

5、把装满水的杯子浸入水中,口朝下。

如下图所示那样抓住杯底向上提,在杯口离开水面前,杯子露出水面的部分:

()

A,充满水;

B,没有水;

C,有水,但不满,水面上方是空气;

D, 有水,但不满,水面上方是真空;

6、(2011浙江省台州市,第12题)气体的流速越大,压强越小。

下列现象的产生与此相关的是(  )

7、(2011年福建省福州第8题)如图3所示的现象中,能用流体压强与流速关系解释的是(  )

 

8、如图所示,有两个正方体实心物体A

、B叠放在水平桌面上,物体A重15N,B重5N。

若物体B对A的压强与此时物体A对桌面的压强相等,则物体B的密度ρB与物体A的密度ρA之比为:

A.1:

2;B.1:

3;C.

:

1;  D.8:

3.

9、(2011浙江杭州,第5题)如图所示,用两食指同时压铅笔两端,左手指受到的压力为F1,压强为p1,右手指受到的压力为F2,压强为p2,下列说法正确的是()

A.F1F2C.p1p2

10、三个相同的烧杯,分别倒入等质量的三种液体,液面位置如图所示,则液体对烧杯底压强大小关系正确的是:

()

A.P甲>P丙>P乙

B.P甲<P丙<P乙

C.P甲=P乙=P丙

D.因密度未知,所以无法比较

第10题图第11题图

11、如图所示:

A、B两支完全相同的试管,内装等质量的不同液体a、b,且液面等高,则试管底部所受压强Pa______Pb。

(填“>”、“<”或“=”)

 

三、实验与探究题

1、如下图甲所示,此装置叫压强计,其用途是可以测量液体内部的压强.它的构造主要包括U型玻璃管、金属盒、橡胶管和支架等部分.甲图中当金属盒上的橡皮膜受到压强时,U型管两边的液面会出现高度差;压强越大,液面的高度差也越大.如图乙所示,若把金属盒放入液体中,U型管内液面出现高度差,说明液体内部存在压强.

小明利用上述装置进行探究液体内部压强规律,下表是小明探究过程中记录的实验数据:

序号

液体

深度/cm

橡皮膜方向

压强计

左液面/mm

右液面/mm

液面高度差/mm

1

3

朝上

186

214

28

2

3

朝下

186

214

28

3

3

朝侧面

186

214

28

4

6

171

229

58

5

9

158

242

84

6

盐水

9

154

246

92

 

(1)小明根据上述数据记录,进行了数据的分析和论证认为,比较序号为的三组数据可得出结论:

液体的压强随深度的增加而增大;

(2)比较序号的三组数据可得出结论:

在同一深度,液体向各个方向的压强相等;

(3)比较序号为的两组数据可得出结论:

不同液体的压强还跟液体的密度有关系.

2、如图,对着两张平行拿着的纸吹气吹气,可以看到的现象是:

这个实验说明:

 

四:

计算题:

1、如图8-59所示,图钉尖端的面积是0.3mm2,图钉帽与手指的接触面积为42mm2,当手指用1.26N的压力往木板上按压图钉时,试求手指和木板受到的压强分别是多大?

 

2、如图所示,底面积为200cm2的容器装入10Kg的水,水的深度为30cm,求水对容器底的压力和压强。

 

 

3、在水平桌面上放置一空玻璃杯,它的底面积为0.01m2,它对桌面的压强为200Pa。

⑴求玻璃杯的重力。

⑵在玻璃杯中装入1kg水后,水对杯底的压强为900Pa,求水的深度;并通过计算推测出玻璃杯的大致形状是图10中(a)、(b)、(c)的哪一种?

(水的密度ρ=1.0×103kg/m3,取g=10N/kg,杯壁的厚度可忽略)

 

4、如图所示:

容器中装入某种液体,液体对容器底的压强为3×103帕,则:

该液体密度是多大?

容器底受到的压力是多大?

(g=10牛/千克)

 

5、如图所示:

细试管底受到的压强为9.8×102帕,则这种液体的密度为多少克/厘米3?

 

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