八年级物理专题三 压强与浮力 上海科技版(12页).doc
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1、-初二物理专题三:压强与浮力上海科技版【本讲教育信息】一、教学内容:专题三:压强与浮力二、考点点拨:1. 掌握浮力,压强基本知识,进而形成系统的知识体系。2. 同学经过系统的学习,形成解答问题的基本思路。能够在解决实际问题时联系运用所学知识解答问题,提高解答问题的能力。三、跨域障碍1、浮力巨型的轮船为什么会漂在水平面上而不下沉,热气球为什么会腾空而起,这些现象都与浮力有关。液体和气体对浸入其中的物体有竖直向上的托力,物理学中把这个托力叫做浮力。浮力产生的原因:液体对物体向上和向下的压力差。,方向竖直向上2、阿基米德原理浸在液体里的物体受到竖直向上的浮力,浮力的大小等于被物体排开的液体受到的重力
2、大小。表达式: 注意:公式 中, 是液体的密度,不是物体的密度;是物体排开的液体的体积,而不是物体的体积,仅当完全浸没时,才有 与,有关,当一定时,与物体的运动状态,形状,密度无关。阿基米德原理也不适用于气体,物体在气体中所受浮力的大小: 3、物体的浮沉(4)漂浮:F浮G物体的一部分浸入液体中说明:(1)物体上浮、下沉是运动过程,此时物体受非平衡力作用。下沉的结果是沉到液体底部,上浮的结果是浮出液面,最后漂浮在液面。(2)漂浮与悬浮的共同点都是浮力等于重力,在平衡力的作用下静止不动。但漂浮是物体在液面的平衡状态,物体的一部分浸入液体中。悬浮是物体浸没在液体内部的平衡状态,整个物体浸没在液体中。
3、上面是物体的浮沉条件的一种表述合力表述;物体的浮沉条件还有另一种表述密度表述。结合合力所述与阿基米德原理,我们可以证明如下:(1)当物体漂浮时,F浮G物又因为F浮液gV排 G物物V物g所以液gV排 物V物g也就是液V排 物V物由于物体处于漂浮状态,其必然有一部分体积露出水面,也就是说V排V物,所以液物。(2)当物体上浮时,F浮G物又因为F浮液gV排 G物物V物g所以液gV排物V物g也就是液V排 物V物由于物体处于上浮状态,还没有露出液面外,其必然全部浸没有液体中,也就是说V排 V物,所以液 物。(3)当物体悬浮时,F浮G物又因为F浮液gV排 G物物V物g所以液gV排 物V物g也就是液V排 物V
4、物由于物体处于悬浮状态,其必然全部浸没在液体中,也就是说V排 V物,所以液 物。(4)当物体下沉时,F浮G物又因为F浮液gV排 G物物V物g所以液gV排 物V物g也就是液V排 物V物由于物体处于下沉状态,其必然全部浸没在液体中,也就是说V排V物,所以液 物。如图所示,在盛水容器中,有4个体积完全相同的物体:A是一浮于水面的正方体木块;B是用线吊着浸没在水中的长方体铁块;C是悬浮在水中的空心钢球;D是圆台形石蜡块,它沉于容器底面并与容器底无缝隙紧密结合,试比较分析A、B、C、D所受浮力的情况. 点拨:A、B、C、D四个物体,虽然它们的形状不同,组成的物体种类不同,有的是实心的、有的是空心的,浸入
5、水中的深度也不同,但这些不同条件跟浮力的大小均无关,所以无需加以考虑. 浮力的大小只跟液体的密度与排开液体的体积有关. 因为它们是浸在同一种液体中,所以浮力的大小由 而定,但D物体与容器底紧密结合,故浮力为零. 由此可知,此题中A、B、C、D四个物体所受浮力大小可以用下式来表示,即 。例2、体积相等的甲、乙两物体,其密度分别是0.8103千克/米3和1.2103千克/米3,同时投入水中,静止后所受浮力之比为_;如果甲、乙两物体的质量相等,则在水中静止后所受浮力之比为_.点拨:该题应首先分析判断密度不同的甲、乙两物体在水中静止所处的不同状态,然后根据不同状态下的不同特点,运用合适的公式求解.甲的
6、密度r甲0.8 103千克/米3,小于水的密度,故甲投入水中后上浮直到静止后漂浮在水面,由浮体性质可知,甲所受的浮力与甲的重力相等,即F甲G甲.乙的密度r乙1.2103千克/米3,大于水的密度,故乙投入水中后下沉直至静止在容器底部,运用阿基米德原理可求出其所受的浮力:F乙r水gv排甲所受浮力:F甲G甲r甲gV甲乙所受浮力:F乙r水gV排r水gV乙而甲、乙的体积相等:V甲V乙,甲、乙所受浮力之比为:如果甲、乙两物体不是体积相等而是质量相等,则根据同样的分析方法可解得:甲所受浮力:F甲G甲m甲g乙所受浮力:F乙r水gV排r水g 而甲、乙质量相等,即m甲m乙,所以甲、乙所受浮力之比:即:应填4:5
7、; 6:5.例3、如图所示,在烧杯中漂浮着一块冰,冰中夹着一小块石子。当冰完全熔化为水时,水面将如何变化?点拨:冰化成水,原来冰所排开水的体积被水占据,只要分析清楚冰未化成水前占有的体积V1、冰化成水的体积V2之间的关系,即可得知水面的变化情况。若V1V2,水面不动;V1V2,水面上升;V1V2,水面下降。如果水面漂浮的是纯净的冰块,它的重力G冰gV,排开水的体积为V1,有冰gV水gV1;冰化为水后,水的重力等于冰的重力,有冰gV水gV2。可以看出V1V2。冰化为水后水面既不上升也不下降,液面高度不变。4、压力物理学中将垂直作用在物体表面上的力叫做压力。例如:物体放置在水平面上时,物体对地面的
8、压力垂直于两个物体接触的表面当物体放置在斜面上时,此时物体受到的压力也是垂直两个物体接触的表面。注意压力的大小并不一定等于重力5、压强压强:物理学中,把单位面积上所受到的压力大小叫做压强即 物理上用p表示压强,用F表示压力,用S表示受力面积。压强的单位为力和面积的单位合成,在国际单位制中,力的单位是“牛顿”,面积的单位是“米2”,压强的单位是“牛米2”。该单位读作“牛顿每平方米”,也叫做帕斯卡,简称帕,用字母“Pa”来表示。1帕=1牛米2,表示“每平方米面积上受到的压力是1牛顿”。从中我们可以发现影响压力作用效果即压强的因素是压力大小和受力面积6、增大和减小压强的途径与方法生活中往往会有增大压
9、强和减小压强的实际应用例如:图钉做的针很尖,菜刀很薄。刀子很锋利,这都是通过减小受力面积增大压强;再如用力大和用力小时,图钉进入墙的难易程度不同。用力大时,压强大。通过以上增大压强的例子,我们发现,减小受力面积,增大压力可以增大压强。同理如果减小压强的话,也就从这两个方面考虑。例如:修建高楼大厦,必须加宽地基,以减小楼房对地面的压强。7、液体压强由于液体有重力,所以液体内部向下存在压强,由于液体具有流动性所以液体向气体方向也具有压强。由实验可知:液体内部向各个方向都有压强;压强随深度的增加而增大;但在同一深度,液体向各个方向的压强相等。液体内部压强可由下式计算:pgh应用这个公式时要注意以下三
10、个问题:(1)该公式只计算静止的液体所产生的液体内部的压强,不包括液面上大气所产生的压强。(2)公式中为液体的密度,h表示液体的深度(指研究点到液面的距离)而不是距容器底部的高度。(3)使用此公式时,只有h用米做单位,以千克/米3做单位,求出的压强单位才是帕斯卡,(g为常数,等于9.8牛顿/千克)。8、连通器里如果只有一种液体,在液体不流动的情况下,各容器中的液面总保持相平,如果连通器里装有密度不同的两种液体,当液体不流动时,密度大的液体的液面总是低于密度小的液体的液面。9、帕斯卡原理及其应用液压机是由两个大小不同的液缸组成的,两个液缸里各有一个可以滑动的活塞,如果在小活塞上加一定值的压力,根
11、据帕斯卡定律,小活塞将这一压力通过液体的压强传递给大活塞,将大活塞顶上去。设小活塞的横截面积是S1,加在小活塞上的向下的压力是F1。于是,小活塞对液体的压强为。根据帕斯卡定理:能够大小不变地被液体向各个方向传递”。大活塞所受到的压强必然也等于p。若大活塞的横截面积是S2,压强p在大活塞上所产生的向上的压面积是小活塞横截面积的倍数。10、空气对浸在它里面的物体所产生的压强叫大气压强,简称大气压。(1)大气压强的实验测定:托里拆利实验。(2)标准大气压值:在纬度45的海平面上,温度是0时,相当于76厘米水银柱高的大气压,叫标准大气压。76厘米汞柱(760毫米汞柱)1.01105帕斯卡(国际单位)1
12、.013千克/厘米3(工业大气压)(3)大气压强随高度升高而减小,大约每升高12米,大气压强降低1毫米汞柱,这是由于空气的密度随高度升高而减小的缘故。(4)由于大气的深度h不可测定,且大气的密度又随高度而变化,所以大气的压强不能用液体压强的关系式来计算。常用气压计来测量。(5)一切液体的沸点,都是气压减小时降低,气压增大时升高。例4、将图所示的长方体,从中间切开变成完全相同的两块,并将一块按照图中所示放在另一块的上面。若长方体放在水平桌面上,则长方体对桌面的前、后两次压强之比P1:P2为( )A. 2:1 B. 1:2C. 1:1D. 1:4点拨:切开前后,长方体对桌面的压力不变,均等于重力G
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