压强和浮力问题是很多同学公认的初中物理的难点,其原因是该部分知识涉及到力学的很多知识点,如:质量和密度、运动和力、重力、摩擦力、杠杆等。其实,这部分知识还有“别样的”易错题,不信你来看:
例1、在一个充有空气的橡皮膜做成的小气球下面,挂着一个小金属块,把它们放入水中某处时,恰能悬浮,若将它们稍微往下一拉松手后,金属块和气球将( )
A.静止不动
B.向上动,再恢复原位
C.向下加速沉底
D.向上动最终漂浮
错解:选B;错选原因:认为气球和金属块整体受到一对重力和浮力的平衡力作用,往下一拉后,要恢复原来的平衡状态。
正解:该题中需要注意的是:气球和其他物体的不同之处──极易发生形变。那么将气球和金属块整体往下一拉后,气球在水中深度增加。根据P=ρgh得出,气球所受压强增大,体积将减小,根据,浮力减小,浮力小于重力(重力不变),故选C。同学们想一想,如果向上拉一下又会怎么样呢?
例2、如图所示,将去盖的可乐瓶截取底后倒置,放入一乒乓球并注入水,则乒乓球将( );再把瓶盖盖紧,则乒乓球将( )
A.上浮
B.静止
C.悬浮
D.无法判断
错解:选D;很多同学审题后感觉无从下手。
正解:其实本题关键在于没盖瓶盖时,注水后乒乓球受到向下的水和大气的压力大于向上的大气压力(因水会从乒乓球与瓶口间的缝隙流出),乒乓球将静止;而盖上瓶盖后,水将充满乒乓球的下部,乒乓球下部收到水的压强大于上部所受压强,所以乒乓球将上浮,故选B;A。
例3、如图甲所示,两端封口的容器中盛满了水放在水平桌面上。此时,水对容器底的压力为F1,压强为P1,容器对桌面的压力为F1',对桌面的压强为P1';把容器倒置,如图乙所示,此时,水对容器底的压力为F2,压强为P2,容器对桌面的压力为F2',对桌面的压强为P2'。则:F1____F2;P1____P2;F1'____F2';P1'____P2'。
解析:该题由于容器的形状不规则,对很多同学来说有一定的难度。分析其原因就是对两个计算压强的公式:和
不能恰当地运用。
虽然容器中装水的质量相同,但是水对两个容器底的压力是不同的(甲图中的水一部分压在了容器底,还有一部分压在了容器的测壁上;乙图中的水,不仅全部压在了容器底,容器的侧壁也间接地压到了容器底部),甲图的压力F1小于乙图的压力F2;但是甲图的受力面积小于乙图,从这个角度分析压强就无法计算了。这是很多同学在解答这类试题时遇到的难点所在。
下面我们就对这类问题作一总结:
1、在计算液体产生的压力和压强时,应该先根据计算出压强,然后再根据
计算压力。
2、在计算固体产生的压力和压强时,应该先根据压力和重力的关系计算出压力,然后再根据计算压强。
根据上面的总结可得:由,两图中ρ和h相同P1=P2;再由
,两图中的S甲小于S乙,故F1小于F2;由于甲乙两图中水和容器的总重力相同,故压力F1'=F2',根据
,两图中的S甲小于S乙,故P1'大于P2'。
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