初中应用物理知识竞赛辅导讲座 压强与浮力（教师版）

1、初中应用物理知识竞赛指导讲座压力和浮力(人民教师版)【重点知识解读】1 .物体单位面积所受到的压力称为压力，压力公式： p=F/S。2 .液体内部各方向有压力，深度相同，各方向的压力大小相等。 液体的压力仅与液体密度和距液面的深度h有关，与液体的重力、体积及容器形状、底面积等无关。3 .当同种液体不流过集成阀时，各容器的液面高度始终相同。4 .大气压强是由瓦斯气体分子撞击器壁而产生的。 标准空气压数值p=1.013105Pa=760mmhHg。 活塞式抽水机和离心式抽水机都是在大气压强上工作的。5 .流体中流速越大的位置，压力越小。 飞机起飞是因为机翼上下面的空气流速产生了压力差。6 .浮力是

2、指浸泡在流体中的物体被流体向上推动的力。 浮力的方向总是垂直向上。 阿基米德定律：浸泡在液体(气体)中的物体受到向上浮力的大小，与排出液体(气体)的重力，即F=gV列相等。 的双曲馀弦值。【竞赛知识的扩展】液体压强力式： p=gh。2 .随着高度的升高，大气压强变小。 在海拔3000m以内，每上升约10m，大气压强就会减少100Pa。3 .密度修正是一种用于测量液体密度的装置，是基于悬浮时的受力平衡和阿基米德定律而建立的。 液体密度大则密度修正的露出部分多，反而少。 密度修正上的刻度数从上向下增大，密度修正上的刻度数表示被测量液体密度为水密度的倍数。【古典竞争问题分析】例1(2011全国中学应

3、用物理知识竞赛问题)小明的父亲为了解决全家人夏天的淋浴问题，想自己做：个太阳淋浴，他买了圆柱形的金属桶、压力传感器开关、两个圆柱和细线。 初始设定修正如图13所示，a、b这两个圆柱体通过绳与压力传感开关连接。已知的：圆柱形金属罐的底面积Sl=0.5 m2，高度h1=50 c m。 压力传感开关的作用在垂直向下的拉伸力达到10 N时闭合，控制水泵从供水口向水箱内注入，拉伸力等于4N时打开，水泵向水箱内注入的：两个圆柱的底面积S2=40 cm2，高h2=12 cm 水桶内的蓄水量达到200 L时停止注水，要求在蓄水量剩馀40L时开始注水。帮助小明的父亲根据其初步设计，找出满足上述要求的两条细线长度

4、。 (无视压力传感器开关与金属罐之间的距离、绳的质量和体积、修正储水量时的圆柱排水体积)圆柱形金属箱内的蓄水量为40L时的水深： H1=m=810-2m。圆柱体受到的浮力的大小： F1=26N-10N=2N。圆柱体b的排水体积： VB列=m3=210-4m3。圆柱体b浸入水中的深度： hB=m=510-2m。圆柱形金属箱内的蓄水量为200L时的水深： H2=m=410-1m。圆柱体受到的浮力的大小： F2=26N-4N=8N .圆柱体AB的排水体积： V=m3=810-4m3。圆柱体a的排水体积： VA系列=v-VB=810-4 m3- 401210-6 m3.=3. 210-4 m 3。圆柱

5、体a浸入水中的深度： hA=m=810-2m。从h1=LA H2 h2- hA得到的压力传感开关和圆柱体a间的细线长度： LA=610-2m，从h1=LA H1 LB 2h2- hB解开圆柱体a和圆柱体b之间的细线长度： LB=1.710-1m。该问题着重研究浮力、物体平衡条件等重点知识，能力要求高。(2009全国中学应用物理知识竞争问题)科技组同学想利用学到的浮力知识制作浮力秤。 他们寻找瓶体为柱状体的空饮料瓶，切开瓶底，拧紧瓶盖，在瓶盖上安上适当质量的石头，将其倒置在水桶中，如图所示。 使用时，只需将被测量物放入瓶中，即可从相对于水面的刻度直接读取被测量物的品质。1 .这里石头的作用是什么

6、？ 运用所学的物理知识来分析其道理。2 .这个浮力秤的质量刻度是均匀的吗？ 为什么？3 .根据测定，该塑料瓶的圆柱状部分的直径为8.0cm，浮力秤中不放入被测定物时，水面相对的位置为零刻度(如图所示)。 根据图示长度的值，通过修正计算，在1、2、3、4各刻度线的右侧表示浮力秤所对应的质量值。(取3.1，最后的结果只留下整数)分析：1 .石头的作用是使浮力秤能够垂直地浮在水上。石头受到的重力远大于空饮料瓶受到的重力，所以浮力秤的重心低于浮力的作用点. 浮力等于重力时，浮力秤垂直浮在水上。 如果没有石头，装置整体的重心高于浮力的作用点，浮力和重力使浮力秤容易倾斜，很难垂直浮在水中。 中所述)2 .

7、质量的刻度是均匀的。设被测定物质量为m、塑料瓶的圆柱状部分的半径为r、浮力秤中放入被测定物后，瓶浸泡深度的增加值为h时浮力秤再次浮起时，增大的浮力等于增大的重力： f浮起=G即水g2rh=mg得到h=m/(水2r )水、r为一定值，因此h与m成比例，该浮力秤的质量刻度是均匀的。因为h=m/(水2r )，所以m=水g2rh。其中水=1.0103kg/m3、r=4.0cm、h1=1cm、h2=2cm、h3=3cm、h4=4cm，代表以上数据，都必须将1、2、3、4的各刻度线的质量值标记为50g、100g、150g、200g。【竞技实战训练】1.(2011上海中学物理知识竞争问题)两块相同的海绵分别

8、放在同一秤上，取两块相同的东西分别放在海绵上。 关于甲、乙两图中的秤表示数f甲、f乙的大小及海绵沉入浓度h甲、h乙的比较，正确的是()A.F甲=F乙，h甲h乙B.F甲=F乙，h甲=h乙C.F甲f乙、h甲h乙答案： a分析：由于两个相同的物块甲、乙两图中秤表示数f甲、f乙的大小相等，所以由f甲=F乙压力定义，压力相同时，压力与受力面积成反比，下沉浓度h甲h乙、选择项a正确。2. (2011年上海中学物理知识竞争问题)如图所示，密度均匀的长方体木片浮出水面。 如果切掉树折断线以下的部分()a .树块和水面都下降，下降的高度相同b .木片和水面都下降，木片都下降的高度大c .树块和水面都下降，水面也

9、下降的高度很大d .树块下降，水面上升，变化的高度不同回答： b解析：切掉木块摇滾乐的折断线以下的部分，由于阿基米德定律，木块摇滾乐和水面都下降，木块摇滾乐下降的高度变得更大，选项b是正确的。3. (2011上海中学物理知识竞赛问题)在两端开口的弯管内用两级水柱封闭一级空气柱，以图示a、b、c、d四个液面的位置关系。 在此，打开左侧的试管底部的阀k，放出少量的水后立即关闭阀，将a、b、c液面相对于各自的原来位置上升或下降的长度ha、hB与HC的大小关系设为()中国语： ha=HB=HC b.haHBHCC.hAhB=hC D.hA=hBhC三.答案： b解析：放出少量水后立即关闭阀门，空气柱长

10、度增大，压力减少，c液面上升，b液面下降，a液面下降。 AB液面间的高度差变小，hAhBhC、选择项b正确。4. (2011上海第25界中学物理竞赛)如图所示，体积相同，密度A、B的a、b两个立方形正对水平桌面重合，AB=13。 将a对b的压力设为pA，将b对台面的压力设为pB。 现在，a的体积逐渐减少，但a的形状始终是立方形，密度不变。 在a的体积减少的过程中，pA和pB之比()a .总是变大b .总是变小c .先变小再变大d .先变大再变小四.答案： b解析：设a立方形的边的长度为a、b立方形的边的长度为b、a立方形的密度为，则b立方形的密度为3、a对b的压力为pA=ga、b对表的压力为p

11、B=3gb ga3/b2，在a的体积减少的过程中，pA和pp5. (2011年上海中学物理知识竞争问题)如图所示，放置在水平台上的密封圆锥形容器内充满了重力g的液体。 圆锥形容器的容积式为V=R2h，这里，已知r、h分别为容器的底面半径和高度。 容器内液体对容器侧面的压力大小为()A.1G B.2G C.3G D.05 .答案： b分析：容器内液体对容器底面的压力为3G，侧面h/2高度的压力等于底面压力的1/2，所以容器内液体对容器侧面的压力大小必须大于1.5G，小于3G，所以正确的选择是b。如图所示，容器内装有长方体的木片m，其上压着铁元素块m，木片浮在水面上的高度为h1(图a )。 用细绳

12、将该铁元素块系在树块下，术块浮在水面的高度为h2 (图b )。 切断绳子后(图c )，木头块浮在水面上的高度h3:()(A) h1 铁元素(h2- h1)/水(B) h2 铁元素(h2- h1)/水(c) h1 木(h2- h1)/水(D) h2 铁元素(h2- h1)/木六.答案： a解析：设木片底面积为s、高度为h，从问题出发，设铁元素块体积为(h2- h1)S。 由图a可知，利用平衡条件能够得到水gS(h-h1)=(m M)g，从图c可知，利用平衡条件为水gS(h-h3)=Mg，m=铁元素(h2- h1)S，联立解： h3=h1 铁元素(h2- h1)/水，选择正确。7.(2009全国中

13、学应用物理知识竞争问题)6.如图甲所示，煤气管道包括室外和室内两部分，两者之间有燃气表相连。 工人大师傅应在每户安装户内管道后，检查管道是否漏气。 如图b所示，某个检测装置向两端开口的透明的u字管中注入水，在u字管两端的压力相等时，两侧的水面变平。 检查时，切断开关后，向用户的管路口y内用力吹气，之后，迅速将u型管的一端y连接到用户的管路口y，u型管内水面出现台阶(如图c所示)。 观察u字管水面的变化，可以判断门内配管是否有漏气()。a .水面的高度差如果逐渐变大，表示没有漏气b .水面高度差逐渐变小，表示没有漏气c .如果水面高度差一定，表示漏气d .如果水面的高度差一定，表示没有漏气7 .

14、回答： d解析：在用户的管路口y内用力吹气，管路内压就会比大气压强强。 水面的高度差逐渐变小时，表示漏气的水面的高度差不变，表示没有漏气，选项d正确。2 .填补问题1.(2009全国中学应用物理知识竞争问题)在建设高楼大厦时，其基础多采用箱形基础。 箱型基础是指将大厦整体占地面积的地皮挖深，填埋钢筋混凝土。 箱型基础的优点第一，增大大厦与地面的接触面积，减小大厦相对于地面的_，能够有效地防止地皮的大幅下沉。 其次，降低整座大楼，提高大楼的稳定性，提高大楼的抗震能力。2 .回答：压力重心2.(2009上海中学物理知识竞赛的比赛问题)在底面积200厘米2、高20厘米的圆柱形薄壁玻璃容器的底部，放入

15、一边长10厘米的实心立方形块，然后逐渐向容器中倒入液体。 右图反映了封摇滾乐压力相对于容器底部的大小f与容器中加入液体的深度h(06)的关系。由此可知，该液体的密度大小为_ _ _ _ kg /米3，注入液体的深度h为l2分米时，相对于容器的底部压力，封摇滾乐的大小f为_ _ _ _ _牛。2 .答案：1.25103 7.5解析：设容器底部对物块的支持力为f，由平衡条件得到fGSH=mg。 根据牛顿第三定律，布摇滾乐对容器底部的压力大小f=f，联立解为F=mg-gSh。 由此可知，图中的格拉夫斜率等于-gS。 另一方面，图中的格拉夫的斜率为-1.25N/cm=-125N/m，该液体的密度的大小

16、为=1.25103kg/m3。 如果将注入液体的深度h设为l2分米，则能够从F=mg-gSh修正物块相对于容器的底部的压力的大小F=7.5N。3 .简单的解答1.(2010全国中学应用物理知识竞争问题)5.中新网在2009年5月20日电：英国每日邮报 19日刊登了摄影图片，如图10所示。 灰鹅在飞行中遭遇强风袭击，这只高超的大胆灰鹅做出了可虎躯一震的动作3354以飞行方向为轴翻转了180度，但最困难的是3354的头部还保持着正常飞行时的姿态。 这看起来有点不可思议，即使是世界上最优秀的体操运动员也会被柔软的鹅颈压倒。 请思考并回答。 灰鹅这样的旋转体的效果是什么？ 为什么？1 .答案的四个要点

17、： (1)迅速降低高度(2)这种旋转体可以使叶片下方的空气流速大于上方的空气流速(3)流速大的地方的压力小，流速大的地方的压力强的规则(4)灰鹅受到的向下的压力灰鹅受空气压力合力向下，有助于灰鹅迅速降低高度，避免强风，使飞行更安全。2. (2010全国中学应用物理知识竞争问题)小丽在厨房帮妈妈做饭时发现菜刀上有两种洞，如图9所示，她不知道这两种洞的作用。 请向她说明圈子里的孔、的作用。2 .答案的两个要点： (1)孔是挂刀的孔，用这个孔把菜刀挂在墙上(或支撑)。 (2)孔是通气孔，切菜时，通气孔中的空气在蔬菜和菜刀之间形成隔离层，防止大气压强直接将蔬菜压在菜刀上，增大切菜的阻力。 对于云同步，菜片和菜刀之间的空气可以使菜片不佩刀脱落。3.(2010全国中学应用物理知识竞争问题) 2008年8月1日，京津城际高速铁路正式开业，使用了国产的“和谐号”CRH3型车辆(如图7所示)。 该车辆车