压强与浮力的知识点运用(压强和浮力考点和重难点总结)
考点一 压强
1.压力
(1)定义: 作用于物体表面的力,叫作压力;
(2)大小:当物体自由静止在水平面上时,物体对水平面压力的大小等于物体 的大小;
(3)方向:总是 于物体表面,并指向被压物体.
(4)作用点:受力物体的 .
2.压力的作用效果
当受力面积相同时, 越大,压力的作用效果越明显;当压力相同时, 越小,压力的作用效果越明显。
3.压强
(1)定义:物理学中,把物体所受的 与 之比叫作压强;
(2)公式: ;
(3)单位: ,符号为 ;
(4)物理意义:物理课本平放在水平桌面上,对桌面的压强约为50 Pa,其物理含义是 。
4.增大或减小压强的方法
(1)增大压强的方法:
①当压力一定时, 受力面积,如飞镖的箭头很尖,钉子的钉头很尖;
②当受力面积一定时, 压力,如压路机的碾子质量很大.
(2)减小压强的方法:
①当压力一定时, 受力面积,如坦克装有宽大的履带,手包带做得较宽;
②当受力面积一定时, 压力,如货运汽车禁止超载,现代建筑中采用空心砖.
考点二 液体的压强
1.产生原因
一是液体受到 ;二是液体具有 .
2.测量
液体压强计是通过U形管 来显示液体内部压强大小的.
3.液体压强的特点
(1)在液体内部压强随深度的增加而 ;
(2)在液体内部同一深度处向各个方向的压强大小 ;
(3)在不同液体的同一深度,液体的密度越大,压强 .
考点三 气体的压强
1.大气压强
(1)定义:大气对处在其中的物体有 ,这种压强叫作大气压强,简称 ;
(2)验证试验:最早验证大气压强存在的著名实验叫 实验.
2.大气压强的测量
(1)测量:最早测定大气压的实验叫 实验,该实验测得的大气压的值相当于 cm高的水银柱产生的压强,数值约等于 Pa,人们通常把这样大小的大气压叫作 .
(2)气压计:从气压计表盘上直接读出大气压的值.
3.大气压的变化
(1)大气压随海拔高度的增大而 ;
(2)在同一地点,大气压强也不是固定不变的,季节和天气的变化也会引起大气压的变化.
4.流体压强与流速的关系
(1)流体:通常把 和 统称为流体.
(2)流体压强与流速的关系:在流体中,流速越大的地方,压强 .
(3)应用:
①火车站台:火车进站时,旅客必须站在安全黄线以外;
②飞机的升力:由于机翼为上凸下平的流线型,使得上方气流比下方气流的流速 ,所以下方空气的压强 上方空气的压强,从而机翼获得了向上的升力.
考点四 浮力
1.浮力
(1)定义:浸在液体或气体里的物体,受到液体或气体 的托力,这个力叫作浮力.
(2)方向: .
(3)影晌因素:浸在液体中的物体所受浮力的大小与其 和 有关,与所处的深度无关.
2.称重法测浮力
(1)步骤
①用弹簧测力计测出物体在空气中所受的重力G;
②将物体浸没在液体中,读出弹赞测力计的示数F拉;
③物体受到的浮力大小为F浮= ;
(2)适用条件:称重法适用于测量密度比液体密度 的实心物体受到的浮力.
3.阿基米德原理
(1)内容:浸在液体中的物体所受浮力的大小等干被物体排开液体的 .
(2)公式:F浮= = .
(3)理解:
①由公式可知,浮力的大小与 和 有关,与物体的体积、物体本身的密度、形状等因素 (选填“有关”或“无关”).
②物体浸没在液体中时,物体排开液体的体积 物体的体积;物体部分浸在液体中时,物体排开液体的体积 物体的体积.
③阿基米德原理 (选填“适用”或“不适用”)于气体.
考点五 物体的浮与沉
1.物体的浮沉条件
(1)浸没在液体中的物体:
当F浮 G时,物体会上浮;
当F浮 G时,物体会悬浮;
当F浮 G时,物体会下沉.
(2)实心物体浸没在液体中:
当ρ物 ρ液时,物体会上浮;
当ρ物 ρ液时,物体会悬浮;
当ρ物 ρ液时,物体会下沉.
2.物体在液体中的状态
(1)漂浮:物体静止在液面上,有一部分露出液面,这种状态称为漂浮.
(2)悬浮:物体浸没在液体中,处于静止状态,称为悬浮.
(3)沉底:物体静止在容器底,并对容器底部有压力.
3.浮沉条件的应用
(1)轮船:正常航行的轮船处于 状态.它受到的浮力 重力,轮船的排水量是指轮船满载货物时排开水的 .
(2)潜水艇:通过改变自身的 ,来控制上浮和下潜的.
(3)气球(飞艇):依靠充入密度比空气 的气体,使其飘在空中.
三、重点难点
重难点一 增大或减小压强的方法
重难点分析
(1)首先明确压强是反映压力作用效果的物理量;
(2)分析题干中的生活实例变化的因素是压力还是受力面积;
(3)最后根据增大和减小压强的方法对号入座进而求解。
典型例题: 以下四个增大压强的情境中,所用方法与另三个不同的是( )
A.盲道上有凸起的小圆点 B.菜刀刀刃很锋利
C.压路机的碾子很重 D.注射器的针头很尖
【分析】增大压强的方法:在压力一定时,减小受力面积来增大压强;在受力面积一定时,增大压力来增大压强;
【解答】解:A、盲道有凸棱是在压力一定时,通过减小受力面积增大压强,使盲人更好的感觉到路;B、刀刃磨得锋利,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强;C、压路机的碾子很重,是在受力面积一定时,通过增大压力来增大压强;D、注射器的针头很尖,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,容易扎进去;综上分析,只有C选项所用方法与另三个不同。故选:C。
重难点二 压强的比较
重难点分析
粗细均匀的柱形物体放在水平面上时,F=G=mg=ρVg;
对水平面的压强P=F/S=ρVg/S=ρShg/S=ρhg,用该公式讨论比较方便,注意适用条件。
典型例题:水平台面上有两个同规格烧杯,分别盛有甲、乙两种液体,将两个完全相同的物体A、B分别放入两杯中,静止时如图所示,甲、乙液面刚好相平,此时,设A物体受到的浮力为F浮A,甲液体对烧杯底部的压强为p甲;B物体受到的浮力为F浮B,乙液体对烧杯底部的压强为p乙,则( )
A.F浮A=F浮B,p甲>p乙
B.F浮A=F浮B,p甲<p乙
C.F浮A<F浮B,p甲>p乙
D.F浮A<F浮B,p甲<p乙
【分析】(1)由图可知:两物体处于漂浮状态,根据漂浮条件即可物体所受浮力关系;(2)比较得出物体排开水的体积,根据阿基米德原理即可判断两种液体的密度关系,然后根据液体压强公式比较杯底受到的压强关系。
【解答】解:(1)由图知,物体A、B在液体中都处于漂浮,则F浮A=GA;F浮B=GB;而物体A、B是完全相同的物体,则重力相等,即GA=GB,所以,F浮A=F浮B.故CD错误;(2)由图知,A排开液体的体积小于B排开液体的体积,已知F浮A=F浮B,根据F浮=ρ液gV排可知,ρ甲>ρ乙;已知两液面等高,根据p=ρ液gh可知,p甲>p乙.故A正确,B错误。故选:A。
重难点三 压力和压强的计算
重难点分析
计算固体产生的压力与压强时,一般先求压力,再求压强。通常情况下,物体对水平面的压力等于物重,则根据F=G先求出压力大小,然后再用P=F/S求压强。
典型例题: 2019年,我国航天事业取得了世界瞩目的又一项成就“玉兔二号”月球车成功登陆月球背面。图示为科技馆展厅内“玉兔二号”月球车的模型,质量为36kg。
(1)模型车静止在水平地面上时,它对地面的压力为多少牛?(g取10N/kg)
(2)若车轮与地面的总接触面积为400cm2,则车对地面的压强为多少帕?
【分析】(1)模型车静止在水平地面上时,它对地面的压力等于其重力,利用G=mg求出;(2)已知压力和受力面积,利用p=F/S计算车对地面的压强。
【解答】解:(1)模型车静止在水平地面上时,它对地面的压力:
F=G=mg=36kg×10N/kg=360N。
(2)车对地面的压强:
p=F/S=360N/4×10-2m2=9×103Pa。
重难点四 液体压强的比较和分析
重难点分析
(1)首先要明确液体的压强只与液体的密度和深度有关,与液重无关.液体的深度“h”,是指从液体中某点到自由液面的竖直距离。
(2)计算液体产生的压力和压强时,一般先计算压强,再计算压力.即先用p=ρgh求出压强,再用F=pS求出压力。
注意:只有对于柱形容器,容器底部受到的液体压力才等于液重。
典型例题: 如图所示,向两支同样的试管中注入质量相等的甲、乙两种液体,发现液面在同一水平线上,比较甲、乙两种液体对试管底部的压强( )
A.甲大 B.乙大
C.一样大 D.无法确定
【分析】先根据图判断两液体的体积关系,再根据ρ=m/V,判断两液体的密度关系,再根据p=ρgh判断出液体对试管底部的压强大小。
【解答】解:由示意图知,两支完全相同的试管液面相平时,乙试管中液体的体积较大,甲试管中液体的体积较小,已知两种液体质量相等,由公式ρ=m/V可知:甲液体的密度较大;由图可知两液体的深度相同,根据p=ρgh可知,甲液体对试管底部的压强较大。故选:A。
重难点五 大气压存在的现象
重难点分析
(1)首先应明确应用大气压工作的原理:是在某处使气压降低或升高,由于存在大气压差,在外界大气压的作用下,产生了某种效果.
(2)分析实例中的内、外位置处是否存在大气压差进行解答。
注意:
(1)生活中常见的利用大气压工作的实例:钢笔囊吸墨水,吸管吸饮料,抽水机抽水、真空采血管采血、吸盘挂钩紧贴墙壁等;
(2)在有关大气压的很多实例中,所谓的“吸”其实都是大气压的“压”在起作用.
典型例题: 如图甲所示,一个装有适量水的烧杯放置在水平桌面上,将一装满水的小试管(管壁厚度不计)倒扣在水中。对小试管施加一个竖直向上的拉力F,使其缓慢上升到如图乙所示位置。在此过程中,小试管中一直充满水,这是由于 的作用,试管口中心的压强 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【分析】(1)大气压能支持10米多高的水柱,据此分析;(2)试管口中心的压强是大气压加上液面到试管口的压强,由甲到乙液面到试管口的深度减小,由p=ρgh分析。
【解答】解:因为大气压能支持10米多高的水柱,因此在对小试管施加一个竖直向上的拉力F,使其缓慢上升过程中,小试管中一直充满水,由甲到乙液面到试管口的深度减小,由p=ρgh可知,液体对试管口的压强变小,外面大气压不变,试管口中心的压强是等于大气压加上液面到试管口的压强,则在此过程中,试管口中心的压强变小。故答案为:大气压;变小。
重难点六 流体压强与流速关系的应用
重难点分析
(1)首先要弄清流体哪部分流速快、哪部分流速慢;
(2)其次根据流体压强与流速的关系判断哪部分受到的压强大,哪部分受到的压强小;
(3)最后根据物体所受压强差作用将会产生什么表现形式和现象。
注意:流速大小关系的判断方法:
(1)自然流动——如流动的空气、水流,一般是在较宽阔的地方流速慢,较狭窄的地方流速快;
(2)高速运动的物体周围,离物体越近的地方流体的流速越大,压强越小;
(3)物体表面凸出的地方,其周围流体的流速大.
典型例题: 动车进站时,为了避免乘客被“吸”向动车而造成人身伤害事故,站台上都标有“安全黄线”,乘客必须站在安全黄线以内,是因为动车进站时车厢附近( )
A.气流速度大,压强小 B.气流速度大,压强大
C.气流速度小,压强小 D.气流速度小,压强大
【分析】当火车驶过站台时会带动周围空气流动速度加快,从而造成人周围空气流速不同,结合流体压强与流速的关系即可解决此题。
【解答】解:当列车驶进站台时,会带动人和车之间的空气流动速度加快,此时人外侧的空气流动速度慢,根据流体压强与流速的关系可知:人外侧空气流速慢压强大,而内侧流速快压强小,会产生一个向内侧的压强差,将人推向火车,易出现危险。故A正确。故选:A。
重难点七 浮力的相关计算
重难点分析
(1)审题:抓住题目中的关键词语和信息,找出隐含条件,确定是哪一类问题,选择适当的公式;
(2)分别列出计算浮力的相关等式,然后将各等式联立求解相关的物理量。
注意:(1)挖掘隐含条件是解决问题的关键.如:
①看到“漂浮”“悬浮”“露出水面”“轮船在海上航行”等信息,确定用漂浮或悬浮法求浮力;
②看到“弹簧测力计吊着物体”,确定用称重法求浮力.看到“排开的液重”或将物体浸入装满液体的容器(或溢水杯)用阿基米德原理求浮力.
(2)涉及物体沉浮状态不明时求浮力,务必先判断物体的沉浮状态再求浮力.
典型例题: 某型号一次性声呐,其内部有两个相同的空腔,每个空腔的容积为2×10﹣3m3,每个空腔的侧上方都用轻薄易腐蚀材料制成的密封盖密封,密封盖在海水中浸泡24小时后,将被海水完全腐蚀。某次公海军事演习,反潜飞机向海中投入该声呐,声呐在海中静止后露出整个体积的1/4,声呐处于探测状态,如图甲所示,24小时后,声呐没入海中处于悬浮状态,声呐停止工作,如图乙所示,再经过24小时后,声呐沉入海底,如图丙所示。已知ρ海水=1.1×103kg/m3,g取10N/kg,问:
(1)每个空腔能容纳海水的重量有多大?
(2)声呐整个体积有多大?
(3)图甲中,声呐有多重?
(4)图丙中,海底对声呐的支持力有多大?
【分析】(1)知道空腔的容积,由G=mg=ρVg求所容纳的海水的重力;(2)在把声呐当作一个整体,这个整体包括两个空腔和其余部分,没有海水进入时,这个整体包含两个空腔;海水进入后,这个整体包括进入空腔的海水,图甲中,声呐漂浮,所受的浮力与重力相等,根据图乙所示,声呐所受在海水中悬浮,此时下方的密封盖被海水腐蚀,所受的浮力等于声呐自身重力和第一个空腔内的海水重力之和,据此解题;(3)图甲中,声呐漂浮且有1/4体积露出水面,由F浮=G求解;(4)图丙中,计算此时声呐的总重力,由F支=G﹣F浮求解。
【解答】解:(1)由题知,每个空腔的容积为V=2×10﹣3m3,
每个空腔能容纳海水的重量:
G海水=m海水g=ρ海水V腔g=1.1×103kg/m3×2×10﹣3m3×10N/kg=22N;
(2)设声呐的整个体积为V,声呐的重力为G声,图甲中,声呐漂浮(下方的密封盖浸在海水中),且声呐在海中静止后露出整个体积的1/4,
则:G声=F浮=ρ海水g(1﹣1/4)V=3/4ρ海水gV﹣﹣①,
图乙中,24小时后,下方的密封口被腐蚀,下方空腔充满海水,声呐悬浮,把声呐和进入的海水作为一个整体(即此时下方空腔内的海水作为声呐的一部分);
则由悬浮条件可得:
F浮1=G总1=G声 G海水=3/4ρ海水gV 22N﹣﹣②,
而此时声呐浸没在海水中,所以F浮1=ρ海水gV﹣﹣③,
可得:ρ海水gV=3/4ρ海水gV 22N,
解得:V=8×10﹣3m3;
(3)图甲中,声呐漂浮且有1/4体积露出水面,
G声=F浮=ρ海水g(1﹣1/4)V=3/4×1.1×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣3m3=66N;
(4)图丙中,声呐上方的密封盖也浸没在海水中,再经过24小时,密封盖也被腐蚀,把声呐和进入的海水作为一个整体(即此时两个空腔内的海水作为声呐的一部分);则可知声呐的总重力:
G总2=G声 2×G海水=66N 2×22N=110N,
声呐受到的浮力:F浮1=ρ海水gV=1.1×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣3m3=88N,
海底对声呐的支持力:F支=G总2﹣F浮1=110N﹣88N=22N。
答:(1)每个空腔能容纳海水的重量有22N;(2)声呐整个体积为8×10﹣3m3;(3)图甲中,声呐的重力为66N;(4)图丙中,海底对声呐的支持力为22N。
重难点八 浮沉条件的应用
重难点分析
对于常见的利用浮沉条件的问题要抓住关键的不变量,当浸没在液体中的物体只受重力和浮力作用时:
典型例题: 我国科学家研发的固体浮力材料已成功用于万米深海探测,为深潜器提供浮力,技术水平居于世界前列,固体浮力材料的核心是“微球”(直径很小的空心玻璃球)。若用质量为60g,密度为2.4g/cm3的玻璃制成“微球”后和粘合剂黏合制成一块固体浮力材料,其内部结构的放大示意图如图所示。粘剂的密度为1.2g/cm3,粘合剂体积占固体浮力材料总体积的20%,制成后的固体浮力材料密度为0.48g/cm3.下列说法错误的是( )
A.“微球”能承受很大的压强
B.这块固体浮力材料能漂浮在水面上
C.这块固体浮力材料中粘合剂的质量为24g
D.这块固体浮力材料中空心部分的体积为175cm3
【解答】解:A.万米深海的液体压强非常大,固体浮力材料已成功用于万米深海探测,为深潜器提供浮力,说明“微球”能承受很大的压强,故A正确;B.固体浮力材料密度为0.48g/cm3小于水的密度,根据物体的浮沉条件可知,这块固体浮力材料能漂浮在水面上,故B正确;CD.设固体浮力材料的体积为V,由粘合剂体积占固体浮力材料总体积的20%可知,粘合剂的体积为0.2V,因固体浮力材料的质量等于玻璃的质量加上粘合剂的质量,即m固体=m玻璃 m粘剂,所以,由ρ=m/V可得:ρ固体V=m玻璃 ρ粘剂V粘剂,
即:0.48g/cm3×V=60g 1.2g/cm3×0.2V,解得:V=250cm3,则粘合剂的质量:m粘剂=ρ粘剂V粘剂=1.2g/cm3×0.2×250cm3=60g,故C错误;玻璃球中玻璃的体积:V玻璃=m玻璃/ρ玻璃=60 g/2.4 g/cm3=25cm3,则这块固体浮力材料中空心部分的体积:V空=V﹣V粘剂﹣V玻璃=250cm3﹣0.2×250cm3﹣25cm3=175cm3,故D正确。故选:C。
四、高频实验
实验一 探究影响压力作用效果的因素
考查重点
探究影响压力作用效果的因素
(1)选用海绵或沙子的原因:便于观察实验现象;
(2)转换法的应用:压力的作用效果通过海绵的凹陷程度体现;
(3)控制变量法的应用:
a.研究压力的作用效果与受力面积的关系时,控制压力大小不变;受力面积越小,压力的作用效果越明显;
b.研究压力的作用效果与压力大小的关系时,控制受力面积不变;压力越大,压力的作用效果越明显;
(4)完善实验步骤;
(5)补充表格,自选器材设计实验;
(6)实验结论的总结:由实验方案对比得出结论.
典型例题: 如图所示,在“探究影响压力作用效果的因素”的实验中,下列说法正确的是( )
①甲、乙两次实验中,小桌对海绵压力的大小相等
②甲图中小桌对海绵压力作用的效果比乙图中的明显
③甲、乙两次实验,说明压力作用的效果跟压力的大小有关
④为了完成整个实验,可以将乙图中的砝码取下来,并将看到的实验现象和甲图中的对比
A.①② B.①②④ C.①③④ D.②③④
【分析】本实验通过受压面的凹陷程度来反映压力的作用效果,采用了转换法;压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关,实验时应采用控制变量法,即探究压力的作用效果与压力大小的关系时应控制受力面积的大小不变,探究压力的作用效果与受力面积时应控制压力的大小不变。据此分析回答。
【解答】解:①实验中,物体对受压面的压力等于物体的重力,故甲、乙两次实验中,小桌对海绵压力的大小相等,①正确;②根据转换法,甲图中小桌对海绵压力作用的效果比乙图中的明显,②正确;③甲、乙两次实验,受力面积不同而压力相同,故说明压力作用的效果跟受力面积的大小有关,③错误;④为了完成整个实验,还要研究压力作用效果与压力大小有关,要控制受力面积相同,故可以将乙图中的砝码取下来,并将看到的实验现象和乙图中的对比,④错误;故选:A。
【点评】本题探究“压力的作用效果跟什么因素有关”的实验,主要考查控制变量法及转换法的应用,体现了对过程和方法的考查。
实验二 探究影响液体内部压强的因素
考查重点
探究影响液体内部压强的因素
(1)实验中使用的测量工具:U形管压强计;
(2)实验前检查装置气密性的方法:用手压金属盒上的橡皮膜,观察U形管中的液柱是否变化,若变化,则气密性良好;若两液柱始终相平,则漏气;
(3)转换法的应用:根据U形管压强计中两管液面的高度差来判断液体压强的大小;
(4)控制变量法的应用:
a.探究液体内部压强与方向的关系:让金属盒处于同种液体、相同的深度,不同的方向;
b.探究液体内部压强与深度的关系:让金属盒处于同种液体、相同的方向,不同的深度;
c.探究液体内部压强与液体密度的关系:让金属盒处于相同深度、相同的方向,不同密度的液体中;
(5)表格数据分析得出结论。
典型例题: 小红在“探究液体内部的压强规律”实验中,将两端开口的玻璃管一端扎上橡皮膜,竖直插入水中某一深度处。
(1)小红观察到橡皮膜没有明显凹陷,请分析其原因可能是 。
(2)解决(1)中问题后,小红做了如图所示的两次实验,由实验现象她得出:当深度增加时,水对橡皮膜的压强 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。考虑到可能会有偶然因素对实验结论产生影响,她还应 。
(3)要想“探究液体内部压强与液体密度是否有关”,她的做法是: ,观察橡皮膜凹陷程度。
【分析】(1)水对橡皮膜产生的压强较小或橡皮膜太厚都会导致橡皮膜没有明显凹陷;(2)由液体压强特点结合控制变量法分析解答;(3)探究液体压强跟液体密度的关系时,保持液体的深度相同,改变液体的密度;
【解答】解:(1)橡皮膜没有明显凹陷,可能是插入水中的深度较浅,水对橡皮膜产生的压强较小;也可能是橡皮膜太厚;(2)同种液体,液体的压强随深度的增加而增大;由实验现象可知,当深度增加时,水对橡皮膜的压强增大;为了避免偶然因素对实验结论产生影响,结合控制变量法可知,将玻璃管插入水中不同深度多次实验,观察橡皮膜凹陷程度;(3)要探究液体的压强与液体的密度是否有关,应保持金属盒在液体中的深度相同,改变液体的密度,具体做法:将玻璃管插入其他液体中,保证其与水中的深度相同,观察橡皮膜凹陷程度。故答案为:(1)橡皮膜太厚;(2)增大;将玻璃管插入水中不同深度,多次实验,观察橡皮膜凹陷程度;(3)将玻璃管插入其他液体中,保证其与水中的深度相同。
实验三 探究影响浮力大小的因素
考查重点
探究影响浮力大小的因素
(1)弹簧测力计的使用与读数;
(2)用称重法测浮力(F浮= G–F拉);
(3)控制变量法的应用:
a.控制液体的密度和物体在液体中所处的深度相同,探究浮力大小与物体排开液体体积的关系;
b.控制液体的密度和物体排开液体的体积相同,探究浮力大小与物体浸没在液体中深度的关系;
c.控制物体在液体中所处的深度和物体排开液体的体积相同,探究浮力大小与液体的密度的关系;
(4) F浮=ρ液gV排的相关计算(密度、体积、浮力的相关计算);
(5)物体浮沉条件的理解:
①计算固体的密度
②物体上浮、下沉动态过程的判断;
(6)图像的绘制与分析;
(7)实验步骤的完善;
(8)实验方案设计.
典型例题: 为探究物体在水中受到的浮力大小与浸入水中的体积和深度的关系,小明和小华把装满水的溢水杯放到台秤上,溢水杯口下方放置一空量筒。用细线系住金属块并挂在弹簧測力计上,测力计示数为G.然后将金属块缓慢浸入水中,且始终不与杯接触,如图。
(1)金属块浸没前的过程中,测力计示数逐渐变小,说明浮力大小逐渐 。据此,小明认为金属块受到的浮力随浸入水中的深度增大而增大;而小华则认为浮力随浸入水中的体积增大而增大,根据以上实验你认为下列说法正确的是 。
A.只有小明的观点合理 B.只有小华的观点合理
C.两人的观点都不合理 D.两人的观点都合理
(2)接下来他们继续实验,增大金属块浸没在水中的深度,发现测力计的示数始终不变且为F,据此可得出 的观点不具有普遍性。这个过程中金属块受到的浮力F浮= 。
(3)为了深入研究,他们测出量筒中水的体积V排,水的密度用ρ水表示,其重力G排= ,通过比较数据发现F浮=G排,换用不同的物体和液体重复上述实验,都能得出F浮=G排,说明决定浮力大小的根本因素是G排。
(4)从金属块开始浸入直至浸没一定深度的过程中台秤的示数变化情况是 。
【分析】(1)浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力作用,根据F=G﹣F浮可知,受到的浮越大,则弹簧测力计的示数越小。(2)增大金属块浸没在水中的深度,测力计的示数始终不变且为F,据此可得出浮力与物体完全浸没在液体中的深度无关;(3)重力G=mg=ρV g;(4)根据台秤示数等于台秤对容器的支持力,然后根据阿基米德原理可知台秤示数前后示数的变化值。
【解答】解:(1)金属块浸没前的过程中,测力计示数逐渐变小,根据F=G﹣F浮可知,说明浮力大小逐渐变大;金属块浸没前的过程中,小明认为金属块受到的浮力随浸入水中的深度增大而增大;而小华则认为浮力随浸入水中的体积增大而增大,根据以上实验两人的观点都合理,故说法正确的是D;(2)接下来他们继续实验,增大金属块浸没在水中的深度,发现测力计的示数始终不变且为F,据此可得出浮力与物体完全浸没在液体中的深度无关,故小明的观点不具有普遍性;这个过程中金属块受到的浮力根据F=G﹣F浮可知,F浮=G﹣F;(3)量筒中水的体积V排,水的密度用ρ水表示,其重力G排=m排g=ρ水V排g,通过比较数据发现F浮=G排,换用不同的物体和液体重复上述实验,都能得出F浮=G排,说明决定浮力大小的根本因素是G排。(4)对台秤受力分析可知:受溢水杯和水竖直向下的重力,金属块向下的压力F压=F浮,由平衡条件得:台秤对容器的支持力FN=G F压;开始台称的示数等于溢水杯的重力 水的重力,当物体放入后,受到水对它向上的浮力,因为力的作用是相互的,所以物体对水有一个向下的反作用力,这时台秤的示数等于溢水杯的重力 水的重力 物体对水向下的压力﹣溢出的水人重力,而物体的水向下的压力等于浮力,等于溢出的是的重力,所以抵消,故台秤示数不变。
故答案为:(1)变大;D;(2)小明;G﹣F;(3)ρ水V排g;(4)一直不变。
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