2025年湖北省中考物理一轮复习力学主题整合4　动态模型压强、浮力的综合计算课件

2025年湖北省中考物理 一轮复习 力学主题整合4　动态模型压强、浮力的综合计算 物体入水出水引起的液面变化 液体对容器底部的压强，压力变化量 先压强，后压力(适用于所有容器) 压强变化量：Δp＝ρ液gΔh ；压力变化量：ΔF＝ΔpS容 先压力，后压强(适用于柱形容器) 压力变化量：ΔF压＝ΔG液＋ΔF浮，压强变化量： p＝＝ 注：无增减液体时，ΔG液＝0 说明 出水是入水的逆过程，同样遵循以上规律 　　 (2024•襄阳模拟)如图甲所示，在一个重为30 N且足够高的圆柱体容器(忽略其厚度)中装了8 kg的水，现将一实心长方体物块悬挂于弹簧测力计下，物块下表面刚好与水面接触，从此处匀速下放物块，直至浸没(物块未与容器底接触)的过程中，弹簧测力计的示数F与物块下表面浸入水中深度h的关系如图乙所示，ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg。求： (1)物块的质量； (2)物块浸没时受到的浮力； (3)物块刚好浸没水中到h1＝12 cm的过程中，水对物块下表面压强的变化量； (4)当物块浸没在水中且未与容器底部接触时，容器对水平桌面的压强为 2 500 Pa，容器的底面积是多大？ 【思路点拨】(1)由图象获取信息G＝25 N；(2)物体完全浸没时F示＝10 N，那么，物块受到浮力F浮＝G－F示；(3)Δp＝ρ水gΔh＝ρ水g(h1－h圆柱体)；(4)物体完全浸没时F浮＝10 N，则F压＝G物＋G水＋G容－F，由S＝可求容器的底面积。 解：(1)由图乙可知h＝0 cm时，F＝G物，则 G物＝F＝25 N， 物块的质量：m物＝＝＝2.5 kg； (2)当h＝5.0 cm时，物块刚好浸没，则 F浮＝G－F1＝25 N－10 N＝15 N； (3)水对物块下表面压强的变化量： Δp＝ρ水gΔh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×(0.12 m－0.05 m)＝700 Pa； (4)此时F压＝G物＋G水＋G容－F1 ＝25 N＋8 kg×10 N/kg＋30 N－10 N ＝125 N； S底＝＝＝0.05 m2＝500 cm2。 注水、 排水引起的液面变化 类型 液面在物体的上下表面以外 液面在物体的上下表面之间 图示 液面高度变化量 Δh＝ Δh＝ Δh＝ 说明 ①液体对容器底部的压强、压力变化量计算方法同“入水、出水类相关计算”； ②排水是注水的逆过程，同样遵循以上规律 类型2：注水、排水模型 　　 (2024•黄冈模拟)在底面积为200 cm2圆柱形底部O点处固定一个轻质连杆，连杆的长度为12 cm，将体积为1×10－3 m3的圆柱体物块A固定在连杆的顶端，如图甲。O点受物块A的压(拉)力F与容器中注入水的质量m的关系如图乙，已知a点注水的质量为2.4 kg，c点注水质量为5.4 kg，A恰好浸没时，受到轻杆的拉力为5 N。(轻质连杆的质量、体积忽略不计，ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg) (1)物块A浸没在水中时受到的浮力为 N; (2)物块A的密度为 kg/m3； (3)当注水至b点时，求容器底部受到水的压强。 10 0.5×103 【思路点拨】(1)通过阿基米德原理，可知物体A完全浸没在水中受到的力，即F浮＝ρ液V排g；(2)由观察图象乙，c点时A恰好浸没，对A受力分析，得GA＝F浮－F拉，由ρ＝＝可求A的密度；(3)求出从a点到c点注入水的质量，根据密度公式可求出从a点到c点注入水的 ，从而求出A的高度和底面积，当注水至b点时，轻杆受到的力恰好为0，即A恰好处于 状态，根据物体沉浮条件可求出此时A受到的浮力，根据阿基米德原理可求出此时A ，从而求出A浸入水的深度和容器内水的深度，根据p＝ ρgh求出此时容器底部受到水的压强。 体积 漂浮 排开水的体积 解：(3)a点注水的质量为2.4 kg，此时水的体积： Va＝＝＝2.4×10－3 m3＝2 400 cm3， 此时水的高度：ha＝＝＝12 cm， 此时水恰好位于物体A下表面，由a点注水到c点过程中，注入水的质量：Δm＝mc－ma＝5.4 kg－2.4 kg＝3 kg， 此过程注水的体积： ΔV＝＝＝3×10－3 m3 ＝3 000 cm3， 物块A的高度： hA＝＝ ＝20 cm， 物块A的底面积：SA＝＝＝50 cm2＝0.005 m2， 注水至b点处时物块A恰好漂浮，则F浮′＝GA＝5 N，此时物块A排开水的体积： VA排′＝＝ ＝5×10－4 m3， 此时物块A浸入水中的深度：hA′＝＝＝0.1 m， 此时水面的高度：h＝h杆＋hA′＝12×10－2 m＋0.1 m＝0.22 m， 此时容器底部受到水的压强： p＝ρ水gh ＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.22 m ＝2.2×103 Pa。 命题点1：入水、出水类 1．★(2020•随州35题8分)盛有水的柱形平底薄壁容器放在水平桌面上静止，容器和水总重为80 N，容器底面积为200 cm2。如图甲，现用一根轻质细绳(绳的粗细和重力均不计)将一圆柱体物体M挂在弹簧测力计下，让M从水面上方沿竖直方向缓慢浸入水中(水始终未溢出，且M未接触容器底)，弹簧测力计示数F的大小随M的下表面浸入水中深度h之间的关系如图乙所示(不考虑水的阻力，ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)。 (1)物体M完全浸没在水中时所受浮力为 N； (2)物体M的底面积为 cm2； (3)物体M的密度为 kg/m3； (4)物体M完全浸没在水中时，求容器对水平桌面的压强。 8 80 3×103 (2分) (2分) (2分) 解：物体M浸没后与入水前相比，水平桌面受到压力的增加量： ΔF＝F浮＝8 N， 所以，物体M完全浸没在水中时，水平桌面受到压力： F＝G总＋ΔF＝80 N＋8 N＝88 N，(1分) 则容器对水平桌面的压强： p＝＝＝4.4×103 Pa。(1分) 命题点2：注水、排水类 2．★(2018•咸宁32题7分)小宇给家里楼顶的水箱制作了一个自动加水装置，初步设计如图所示，将两个完全相同的实心圆柱体A、B通过细线与一压力传感开关相连，吊在水平放置的圆柱形水箱中，已知每个圆柱体重为 6 N，底面积为50 cm2。当水箱储水深度降到10 cm，圆柱体B一半浸在水中时，压力传感开关所受拉力达到10 N，其闭合开始加水。(细线质量与体积均忽略不计，ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg) (1)刚开始加水时，水箱底部所受水的压强为 Pa； (2)圆柱体的密度为 kg/m3； (3)当水箱储水深度达到1.5 m时，压力传感开关所受拉力为5 N，其断开停止加水，求应设计A、B间细线的长度。 1×103 1.5×103 (1分) (3分) 解：当水箱储水深度达到h2＝1.5 m时，压力传感开关所受拉力为5 N，此时AB受到的总浮力：F浮′＝G－F拉′＝2×6 N－5 N＝7 N， 由F浮＝ρ水gV排得，AB浸入水中的总体积： V排′＝＝＝7×10－4 m3，(1分) 圆柱体的底面积为50 cm2＝5×10－3 m2， AB浸入水中的总深度：hAB＝＝＝0.14 m， 当水深为h1＝10 cm时，B浸入水中的深度： hB＝＝=＝0.04 m，(1分) 则AB浸入水中增加的深度：Δh＝hAB－hB＝0.14 m－0.04 m＝0.1 m， A、B间细线的长度： h＝h2－h1－Δh＝1.5 m－0.1 m－0.1 m＝1.3 m。(1分) $$