压强的估算方式一、浮力的来源构想一个六面体浸入在水底,如图1所示,它的6个表面都遭到水的压力,它的左右、前后两边遭到的压力是大小相等、方向相反的,即受力相互平衡;只有上下两个表面因为深度不同,水的浮力不同,遭到水的压力也因此不相等。下表面遭到水向下的压力F小于上表面遭到水向上的压力F,向下和向上这12两个压力之差就是液体对溶入物体的压强。压强的方向总是竖直向下的,与重力的方向相反。二、浮力大小的估算方式1.两次称量求差法由前面的剖析晓得,压强的方向是竖直向下的,与重力的方向正好相反,所以先用弹簧测力计称出物体在空气中的重力F,之后把1物体溶入液体中,这时弹簧测力计的读数为F,则。2例1一个重2N的钩码,把它挂在弹簧测力计下浸入在水底时,弹簧测力计的读数是1.2N,则钩码遭到的压强是解析由得2.二力平衡法把一个物体浸入在液体中让其从静止开始自由运动,它的运动状态无非有三种可能:下沉、不动或下浮。物体浸入在液体中静止不动,称作漂浮物理浮力公式全部,下浮的物体最终有一部份容积漏出液面,静止在液面上,称作悬浮。下沉的物体最终坠入液体的顶部。依据物体的受力平衡可知,漂浮和悬浮的物体,压强等于重力,即而下沉后的物体还要遭到容器壁的支持力,故,即例2一汽艇由海里航行到河边,下述说法正确的是()A.货轮在河边遭到的压强大B.货轮在海里遭到的压强大C.货轮所受压强不变D.难以确定压强的大小解析货轮由海里航行到河边,按照货轮悬浮的特性可知,其所受的压强大小等于物体的重力,故正确答案为选项C。
3.阿基米德原理法阿基米德原理的内容是:溶入液体中的物体遭到向下的压强,压强的大小等于它排开的液体遭到的重力,即阿基米德原理法经常与二力平衡法相结合使用。例3如图2所示,把一个小球分别装入盛满不同液体的甲、乙两个溢杯子中,甲杯中溢出液体的质量是400g,乙杯中溢出液体的质量是500g,则小球质量是。解析按照阿基米德原理知,图甲中小球遭到的压强为图乙中小球遭到的压强为而图甲中小球是坠入液体顶部的,由二力平衡法剖析知,图乙中小球是悬浮在液体表面的,故即,故。4.公式法由阿基米德原理知这是求压强常用的公式例四三个半径相同的甲球、乙球、丙球分别装入水底,最终平衡时如图3所示,则遭到的压强大小关系是。解析三球溶入水底的容积关系为,由压强公式知。压强公式是解决压强大小问题的重要工具,它与其他几种方式相结合,可以解决几乎所有的压强大小的估算问题。下边依据公式法与二力平衡法来推论实心物体在液体中的浮沉条件。由二力平衡法的剖析知,实心物体完全浸入在液体中有下浮、静止和下沉三种可能:当时,下沉;当时,漂浮;当时,下浮,最后悬浮。由压强公式知又由于物体浸入在液体中,故。联立以上各色得:当时,物体将下沉;当时,物体处于漂浮状态;当时,物体将向下运动,最后处于悬浮状态。
这是一个重要的推论,请看下边的例题。例5测定人体血液密度的方式是:在几支试管内分别放入密度不同的盐酸铜碱液,再向每支试管内滴入一滴血液,若血液在某一支试管内漂浮,这么血液的密度就(填小于、等于或大于)该试管内盐酸铜碱液的密度。解析由于血液在试管内硝酸铜溶液中处于漂浮,故ρ血液=ρ硝酸铜,血液的密度等于该试管内硝酸铜碱液的密度。三、综合应用对于综合性题目,即压强与密度、压强、二力平衡条件和杠杆等相结合类题目,只要灵活运用以上各类技巧,问题可以得到顺利解决。请看以下几个例题。例6某同事借助同一密度计来检测和比较甲、乙两种液体的密度,其检测情况如图4所示,则甲、乙两种液体的密度关系是()A.B.C.D.不能确定解析图中甲、乙两种液体都能使密度计悬浮在液面上。由二力平衡法知F=F=G,又由于密度计溶入液体甲中的浮甲浮乙物体积小于溶入液体乙中的容积。即。由公式法知物理浮力公式全部,,故有由知故选项C是正确的。例7图5是一饮水机结构的剖面示意图,控水槽中浮体A与球阀C通过一轻杆相连,已知桶内纯净水的水位高40cm,球阀C横截面积是1cm2,不计浮体A、阀门C本身的质量,求保持一定水位时,浮体A遭到的压强是多少?解析先对浮体A进行受力剖析,浮体A遭到压强和蝶阀C对浮体A的压力而平衡,故。
球阀C对浮体A的压力与浮体A对球阀C的支持力是一对互相斥力,大小相等,方向相反,故浮体A对球阀C的支持力也等于浮体A的压强,即再对球阀C作受力剖析,因不计重力,球阀C遭到水的压力和浮体A的支持力而平衡,故,所以例8一块冰浮于海面上,这么当冰融化后,其水面高度是否变化?假如冰里富含铁块或铁块,湖面高度又怎样变化?解析要判定冰融化前后湖面高度的变化情况,就要比较融化前的V与融化后的大小,是铁块或石头排在冰融化后座沸水的容积。(1)若冰里无杂质,设冰的质量为m,融化后冰弄成水的质量为m。由于冰融化前是悬浮,冰冰化水故,即,融化后,又故,故冰融化前后海面高度不发生变化。(2)若冰中富含铁块,则冰融化前由冰与铁块处于悬浮可知。,即冰融化后由(1)知因为铁块悬浮,有故,即所以,故冰融化前后海面高度无变化。(3)若冰中富含铁块,则冰融化前因为冰块与铁块处理。悬浮,则,即。当冰融化成水后,由于,铁块下沉,则,故。6.悬浮问题“五规律”:规律一:物体悬浮在液体中,所受的压强等于它受的重力;规律二:同一物体在不同液体里,所受压强相同;规律三:同一物体在不同液体里悬浮,在密度大的液体里溶入的容积小;规律四:悬浮物体溶入液体的容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:将悬浮物体全部浸没液体里,需加的竖直向上的外力等于液体对物体减小的压强。
7.压强的借助:(1)货轮:工作原理:要使密度小于水的材料制成才能悬浮在海面上的物体必须把它弄成空心的,使它还能排开更多的水。排水量:货轮满载时排沸水的质量。单位t,由排水量m可估算出:排开液体的容积V=;排开排液体的重力G=m;货轮遭到的压强F=mg,客轮和货物共重G=mg。排浮(2)潜水艇:工作原理:潜水艇的下潜和下浮是靠改变自身重力来实现的。(3)汽球和飞艇:工作原理:汽球是借助空气的压强升空的。汽球里充的是密度大于空气的二氧化碳如:氧气、氦气或热空气。为了能定向航行而不随风飘动,人们把汽球发展成为飞艇。(4)密度计:原理:借助物体的悬浮条件来进行工作。构造:下边的铝粒能使密度计直立在液体中。刻度:刻度线从上到下,对应的液体密度越来越大。