压强和浮力专题复习

压强和浮力专题复习

压强和浮力压强是中考物理考试中的重点知识之一，历年试题中占比很大。考察的知识点包括：压力方向的理解、压强公式的运用、增减压强的方法、液体内部压强规律、大气压强产生原因以及与大气压有关的现象和实例等。考点形式广泛，包括填空题、选择题、说理解释、实验探究和计算题。对基础知识的考查多以填空和选择题形式出现，对生活现象和实例的考查则多以说理题形式出现。由于压强与浮力、密度、机械功等知识联系紧密，所以与这些知识相联系的综合题多以计算题形式出现，甚至有些地区将其作为压轴题。近年来，考试注重考查同学们的实际应用能力和科学研究方法。压强知识的考查热点有以下几个方面：1.加强实验探究能力的考查，包括影响压力作用效果的因素、液体内部压强规律和气体压强与体积、温度、质量的关系探究等；2.注重运用数学图像、图表分析和处理物理问题的能力的考查，这方面的考查将成为中考试题的亮点；3.运用物理知识和物理原理或规律解释和解决生活中的实际问题。例1：(04年吉林)在图1中，正确表示压力的是()答案：C。解析：本题主要考查对压力方向的理解。压力的方向总是与物体的受力面垂直，且力的作用点在物体表面。A图虽然方向与物体表面垂直，但力的作用点不在物体受力面上，所以不正确；B图中力的方向与水平地面垂直，但不是与受力面垂直，所以也不正确；对于D图，因压力的方向是竖直向上的，不存在物体之间的相互挤压，所以不是压力；只有C图才正确显示了压力。例2：(04年上海市)小王同学双脚与地面的面积为4×10－2m2，请根据图2中某些情况下的压强数值估算：⑴小王同学的重力；⑵小王同学平躺时与床面的接触面积；⑶小王同学背着重力为40牛的书包行走时对水平地面的压强。答案：⑴G=F1=P1/S1=1.5×104Pa×4×10－2m2=600N。⑵F2=600N，P2=F2/S2=600N/(600N+40N)=0.2m2。⑶P3=F/S3=3/(1×4×10^-2m2)=3.2×104Pa。(N)4.06.08.0受力面积(cm2)51020透视：此题考查同学们对压力公式P=F/S的理解和应用，以及对受力面积对压力影响的认识。实验表明，压力和受力面积成反比例关系，即受力面积越大，压力越小。同时，压力和施力大小成正比例关系，即施力越大，压力越大。因此，在实验中，第一组施力最大，受力面积最小，所以凹陷程度最大；第二组施力次之，受力面积适中，凹陷程度次之；第三组施力最小，受力面积最大，凹陷程度最小。根据压力公式P=F/S，可以计算出每组物体所受的压力大小。中，哪个容器的压力最大？分析：此题考查同学们对压力与液体密度、深度、重力加速度之间关系的掌握。根据液体压强公式P=ρgh，压强与液体密度、深度、重力加速度成正比，与容器底面积无关。因此，无论容器大小相同与否，液体的压强都是相同的。所以，此题无法选择正确答案。分析：有些同学看题后，不认真思考题设情境，简单地认为人口与外界大气相通，同一地点人口内空气的压强与外界大气压相等，于是就武断地认为选项C正确。实际情况下，饮料要到人口里，则塑料管内液面的高一定高于瓶内液面的高，如果人口内空气的压强等于外界大气压，这样，人口内空气的压强与塑料管内液体产生的压强之和就大于外界大气压与瓶内液体产生的压强之和，那么，饮料不仅不会流入到口里，管内液面反而会下降。所以，只有口内空气的压强小于外界大气压，饮料才能被吸入到口里。改写：有些同学在看题后，没有深入思考题目所描述的情境，而是简单地认为人口内空气的压强与外界大气压相等。但实际情况是，饮料需要通过塑料管进入人口，因此管内液面的高度一定高于瓶内液面的高度。如果人口内空气的压强等于外界大气压，那么人口内空气的压强与塑料管内液体产生的压强之和将大于外界大气压与瓶内液体产生的压强之和。因此，饮料不仅不会流入口中，反而会导致管内液面下降。只有当口内空气的压强小于外界大气压时，饮料才能被吸入口中。例1：某小组同学研究圆柱体上(或下)表面受到液体的压力大小与液体深度、密度的关系。实验时，该小组同学把一个高为0.1米的实心圆柱体浸没在甲、乙两种液体中（液体甲的密度大于液体乙的密度），如图7所示，并不断改变它所处的深度。他们利用仪器测得液面到圆柱体上表面的距离，以及圆柱体上、下表面受到液体的压强，并利用公式求得上、下表面受到液体的压力。他们记录了数据，如表一、表二所示。改写：一组同学进行了研究，探究了圆柱体上（或下）表面所承受的液体压力与液体深度、密度之间的关系。他们进行了实验，将一个高度为0.1米的实心圆柱体浸入液体甲和液体乙中（其中液体甲的密度大于液体乙），并不断改变圆柱体的深度。通过仪器测量液面到圆柱体上表面的距离以及圆柱体上、下表面受到的液体压强，并利用公式计算出上、下表面所承受的液体压力。他们将数据记录于表一和表二中。⑴分析比较数据及相关条件，可得出的初步结论是：在同种液体中，圆柱体上表面受到的液体压力与深度成正比。改写：通过分析比较数据及相关条件，我们可以得出初步结论：在相同的液体中，圆柱体上表面所承受的液体压力与深度成正比。⑵分析比较表一和表二中的第三列（或第四列、或第五列……）数据及相关条件，可得出的初步结论是___________。删除：该段文字中没有给出具体的分析比较，因此无法得出初步结论，需要进一步完善。⑶请进一步综合分析比较表一、表二中的数据及相关条件，并归纳得出结论。(a)分析比较表一（或表二）中的第二行与第三行数据及相关条件，可初步得出：_______________________________。改写：综合分析比较表一和表二中的数据及相关条件，我们可以初步得出以下结论：通过比较表一（或表二）中的第二行和第三行数据及相关条件，可以发现液体深度增加时，圆柱体上表面所承受的液体压力也随之增加。(b)分析比较表一和表二中的第二行与第三行数据及相关条件，可初步得出：___________。删除：该段文字未给出具体分析比较内容，因此需要进一步完善。小液缸的底面积分别为S1和S2，小液缸上方有一个活塞，活塞面积为S3，重物挂在小液缸上方的绳子上。当重物不动时，小液缸内的水深为h1，大液缸内的水深为h2，重物的质量为m。⑴根据图4，推导出小液缸内的水深h1与重物质量m、液缸底面积S1、S2、活塞面积S3和大液缸内的水深h2之间的关系式。⑵当h1=8cm，h2=20cm，S1=4cm²，S2=16cm²，S3=2cm²时，重物的质量为多少？2.如图5，一个木块悬挂在天秤上，木块下方挂有一个重物，天秤的两端各有一个弹簧，弹簧的弹性系数分别为k1和k2，木块的质量为m1，重物的质量为m2。⑴根据图5，推导出木块和重物的重力与天秤两端弹簧伸长量之间的关系式。⑵当天秤两端弹簧的弹性系数分别为k1=100N/m，k2=200N/m，木块的质量为m1=0.5kg，重物的质量为m2=0.2kg时，天秤两端弹簧的伸长量分别为多少？一、小液缸的横截面积分别为50cm²和20cm²，上面放置着一个轻活塞。需要在活塞上放置多少重量的砝码才能使活塞向下移动1cm？二、小强研究了一定质量的气体压强与体积的关系。他提出了猜想：质量一定的气体，体积越大，压强越小；体积越小，压强越大。为了验证这个猜想，他将活塞推至医用注射器的中部，用手指堵住注射器的前端小孔，从而密封了一定质量的气体。然后，他进行了如下实验：1.向内压活塞，使气体体积缩小，手感受到很大的压力。2.向外拉活塞，使气体体积增大，手感受到手指肚被吸引进去一些。根据这个现象，可以得出体积与压强的关系吗？小强的结论是：在质量一定的情况下，气体的体积越小，压强越大；气体的体积越大，压强越小。还能举例说明气体压强与温度、质量的关系吗？小强的结论在日常生活中有什么应用？例如，可以用于汽车轮胎的充气和气球的充气等。参考答案：一、在小液缸上放置重量为500g的砝码，才能使活塞向下移动1cm。二、小强的结论是：在质量一定的情况下，气体的体积越小，压强越大；气体的体积越大，压强越小。当温度不变时，气体的压强与质量成正比例关系。在日常生活中，这个结论可以应用于气球的充气、轮胎的充气等。当向溶液中滴入少量的Ba(OH)2溶液时，弹簧测力计的示数会增大。这是因为溶液中的Ba(OH)2会与硫酸反应，生成硫酸钡沉淀和水，导致溶液密度减小，根据阿基米德原理，物体受到的浮力会减小，所以示数会增大。在实验中，某学生将盛有小石子的塑料小船放入水中，测得船底到水面的距离为h。随着加盐并搅动，食盐溶液的密度逐渐增大，小船受到的浮力不变，所以V排会减小，即小船会上浮，h减小。当食盐水达到饱和状态后，溶液的密度不再增大，小船浸入的深度不会改变，所以最接近的图像应该是D。要测定小金属块的密度，可以先将金属块系牢放入量筒内，然后将量筒放入盛有水的水槽中，记住水面至量筒外壁的刻线值。接着将金属块从量筒中取出，用吸管向量筒里注水(量筒仍在水槽中)直至水面到原来的刻线处，根据等效和漂浮原理，此时，量筒内水的质量与金属块的质量相等。所以，读出量筒内水的体积V1，就能算出金属块的质量m=ρ水V1。最后，将金属块放入盛有水的量筒内，读出此时的体积V2，则金属块的体积V=V2-V1。金属块密度的表达式为ρ=ρ水V1/V。常见失误分析例1：一个重量为4.5N，体积为500cm3的铝球放入水中静止时，受到的浮力有多大？正确答案为4.5N。同学们容易受到思维定势的影响，认为铝球的密度比水的密度大，就武断地认为铝球会下沉，忽视了知识的应用条件。如果先求出铝球的密度，可以发现它比水的密度还小，这说明此铝球并不是实心。空心的铝球可以漂浮在水面上，所以正确的答案应该是铝球受到的浮力等于它的重量，即4.5N。例2：浸没在液体中的物体在下降过程中，物体受到的浮力会发生什么变化？答案为不确定。同学们可能会认为物体的体积一定不变，根据阿基米德原理，用公式F浮=ρ液gV排考虑，必定选A。但是，如果仔细审题，会发现题目中有“一定”二字，这暗示着是否存在某一特殊情况。例如，如果存在某一重物拉着气球在液体中下降，那么气球在下降过程中受到液体的压强会增大，气球的体积要减小，所以气球受到的浮力要减小。由于题设中物体的具体情况不确定，所以准确的答案应该是不确定。例3：一个边长为20cm的立方体被水平浸入足够多的水中，如果上表面与水面间的距离为5cm，那么物体所受的浮力是多少？正确答案为80N或60N。同学们很可能会根据物体悬浮在水面下，求得F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.2m)3=80N，然后选择答案A。但是，该题有隐含条件，即立方体浸入水中，上表面与水面间的距离为5cm时有两种可能，即物体有悬浮和漂浮。如果物体漂浮，则求得浮力：F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.2m)2×(0.2m－0.05m)=60N。所以，正确的答案应该是D。例4：一个重量为0.5N的物体放在盛有水的烧杯中，溢出重为0.3N的水，则它受到的浮力是多少？正确答案为可能为0.4N。同学们可能会认为它受到的浮力一定为溢出的水的重量，即0.3N，然后选择答案A。但是，这个物体的密度可能比水的密度大，所以它会受到一定的浮力，导致它实际受到的浮力大于0.3N。因此，正确的答案应该是可能为0.4N。×g×S×h>ρ水×g×S′×h′，化简得S>S′，即浮筒的截面必须大于塞子的截面。因此，选项B正确。例2：如图6所示，一根长为L、质量为m的均匀铁棒，一端固定在水平桌面上，另一端悬空。一质量为M的小球，用一细绳系在铁棒的中央，小球与铁棒的连线与水平桌面成角度θ。若小球与铁棒的连线所在的竖直面与水平桌面成角度α，则α为()Aθ/2BθC3θ/2D2θ答案：C。解析：由于铁棒均匀，所以小球与铁棒的重心位于铁棒的中点处，即距离固定端的长度为L/2。设小球与铁棒的连线与水平桌面的夹角为β，则小球所受合力垂直于铁棒，且大小为T=mgcosβ，其中g为重力加速度。根据力的平衡条件，铁棒上的张力大小也为T，方向沿着铁棒。设小球与铁棒的连线与竖直方向的夹角为α，则铁棒受到的合力方向与竖直方向的夹角为α+θ/2。根据力矩平衡条件，有T×L/2×sin(α+θ/2)=Mg×L/2×sinα，化简得tan(α+θ/2)=2Mg/(mLtanθ)，即α+θ/2=arctan(2Mg/(mLtanθ))，所以α=3θ/2。因此，选项C正确。例3：如图7所示，一根质量为m，长度为L的均匀细杆，一端固定在水平桌面上，另一端悬空。一质量为M的小球，用一细绳系在杆的中央，小球与杆的连线与水平桌面成角度θ。若小球与杆的连线所在的竖直面与水平桌面成角度α，则α为()Aθ/2BθC3θ/2D2θ答案：B。解析：与例2类似，小球与细杆的重心位于细杆的中点处，即距离固定端的长度为L/2。设小球与细杆的连线与水平桌面的夹角为β，则小球所受合力垂直于细杆，且大小为T=mgcosβ，其中g为重力加速度。根据力的平衡条件，细杆上的张力大小也为T，方向沿着细杆。设小球与细杆的连线与竖直方向的夹角为α，则细杆受到的合力方向与竖直方向的夹角为α+θ/2。根据力矩平衡条件，有T×L/2×sin(α+θ/2)=Mg×L/4×sinθ，化简得tan(α+θ/2)=Mg/(2mLtanθ)，即α+θ/2=arctan(Mg/(2mLtanθ))，所以α=θ/2。因此，选项B正确。1.有四分之一的物体体积浸没在水中，弹簧秤示数为14.7N；有四分之三的物体体积浸没在水中，弹簧秤示数为9.8N。求该物体全部浸没在水中时，弹簧秤的示数。答案：B.2.24N2.一个大块冰中含有一定量的砂子，冰块漂浮在水面上，水面与杯口相平，冰块熔化时会发生什么？答案：B.水面始终与杯口相平3.(1)小球在水中受到的浮力大于重力，所以浮在水面上；在酒精中受到的浮力小于重力，所以沉在酒精中。(2)小球的密度为ρ，重力为mg，体积为V，则在水中，ρVg=4.5N在酒精中，ρVg=4.0N所以，ρ=450kg/m³小球体积为V=4.5N/(ρg)=0.001m³小球重力为mg=ρVg=4.5N所以，m=0.45kg4.(1)木块浸没在水中，浮力F1=ρVg，线对木块的拉力等于水对筒底压力的大小F1=pS，其中S为筒底面积。剪断细线后，木块受到重力mg和浮力F2=ρVg，所以木块的密度为ρ=m/V=(F2-mg)/V=500kg/m³。筒底受到的压力为pS-F2=pS-ρVg。(2)木块静止后，浮力F2=mg，所以筒底受到的压力为pS-mg。5.1.水中产生气泡的原因是水中的温度升高，水分子热运动加剧，产生的水蒸气聚集在一起形成气泡，气泡受到浮力上升到水面，破裂后放出水蒸气。2.鸟类翅膀的形状是空气动力学的产物，翅膀上弯曲的形状可以产生升力，使得鸟在空中滑翔时不会坠落下来。6.选择因素：物体的体积。实验器材：不锈钢块、烧杯、弹簧秤。实验步骤：(1)在烧杯中注入一定量的水，记录水的体积V1和弹簧秤示数F1。(2)将不锈钢块放入烧杯中，记录水的体积V2和弹簧秤示数F2。(3)计算不锈钢块的体积V=V2-V1。(4)计算不锈钢块的密度ρ=m/V，其中m为不锈钢块的质量。分析论证：根据阿基米德原理，物体所受的浮力等于物体排开的液体的重量，与物体的重力相等。由于物体的体积是影响浮力大小的因素之一，所以我们可以通过实验来探究物体的体积对浮力大小的影响。7.(1)应选用的