中學(xué)生物理壓強計算題怎么做
今天為大家精心整理了一篇有關(guān)初中物理液體壓強計算解題技巧的相關(guān)內(nèi)容,以供大家閱讀。
一開口杯子裝上8cm高的水后,放在水平桌面上。已知杯子內(nèi)部底面積為50cm2,杯子外部底面積為60cm2,杯子裝上水后的總質(zhì)量為0.6kg,則水對杯底的壓力是____N,杯子對桌面的壓強是_____Pa。(g=10N/kg)
分析:計算容器底部受到的壓強、壓力的問題時,很容易與桌面受到的壓強、壓力混淆,關(guān)鍵問題是沒有弄清楚二者產(chǎn)生的原因和影響因素,對公式p=ρgh和p=F/S的應(yīng)用條件沒理解。
首先,要弄懂原理。
下表給出了液體、固體所產(chǎn)生的壓強、壓力的區(qū)別,理解掌握它,既能避免計算題的錯誤,還有助于我們分析下類問題:
其次,要總結(jié)規(guī)律:
1、求固體壓力和壓強問題,一般應(yīng)先求壓力F=G總,然后由公式p=F/S求壓強。
2、求液體的壓力和壓強問題,一般先由公式p=ρgh求壓強,然后由公式F=pS求壓力。
3、定義公式:p=F/S該式對固體、氣體、液體壓強都適用。
4、p=ρgh,是從p=F/S推導(dǎo)出來的。對于液體,二式都可用,但液體有其特殊性,所以用p=ρgh為多。式中ρ是指液體的密度,h是指從自由液面到研究點的豎直高度。
推導(dǎo)過程:p=F/S=G/S=mg/S=ρgV/S=[ρg(Sh)]/S=ρgh
例如:底面積為100平方厘米、重為5N的容器放在水平桌面上,容器內(nèi)裝有重45N深40cm的水。求:容器對水平桌面的壓強(g=10N/kg)。
解答:p=F/S=(5+45)/0.01=50/0.01=5000Pa
說明:壓強就等于壓力/面積。這里求的是容器底部對水平桌面的壓強,而不是容器底部受到的液體給予的壓強。因此水的深度、容器的形狀都沒有實際意義。壓力就是容器的重量+液體的重量共計50牛頓,受力面積就是容器的(外)底面積100平方厘米,也就是0.01平方米,所以壓強為5000帕斯卡。
然后,用錯題辨析。
例如:如圖所示,玻璃杯放在水平桌面上,杯重1N,杯中裝有2N重的酒精,液面高10cm,已知杯的底面積20cm2(ρ酒精=0.8×103kg/m3)。求:(1)酒精對杯底的壓力和壓強;(2)玻璃杯對桌面的壓力和壓強。
正確解法為:(1)酒精對杯底的壓強:p=ρ酒精gh=0.8×103kg/m3×9.8N/kg×0.1m=784Pa
壓力:F=pS=784Pa×2×10-3m2=1.568N
(2)玻璃杯對桌面的壓力:F’=G杯+G酒=1N+2N=3N
壓強:p’=F’/S=3N/(2×10-3m2)=1500Pa
第(1)步常錯解為:酒精對杯底的壓力:F=G酒=2N
壓強:p=F/S=2N/(2×10-3m2)=1000Pa
這種做法錯誤在于忽視了液體產(chǎn)生的壓力受容器形狀影響的因素,把容器當成了規(guī)則容器,認為液體也大小不變地傳遞壓力。從計算結(jié)果我們看出,液體對底面產(chǎn)生的壓力并不等于液體所受的重力,像這種“口大底小”的容器,底面所受的壓力小于液體重,有一部分壓力被側(cè)壁分擔了;而“口小底大”的容器正相反,底面所受的壓力大于液體重;只有粗細均勻的容器,底部受到的液體壓力才等于其自重。
因而計算、分析不規(guī)則容器底部受到的液體的壓力時,必須先用公式p=ρgh來解決壓強,再利用F=pS求壓力。因為液體壓強是與容器形狀無關(guān)的,而壓力與容器形狀有關(guān)。這是與求固體對水平桌面產(chǎn)生的壓強、壓力的一大區(qū)別。求固體對水平桌面產(chǎn)生的壓強、壓力一般先根據(jù)F=G求壓力,再根據(jù)p=F/S求壓強。
最后,我們看兩道練習(xí)題:
練習(xí)1:如圖,裝滿水的封閉容器放在水平面上,若將容器倒置,則容器底部受到水的壓強,受到水的壓力;水平面受到的壓力,壓強(填變大、變小或不變)。
解答:前者屬于液體產(chǎn)生的壓強壓力,所以要先據(jù)p=ρgh,判斷壓強不變(因為液體深度不變),再根據(jù)F=pS判斷壓力變小;后者是固體產(chǎn)生的壓強壓力,所以可以先由F=G確定壓力不變,再由p=F/S確定壓強變大。
答案:不變;變小;不變;變大。
練習(xí)2:小莉的質(zhì)量為45kg,她每只鞋接觸地面的面積為1.5×10-2m2,她站在了一塊泥地上,為了不讓腳陷進泥地,她在水平泥地上放一塊重力為200N的木板,當她站在木板中央時,地面受到壓強為325Pa。求:(1)她對木板的壓強;(2)木板與地面的接觸面積。
解答:(1)她對木板的壓強:p人=F/S=G人/S人=45×9.8N/kg/(3×10-2m2)=14700Pa
(2)木板與地面的接觸面積:p地=F’/S=(G人+G板)/S板
S板=(G人+G板)/p地=(45×9.8N/kg+200N)/325Pa=1.97m2
今天的內(nèi)容就介紹到這里了。