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江蘇豐縣廣宇中英文學(xué)?!c賀 壓強、液體的壓強因為概念較為抽象,對于學(xué)生來說是一個難點。同時,壓強、液體壓強的計算又要涉及到學(xué)習(xí)過的力、壓力、重力、合力、質(zhì)量、密度、體積、面積等,這部分知識還與后面的大氣壓、浮力等有密切的聯(lián)系。單一知識點掌握不牢,多個知識點之間又相互干擾,造成大部分學(xué)生在學(xué)習(xí)壓強、液體的壓強知識時會感到困難。然而,這部分知識卻是中考“餐桌”上必備的“硬骨頭”,由不得你不啃。怎么啃?八個字──抓住癥結(jié),各個擊破。
一、備考指南
壓強、液體壓強的計算,主要是運用兩個公式及其變形解決有關(guān)問題。題型常見的有填空、選擇、計算及探究題。兩個公式一個是壓強的定義式p=F/S,另一個是液體壓強公式p =ρgh。經(jīng)驗表明,不少學(xué)生在學(xué)習(xí)了這一部分內(nèi)容后,一般會記住公式,但理解往往是片面的,有時甚至是錯誤的。因此,學(xué)習(xí)中要注意對壓強公式的理解,除明確各物理量間的數(shù)學(xué)關(guān)系(學(xué)生往往重視這一點),明確各量的單位,最重要的是要明確公式所表達(dá)的物理意義(學(xué)生往往忽略這一點)。進行計算時,要能正確地確定壓力、確定受力面積、確定深度。除此以外,還要明確,由于固體不具有流動性,而液體具有流動性,造成了計算固體對水平支持面的壓力壓強的方法,與計算液體對容器底部的壓力壓強的方法一般不同。
二、難點突破
運用壓強、液體壓強的公式計算時,必須注意相關(guān)知識理解,以免造成干擾。如確定壓力時,要注意壓力與重力可能有關(guān),但也可能無關(guān)。與重力可能有關(guān)時,可能會涉及到物體的重力、質(zhì)量、密度、體積等,這又可能需要用到三個公式G = mg,m=ρV,V=Sh。確定受力面積時要注意此面積就是指兩個物體接觸部分的面積。它一般等于較小的物體面積,但也可能比較小的還要小。確定深度時要注意是指液體與大氣(不是與容器)的接觸面向下到某處的豎直距離,不是指從容器底部向上的距離(那叫“高度”)。液體對容器底部的壓力與液體受到的重力可能相等,也可能不等,這取決于容器的形狀。
難點一:固體壓強的有關(guān)計算
1.正確理解物體間的壓力
例1 有一重48N,邊長為20㎝的正方體木塊,放在水平地面上。一個小孩用10N的力豎直向上拉木塊,但沒有拉起來,求此時木塊對地面的壓強。
評析:題目考查壓強的計算,需要確定壓力、面積。要注意面積的計算與單位,其中壓力的確定是難點。如果認(rèn)為壓力F=G=48N,那就要犯錯誤了。本題中壓力雖然是由于物體受到重力產(chǎn)生的,但小孩用10N的力豎直向上拉木塊,雖然沒有拉起來(那樣對地面的壓力就為零了),卻減輕了木塊對地面的壓力。你要問減輕了多少壓力?向上用多少力,壓力就減少多少。即此時木塊對地面的壓力為F=48N–10N=38N。當(dāng)然,你還可以對木塊進行受力分析:如圖1,木塊共受三個力:重力G=48N,方向豎直向下;小孩施加的力F1=10N,方向豎直向上;地面對木塊向上的力F2,方向豎直向上.由于木塊靜止,所有向上的力等于向下的力。即F2=G-F1=48N-10N=38N。根據(jù)物體間力的作用是相互的,木塊對地面的壓力大小就等于F2。
答案:木塊受力如圖1,由于木塊靜止,F2= G - F1 =48N-10N=38N
根據(jù)物體間力的作用是相互的,木塊對地面的壓力大小就等于F2
木塊對天花板的壓強
反思:正確判斷物體間的壓力,進行受力分析是關(guān)鍵,特別是涉及到兩個以上力的作用時,受力分析有助于我們找準(zhǔn)各力之間的關(guān)系。初中階段,我們要掌握物體受同一直線上三個力作用的情況。
2.正確理解受力面積
例2 正方體鋁塊的質(zhì)量為2.7㎏,分別放在以下的水平桌面中央,那么受力面積各是多少?產(chǎn)生的壓強各是多大?(ρ鋁=2.7×103㎏/m3,取g=10N/㎏)
?、琶窟呴L1m的正方形水平面。
⑵每邊長10cm的正方形水平面。
?、敲窟呴L1cm的正方形水平面。
評析:壓強公式中的受力面積S實際上是指物體間接觸部分的面積.本題中,鋁塊的面積可能小于桌面的面積,也可能等于或大于桌面的面積。物體間接觸部分的面積,不會超過兩物體中較小的面積。所以,應(yīng)先求出鋁塊的底面積,再與桌面的面積進行比較.這樣必須求鋁塊的邊長,要求出邊長,必須先用
答案:
反思:物體間接觸部分的面積,一般與較小的物體面積相同.另外,壓強的計算常常與密度公式,重力公式相聯(lián)系,體現(xiàn)了知識的綜合性,所以常成為中考的熱點.
難點二:液體對容器底部的壓力與所盛液體的重力的關(guān)系
液體對容器底部的壓力不一定等于液體的重力。如圖2所示,是形狀不同的三個容器裝有密度為ρ、深度為h的液體,底面積均為S。根據(jù)液體壓強計算公式,液體對容器底部的壓強為p =ρgh,所以液體對容器底部的壓力為F=pS=ρghS。液體的重力為G = mg =ρgV。所以,比較各容器底部受到液體的壓力大小F與液體重力G的大小,只需要比較Sh(容器的底面積和高的乘積,即圖2中兩豎直虛線間所包圍的體積)與V(液體的體積)之間的關(guān)系即可。圖甲為口大底小的容器,Sh<V,所以容器底受到的壓力小于液體的重力,即F<G;圖乙為柱狀容器,Sh=V,所以容器底部受到的液體的壓力等于液體的重力,即F=G;圖丙為口小底大的容器,Sh>V,所以容器底部受到的壓力大于液體的重力,即F>G。可見,容器的形狀不同,則容器底部受到的壓力與所裝液體的重力大小關(guān)系就不一樣。
甲 乙 丙 圖2
你還可以這樣理解:甲容器口大底小,對液體提供向上的支持力的,不僅僅是容器底部,周圍側(cè)壁對液體也提供向上的支持力,這就減輕了液體對容器底部的壓力,使F<G。乙容器的側(cè)壁對液體也有作用力,但方向是水平的,不能減輕了液體對容器底部的壓力,所以F=G。丙容器的側(cè)壁對液體的力的方向向下(依據(jù):壓力的方向總是與接觸面垂直),使容器底部不僅承受液體的重力,還要承受側(cè)壁對液體向下的壓力,使F>G。
由于液體對容器底部的壓力并不一定等于液體的重力,所以在計算液體對容器底部的壓力時,應(yīng)先根據(jù)公式p= ρgh求出液體的壓強,再根據(jù)F=pS求出壓力。
例3(2007年山東省中考試題)在水平桌面上放置一空玻璃杯,它的底面積為0.01m2,它對桌面的壓強為200Pa。在玻璃杯中裝入1kg水后,水對杯底產(chǎn)生的壓強為900 Pa,求水的深度;并通過計算推測出玻璃杯的大致形狀是圖3中(a)(b)(c)的哪一種?(水的密度ρ=1.0×103kg/m3,取g=10N/kg)
評析:題目主要考查液體對容器底部的壓力與所盛液體的重力的關(guān)系。因為容器的形狀不一定為柱形,所以不能根據(jù)水的質(zhì)量求深度,可以根據(jù)p=ρgh求解。而要推測出玻璃杯的大致形狀,必須根據(jù)液體對容器底部的壓力與所盛液體的重力的關(guān)系。
答案:水的深度
水對容器底部的壓力
容器內(nèi)水的重力
因為F<G,所以玻璃杯的大致形狀是圖3中(a)。
難點三:液體對容器底部壓強和容器對水平支持面的壓強的計算
固體不具有流動性,而液體具有流動性,決定了它們對支持面產(chǎn)生的壓力和壓強有不同的特點。在支持面水平,且壓力僅由固體或液體的重力產(chǎn)生的情況下,固體對支持面的壓力容易確定,即F = G(如果不是這樣,可以根據(jù)題意計算出壓力),然后可以根據(jù)P = F/S計算出壓強。所以計算有關(guān)固體的壓力和壓強問題時,是先根據(jù)F = G求壓力,再用P = F/S計算出壓強。計算液體壓力壓強問題時,應(yīng)該想到液體產(chǎn)生的壓力不一定等于液體的重力,排除液體重力對壓力的干擾。應(yīng)先根據(jù)液體壓強公式P =ρgh和題意求解壓強,再根據(jù)F = PS計算液體對容器底的壓力。只有當(dāng)容器是柱形容器時,液體對容器底部壓力等于液體重力,可以先求壓力后求壓強。
例4(2007年四川省綿陽市中考試題)如圖4所示,一開口的杯子,裝上8 cm高的水后,放在水平桌面上。已知杯子內(nèi)部底面積為50 cm2,外部底面積為60 cm2;杯子裝上水后的總質(zhì)量為0.6 kg。(g取10N/kg)
求:(1)水對杯底的壓力(2)杯子對桌面的壓強。
評析:水對杯底的壓力是液體的壓力壓強問題,它取決于水的密度、深度和水的底面積(即杯子內(nèi)部底面積);杯子對桌面的壓強是固體的壓力壓強問題,它取決于杯子對桌面的壓力和桌面的受力面積。其中杯子對桌面的壓力等于杯子和水的總重力。
答案:(1)先求水對杯底的壓強
再求水對杯底的壓力
?。?span>2)先求杯子對桌面的壓力
再求杯子對桌面的壓強
三、金題演練
1.如圖1,用20N的水平壓力把一重為10N的物體壓在豎直墻壁上,若物體與墻壁的接觸面積是50cm2,求墻壁受到的壓強。
2.如圖2所示,邊長為10cm的正方體金屬塊恰有一半放在面積為1m2的水平桌面上,當(dāng)彈簧測力計的示數(shù)為10N時,金屬塊對桌面的壓強為4×103Pa,求此金屬塊的密度。(取g=10N/㎏)
3.如圖3所示,放在水平桌面上的容器,側(cè)壁上有一開口彎管,彎管內(nèi)的液面高度h1=O.8m;容器頂部和底部的面積均為0.1m2,頂部到底部的高度h2=0.6m,容器中的液體密度為1.2×103kg/m3,則液體對容器頂部的壓力為 N。(g取10N/kg)
4.如圖4,平底茶壺的質(zhì)量是400g,底面積是40cm2,內(nèi)盛0.6kg的開水,放置在面積為1m2的水平桌面中央。試求:⑴水對茶壺底部的壓力;⑵茶壺對桌面的壓強。
解:⑴∵茶壺靜止在水平桌面上
∴水對茶壺底的壓力F1=G水=m水g=0.6×10=6 (N)
?、撇鑹氐闹亓?/span>G壺=m壺g=0.4×10=4(N)
茶壺對水平桌面的壓力F2=G水+G壺=6+4=10(N)
茶壺對水平桌面的壓強
你認(rèn)為上述解題過程中有無錯誤?如有錯誤,請指出其中的錯誤之處并加以訂正。
5.如圖5所示,邊長分別為0.2米和0.1米的實心正方體A.B放置在水平地面上,
ρA =0.l×l03 千克/米 3,ρB=0.8×l03 千克/米 3。求:
?。?span>1)物體A的質(zhì)量mA。
(2)物體B對地面的壓力FB。
(3)小明和小華兩位同學(xué)設(shè)想在正方體A.B上部沿水平方向分別截去一定的厚度后,通
過計算比較A、B剩余部分對地面壓強的大小關(guān)系。小明設(shè)想在A、B的上部均截去0.09米,小華設(shè)想在A、B的上部均截去0.05米,他們的計算過程及得出的結(jié)論分別如下表所示:
?、僬埮袛啵壕退麄冊O(shè)想截去的厚度而言,小明的結(jié)論是 的,小華的結(jié)論是 的。(均選填“正確”或“錯誤”)
②是否有可能存在某一厚度 h,沿水平方向截去 h 后使 A.B 剩余部分對地面的壓強相等?若有可能,求出 h 的值;若沒有可能,說明理由。
參考答案及解題注意點:1.4000 Pa (注意:此題壓力與重力無關(guān))
2.3×103㎏/m3(注意:此題壓力等于金屬塊重力與彈簧測力計示數(shù)的差,受力面積等于金屬塊底面積的一半)
3.240N(深度為h1-h2)
4.(1)4.8N(水對茶壺底部的壓力不等于水的重力);(2)2500 Pa(受力面積應(yīng)是茶壺的底面積)
5.(1)0.8kg (2)7.84N (3)①正確 正確 ②有可能。h ≈0.086 米
四、備考攻略
可見,進行壓強、液體壓強的計算,下列幾條必須明確:
?。?span>1)牢記兩個壓強公式,理解式中各個物理量的意義,注意統(tǒng)一用國際單位;
?。?span>2)要能正確地確定壓力、確定受力面積、確定深度;
?。?span>3)相關(guān)的物理量(如重力、質(zhì)量、密度等)及計算也要搞清楚;
(4)液體對容器底部的壓力并不一定等于液體的重力;
(5)計算有關(guān)固體、液體的壓力和壓強問題時,先求壓力還是壓強的次序一般不同。 |
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