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[!--downpath--]01 学习目标
1.理解:压力的概念; 液体浮力的形成; 大气浮力的大小; 大气浮力随高度的变化规律。
2. 意志:解释浮力在日常生活中的应用; 估计液体浮力; 借助流体浮力与流速之间的关系来分析问题。
3.理解:浮力的概念及其估算; 大气浮力与沸点之间的关系; 流体浮力与流速之间的关系。
4、掌握:液体浮力的特点和规律。
5、理解:日常生活中减少或减少浮力的例子; 大气浮力的特点和规律; 在日常生活中使用大气浮力的例子。
02知识点梳理
1. 压力
1、压力:垂直作用于物体表面的力称为压力(图1:杯子放在桌子上的压力,图2:铁块在斜面上的压力,图3:墙上的图钉)。
(1)压力并不全是由重力造成的(图3:图钉对墙壁的压力)。 将物体放在桌子上,如果物体不受其他力的影响,则压力F等于物体上的重力G。
(2)固体可以在不改变尺寸和方向的情况下传递压力。
2、浮力:物体单位面积所受的压力称为浮力。
(1)浮力是表示力作用的数学量。
(2)浮力公式:p=F/S。 其中,浮力p的单位为帕斯卡(缩写为Pa),符号为Pa; 压力F单位为牛,符号为N; 是平方米。
3、浮力的利用
(1)减小浮力:在受力面积不变的情况下,减小压力; 图 4:墙钉、斧头和安全锤都是减少浮力的反例。
2、减小浮力:在受力面积不变的情况下,减小压力; 图5:铁轨、履带式叉车、象趾都是减少浮力的反例。
2.液体浮力
1、液体浮力形成的原因:液体受重力影响,具有流动性。
2、液体浮力的检测:使用浮力计。
3、液体浮力定律:
(1)液体在容器的底部和侧壁上有浮力,液体内部在各个方向上都有浮力;
(2)在同一深度,液体各方向的浮力相等;
(3)液体的浮力随着深度的减小而减小(如图1所示);
(4)在同一高度下,不同液体的浮力与液体的密度有关。
从公式可以看出,液体的浮力只与液体的密度和深度有关,而与液体的质量、体积、重力、底部面积和形状无关。
5、连接件:下端敞开、上部相连的容器。
(1)原理:当连接器内充有相同的液体且液体不流动时,各容器的液位保持相等(如图2所示)。
(2)连接器的应用:茶杯、锅炉水位计、奶牛手动喂水器、船闸等都是根据连接器的原理工作的。
3.大气浮力
1、大气浮力:大气对浸入其中的物体所产生的浮力称为大气浮力,简称大气压; 大气压用p0表示。
2、形成原因:因为空气受重力影响,具有流动性。
3.托里拆利实验:
(1)实验过程:将一根长约1m、一端封闭的玻璃管装满水银,堵住管口,然后倒扣插入水银罐中,松开堵住管口的右手。 再次增加,此时管内外水银面高度差约为760mm。 如图所示。
(2)推论:大气压力p0===1.01×105Pa(其值随外界大气压力的变化而变化)。
4、标准大气压:支撑76cm汞柱的大气压称为标准大气压。
1个标准大气压===1.01×105Pa。
5、大气压的特点: (1)空气内部各个方向都有浮力,空气中一点的大气浮力各个方向都相等。
(2)大气压力随海拔高度降低而降低; 而大气压的大小与地点、天气、季节的变化有关。 一般来说,阴天气压高于晴天,冬季高于夏季。
(3)大气压变化规律:海拔3000米以内,每上升10米,大气压就会增加100帕左右。
6、沸点和浮力:所有液体的沸点都随着气压的升高而升高(如在高山上做饭,就煮不好); 它随着气压的降低而降低(例如在高压锅中烹饪)。
7、体积和浮力:对于一定质量、体温恒定的二氧化碳来说,二氧化碳的体积越小,浮力越大; 二氧化碳的体积越大,浮力越小。
4、流体浮力与流速的关系
1.流体:液体和二氧化碳。
2、液体浮力与流速的关系:在二氧化碳和液体中,流速较高的位置浮力较小。
3、客机升力的形成:客机的进气口一般做成内部凸起、底部平坦的形状。
4、客机在机场跑道上滑行时,机翼上方流动的空气速度快、压力低,机翼下方流动的空气速度慢、压力大。
5、喷嘴上下两侧的压力差产生向下的升力。
03 深度讲座
1.(2020·黑龙江)如图所示,A、B罐均放置在水平桌面上。 罐顶部的浮力更大。 A对桌面的支撑力为80N,与椅子的接触面积为0.08m2。 则 A 对桌子的浮力为 。
【打点】本题考察浮力和液体浮力的概念。 这是一道综合题,有一定的难度。 本题的关键是分析两个圆筒内液体的深度和压力的变化。 需要注意的是,物体在水平面上的压力等于其自身的重力。 首先确定两种放置方式中液面高度的关系,然后用液体浮力公式p=ρgh进行比较; 然后根据物体对水平面的压力与自身重力的关系确定桌面上的压力。
【答案】A; 1000。
【分析】(1)由图可知,A罐的液位低于B罐的液位,根据p=ρ gh,可知水对A罐顶部的浮力为更大;
(2) 罐体处于水平面上,A对台面的压力与台面对A的支撑力是一对大小相等的相互排斥力,故A对台面的压力为80N,
2.(2020·梅山)如图所示,如果A、B是两个完全相同的密闭容器,分别装满不同的液体大气压强存在的实例,放在水平桌面上,则桌面所受到的浮力较大( )。
A。 如果是A,则其液体对容器底部的压力一定更大;
B. 如果是A,则容器底部液体的浮力一定比较大;
C。 如果是B,则其液体对容器底部的压力一定更大;
D.如果是B,其液体对容器底部的浮力一定很小
【打点】这题考的是浮力和液体浮力的概念,难度较大。 要回答这个问题,我们需要区分以下几个问题:(1)用浮力公式来比较压力。 此时,压力等于物体的重力; (2)根据液体浮力的概念,比较液体的浮力,从而比较液体对容器顶部的压力。 压力大小。
【答案】C.【分析】(1)如果A在桌面上的浮力比较大,由图可知SA < SB,根据F=pS,A对桌面的压力不一定大,因为水平面上的压力与重力相等,所以液体A的重力不一定大,而液体对容器底部的压力也不一定大,所以A是错误的;
由图可知,液体的体积和深度相同,但由于液体A、B的重力无法确定,因此液体A、B的密度也无法确定,液体对液体的浮力也无法确定。无法确定容器底部,故B错;
(2)如果B在桌面上的浮力比较大,由图可知SA < SB,根据F=pS,B对桌面的压力一定很大,因为水平方向的压力表面积等于重力,所以液体B的重力一定很大,并且由于液体A的一部分压在容器壁上,所以液体对容器底部的压力大于重力,因为力物体之间是相互的,液体B对容器底部的压力小于液体B的重力,所以液体B对容器底部的压力一定更大,所以C是正确的;
由图可知,液体的体积和深度相同,由于液体B的重力小于液体A的重力,根据G=mg=ρgV,液体B的密度小于液体A的密度液体A,又根据p=ρgh,已知液体B对容器底部的浮力一定更大,所以D是错误的。 故选:C.
3.(2020·安顺)如图所示,一个空瓷杯悬挂在一个足够深的水容器中。 现在用牙签轻轻地将空杯子垂直压入水底,并落到容器底部休息。 请在答题卡的坐标上画出容器底部水的浮力p与碗底位置s(碗底到液面的高度)之间的近似关系。从开始按压碗直到碗底部接触到容器图像底部的过程。 (压的过程中碗口一直下沉,不管溶解到水底的牙签的体积有多大)
【终结点】本题考察物体下沉和漂浮的情况以及阿基米德原理和液体浮力公式的综合应用。 将空碗垂直压入水底并落入容器底部的过程中,正确分析水深变化特征是关键。 注意碗开始漂浮时和最终浸没时水深的关系。 空碗一开始漂浮在海面上。 当用牙签将空碗轻轻垂直压入水底时,碗中沸水的体积变大,容器中的海平面上升。 根据碗的形状,分析液位上升速度的特点。 当碗口与海面相等时,容器内海面高度最大; 当碗浸没并下沉直至沉到底时,沸水的体积保持不变,液面也没有变化。 根据物体沉浮情况的比较和阿基米德原理,一开始与浸没时湖面的高度有关,然后结合物体底部的浮力p=ρgh容器来解决问题。
【分析】空碗一开始漂浮在海面上,它受到的压力等于它自身的重力。 此时,碗底到液面的高度不为零。
在用牙签轻轻地将空碗垂直压入水底的过程中,碗中沸水的体积变大,容器中的海平面上升。
由于碗的形状是下窄上宽,当碗长到相同高度时,容器内海平面的上升高度会先小后大。
当碗口与海平面相等时,容器内海平面的高度最大。
当碗浸入下沉过程中直至沉到底时,沸水的体积保持不变。 此时遇到的压力大于自身重力,即大于悬浮时遇到的压力。
综上所述,可以看出集装箱内海平面先缓慢上升,然后快速上升,然后海平面突然上升并保持不变。
由p=ρgh可以看出大气压强存在的实例,容器底部水的浮力p随着碗底位置s的减小先缓慢减小,然后快速减小,然后突然减小并保持不变,如图如图: