压强与浮力讲解
一、压强
1、【定义】单位面积上的压力,就是压强。定义式:
定义式,是最根本的,适用于一切情形的:固体、液体、气体。
2、【意义】想一想图钉,为什么能摁进木头里,反过来摁会怎么样?
3、【液体压强】,是导出式,只适用于液体。
设想液体内部有一个底面积S、高h的柱体,则柱体底部的压强就是
4、几种特殊类型的液体压强
【容器底部液体压强】 P乙>P甲>P丙,
P甲=ρg
【容器底部液体压力】 F乙>F甲>F丙
F甲=P甲S=ρgh1S=ρg(h1S)=G
F乙=P乙S=ρgh2S=ρg(h2S)>ρg(h1S)
F丙=P丙S=ρgh3S=ρg(h3S)<ρg(h祝妈妈母亲节快乐祝福语1S)
【容器对桌面压力】
【容器对桌面压强】
②如右图所示,相同质量m的液体,在质量忽略不计的三种容器中等高,即h1=h2=h3=h。显然,S2>S1>S3。
【容器底部液体压强】 P乙=P甲=P丙,
P甲=ρgh,P乙=ρgh,P丙=ρgh
【容器底部液体压力】 F乙>F甲>F丙
F甲=P甲S=ρghS1=ρg(hS1)=G
F情人节祝福语2021乙=P乙S=ρghS2=ρg(hS2)>ρg(hS1)
F丙=P丙S=ρghS3=ρg(hS3)<ρg(hS1)
【容器对桌面压力】
【容器对桌面压强】,套压强定义式计算
③如右图所示,不同质量的液体,在底面积S相同、质量忽略不计的三种容器中等高,即h1=h2=h3=h。显然,m3>m1>m2。
【容器底部液体压强】 P乙=P甲=P丙,
P甲=ρgh,P乙=ρgh,P丙=ρgh
【容器底部液体压力】 F乙=F甲=F丙
F甲=P甲S=ρgh1S1=ρg(hS)=G1
F乙=P乙S=ρgh2S2=ρg(hS)>G2
F丙=P丙S=ρgh3S3=ρg(h3S3)<G3
【容器对桌面压力】
根据已知,显然V乙<V甲<V丙,所以,G乙<G甲<G丙
【容器对桌面压强】,套压强定义式计算
5、大气压强与压力
地球被一层大气包围着,大气就像海洋一样,地球表面就像海底一样。
气体和液体,都是流体;大气压强,类似于液体压强的公式完全适用于气体。区别是,液体的密度不变,而气体的密度随高度(大气海洋的深度)在变,越高密度越小。
在几十米高度范围内,大气压强变化不大,所以,我们都认为大气压强是相等的。
在做题的时候,不同深度的液体,压强不等,而不同高度的大气压强则一般认为相同。例如右图,上端开口、底侧开口的容器。液面的大气压强和底侧的大气压强P都是相同的;底侧液体内部的压强,则是液面的大气压强加上液体的压强。
学生要熟知托里拆利试验,了解马德保半球试验。
二、浮力
1、【浮力定律】
重点理解V的概念:物体排开液体的体积,也就是物体淹没在液体以下的体积。
浮力的本质,是液体中的物体上下面所受的压力差。教科书有推导和说明,学生要细细阅读。
2、实心物体在液体中的三种状态:漂浮、悬浮、沉底
【漂浮】①受力分析,重力G1、浮力F1立夏
②根据牛一定律列出方程G1=F1
③将、 带入上式中
④推导:因为,所以
【悬浮】①受力分析,重力G2、浮力F2
②根据牛一定律列出方程G2=F2
③将、 带入上式中
④推导:因为,所以
【沉底】①受力分析,重力G3、浮力F3、支持力N(F3、N应在一条线上,为了清楚,故分开画)
②根据牛一定律列出方程G3=F阿门歌词3+N
③将、 带入上式中
④推导:因为,,所以
3、如图,重为5N的木块A,在水中处于静止状态,此时绳子的拉力为3N。若绳子突然断了,木块A在没有露出水面之前,所受合力的大小和方向是()
A.5 N,竖直向下 B.3N,竖直向上
C.2N,竖直向上 D.8N,竖直向下
【解析】绳子未断时,A物体受3个力:重力GA,拉力F,浮力F浮。
物体处于静止状态,根据牛顿第一定律可知 GA+F=F浮,求得F浮=5N+3N=8N.
绳子剪断后,物体仍然全部在水下,排开液体的体积就是物体本身的体积,根据浮力定律:
在液体密度不变的情况下,浮力的大小只与物体排开液体的体积有关。所以,F浮=8N
绳子剪断后,物体只受重力和浮力,合力F合=F浮—G=8N—5N=3N,方向竖直向上。
4、如图所示;在量筒内注入适量的水,将一木块放入水中,水面达到的刻度是V1。再将一金属块投入水中,水面达到的刻度是V2。若将金属块放在木块上,木块恰好没入水中,这时水面达到的刻度是V3,金属密度=________.
【解析】因为=,所以要求得,关键是求m和V。
显然,金属块体积V=V2-V1.
图V1中,木块漂浮 G木=F浮木 ①
图V3中,木块和铁漂浮:G木+G铁=F浮木′ ②
方程②-方程①,得 G铁=F浮木′-F浮木
G铁=m铁g
F浮木′-F浮木=水g(V木—V木排)=水g{(V3—V’)—(V1—V’)}=水g(V3—V1好听的名字 女孩)
(注:V’,水的体积)
∴ m铁g=水g(V3—V1)
∴ ==·水
5、如图所示,圆柱形容器,底面积为200cm2,里面装有高20cm的水,将一个体积为500cm3的实心铝球放入水中后,球沉底(容器中水未溢出).
求:(1)放入铝球后,水对容器底的压强和容器底增加的压力.
(2)放入铝球后,容器对水平桌面的压强和压力(不计容器重,铝=2.7×103kg/m3,g取10N/kg)。
【解析】设,铝球放入后,液体增加的深度为△h,水对容器底的压强p,增加的压力△F,容器对水平桌面的压强p′,压力F′
△h===2.5cm=0.025m
(1)水对容器底的压强
p=p水g(h+△h)=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.2+0.025)m=2250Pa
水对容器底增加的压力
△F=△pS=水g△h·S=水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10—4m3 =5N
(2)容器对水平桌面的压力
F′=G水+G球=(水V水+铝V)g =(水Sh+铝V)g
=(1.0×103kg/m3×0.02m2×0.2m+2.7×103kg/m3×5×10—4m3)×10N/kg
=53.芜湖解封5N
容器对水平桌面的压强
p′===2675Pa
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