壓強(qiáng)和浮力專題復(fù)習(xí)

壓強(qiáng)和浮力專題復(fù)習(xí)

壓強(qiáng)和浮力壓強(qiáng)是中考物理考試中的重點(diǎn)知識之一，歷年試題中占比很大?？疾斓闹R點(diǎn)包括：壓力方向的理解、壓強(qiáng)公式的運(yùn)用、增減壓強(qiáng)的方法、液體內(nèi)部壓強(qiáng)規(guī)律、大氣壓強(qiáng)產(chǎn)生原因以及與大氣壓有關(guān)的現(xiàn)象和實(shí)例等。考點(diǎn)形式廣泛，包括填空題、選擇題、說理解釋、實(shí)驗(yàn)探究和計(jì)算題。對基礎(chǔ)知識的考查多以填空和選擇題形式出現(xiàn)，對生活現(xiàn)象和實(shí)例的考查則多以說理題形式出現(xiàn)。由于壓強(qiáng)與浮力、密度、機(jī)械功等知識聯(lián)系緊密，所以與這些知識相聯(lián)系的綜合題多以計(jì)算題形式出現(xiàn)，甚至有些地區(qū)將其作為壓軸題。近年來，考試注重考查同學(xué)們的實(shí)際應(yīng)用能力和科學(xué)研究方法。壓強(qiáng)知識的考查熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：1.加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)探究能力的考查，包括影響壓力作用效果的因素、液體內(nèi)部壓強(qiáng)規(guī)律和氣體壓強(qiáng)與體積、溫度、質(zhì)量的關(guān)系探究等；2.注重運(yùn)用數(shù)學(xué)圖像、圖表分析和處理物理問題的能力的考查，這方面的考查將成為中考試題的亮點(diǎn)；3.運(yùn)用物理知識和物理原理或規(guī)律解釋和解決生活中的實(shí)際問題。例1：(04年吉林)在圖1中，正確表示壓力的是()答案：C。解析：本題主要考查對壓力方向的理解。壓力的方向總是與物體的受力面垂直，且力的作用點(diǎn)在物體表面。A圖雖然方向與物體表面垂直，但力的作用點(diǎn)不在物體受力面上，所以不正確；B圖中力的方向與水平地面垂直，但不是與受力面垂直，所以也不正確；對于D圖，因壓力的方向是豎直向上的，不存在物體之間的相互擠壓，所以不是壓力；只有C圖才正確顯示了壓力。例2：(04年上海市)小王同學(xué)雙腳與地面的面積為4×10－2m2，請根據(jù)圖2中某些情況下的壓強(qiáng)數(shù)值估算：⑴小王同學(xué)的重力；⑵小王同學(xué)平躺時(shí)與床面的接觸面積；⑶小王同學(xué)背著重力為40牛的書包行走時(shí)對水平地面的壓強(qiáng)。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受力面積(cm2)51020透視：此題考查同學(xué)們對壓力公式P=F/S的理解和應(yīng)用，以及對受力面積對壓力影響的認(rèn)識。實(shí)驗(yàn)表明，壓力和受力面積成反比例關(guān)系，即受力面積越大，壓力越小。同時(shí)，壓力和施力大小成正比例關(guān)系，即施力越大，壓力越大。因此，在實(shí)驗(yàn)中，第一組施力最大，受力面積最小，所以凹陷程度最大；第二組施力次之，受力面積適中，凹陷程度次之；第三組施力最小，受力面積最大，凹陷程度最小。根據(jù)壓力公式P=F/S，可以計(jì)算出每組物體所受的壓力大小。中，哪個(gè)容器的壓力最大？分析：此題考查同學(xué)們對壓力與液體密度、深度、重力加速度之間關(guān)系的掌握。根據(jù)液體壓強(qiáng)公式P=ρgh，壓強(qiáng)與液體密度、深度、重力加速度成正比，與容器底面積無關(guān)。因此，無論容器大小相同與否，液體的壓強(qiáng)都是相同的。所以，此題無法選擇正確答案。分析：有些同學(xué)看題后，不認(rèn)真思考題設(shè)情境，簡單地認(rèn)為人口與外界大氣相通，同一地點(diǎn)人口內(nèi)空氣的壓強(qiáng)與外界大氣壓相等，于是就武斷地認(rèn)為選項(xiàng)C正確。實(shí)際情況下，飲料要到人口里，則塑料管內(nèi)液面的高一定高于瓶內(nèi)液面的高，如果人口內(nèi)空氣的壓強(qiáng)等于外界大氣壓，這樣，人口內(nèi)空氣的壓強(qiáng)與塑料管內(nèi)液體產(chǎn)生的壓強(qiáng)之和就大于外界大氣壓與瓶內(nèi)液體產(chǎn)生的壓強(qiáng)之和，那么，飲料不僅不會流入到口里，管內(nèi)液面反而會下降。所以，只有口內(nèi)空氣的壓強(qiáng)小于外界大氣壓，飲料才能被吸入到口里。改寫：有些同學(xué)在看題后，沒有深入思考題目所描述的情境，而是簡單地認(rèn)為人口內(nèi)空氣的壓強(qiáng)與外界大氣壓相等。但實(shí)際情況是，飲料需要通過塑料管進(jìn)入人口，因此管內(nèi)液面的高度一定高于瓶內(nèi)液面的高度。如果人口內(nèi)空氣的壓強(qiáng)等于外界大氣壓，那么人口內(nèi)空氣的壓強(qiáng)與塑料管內(nèi)液體產(chǎn)生的壓強(qiáng)之和將大于外界大氣壓與瓶內(nèi)液體產(chǎn)生的壓強(qiáng)之和。因此，飲料不僅不會流入口中，反而會導(dǎo)致管內(nèi)液面下降。只有當(dāng)口內(nèi)空氣的壓強(qiáng)小于外界大氣壓時(shí)，飲料才能被吸入口中。例1：某小組同學(xué)研究圓柱體上(或下)表面受到液體的壓力大小與液體深度、密度的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)時(shí)，該小組同學(xué)把一個(gè)高為0.1米的實(shí)心圓柱體浸沒在甲、乙兩種液體中（液體甲的密度大于液體乙的密度），如圖7所示，并不斷改變它所處的深度。他們利用儀器測得液面到圓柱體上表面的距離，以及圓柱體上、下表面受到液體的壓強(qiáng)，并利用公式求得上、下表面受到液體的壓力。他們記錄了數(shù)據(jù)，如表一、表二所示。改寫：一組同學(xué)進(jìn)行了研究，探究了圓柱體上（或下）表面所承受的液體壓力與液體深度、密度之間的關(guān)系。他們進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，將一個(gè)高度為0.1米的實(shí)心圓柱體浸入液體甲和液體乙中（其中液體甲的密度大于液體乙），并不斷改變圓柱體的深度。通過儀器測量液面到圓柱體上表面的距離以及圓柱體上、下表面受到的液體壓強(qiáng)，并利用公式計(jì)算出上、下表面所承受的液體壓力。他們將數(shù)據(jù)記錄于表一和表二中。⑴分析比較數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，可得出的初步結(jié)論是：在同種液體中，圓柱體上表面受到的液體壓力與深度成正比。改寫：通過分析比較數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，我們可以得出初步結(jié)論：在相同的液體中，圓柱體上表面所承受的液體壓力與深度成正比。⑵分析比較表一和表二中的第三列（或第四列、或第五列……）數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，可得出的初步結(jié)論是___________。刪除：該段文字中沒有給出具體的分析比較，因此無法得出初步結(jié)論，需要進(jìn)一步完善。⑶請進(jìn)一步綜合分析比較表一、表二中的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，并歸納得出結(jié)論。(a)分析比較表一（或表二）中的第二行與第三行數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，可初步得出：_______________________________。改寫：綜合分析比較表一和表二中的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，我們可以初步得出以下結(jié)論：通過比較表一（或表二）中的第二行和第三行數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，可以發(fā)現(xiàn)液體深度增加時(shí)，圓柱體上表面所承受的液體壓力也隨之增加。(b)分析比較表一和表二中的第二行與第三行數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，可初步得出：___________。刪除：該段文字未給出具體分析比較內(nèi)容，因此需要進(jìn)一步完善。小液缸的底面積分別為S1和S2，小液缸上方有一個(gè)活塞，活塞面積為S3，重物掛在小液缸上方的繩子上。當(dāng)重物不動時(shí)，小液缸內(nèi)的水深為h1，大液缸內(nèi)的水深為h2，重物的質(zhì)量為m。⑴根據(jù)圖4，推導(dǎo)出小液缸內(nèi)的水深h1與重物質(zhì)量m、液缸底面積S1、S2、活塞面積S3和大液缸內(nèi)的水深h2之間的關(guān)系式。⑵當(dāng)h1=8cm，h2=20cm，S1=4cm2，S2=16cm2，S3=2cm2時(shí)，重物的質(zhì)量為多少？2.如圖5，一個(gè)木塊懸掛在天秤上，木塊下方掛有一個(gè)重物，天秤的兩端各有一個(gè)彈簧，彈簧的彈性系數(shù)分別為k1和k2，木塊的質(zhì)量為m1，重物的質(zhì)量為m2。⑴根據(jù)圖5，推導(dǎo)出木塊和重物的重力與天秤兩端彈簧伸長量之間的關(guān)系式。⑵當(dāng)天秤兩端彈簧的彈性系數(shù)分別為k1=100N/m，k2=200N/m，木塊的質(zhì)量為m1=0.5kg，重物的質(zhì)量為m2=0.2kg時(shí)，天秤兩端彈簧的伸長量分別為多少？一、小液缸的橫截面積分別為50cm2和20cm2，上面放置著一個(gè)輕活塞。需要在活塞上放置多少重量的砝碼才能使活塞向下移動1cm？二、小強(qiáng)研究了一定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系。他提出了猜想：質(zhì)量一定的氣體，體積越大，壓強(qiáng)越?。惑w積越小，壓強(qiáng)越大。為了驗(yàn)證這個(gè)猜想，他將活塞推至醫(yī)用注射器的中部，用手指堵住注射器的前端小孔，從而密封了一定質(zhì)量的氣體。然后，他進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：1.向內(nèi)壓活塞，使氣體體積縮小，手感受到很大的壓力。2.向外拉活塞，使氣體體積增大，手感受到手指肚被吸引進(jìn)去一些。根據(jù)這個(gè)現(xiàn)象，可以得出體積與壓強(qiáng)的關(guān)系嗎？小強(qiáng)的結(jié)論是：在質(zhì)量一定的情況下，氣體的體積越小，壓強(qiáng)越大；氣體的體積越大，壓強(qiáng)越小。還能舉例說明氣體壓強(qiáng)與溫度、質(zhì)量的關(guān)系嗎？小強(qiáng)的結(jié)論在日常生活中有什么應(yīng)用？例如，可以用于汽車輪胎的充氣和氣球的充氣等。參考答案：一、在小液缸上放置重量為500g的砝碼，才能使活塞向下移動1cm。二、小強(qiáng)的結(jié)論是：在質(zhì)量一定的情況下，氣體的體積越小，壓強(qiáng)越大；氣體的體積越大，壓強(qiáng)越小。當(dāng)溫度不變時(shí)，氣體的壓強(qiáng)與質(zhì)量成正比例關(guān)系。在日常生活中，這個(gè)結(jié)論可以應(yīng)用于氣球的充氣、輪胎的充氣等。當(dāng)向溶液中滴入少量的Ba(OH)2溶液時(shí)，彈簧測力計(jì)的示數(shù)會增大。這是因?yàn)槿芤褐械腂a(OH)2會與硫酸反應(yīng)，生成硫酸鋇沉淀和水，導(dǎo)致溶液密度減小，根據(jù)阿基米德原理，物體受到的浮力會減小，所以示數(shù)會增大。在實(shí)驗(yàn)中，某學(xué)生將盛有小石子的塑料小船放入水中，測得船底到水面的距離為h。隨著加鹽并攪動，食鹽溶液的密度逐漸增大，小船受到的浮力不變，所以V排會減小，即小船會上浮，h減小。當(dāng)食鹽水達(dá)到飽和狀態(tài)后，溶液的密度不再增大，小船浸入的深度不會改變，所以最接近的圖像應(yīng)該是D。要測定小金屬塊的密度，可以先將金屬塊系牢放入量筒內(nèi)，然后將量筒放入盛有水的水槽中，記住水面至量筒外壁的刻線值。接著將金屬塊從量筒中取出，用吸管向量筒里注水(量筒仍在水槽中)直至水面到原來的刻線處，根據(jù)等效和漂浮原理，此時(shí)，量筒內(nèi)水的質(zhì)量與金屬塊的質(zhì)量相等。所以，讀出量筒內(nèi)水的體積V1，就能算出金屬塊的質(zhì)量m=ρ水V1。最后，將金屬塊放入盛有水的量筒內(nèi)，讀出此時(shí)的體積V2，則金屬塊的體積V=V2-V1。金屬塊密度的表達(dá)式為ρ=ρ水V1/V。常見失誤分析例1：一個(gè)重量為4.5N，體積為500cm3的鋁球放入水中靜止時(shí)，受到的浮力有多大？正確答案為4.5N。同學(xué)們?nèi)菀资艿剿季S定勢的影響，認(rèn)為鋁球的密度比水的密度大，就武斷地認(rèn)為鋁球會下沉，忽視了知識的應(yīng)用條件。如果先求出鋁球的密度，可以發(fā)現(xiàn)它比水的密度還小，這說明此鋁球并不是實(shí)心?？招牡匿X球可以漂浮在水面上，所以正確的答案應(yīng)該是鋁球受到的浮力等于它的重量，即4.5N。例2：浸沒在液體中的物體在下降過程中，物體受到的浮力會發(fā)生什么變化？答案為不確定。同學(xué)們可能會認(rèn)為物體的體積一定不變，根據(jù)阿基米德原理，用公式F浮=ρ液gV排考慮，必定選A。但是，如果仔細(xì)審題，會發(fā)現(xiàn)題目中有“一定”二字，這暗示著是否存在某一特殊情況。例如，如果存在某一重物拉著氣球在液體中下降，那么氣球在下降過程中受到液體的壓強(qiáng)會增大，氣球的體積要減小，所以氣球受到的浮力要減小。由于題設(shè)中物體的具體情況不確定，所以準(zhǔn)確的答案應(yīng)該是不確定。例3：一個(gè)邊長為20cm的立方體被水平浸入足夠多的水中，如果上表面與水面間的距離為5cm，那么物體所受的浮力是多少？正確答案為80N或60N。同學(xué)們很可能會根據(jù)物體懸浮在水面下，求得F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.2m)3=80N，然后選擇答案A。但是，該題有隱含條件，即立方體浸入水中，上表面與水面間的距離為5cm時(shí)有兩種可能，即物體有懸浮和漂浮。如果物體漂浮，則求得浮力：F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.2m)2×(0.2m－0.05m)=60N。所以，正確的答案應(yīng)該是D。例4：一個(gè)重量為0.5N的物體放在盛有水的燒杯中，溢出重為0.3N的水，則它受到的浮力是多少？正確答案為可能為0.4N。同學(xué)們可能會認(rèn)為它受到的浮力一定為溢出的水的重量，即0.3N，然后選擇答案A。但是，這個(gè)物體的密度可能比水的密度大，所以它會受到一定的浮力，導(dǎo)致它實(shí)際受到的浮力大于0.3N。因此，正確的答案應(yīng)該是可能為0.4N?！羐×S×h>ρ水×g×S′×h′，化簡得S>S′，即浮筒的截面必須大于塞子的截面。因此，選項(xiàng)B正確。例2：如圖6所示，一根長為L、質(zhì)量為m的均勻鐵棒，一端固定在水平桌面上，另一端懸空。一質(zhì)量為M的小球，用一細(xì)繩系在鐵棒的中央，小球與鐵棒的連線與水平桌面成角度θ。若小球與鐵棒的連線所在的豎直面與水平桌面成角度α，則α為()Aθ/2BθC3θ/2D2θ答案：C。解析：由于鐵棒均勻，所以小球與鐵棒的重心位于鐵棒的中點(diǎn)處，即距離固定端的長度為L/2。設(shè)小球與鐵棒的連線與水平桌面的夾角為β，則小球所受合力垂直于鐵棒，且大小為T=mgcosβ，其中g(shù)為重力加速度。根據(jù)力的平衡條件，鐵棒上的張力大小也為T，方向沿著鐵棒。設(shè)小球與鐵棒的連線與豎直方向的夾角為α，則鐵棒受到的合力方向與豎直方向的夾角為α+θ/2。根據(jù)力矩平衡條件，有T×L/2×sin(α+θ/2)=Mg×L/2×sinα，化簡得tan(α+θ/2)=2Mg/(mLtanθ)，即α+θ/2=arctan(2Mg/(mLtanθ))，所以α=3θ/2。因此，選項(xiàng)C正確。例3：如圖7所示，一根質(zhì)量為m，長度為L的均勻細(xì)桿，一端固定在水平桌面上，另一端懸空。一質(zhì)量為M的小球，用一細(xì)繩系在桿的中央，小球與桿的連線與水平桌面成角度θ。若小球與桿的連線所在的豎直面與水平桌面成角度α，則α為()Aθ/2BθC3θ/2D2θ答案：B。解析：與例2類似，小球與細(xì)桿的重心位于細(xì)桿的中點(diǎn)處，即距離固定端的長度為L/2。設(shè)小球與細(xì)桿的連線與水平桌面的夾角為β，則小球所受合力垂直于細(xì)桿，且大小為T=mgcosβ，其中g(shù)為重力加速度。根據(jù)力的平衡條件，細(xì)桿上的張力大小也為T，方向沿著細(xì)桿。設(shè)小球與細(xì)桿的連線與豎直方向的夾角為α，則細(xì)桿受到的合力方向與豎直方向的夾角為α+θ/2。根據(jù)力矩平衡條件，有T×L/2×sin(α+θ/2)=Mg×L/4×sinθ，化簡得tan(α+θ/2)=Mg/(2mLtanθ)，即α+θ/2=arctan(Mg/(2mLtanθ))，所以α=θ/2。因此，選項(xiàng)B正確。1.有四分之一的物體體積浸沒在水中，彈簧秤示數(shù)為14.7N；有四分之三的物體體積浸沒在水中，彈簧秤示數(shù)為9.8N。求該物體全部浸沒在水中時(shí)，彈簧秤的示數(shù)。答案：B.2.24N2.一個(gè)大塊冰中含有一定量的砂子，冰塊漂浮在水面上，水面與杯口相平，冰塊熔化時(shí)會發(fā)生什么？答案：B.水面始終與杯口相平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)小球的密度為ρ，重力為mg，體積為V，則在水中，ρVg=4.5N在酒精中，ρVg=4.0N所以，ρ=450kg/m3小球體積為V=4.5N/(ρg)=0.001m3小球重力為mg=ρVg=4.5N所以，m=0.45kg4.(1)木塊浸沒在水中，浮力F1=ρVg，線對木塊的拉力等于水對筒底壓力的大小F1=pS，其中S為筒底面積。剪斷細(xì)線后，木塊受到重力mg和浮力F2=ρVg，所以木塊的密度為ρ=m/V=(F2-mg)/V=500kg/m3。筒底受到的壓力為pS-F2=pS-ρVg。(2)木塊靜止后，浮力F2=mg，所以筒底受到的壓力為pS-mg。5.1.水中產(chǎn)生氣泡的原因是水中的溫度升高，水分子熱運(yùn)動加劇，產(chǎn)生的水蒸氣聚集在一起形成氣泡，氣泡受到浮力上升到水面，破裂后放出水蒸氣。2.鳥類翅膀的形狀是空氣動力學(xué)的產(chǎn)物，翅膀上彎曲的形狀可以產(chǎn)生升力，使得鳥在空中滑翔時(shí)不會墜落下來。6.選擇因素：物體的體積。實(shí)驗(yàn)器材：不銹鋼塊、燒杯、彈簧秤。實(shí)驗(yàn)步驟：(1)在燒杯中注入一定量的水，記錄水的體積V1和彈簧秤示數(shù)F1。(2)將不銹鋼塊放入燒杯中，記錄水的體積V2和彈簧秤示數(shù)F2。(3)計(jì)算不銹鋼塊的體積V=V2-V1。(4)計(jì)算不銹鋼塊的密度ρ=m/V，其中m為不銹鋼塊的質(zhì)量。分析論證：根據(jù)阿基米德原理，物體所受的浮力等于物體排開的液體的重量，與物體的重力相等。由于物體的體積是影響浮力大小的因素之一，所以我們可以通過實(shí)驗(yàn)來探究物體的體積對浮力大小的影響。7.(1)應(yīng)選用的