内容正文:
专题01 压强和浮力(期末复习讲义)
核心考点
复习目标
考情规律
压力的作用效果
1. 能通过实验探究压力作用的效果跟压力的大小和受力面积的关系。
2. 能描述压强概念的建立过程。能熟练写出压强公式、单位,并能用压强公式进行简单计算。
3. 会应用压强公式分析增大或减小压强的具体方法,并能解释与压强有关的物理现象。
基础必考点,常出选择题、实验题、作图题、计算题
探究:液体压强与哪些因素有关
1.能完成“探究液体压强与哪些因素有关”的实验,能运用控制变量法设计实验,获取实验信息,推出结论,能完成含自己所做的实验设计的实验报告;
2.能运用液体压强知识解释生产生活中的相关现象。
基础必考点,常出实验题、选择题、计算题
空气的“力量”
1. 通过观察、实验,检验大气压强的存在。能通过实例说出大气压在生产、生活中的应用。
2. 能简单描述托里拆利实验,能说出标准大气压的数量级,能说出大气压随高度变化的规律。
3. 能说出液体沸点跟气压的关系。
常考点,常出填空题、选择题
流体压强与流速的关系
1. 通过实验,能总结出流体压强与流速的关系。
2. 能利用流体压强与流速的关系解释升力产生的原因,进而解释飞机在空中飞行的原因。
3. 能利用流体压强与流速的关系解释生活中的有关现象。
常考点,常出填空题、选择题
认识浮力
1.能通过实验认识浮力,能分析浮力产生的原因;
2.会用弹簧测力计测量物体在液体中所受浮力的大小。
基础必考点,常出选择题、作图题、计算题
探究:浮力大小与哪些因素有关
1.能完成“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验,能提出合理的猜想,能采用控制变量的方法设计实验方案,能分析数据并得出结论。
2.能按要求完成实验报告。
基础必考点,常出实验题
阿基米德原理
1.能通过实验,认识阿基米德原理,能对浮力问题进行简单计算。
2.能了解阿基米德原理在生产生活中的应用。
基础常考点,常出实验题、计算题
物体的浮与沉
1.能通过实验认识物体的浮沉条件。
2.能通过实例说明物体的浮沉条件在生产生活中的应用。
3.能关心我国在深潜方面的成就。
基础必考点,常出选择题
知识点01 压力
1.定义: 作用在物体表面上的力,是 的一种特殊形式,常用F表示。
2.作用点:在被压物体的受力面上,等效在接触面中心。
3.方向:垂直于接触面指向 。
4.大小:压力不一定等于重力,只有当物体静止在水平面上且不受其他竖直方向力时,压力大小才等于物体重力,即F=G=mg。
5.压力与重力的联系:
只有当物体处于水平面,且在竖直方向上只受重力和支持力时,物体对水平面压力的大小、方向才与重力的大小方向相同,尽管如此,压力仍不是重力。
6.实验:研究影响压力作用效果的因素:
(1)实验器材:海绵、砖块。
(2)实验方法:
① :探究压力的作用效果与压力的大小和受力面积的关系,采用该法进行。
②转换法:压力的作用效果通过海绵的 来体现。
(3)实验步骤:
①按图8-3(a)(b)所示,分别在海绵上平放一块砖、叠放两块砖时,观察海绵的凹陷程度;
② 按图8-3(c)所示,将一块砖竖放在海绵上,比较砖平放与竖放时海绵的凹陷程度。
(4)实验结论:
压力的作用效果与压力大小和受力面积有关;在受力面积相同时,压力越 ,压力的作用效果越明显;在压力相同时,受力面积 ,压力的作用效果越明显。
(5)交流讨论:
实验中选择海绵而不选择木板的原因是海绵 ,实验现象明显,而木板不易发生形变,实验现象不明显。实验中可以用沙子、 等代替海绵。
知识点02 压强
1.定义:物体所受压力的大小与受力面积之比叫做压强,用符号p表示。
2.物理意义:反映压力的作用效果,压强越大,压力作用效果越明显
3.公式: (核心公式,通用所有压强计算)
4.单位:
(Pa),1Pa=1N/m2(帕斯卡是很小的单位,一张纸对桌面的压强约0.5Pa)。
5.压强计算:(固体)
(1)找出压力F:一般情况F=G=mg。
(2)确定受力面积S:受力面积是两个物体的接触部分。
单位一定要换算成主单位m2 。
1m2=102 dm2 =104cm2=106mm2
(3)特例:对于放在桌子上的直柱体(如:圆柱体、正方体、长放体等)对桌面的压强可用p=ρgh计算。
有一质量分布均匀的柱状固体,密度为ρ,底面积为S,高度为h。对水平面的压强:即柱体产生的压强
6.怎样减小或增大压强:
A.增大压强方法:
(1)在受力面积一定时,增大压力。如压路机的碾子质量很大。
(2)在压力一定时,减小受力面积。如刀刃磨得很薄。
(3)在增大压力的同时减小受力面积。如用力拿铁锤钉钉子。
B.减小压强方法:
(1)增大受力面积。如:铁路钢轨铺枕木、坦克安装履带、书包带较宽等。
(2)减小压力。如:货车严禁超载、现代建筑中采用空心砖等。
(3)在减小压力的同时增大受力面积,如在冰面行走时,丢弃一些负重并爬行。
汽车限重
轨道铺设在枕木上
书包带比较宽
知识点03 实验:探究液体压强与哪些因素有关
1.实验器材:压强计、铁架台、透明深水槽、水、盐水、刻度尺等。
2.实验方法:
——通过观察U形管两液柱的高度差来比较压强的大小(U形管压强计只能比较压强的大小,不能测量压强的大小);
——探究液体内部的压强与液体方向、液体 、液体 的关系。
3.实验步骤:
(1)将检查过气密性的U形管压强计的金属盒放入水中一定深度,仅改变金属盒的方向,观察U形管两管液面高度差的变化。
(2)控制探头在同种液体中的方向不变,改变探头在液体中的深度,观察U形管两侧的液面高度差。
(3) 控制探头在液体中的深度和方向不变,改变液体密度,观察U形管两侧的液面高度差。
(4)多次实验:更换不同液体,重复上面实验,得出普遍规律。
4.实验结论:
液体压强的特点:在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都 ;深度越深,压强越大;液体内部压强的大小还跟液体的密度有关,在 相同处,液体的 越大,压强越大。
知识点04 液体压强
1.液体压强的产生原因
①液体具有 ,因此对容器底部有压强;
②液体具有 ,因此对容器侧壁有压强(固体无流动性,仅对支撑面有压强,核心区别)。
以上分析说明即液体内向各 都有压强。
2.液体压强的测量仪器:压强计
使用前,检查装置气密性,方法是用手轻按橡皮膜,观察压强计U形管两侧液面的高度差是否发生变化,如果变化,说明不漏气;如果不变,说明漏气,则要查出原因,加以修整;当压强计的橡皮膜没有受到压强时,U形管中的液面应该是相平的,若出现高度差,需要将橡皮管取下 。
3.液体压强大小的计算公式
。其中ρ表示液体的密度,单位为kg/m3,h表示液体的深度,单位为米(m),g为常数,大小为9.8N/kg,p表示液体在深度为h处的压强,单位为帕(Pa)。
4、连通器
(1)连通器的概念:上端开口、下端 的容器叫做连通器。
(2)连通器的特点
连通器里装同种液体,当液体不流动时,连通器各部分中的液面总是 的。
(3)连通器的应用
A.茶壶:茶壶的壶身与壶嘴构成 ,如果壶嘴太高,则倒不出水;如果壶嘴太低,则装不满水。
B.锅炉水位计:能通过观察水位计的玻璃管中的水位了解锅炉内的水位,如图所示。
C.洗手间下水管:U形管存水弯头是一个连通器,正常使用时应充满水,阻碍下水道内的臭味从下水管进入洗手间内,如图所示。
D.卫生间地漏:U型水封结构,既实现排水功能,又能有效阻隔下水道的异味、蚊虫返窜。
E.船闸:世界上最大的人造连通器
知识点05 大气压强
1.产生原因:空气受 作用且具有 性。因此,空气对浸在其中的物体 都有压强,即大气压强,简称大气压。
2.证明存在的实验:
(1) 实验:1654年,德国马德堡市市长将两个铜半球合拢抽气后,用两队马向相反方向拉才拉开。
(2)覆杯实验:玻璃杯装满水,用硬纸片盖住倒置,纸片不掉、水不流。
(3)瓶吞鸡蛋实验:点燃棉花放入瓶中,鸡蛋封住瓶口,火熄灭后鸡蛋被压入瓶内。
(4)其它常见的现象:吸盘、自来水笔吸墨水、用吸管吸饮料、抽水机抽水、吸尘器等。
3. 大气压强的测量:托里拆利实验
(1)实验过程:在长约1m,一端封闭 的玻璃管里灌满水银,将管口堵住,然后倒插在水银槽中放开堵管口的手指后,管内水银面下降一些就不在下降,这时管内外水银面的高度差约为760mm。
(2)原理分析:在管内,与管外液面相平的地方取一液片,因为液体不动故液片受到上下的压强平衡。即大气压=水银柱产生的压强。
(3)结论:大气压
(4)说明:
A.实验前玻璃管里水银灌满的目的是:使玻璃管倒置后,水银上方为真空。若未灌满,则测量结果偏小。
B.本实验若把水银改成水,则需要玻璃管的长度为10.3 m
C.将玻璃管稍上提或下压,管内外的高度差不变,将玻璃管倾斜,高度不变,长度变长。
D.科学家托里拆利首先测定了大气压的数值。
4.气压计:
(1)气压计(水银气压计和金属盒气压计)
(2)自制气压计:取一个瓶子,装入适量带色的水,再取一根两端开口的细玻璃管,在它上面画上刻度,使玻璃管穿过橡皮塞插入水中。从管的上端吹入少量气体,使瓶内气体压强大于大气压,水沿玻璃管上升到瓶口以上。根据玻璃管内水柱的高低,就可以知道外部大气压强的大小。
5.大气压强的变化:
海拔越高,空气越稀薄,气压越 。海拔3000m以内,每升高10m,大气压约减小100Pa。
6.沸点与大气压的关系:
液体的沸点随气压减小而 ,随气压增大而升高(青藏高原大部分地区水沸点低于90℃,生活中利用压力锅做饭)。
知识点06 流体压强与流速的关系
1.流体:具有 的液体和气体统称为流体。
2.规律:在气体和液体中,流速越大的位置,压强 ;流速越小的位置,压强 。
3.用“流体压强与流速的关系”解释现象:
(1)吹纸实验:两张纸自然下垂,向中间吹气,纸张向中间靠拢。
(2)吹硬币/纸条:在硬币上方水平吹气,硬币跳起;手持纸条上方吹气,纸条向上飘起。
(3)乒乓球不掉:漏斗口向下,乒乓球置于漏斗内,从上方吹气,球不掉。
(4)吹不开的乒乓球:在盛水的浅容器中放入两个乒乓球,使两球间隔一定的距离且静止。现用一细纸管向两乒乓球中间吹气,两乒乓球会靠拢。
(5)“气流喷壶”:水平管中的空气流速增大,导致竖直细管最上端管口处压强减小,水在大气压的作用下上升并进入水平出水管,随气流喷出。
(6)足球“香蕉球”:球旋转带动周围空气流动,一侧流速叠加变大,另一侧变小,产生侧向压强差,使球轨迹弯曲。
(7)“风沿墙面吹过时窗帘飘向窗外”:风刮过时,室外空气流速加快,压强减小,而室内空气流速很慢,压强较大,窗帘在室内、外压力差的作用下被“推向”窗外。
(8)“站台安全线”:列车进站时,带动附近的空气流速加快,在列车周围形成低压区,如果人离列车太近,就会被外侧较大的气压“推向”列车。
4.飞机升力:
(1)飞机机翼的形状:
机翼截面的大致形状,其上表面呈弯曲的流线型,下表面则比较平。
(2)升力产生的原因:
飞机前进时,机翼与周围的空气发生相对运动,相当于气流迎面流过机翼。气流被机翼分成上、下两部分,由于机翼横截面的形状上、下不对称,在相同时间内,机翼上方气流通过的路程较长,因而速度较大,对机翼上表面的压强较小;下方气流通过的路程较短,速度较小,对机翼下表面的压强较大。
机翼上表面受到的压强对机翼产生的压力,机翼下表面受到的压强对机翼产生的压力,因为机翼上、下表面存在压强差,这样就产生了向上的压力差,即飞机的升力。
(3)鸟类的滑翔原理:
鸟翅如同机翼,鸟翅的上方是曲面,下方近似于平面,气流通过上方的速度大于下方气流的速度。因此上方的压强小于下方的压强,产生向上的升力,所以鸟在空中滑翔不会掉下来。
(4)跑车的气流偏导器:
跑车车身形状和机翼类似,高速飞驰时,如果产生向上的力就会发飘,会造成行驶不稳定。所以在跑车车尾安装了一种“气流偏导器”,“气流偏导器”上表面平直,下表面呈弧形向下凸,当跑车高速行驶时,流过它上方的空气速度比下方空气小。此时,上方空气压强比下方空气压强大,这样,“气流偏导器”受到一个向下的压力差,从而使车轮抓紧地面。
知识点07 认识浮力
1.浮力定义:
浸在液体(气体)中的物体,会受到液体(气体)竖直向上的托力,这个托力就叫做浮力。
2.浮力的方向: 。
3.称重法测浮力:
(1)器材:弹簧测力计、铝块、烧杯、水、细线。
(2)测量过程:
①用弹簧测力计测出铝块在空气中的重力G;
②用弹簧测力计测出铝块浸在水中的拉力F拉;
③铝块受到的浮力:F浮=G-F示。
对铝块浸在水中进行受力分析(如上图)可知,物体在竖直方向受到竖直向下的重力G和竖直向上的拉力和浮力,据二力平衡可得:
4.浮力产生的原因:
(1)分析浮力产生的原因:如下图所示,以浸没在液体中的长方体为例进行探究,浮力是液体对物体向上和向下的压力差产生的,即F浮= 。
(2)两种特殊情况
①当物体部分浸入液体中时,如甲图所示,上表面不受液体压力,则浮力的大小F浮=F向上。
②若浸没在液体中的物体的下表面和容器底紧密接触(接触处没有水),如乙图所示,则液体对物体向上的压力F为0,物体将不受浮力的作用,只受向下的压力。如在水中的桥墩、拦河坝等。
知识点08 探究:浮力大小与哪些因素有关
1.实验原理:F浮=G-F示。
2.实验方法:控制变量法。
3.探究浮力大小与物体浸入液体的体积的关系:
(1)方法:控制液体密度不变(用同种液体),改变物体浸入液体中的体积,比较弹簧测力计示数。
(2)实验现象:弹簧测力计示数示数不同。
(3)实验结论:在同一液体中,物体浸在液体中的的体积越大,浮力越大。
4.探究浮力大小与液体密度的关系:
(1)方法:控制物体浸入液体中的体积不变,改变液体密度,比较弹簧测力计示数。
(2)实验现象:弹簧测力计示数示数不同。
(3)实验结论:物体排开液体体积一定时,液体密度越大,浮力越大。
5.探究浮力大小与物体浸没在液体中深度的关系:
(1)方法:控制物体浸入液体的体积和液体密度不变,改变物体浸没的深度,比较弹簧测力计示数。
(2)实验现象:弹簧测力计示数示数相同。
(3)实验结论:浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
6.实验结论:
决定浮力大小的因素:物体在液体中所受的浮力大小,与它浸在液体中的体积有关,跟液体的密度有关。物体 越大、 越大,浮力就越大。
7.实验注意事项:
(1)在探究过程中,应注意沿竖直方向拉弹簧测力计,并且物体不能与容器底部或侧壁相接触。
(2)读数时,应等弹簧测力计示数稳定后再读数。
(3)实验时烧杯内的液体体积要适中,应以能浸没物体又不溢出液体为准。
(4)探究过程中,把物体浸入液体时要缓慢,以免溅出液体。
知识点09 探究浮力大小与排开液体所受重力的关系
1.实验器材:
弹簧测力计、物体(ρ物>ρ液)、溢水杯、小桶、细线、水、盐水。
2.测量浮力的方法(称重法)
使用弹簧测力计进行测量:先测出物体所受的重力G,再读出物体浸在液体中时弹簧测力计的示数F,则F浮=G-F拉。
3.测量排开液体所受的重力(溢水法)
物体排开液体所受的重力可以用溢水杯和弹簧测力计测出(如下图乙、丁所示):溢水杯中盛满液体,再把物体浸在液体中,让排开的液体流入一个小桶中,桶中的液体就是被物体排开的液体,用弹簧测力计测出排开液体所受的重力G排=G总-G桶。
4.进行实验:
(1)将小石块用细线系住,挂在弹簧测力计的挂钩上,测出小石块的重力G。
(2)将小桶挂在弹簧测力计的挂钩上,测出其所受的重力G桶。
(3)将水倒入溢水杯中,使水面恰好到达溢水杯的溢水口,将小桶放在溢水口下水能正好流入小桶的位置,然后将小石块慢慢地浸入水中,读出此时弹簧测力计的示数F拉。
(4)测出小桶和排开的水所受总重力G总,算出排开的水所受的重力G排。
(6)改变质量不同的金属块再做几次实验,把实验数据填入表格中。
5.实验结论:浸在液体中的物体受到浮力的大小等于它 。
6.交流与讨论:
(1)若先将物体放入水中测浮力,再测物体的重力,由于物体沾水会使所测重力偏大,则所测浮力偏大;
(2)先测桶和排开液体的重力,再测桶的重力,所测桶沾水重力偏大,所测排开液体的重力偏小。
(3)物块在浸入前,水面要与溢水口相平,若水面不与溢水口相平,不会影响浮力的大小,但会导致排到小桶内的水小于物块排开的水的体积,最终会得出物体所受浮力大于排开的液体所受重力的错误结论。(以上均选填“大”或“小”)
(4)实验中换用质量不同的物块或不同液体进行多次测量,是为了 。
知识点10 阿基米德原理
1. 内容:
浸在液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。
2.表达式:
F浮 = G排 =ρ液V排g
3.适用条件:液体(或气体):
4.对原理的理解:
(1)浮力大小只与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而与物体的质量、体积、重力、形状 、浸没的深度等均无关。
(2)“浸在”的几种情况:
A. 浸没时,V排=V物。 B.部分浸入:V排<V物 。
5.轮船的排水量:
即轮船排开水的质量m排水,而m排水g=G排水=F浮,轮船的排水量实际上标志的是其所受浮力的 大小 。
知识点11 物体的浮与沉
1.物体的浮沉条件:
上浮
漂浮
悬浮
下沉
沉底
示意图
F浮与G物的关系
F浮>G物
F浮=G物
F浮=G物
F浮<G物
F浮=G物-F支
V排与V物的关系
V排=V物
V排<V物
V排=V物
V排=V物
V排=V物
ρ液与ρ物的关系
ρ液>ρ物
ρ液>ρ物
ρ液=ρ物
ρ液<ρ物
ρ液<ρ物
运动状态
和受力情况
动态
受非平衡力
静态
受平衡力作
静态
受平衡力
动态
受非平衡力
静态
受平衡力
说明
上浮是个过程,漂浮是上浮的最终状态
悬浮是个状态
下沉是个过程,沉底是下沉的最终状态
2.浮力的应用:
(1)轮船:
①轮船的原理:把钢铁做成 ,从而使它漂浮。
②轮船的排水量:是轮船满载时排开水的 。轮船航行时处于漂浮状态,只要轮船的重力不变,无论轮船是在海里还是在河里,它受到的浮力都不变,因为不同海域中海水的密度不同,所以轮船的吃水线不同。例如,海水密度较 ,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,轮船在海里航行时浸在水下的体积较 。
(2)密度计
①密度计的作用:密度计是测量 的仪器。
②密度计构造:密度计是一根粗细不均匀的密封玻璃管,管的下部装有少量密度较大的铅丸。
③密度计的原理:
密度计放在液体中都是漂浮的,因此受到的浮力始终等于它受到的重力并且是不变的F浮=G。根据F浮=ρ液gV排可知,因为F浮不变,所以把它放在密度比较大的液体里,它浸入液体的体积小,上浮一些;把它放在密度比较小的液体里,浸入液体的体积大,下沉一些。所以密度计的刻度从下往上的示数是越来越小的。
(3)盐水浮鸡蛋
通过改变液体的密度,可以改变浮力的大小,从而改变物体的浮沉状态。
(4)潜水艇
①潜水艇的沉浮原理:
因为潜水艇浸没在水里时,排开水的体积不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,所受浮力基本不变,所以只能靠改变 实现浮沉的。
②潜水艇的浮沉分析:
A.下潜时,在两侧的水舱内充入水,艇重增大,重力大于浮力,潜艇就会下沉。
B.当水舱充水,潜水艇重等于同体积的水重时,它可以悬浮在水中。
C.当用压缩空气将水舱里的水排出一部分时,潜水艇变轻,从而上浮。
实际航行时,上浮和下潜过程中潜水艇总要开动推进器加快上浮和下潜的速度。
(5)气球和飞艇
①气球升空原理:
通过充入密度小于空气的气体,使气球受到的浮力 自身的重力而升空,气球可以飘在空中。
例如,节日放飞的气球、携带气象仪器的高空探测气球,充的是氢气或氦气;体育、娱乐活动用的热气球,充的是被燃烧器加热而体积膨胀的热空气。
②飞艇:
为了能定向航行而不随风飘荡,人们还制成了飞艇,在大气囊下面装了带螺旋桨的发动机和载人装货的吊篮。
题型一 压力的作用效果
解|题|技|巧
1.压力和重力的关系
(1)从方向上看:压力方向垂直于接触面指向被压物体,重力的方向总是竖直向下的;
(2)从大小上看:自由放置在水平面上的物体,压力大小等于重力大小,放在斜面或压在竖直面、天棚上的物体产生的压力不等于重力;
(3)从相互联系上看:水平面、斜面上的物体对接触面产生的压力是由于重力而产生的,压在竖直面上的物体所受到的压力不是由于重力而产生的。
2.压力作图方法
(1)作力的示意图,要用一条带箭头的线段表示力,线段的末端用字母表示力或标出力的大小,箭头表示力的方向,线段的起点表示力的作用点;
(2)压力的作用点(箭头起点)在受压面的中心处,压力方向始终与受压面垂直,并且指向受压物体。
【典例1】(25-26八年级下·河南鹤壁·期中)如图,把木板放在海绵上,木板上放一水杯,静止时木板保持水平。若水杯重为,木板重为,水杯底面积为,木板底面积为,下列说法正确的是( )
A.水杯对木板的压力就是水杯受到的重力
B.水杯对木板的压力和木板对水杯的支持力是一对相互作用力
C.水杯对木板的压强为
D.木板对海绵的压强为
【典例2】(25-26八年级下·河南信阳·期中)一均匀物体放置在粗糙程度不变的水平桌面上,在水平推力的作用下向右做匀速直线运动,如图所示。在逐渐把物体推出桌面且不掉下(重心不超过桌边)的过程中,关于推力、桌面对物体的摩擦力和物体对桌面的压强的变化情况,下列说法正确的是( )
A.不变,变大,变大
B.变小,变小,变大
C.不变,不变,变大
D.变小,不变,不变
【典例3】(25-26八年级下·河南商丘·期中)如图甲所示,工人师傅在铺设瓷质地砖时,常用一个锤子不断敲打地砖,使地砖与砂浆贴合紧密,并尽可能让地砖保持水平。工人师傅使用的这把锤子的锤头是图中的( )
A.乙圆柱形的橡胶锤 B.丙圆台形的铁锤 C.丁两头尖的塑料锤 D.戊球形的钢锤
【变式1】(25-26八年级下·湖北孝感·期中)如图所示,请你画出放在斜面上的茶杯受到的重力和它对斜面的压力的示意图。
【变式2】(25-26八年级下·广西百色·期中)如图所示,用一只矿泉水瓶和一块海绵等器材探究“影响压力作用效果的因素”。
(1)实验时,通过观察__________来比较矿泉水瓶对海绵的压力作用效果。
(2)在图A、B、C的操作中,比较__________两图可知,压力一定时,受力面积越__________,压力的作用效果越明显。下列实例中,直接应用该结论的是__________(选填“①”或“②”)。
①压路机的碾子质量很大 ②注射器的针尖很尖
(3)若将矿泉水瓶放在石块上,如图D所示。图D与图A比较,矿泉水瓶对石块和海绵的压强__________(选填“相同”或“不相同”)。
(4)如图甲所示,一质地均匀的长方体砖块放在水平地面上。现将砖块切去一部分,剩余部分如图乙所示,此时砖块对地面的压强将__________(选填“变大”、“变小”或“不变”);将图乙中的砖块倒置后如图丙所示,此时砖块对地面的压强__________图甲中砖块对水平地面的压强(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
【变式3】(25-26八年级下·河南周口·期中)如图甲所示,小闽在水平桌面上进行搭建积木游戏。柱体A是由质量均匀、大小相同的长方体积木搭建而成的。他将A中的积木逐块取下,并逐块按原来放法往上叠放在方形基座B的中央,直至全部叠放完成。此过程基座B对桌面的压强p随柱体A取下块数n的变化关系图像如图乙所示,柱体A及基座B底面积分别为0.01m2、0.05m2。求:
(1)基座B的重力;
(2)搭建结束时,基座B对桌面的压力;
(3)搭建结束时,柱体A对基座B的压强。
题型二 液体压强
解|题|技|巧
1.探究液体压强影响因素的其他方法
用如图丙所示的容器也可以探究液体内部的压强。容器中间用隔板分成互不相通的左右两部分,隔板上有一圆孔用薄橡皮膜封闭,橡皮膜两侧压强不同时其形状发生改变。
如图所示,橡皮膜平整,则两侧液体压强相同,根据p=ρgh,左侧a液体深度较大,则a液体密度较小,即ρa<ρb。
2.液体压强的解题思路
(1)注意要先压强后压力。
计算液体的压强时,先根据液体压强公式p=ρgh分析、计算液体的压强;再根据F=pS分析、计算压力。
(2)液体压力的计算:对应形状不规则的容器,里面装的液体对容器底的压力F一般不等于液体的重力G液。(只有柱形容器中液体的压力才等于液体的重力)
【典例1】(25-26八年级下·山东淄博·期中)如图所示,将压强计的金属盒探头分别放入深度相同的甲、乙两种液体中,下列结论正确的是( )
A.按压橡皮膜探头,液面未发生变化,说明气密性良好
B.甲液体的密度小于乙液体的密度
C.探头在液体中的深度越深,U形管内液面的高度差越小
D.探头放入液体中,只改变探头方向,U形管内液面的高度差不变
【典例2】(25-26八年级下·黑龙江哈尔滨·期中)如图,在两个完全相同的容器中,盛有质量相等的水和酒精(),下列说法正确的是( )
A.甲盛的是酒精,乙盛的是水
B.深度相同的A、B两点受到的液体压强相等
C.甲容器底部受到的液体压力比乙容器的小
D.甲、乙两容器底部受到的液体压强相等
【典例3】(25-26八年级下·四川成都·期中)为使船舶顺利通过上、下游落差100多米的三峡大坝,工程师在其左侧修建了五级船闸,船闸的设计可以看作连通器。下列与其原理不同的是( )
A.图甲:乳牛通过自动喂水器饮水
B.图乙:鸡通过自动供水装置饮水
C.图丙:工人用一根灌有水的透明软管作为辅助工具确定水平线
D.图丁:水渠的过路涵洞让水流在不同的水渠之间传递,保持水位一致
【变式1】(25-26八年级下·黑龙江哈尔滨·期中)拦河大坝设计成上窄下宽的形状,如图所示,请画出水对大坝侧壁上面积相同的两处的压力的示意图。
【变式2】(25-26八年级下·广东广州·期中)在学习液体的压强知识时,小红使用了如图甲所示的实验装置:容器中央位置用隔板分成左右两部分,隔板中部有一用薄橡皮膜封闭的圆孔。
(1)小红先在装置两侧倒入不同深度的水(如图甲所示)。此时,点处液体压强__________(选填“>”、“<”或“=”)点处液体压强;
(2)如在安装隔板时,柱状容器左右分割不等,如图乙所示,两侧仍倒入不同深度的水,其中橡皮膜形变未画出。点处液体压强__________(选填“>”“<”或“=”)点处液体压强。移除橡皮膜后,液体的流动方向为__________(选填“由至”或“由至”)
(3)在图甲中,小红向左侧适当加盐,直至左侧盐水密度。随后,小红又向右侧注水,,当水面距离橡皮膜中心时,观察到橡皮膜不向任何一方凸起。此时,左侧盐水液面距离橡皮膜__________cm。
【变式3】(25-26八年级下·湖南郴州·期中)如图所示,将底面积为,重为的容器放在水平桌面上,容器内装有重,深的水。(;g取)求:
(1)A点处液体的压强;
(2)水对容器底的压力;
(3)容器对水平桌面的压强;
(4)如果容器中装的是另外一种液体,尺寸仍如图所示,若容器中A点受到的压强为,则另外一种液体的密度是多少?
题型三 大气压强
解|题|技|巧
1.大气压强的变化与应用问题
(1)大气压随着高度的变化而变化,随着季节、气候的变化而变化。
(2)封闭的气体的压强,在温度不变时,气体的体积增大,其压强就减小,气体的体积减小,其压强就增大;在体积不变时,温度降低,压强变小,温度升高,压强变大。
【典例1】(25-26八年级下·湖南长沙·期中)如图所示的四个实例中,不是利用大气压作用的是( )
A.甲图:覆杯实验 B.乙图:“吸盘”挂钩吸在竖直墙面上
C.丙图:用吸管喝饮料 D.丁图:用注射器注射药物
【典例2】(25-26八年级下·四川南充·期中)如图,这是测大气压值的实验,下列有关说法正确的是( )
A.此时大气压强等于760mm高水银柱产生的压强
B.将玻璃管稍倾斜一点,管内水银柱的长度将不变
C.测量时如果管内混有少量空气,则测量结果将偏小
D.将它从山下移到山上,管内外水银面的高度差将变大
【变式1】(25-26八年级下·广西南宁·期中)如图,是某同学制作的自制气压计,下列说法错误的是( )
A.自制气压计时,需注意瓶口密闭
B.瓶内气压大于外界的大气压
C.水柱高度h越高,瓶内外气体压强差越大
D.把自制气压计从一楼带到六楼,看到玻璃管内水柱下降
【变式2】(25-26八年级下·广东广州·期中)如图所示是农村常见的活塞式抽水机。使用时,先往抽水机的圆筒里倒一点水(引水),然后提起活塞,低处的水就会被抽上来。活塞向上运动时( )
A.水被大气压“压”入圆筒
B.活塞对水施加了向上的拉力
C.水受重力作用自动流上来
D.活塞式抽水机进水口和出水口组成连通器,水会自动补充上来
题型四 流体压强与流速的关系
解|题|技|巧
解决流体压强相关问题
(1)明确“因果”,辨别现象:流体流动时,不同的区域流速不同,压强大小不同,流速大的区域压强小,不同的区域之间就会出现压强差。有压强差时,物体的形状或运动状态就会发生改变。这时,流体流动是“因”,压强差是:“果”。根据这个“因”和“果”辨别是不是流体压强跟流速的关系导致的现象。
(2)利用流体压强与流速的关系解题时,先弄清哪个位置的流体流速大,哪个位置的流体流速小,再找出各处压强的大小的关系,进而分析物体受力情况和可能发生的现象。
【典例1】(2026·河北石家庄·模拟预测)如图所示,下列现象不能利用流体压强与流速关系解释的是( )
A.甲:活塞式抽水机将水抽上来
B.乙:从漏斗口向下吹气,乒乓球不会下落
C.丙:飞机能在空中水平飞行
D.丁:往B管中吹气,A管中的水位上升
【典例2】(25-26八年级下·湖南长沙·期中)下列现象解释错误的是( )
A.图甲所示向两张纸中间吹气,纸张向中间靠拢
B.图乙A管中水面上升,是因为流体中流速越大的地方压强越小
C.图丙所示地铁站台边,人必须站在黄色以外的区域候车
D.图丁所示飞机获得向上的升力是因为机翼下表面流速大压强大
【变式1】(25-26八年级下·广西贵港·期中)如图所示,当用电风扇对着静止在电子台秤上的飞机机翼模型吹风时,由于模型上表面比下表面空气的流速大、压强________,所以电子台秤的示数比没有吹风时________。(均选填“大”或“小”)
【变式2】(25-26八年级下·安徽六安·期中)为探究液体压强的规律,某中学课外学习小组的同学设计制作了如图所示的装置。他们首先向一个大水槽里灌满水,水流入 a、b 两管,稳定后,a 管中水面的高度为 h2,b 管中水面的高度为 h1,如果打开软木塞,在水流动的过程中,h2________h1。(选填“>”“<”或“=”)。
题型五 认识浮力
解|题|技|巧
1.称重法求物体浮力
称重法求物体浮力时,我们记录空气中弹簧测力计的示数和物体浸在水中时弹簧测力计的示数,然后作差来求浮力,而往往忽略了这个差的含义,实际上物体受到的浮力大小就等于弹簧测力计前后两次示数的变化量。
F浮=F1-F2=⊿F
2.浮力是由于液体对物体向上和向下的压力差产生的,若物体没有受到液体向上的压力,则物体不受浮力,如图所示。
【典例1】(25-26八年级下·河南商丘·期中)下列情境中的物体,不受浮力的是( )
A.飞向天空的飞机 B.航行中的“福建舰”
C.升空的气球 D.大桥的桥墩
【典例2】(25-26八年级下·安徽安庆·期中)如图所示,一个边长为0.1m的正方体静止在某液体中,其上表面受到液体的压力F1为6N,距水面距离是h。下表面受到液体的压力F2为14N。下列说法中错误的是( )
A.正方体受到的浮力为8N
B.正方体受到的浮力施力物体是液体
C.液体对正方体上表面的压强为
D.正方体左右前后两侧面受力平衡
【变式1】(25-26八年级下·山东淄博·期中)小明同学用弹簧测力计悬挂一个圆柱体物块,使物块从空中缓缓匀速放入水中,如图甲所示,此过程中弹簧测力计示数F与物块下表面浸入水中的深度h的关系如图乙所示,弹簧测力计始终在水面上方,水未溢出,g取10N/kg,水的密度是,下列说法中正确的是( )
A.物块在空气中受到的重力是10N
B.物块刚好浸没时,在水中所受到的浮力大小是2N
C.物块完全浸没后,继续向下运动,受到的浮力增大
D.物块完全浸没后,物体上下表面的压力差大小为10N
【变式2】(25-26八年级下·福建漳州·期中)如图为分析浮力产生原因的示意图。由图可知浮力的方向为_______。右侧两图为测量浮力的示意图,则该物块所受浮力为______N。
题型六 浮力大小与哪些因素有关
解|题|技|巧
探究实验用到的方法
1. 转换法:在探究过程中,我们通过弹簧测力计示数的变化情况来反映物体所受浮力的变化情况,应用了“转换法”。
2. 比较法:在探究过程中,我们通过比较物体在不同条件下所受的浮力,从而分析得到影响浮力大小的因素,这里应用了“比较法”。
3. 控制变量法:探究浮力的大小与液体的密度、浸入液体中的体积和浸入液体的深度这几个量的关系时,液体的密度、浸入液体中的体积和浸入液体的深度这几个量是实验中的“变量”,在检验浮力与其中某一个量的关系时,必须使其他量保持不变,或者确认浮力跟这些量无关。
【典例1】(25-26八年级下·河南周口·期中)“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验操作如下,实验过程中弹簧测力计的示数如图所示。(图中均为底面积是50 cm2的相同平底薄壁圆柱形容器,物块不吸水)
(1)他将一个两端蒙有橡皮膜的玻璃管,分别以图甲和图乙的方式浸没于水中,能说明浸入液体的物体受到浮力的是图________(选填“甲”“乙”);
(2)实验中,物块浸没在水中受到的浮力是________N;
(3)对比丁、戊两次实验,说明浸入液体的物体受到的浮力与___________有关,其大小变化关系是:___________;
(4)如果对比丁、庚两次实验,得出“浮力的大小与液体密度有关”的结论,那么这种做法是________(选填“正确”、“不正确”)的,说明理由:___________;
(5)由________两次实验可得出结论:浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关;
(6)请你再列举一个与本实验采用相同实验方法的实验________(写出实验名称即可)。
【变式1】(25-26八年级下·河南鹤壁·期中)探究“影响浮力大小的因素”实验,实验过程及有关实验数据如图所示。
(1)浮力大小与物体排开液体的体积有关,请你写出能够支持此观点的一个生活现象:______________________________。
(2)由图(a)可得物体的重力是________N。
(3)物体浸没在水中受到的浮力是__________N;从图(c)到图(d)的过程中,说明浸没在液体中的物体受到的浮力与_______________无关。
(4)比较图(a)、(d)、(e)三次实验,可知浮力的大小与______________有关。
(5)图中正确反映浮力和物体下表面在水中的深度关系的图像是_______。
A.B.C. D.
题型七 阿基米德原理
解|题|技|巧
一、实验注意事项
1. 实验中,能否先将物体浸没在水中后,然后再将物体拿出测出物体受到的重力?为什么?
如果这么做,物体从水中拿出时,物体上会沾有一部分水珠,测量物体的重力会变大,故不可以这么做。
2. 在测量排开液体的重力时,能否先测盛水后小桶的重力,再倒出测出空桶的重力?为什么?
桶内的水不能全部倒净,内壁会附有水珠,使测出的G排偏大,G排偏小,故不可以这么做。
二、正确理解阿基米德原理
1. 物体“浸在液体中”包括“全部浸入(浸没)”和“部分浸入”两种情况,无论物体是浸没还是部分浸入,在液体中都受到浮力。
2. G排是物体排开液体的重力,而不是物体自身的重力。
3. ρ液是指液体的密度,而不是物体的密度。浸在同种液体中,排开液体体积相同的各种不同材料的物体,无论空心还是实心,所受浮力大小都相等。
4. V排是排开液体的体积,不一定等于物体的体积。
①当物体浸没在液体中时,V排=V物,物体体积不变,排开液体体积也不变,浮力大小与深度无关;
②当物体只有一部分浸人液体中时,V排<V物,当物体逐渐浸入液体中时,排开液体的体积增大,物体所受浮力也增大。
【典例1】(25-26八年级下·北京·期中)小兴想探究浸在液体中的物体所受浮力的大小与其排开液体的重力有什么关系。
(1)小兴所探究的问题的自变量是______。
(2)他用调好的弹簧测力计、溢水杯、小桶、金属块、细线、水、酒精、煤油等器材进行了实验,实验步骤如下:
①按照图甲、乙所示,测出空桶所受的重力 G桶后,将空桶置于装满水的溢水杯的溢水口下方;再用弹簧测力计测出金属块所受的重力 G0,并将 G桶 、G0的值记入表格。
②按照图丙、丁所示,将金属块浸没在水中,静止时,读出弹簧测力计的示数 F,再测出桶和溢出水的总重力 G总,并将 F、G总 的值记入表格。
③将溢水杯中装满______,仿照步骤② ,将对应的数据记入表格。
④仿照步骤③再做 1 次,记录对应的数据。
⑤依据 F浮= ______,G 排=G总-G桶,计算出 F浮 、G排 的值记入表格。
⑥比较 F浮与 G排 的大小,得出实验结论。
【典例2】(25-26八年级下·河北石家庄·期中)某海滨浴场的水底有一些小鹅卵石,小明踩着鹅卵石由浅水处走向深水处。下列关于在此过程中小明的体验以及原因分析合理的是( )
A.脚底的疼痛感越来越重,因为水底鹅卵石对人的支持力越来越大
B.脚底的疼痛感越来越重,因为人受到的重力越来越大
C.脚底的疼痛感越来越轻,因为水底鹅卵石对人的支持力越来越小
D.脚底的疼痛感越来越轻,因为人受到的浮力越来越小
【典例3】(25-26八年级下·云南曲靖·期中)如图所示,质量不相等体积相同的三个小球静止在水中,则它们受到的浮力大小是( )
A. B. C. D.
【变式1】弹簧测力计下挂一长方体物体,将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中如图甲;图乙是弹簧测力计示数F与物体下降高度h变化关系的图像(取,),说法中不正确的是( )
A.物体的体积是400cm3 B.物体受到的最大浮力是5N
C.物体的密度是 D.物体刚浸没时下表面受到水的压强是400Pa
【变式2】(25-26八年级下·山东济宁·期中)小明将一个开口的空易拉罐缓慢竖直按入装满水的深桶中,如图所示。利用力传感器测量浮力,他记录了空易拉罐从接触水面开始,到完全浸没后继续下沉至更深位置的过程中,易拉罐所受浮力随其下表面浸入深度的变化情况。下列图像中,能正确反映这一过程中与关系的是( )
A.B.C.D.
【变式3】(25-26八年级下·山东临沂·期中)某学习小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯、烧杯等器材,按照如图甲所示,A、B、C、D的实验顺序,探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
(1)弹簧测力计使用前要先进行______。
(2)通过分析图甲中A和C两图的实验数据,可知物体受到的浮力为=______N。
(3)通过分析图甲中B和D两图的实验数据,可计算出小石块浸没时排开水的重力大小为=______N,初步得到的结论是:浸在液体中的物体,__________________。
(4)另一个小组利用弹簧测力计A、B、物块、升降台C等器材对实验进行了改进,如图乙所示。转动升降台的旋钮,溢水杯开始向上移动,使物块缓慢浸入溢水杯中,观察到弹簧测力计A的示数逐渐______,B的示数逐渐______(前两空均选填“减小”或“增大”),并且观察到A、B示数的变化量______(选填“相等”或“不相等”),得出=的结论。
(5)比较两种实验方案,改进后的优点是______(选填“A”或“B”)。
A.弹簧测力计A的示数就是物体所受浮力的大小
B.能同时观察弹簧测力计A、B的示数变化
题型八 物体的浮沉与应用
解|题|技|巧
计算浮力大小的四种方法、
称重法
压力差法
公式法
平衡法
【典例1】(25-26八年级下·安徽安庆·期中)如图所示的情景是浮力在生活中的应用,以下说法正确的是( )
A.甲图,鸡蛋静止悬浮在浓盐水中,若再加一些清水,鸡蛋仍然保持静止悬浮
B.乙图,潜水艇通过改变自身的浮力以达到上浮和下潜的目的
C.丙图,舰载机起飞后航母的排水体积不变
D.丁图,载人飞艇可以飘在空中是因为充入了密度小于空气的气体
【典例2】(2026·吉林松原·二模)曹冲称象的故事广为流传。如图,称象时,先让象站在船上,在船身与水面交界处做上标记。让象上岸后,再将石头装入船中,直至船身上的标记与水面重合,所装石头的质量即为大象的质量。下列说法正确的是( )
A.甲图中船排开水的重力与大象所受浮力大小相等
B.船内石头增多的过程中船底受到水的压强不变
C.船内石头增多的过程中船受到的浮力大小不变
D.甲图中船所受浮力与乙图中船所受浮力大小相等
【典例3】(25-26八年级下·山东临沂·期中)测量液体密度的仪器叫密度计。如图甲所示,将其插入被测液体中,待静止后直接读取液面处的刻度值,即可测出该液体的密度值。自制的简易密度计是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的,水平桌面放置两个完全相同的烧杯,烧杯内装有密度不同的液体,将两只完全相同的自制密度计分别放入乙、丙烧杯中,待密度计静止后,两烧杯液面相平。以下说法错误的是( )
A.乙杯中液体的密度大于丙杯中液体的密度
B.乙烧杯对桌面的压力小于丙烧杯对桌面的压力
C.密度计在乙杯中受到的浮力等于在丙杯中受到的浮力
D.密度计在乙烧杯排开液体的质量等于密度计在丙烧杯排开液体的质量
【变式1】(25-26八年级下·福建漳州·期中)盐水选种是古代我国劳动人民发明的一种巧妙的挑选种子的方法,用盐水选种时需要配制一定浓度的盐水,然后把种子倒入盐水中,则漂浮于盐水面的是次种,沉入容器底的是良种,有关盐水选种过程中下列说法正确的是( )
A.良种所受浮力小于重力
B.次种所受浮力大于重力
C.盐水选种时所用盐水的密度都要大于所有种子的密度
D.筛掉的次种是由于其密度更大
【变式2】(25-26八年级下·黑龙江哈尔滨·期中)橡皮泥的可塑性很强,小亮将一个边长为2cm,密度为2×103kg/m3的立方体橡皮泥块浸没在水中。
(1)求此时橡皮泥受到的浮力是多少?
(2)如果把这块橡皮泥捏成一只小船浮在水面上如图所示,求小船所受浮力是多少?(g取10N/kg)。
(3)橡皮泥小船比橡皮泥立方体能排开更多的水,这说明利用________的办法能增大可供利用的浮力,据此人们用密度大于水的钢铁制造了轮船。
期末基础通关练(测试时间:10分钟)
1.如图所示,用拇指和食指按压三角尺的两端(三角尺的重力忽略不计),拇指和食指受到的压力分别为和,受到的压强分别为和,则______,______(前两空均选填“>”“<”或“=”);若凳子对地面的压强为p,则其中一条凳腿(凳腿完全相同)对地面的压强为______。
2.盛有水的容器中A、B、C三点的位置如图所示,A处水的深度为______m,B处水的压强为______Pa。(,g取10N/kg)
3.如图所示,小宁同学在物理实验室利用托里拆利实验测量大气压强的值。
(1)实验时他没有将玻璃管竖直放置,而是稍稍倾斜了,如图所示,则此时大气压强等于__________mm高水银柱产生的压强。
(2)将玻璃管下压一点,且管内水银面上方仍是真空,水银面的高度差将__________(填“升高”“不变”或“降低”)。
4.浸入液体中的物体,通常要受到液体对它的浮力,方向是______。如图所示,弹簧测力计的示数为______,当把长方体金属块竖直浸没在水中时,长方体金属块受到的浮力为2N,其上表面所受水的压力为3N,则其下表面所受水的压力为______。
5.如图所示、火车站台边缘处标有一条黄色安全线,旅客必须站在安全黄线以外的位置候车,其原因是火车进站时车体附近空气( )
A.流速大,压强大 B.流速小,压强小
C.流速大,压强小 D.流速小,压强大
6.如图所示是阿基米德原理探究实验,分别记下每次的测量结果为、、、,下列说法中正确的是( )
A.最合理的操作顺序是BCAD
B.实验中测得浮力大小为2.4N
C.实验中测得排开液体的重力为2.6N
D.若满足,则证明阿基米德原理成立
7.将一个实心球分别放入水、盐水和水银中,如图所示,实心球受到的浮力分别用、、表示,比较浮力大小,应为( )
A. B. C. D.
期末重难突破练(测试时间:10分钟)
8.如图所示,将质量为4kg、底面积为的长方体物体A放在质量为3kg、底面积为的长方体物体B上,A与B的接触面积为,物体A对B的压强为,物体B对水平地面的压强为,则下列正确的是( )(g取)
A., B.,
C., D.,
9.如图所示是小宁同学研究液体压强时,绘制的甲、乙两种液体的压强与深度关系的图像。下列有关说法正确的是(g取10N/kg)( )
A.甲液体的密度约为 B.甲、乙两种液体的密度之比为3∶2
C.乙液体的密度为 D.6cm深的甲液体产生的压强为0.9Pa
10.弹簧测力计下用细线挂一圆柱体,将圆柱体从装有水的圆柱形容器上方的某一高度处缓缓下降,如图甲所示,然后将其逐渐浸入水中直至触底。如图乙所示,是整个过程中弹簧测力计示数与圆柱体下降高度变化关系的图像,下列说法中错误的是( )(水的密度)
A.分析图像可知,圆柱体的重力是
B.圆柱体刚浸没时下表面受到水的压力是
C.圆柱体刚浸没时下表面受到水的压强是
D.圆柱体受到的最大浮力是
11.如图所示,水平地面上有一个底面积为200cm2的盛水容器A,内有边长为10cm的正方体物块B用一根细线与容器底部相连,此时细线受到的拉力是6N。已知水的密度是1×103kg/m3,g取10N/kg,下列说法中( )
①物块B受到的浮力是4N
②物块B的密度是0.4×103kg/m3
③剪断绳子待B静止后,地面受到容器的压强减小了0Pa
④剪断绳子待B静止后,容器底受到水的压强减小了300Pa
A.只有②④正确 B.只有①②正确 C.只有②③④正确 D.只有①②③正确
12.小阳用如图甲所示的仪器探究液体内部压强的特点。
(1)组装器材时,有两块形状相同的橡皮膜,将相同小球放在两块橡皮膜上时形变程度如图乙所示,为了能更灵敏反映所受压强的大小,小阳应该选择橡皮膜________。
(2)组装完器材后,U形管左右液面情况如图甲所示,橡胶管内的气体压强________大气压强,接下来的操作是________。
(3)检查并调试好装置后,进行实验。比较丙、丁、戊三次实验,可以得出:同种液体内部的压强与________有关。
(4)为探究在同一深度处,液体内部各个方向压强的大小,应进行的操作是__________。
(5)小阳继续探究液体内部压强与液体密度的关系,保持图戊中探头位置不变,向烧杯中多次加盐水(液体未溢出),发现U形管两侧液面高度差不断增大,于是得出“液体密度越大,压强越大的结论”。小阳实验中存在的错误是:________。
(6)小阳将透明塑料瓶底部剪去,蒙上橡皮膜(质量不计)后扎紧,将某种液体倒入瓶内,再将瓶缓慢压入水中,如图所示,当橡皮膜变平时,瓶内液面到橡皮膜的距离为h1,瓶外水面到橡皮膜的距离为h2,则瓶内液体的密度表达式:ρ液=________(用ρ水、h1和h2表示)。
期末综合拓展练(测试时间:5分钟)
13.环保小组到室外取水样,自制了如图甲所示的取水壶,由钢球、不沾水的薄壁容器和带有绳结的细绳构成,其简化模型如图乙所示,容器质量20g、容积600,容器底的面积为50,钢球体积15、密度8g/cm3。将取水壶沉入水中,汲满水后拉动细绳,钢球堵住容器口,有三分之二体积露在口外,最后竖直向上缓慢拉动细绳取出取水壶,如图丙所示。(不计细绳的质量与体积),求:
(1)钢球的质量;
(2)取水壶浸没在水中,距水面10cm的容器底受到水的压力;
(3)做出丙中取水壶的受力示意图;
(4)若向上缓慢拉起取水壶,水不流出,容器露出水面300cm3时,细绳受到的拉力。
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专题01 压强和浮力(期末复习讲义)
核心考点
复习目标
考情规律
压力的作用效果
1. 能通过实验探究压力作用的效果跟压力的大小和受力面积的关系。
2. 能描述压强概念的建立过程。能熟练写出压强公式、单位,并能用压强公式进行简单计算。
3. 会应用压强公式分析增大或减小压强的具体方法,并能解释与压强有关的物理现象。
基础必考点,常出选择题、实验题、作图题、计算题
探究:液体压强与哪些因素有关
1.能完成“探究液体压强与哪些因素有关”的实验,能运用控制变量法设计实验,获取实验信息,推出结论,能完成含自己所做的实验设计的实验报告;
2.能运用液体压强知识解释生产生活中的相关现象。
基础必考点,常出实验题、选择题、计算题
空气的“力量”
1. 通过观察、实验,检验大气压强的存在。能通过实例说出大气压在生产、生活中的应用。
2. 能简单描述托里拆利实验,能说出标准大气压的数量级,能说出大气压随高度变化的规律。
3. 能说出液体沸点跟气压的关系。
常考点,常出填空题、选择题
流体压强与流速的关系
1. 通过实验,能总结出流体压强与流速的关系。
2. 能利用流体压强与流速的关系解释升力产生的原因,进而解释飞机在空中飞行的原因。
3. 能利用流体压强与流速的关系解释生活中的有关现象。
常考点,常出填空题、选择题
认识浮力
1.能通过实验认识浮力,能分析浮力产生的原因;
2.会用弹簧测力计测量物体在液体中所受浮力的大小。
基础必考点,常出选择题、作图题、计算题
探究:浮力大小与哪些因素有关
1.能完成“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验,能提出合理的猜想,能采用控制变量的方法设计实验方案,能分析数据并得出结论。
2.能按要求完成实验报告。
基础必考点,常出实验题
阿基米德原理
1.能通过实验,认识阿基米德原理,能对浮力问题进行简单计算。
2.能了解阿基米德原理在生产生活中的应用。
基础常考点,常出实验题、计算题
物体的浮与沉
1.能通过实验认识物体的浮沉条件。
2.能通过实例说明物体的浮沉条件在生产生活中的应用。
3.能关心我国在深潜方面的成就。
基础必考点,常出选择题
知识点01 压力
1.定义:垂直作用在物体表面上的力,是弹力的一种特殊形式,常用F表示。
2.作用点:在被压物体的受力面上,等效在接触面中心。
3.方向:垂直于接触面指向被压物体。
4.大小:压力不一定等于重力,只有当物体静止在水平面上且不受其他竖直方向力时,压力大小才等于物体重力,即F=G=mg。
5.压力与重力的联系:
只有当物体处于水平面,且在竖直方向上只受重力和支持力时,物体对水平面压力的大小、方向才与重力的大小方向相同,尽管如此,压力仍不是重力。
6.实验:研究影响压力作用效果的因素:
(1)实验器材:海绵、砖块。
(2)实验方法:
①控制变量法:探究压力的作用效果与压力的大小和受力面积的关系,采用该法进行。
②转换法:压力的作用效果通过海绵的凹陷程度来体现。
(3)实验步骤:
①按图8-3(a)(b)所示,分别在海绵上平放一块砖、叠放两块砖时,观察海绵的凹陷程度;
② 按图8-3(c)所示,将一块砖竖放在海绵上,比较砖平放与竖放时海绵的凹陷程度。
(4)实验结论:
压力的作用效果与压力大小和受力面积有关;在受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;在压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(5)交流讨论:
实验中选择海绵而不选择木板的原因是海绵易发生形变,实验现象明显,而木板不易发生形变,实验现象不明显。实验中可以用沙子、橡皮泥等代替海绵。
知识点02 压强
1.定义:物体所受压力的大小与受力面积之比叫做压强,用符号p表示。
2.物理意义:反映压力的作用效果,压强越大,压力作用效果越明显
3.公式:(核心公式,通用所有压强计算)
4.单位:
帕斯卡(Pa),1Pa=1N/m2(帕斯卡是很小的单位,一张纸对桌面的压强约0.5Pa)。
5.压强计算:(固体)
(1)找出压力F:一般情况F=G=mg。
(2)确定受力面积S:受力面积是两个物体的接触部分。
单位一定要换算成主单位m2 。
1m2=102 dm2 =104cm2=106mm2
(3)特例:对于放在桌子上的直柱体(如:圆柱体、正方体、长放体等)对桌面的压强可用p=ρgh计算。
有一质量分布均匀的柱状固体,密度为ρ,底面积为S,高度为h。对水平面的压强:即柱体产生的压强p=ρgh
6.怎样减小或增大压强:
A.增大压强方法:
(1)在受力面积一定时,增大压力。如压路机的碾子质量很大。
(2)在压力一定时,减小受力面积。如刀刃磨得很薄。
(3)在增大压力的同时减小受力面积。如用力拿铁锤钉钉子。
B.减小压强方法:
(1)增大受力面积。如:铁路钢轨铺枕木、坦克安装履带、书包带较宽等。
(2)减小压力。如:货车严禁超载、现代建筑中采用空心砖等。
(3)在减小压力的同时增大受力面积,如在冰面行走时,丢弃一些负重并爬行。
汽车限重
轨道铺设在枕木上
书包带比较宽
知识点03 实验:探究液体压强与哪些因素有关
1.实验器材:压强计、铁架台、透明深水槽、水、盐水、刻度尺等。
2.实验方法:
转换法——通过观察U形管两液柱的高度差来比较压强的大小(U形管压强计只能比较压强的大小,不能测量压强的大小);
控制变量法——探究液体内部的压强与液体方向、液体深度、液体密度的关系。
3.实验步骤:
(1)将检查过气密性的U形管压强计的金属盒放入水中一定深度,仅改变金属盒的方向,观察U形管两管液面高度差的变化。
(2)控制探头在同种液体中的方向不变,改变探头在液体中的深度,观察U形管两侧的液面高度差。
(3) 控制探头在液体中的深度和方向不变,改变液体密度,观察U形管两侧的液面高度差。
(4)多次实验:更换不同液体,重复上面实验,得出普遍规律。
4.实验结论:
液体压强的特点:在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都相等;深度越深,压强越大;液体内部压强的大小还跟液体的密度有关,在深度相同处,液体的密度越大,压强越大。
知识点04 液体压强
1.液体压强的产生原因
①液体具有重力,因此对容器底部有压强;
②液体具有流动性,因此对容器侧壁有压强(固体无流动性,仅对支撑面有压强,核心区别)。
以上分析说明即液体内向各个方向都有压强。
2.液体压强的测量仪器:压强计
使用前,检查装置气密性,方法是用手轻按橡皮膜,观察压强计U形管两侧液面的高度差是否发生变化,如果变化,说明不漏气;如果不变,说明漏气,则要查出原因,加以修整;当压强计的橡皮膜没有受到压强时,U形管中的液面应该是相平的,若出现高度差,需要将橡皮管取下重新安装。
3.液体压强大小的计算公式
。其中ρ表示液体的密度,单位为kg/m3,h表示液体的深度,单位为米(m),g为常数,大小为9.8N/kg,p表示液体在深度为h处的压强,单位为帕(Pa)。
4、连通器
(1)连通器的概念:上端开口、下端连通的容器叫做连通器。
(2)连通器的特点
连通器里装同种液体,当液体不流动时,连通器各部分中的液面总是相平的。
(3)连通器的应用
A.茶壶:茶壶的壶身与壶嘴构成连通器,如果壶嘴太高,则倒不出水;如果壶嘴太低,则装不满水。
B.锅炉水位计:能通过观察水位计的玻璃管中的水位了解锅炉内的水位,如图所示。
C.洗手间下水管:U形管存水弯头是一个连通器,正常使用时应充满水,阻碍下水道内的臭味从下水管进入洗手间内,如图所示。
D.卫生间地漏:U型水封结构,既实现排水功能,又能有效阻隔下水道的异味、蚊虫返窜。
E.船闸:世界上最大的人造连通器
知识点05 大气压强
1.产生原因:空气受重力作用且具有流动性。因此,空气对浸在其中的物体各个方向都有压强,即大气压强,简称大气压。
2.证明存在的实验:
(1)马德堡半球实验:1654年,德国马德堡市市长将两个铜半球合拢抽气后,用两队马向相反方向拉才拉开。
(2)覆杯实验:玻璃杯装满水,用硬纸片盖住倒置,纸片不掉、水不流。
(3)瓶吞鸡蛋实验:点燃棉花放入瓶中,鸡蛋封住瓶口,火熄灭后鸡蛋被压入瓶内。
(4)其它常见的现象:吸盘、自来水笔吸墨水、用吸管吸饮料、抽水机抽水、吸尘器等。
3. 大气压强的测量:托里拆利实验
(1)实验过程:在长约1m,一端封闭 的玻璃管里灌满水银,将管口堵住,然后倒插在水银槽中放开堵管口的手指后,管内水银面下降一些就不在下降,这时管内外水银面的高度差约为760mm。
(2)原理分析:在管内,与管外液面相平的地方取一液片,因为液体不动故液片受到上下的压强平衡。即大气压=水银柱产生的压强。
(3)结论:大气压p0=760mmHg=76cmHg=1.01×105Pa
(4)说明:
A.实验前玻璃管里水银灌满的目的是:使玻璃管倒置后,水银上方为真空。若未灌满,则测量结果偏小。
B.本实验若把水银改成水,则需要玻璃管的长度为10.3 m
C.将玻璃管稍上提或下压,管内外的高度差不变,将玻璃管倾斜,高度不变,长度变长。
D.科学家托里拆利首先测定了大气压的数值。
4.气压计:
(1)气压计(水银气压计和金属盒气压计)
(2)自制气压计:取一个瓶子,装入适量带色的水,再取一根两端开口的细玻璃管,在它上面画上刻度,使玻璃管穿过橡皮塞插入水中。从管的上端吹入少量气体,使瓶内气体压强大于大气压,水沿玻璃管上升到瓶口以上。根据玻璃管内水柱的高低,就可以知道外部大气压强的大小。
5.大气压强的变化:
海拔越高,空气越稀薄,气压越低。海拔3000m以内,每升高10m,大气压约减小100Pa。
6.沸点与大气压的关系:
液体的沸点随气压减小而降低,随气压增大而升高(青藏高原大部分地区水沸点低于90℃,生活中利用压力锅做饭)。
知识点06 流体压强与流速的关系
1.流体:具有流动性的液体和气体统称为流体。
2.规律:在气体和液体中,流速越大的位置,压强越小;流速越小的位置,压强越大。
3.用“流体压强与流速的关系”解释现象:
(1)吹纸实验:两张纸自然下垂,向中间吹气,纸张向中间靠拢。
(2)吹硬币/纸条:在硬币上方水平吹气,硬币跳起;手持纸条上方吹气,纸条向上飘起。
(3)乒乓球不掉:漏斗口向下,乒乓球置于漏斗内,从上方吹气,球不掉。
(4)吹不开的乒乓球:在盛水的浅容器中放入两个乒乓球,使两球间隔一定的距离且静止。现用一细纸管向两乒乓球中间吹气,两乒乓球会靠拢。
(5)“气流喷壶”:水平管中的空气流速增大,导致竖直细管最上端管口处压强减小,水在大气压的作用下上升并进入水平出水管,随气流喷出。
(6)足球“香蕉球”:球旋转带动周围空气流动,一侧流速叠加变大,另一侧变小,产生侧向压强差,使球轨迹弯曲。
(7)“风沿墙面吹过时窗帘飘向窗外”:风刮过时,室外空气流速加快,压强减小,而室内空气流速很慢,压强较大,窗帘在室内、外压力差的作用下被“推向”窗外。
(8)“站台安全线”:列车进站时,带动附近的空气流速加快,在列车周围形成低压区,如果人离列车太近,就会被外侧较大的气压“推向”列车。
4.飞机升力:
(1)飞机机翼的形状:
机翼截面的大致形状,其上表面呈弯曲的流线型,下表面则比较平。
(2)升力产生的原因:
飞机前进时,机翼与周围的空气发生相对运动,相当于气流迎面流过机翼。气流被机翼分成上、下两部分,由于机翼横截面的形状上、下不对称,在相同时间内,机翼上方气流通过的路程较长,因而速度较大,对机翼上表面的压强较小;下方气流通过的路程较短,速度较小,对机翼下表面的压强较大。
机翼上表面受到的压强对机翼产生的压力,机翼下表面受到的压强对机翼产生的压力,因为机翼上、下表面存在压强差,这样就产生了向上的压力差,即飞机的升力。
(3)鸟类的滑翔原理:
鸟翅如同机翼,鸟翅的上方是曲面,下方近似于平面,气流通过上方的速度大于下方气流的速度。因此上方的压强小于下方的压强,产生向上的升力,所以鸟在空中滑翔不会掉下来。
(4)跑车的气流偏导器:
跑车车身形状和机翼类似,高速飞驰时,如果产生向上的力就会发飘,会造成行驶不稳定。所以在跑车车尾安装了一种“气流偏导器”,“气流偏导器”上表面平直,下表面呈弧形向下凸,当跑车高速行驶时,流过它上方的空气速度比下方空气小。此时,上方空气压强比下方空气压强大,这样,“气流偏导器”受到一个向下的压力差,从而使车轮抓紧地面。
知识点07 认识浮力
1.浮力定义:
浸在液体(气体)中的物体,会受到液体(气体)竖直向上的托力,这个托力就叫做浮力。
2.浮力的方向:竖直向上。
3.称重法测浮力:
(1)器材:弹簧测力计、铝块、烧杯、水、细线。
(2)测量过程:
①用弹簧测力计测出铝块在空气中的重力G;
②用弹簧测力计测出铝块浸在水中的拉力F拉;
③铝块受到的浮力:F浮=G-F示。
对铝块浸在水中进行受力分析(如上图)可知,物体在竖直方向受到竖直向下的重力G和竖直向上的拉力和浮力,据二力平衡可得:
4.浮力产生的原因:
(1)分析浮力产生的原因:如下图所示,以浸没在液体中的长方体为例进行探究,浮力是液体对物体向上和向下的压力差产生的,即F浮=F2-F1。
(2)两种特殊情况
①当物体部分浸入液体中时,如甲图所示,上表面不受液体压力,则浮力的大小F浮=F向上。
②若浸没在液体中的物体的下表面和容器底紧密接触(接触处没有水),如乙图所示,则液体对物体向上的压力F为0,物体将不受浮力的作用,只受向下的压力。如在水中的桥墩、拦河坝等。
知识点08 探究:浮力大小与哪些因素有关
1.实验原理:F浮=G-F示。
2.实验方法:控制变量法。
3.探究浮力大小与物体浸入液体的体积的关系:
(1)方法:控制液体密度不变(用同种液体),改变物体浸入液体中的体积,比较弹簧测力计示数。
(2)实验现象:弹簧测力计示数示数不同。
(3)实验结论:在同一液体中,物体浸在液体中的的体积越大,浮力越大。
4.探究浮力大小与液体密度的关系:
(1)方法:控制物体浸入液体中的体积不变,改变液体密度,比较弹簧测力计示数。
(2)实验现象:弹簧测力计示数示数不同。
(3)实验结论:物体排开液体体积一定时,液体密度越大,浮力越大。
5.探究浮力大小与物体浸没在液体中深度的关系:
(1)方法:控制物体浸入液体的体积和液体密度不变,改变物体浸没的深度,比较弹簧测力计示数。
(2)实验现象:弹簧测力计示数示数相同。
(3)实验结论:浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
6.实验结论:
决定浮力大小的因素:物体在液体中所受的浮力大小,与它浸在液体中的体积有关,跟液体的密度有关。物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大,浮力就越大。
7.实验注意事项:
(1)在探究过程中,应注意沿竖直方向拉弹簧测力计,并且物体不能与容器底部或侧壁相接触。
(2)读数时,应等弹簧测力计示数稳定后再读数。
(3)实验时烧杯内的液体体积要适中,应以能浸没物体又不溢出液体为准。
(4)探究过程中,把物体浸入液体时要缓慢,以免溅出液体。
知识点09 探究浮力大小与排开液体所受重力的关系
1.实验器材:
弹簧测力计、物体(ρ物>ρ液)、溢水杯、小桶、细线、水、盐水。
2.测量浮力的方法(称重法)
使用弹簧测力计进行测量:先测出物体所受的重力G,再读出物体浸在液体中时弹簧测力计的示数F,则F浮=G-F拉。
3.测量排开液体所受的重力(溢水法)
物体排开液体所受的重力可以用溢水杯和弹簧测力计测出(如下图乙、丁所示):溢水杯中盛满液体,再把物体浸在液体中,让排开的液体流入一个小桶中,桶中的液体就是被物体排开的液体,用弹簧测力计测出排开液体所受的重力G排=G总-G桶。
4.进行实验:
(1)将小石块用细线系住,挂在弹簧测力计的挂钩上,测出小石块的重力G。
(2)将小桶挂在弹簧测力计的挂钩上,测出其所受的重力G桶。
(3)将水倒入溢水杯中,使水面恰好到达溢水杯的溢水口,将小桶放在溢水口下水能正好流入小桶的位置,然后将小石块慢慢地浸入水中,读出此时弹簧测力计的示数F拉。
(4)测出小桶和排开的水所受总重力G总,算出排开的水所受的重力G排。
(6)改变质量不同的金属块再做几次实验,把实验数据填入表格中。
5.实验结论:浸在液体中的物体受到浮力的大小等于它排开的液体所受重力的大小。
6.交流与讨论:
(1)若先将物体放入水中测浮力,再测物体的重力,由于物体沾水会使所测重力偏大,则所测浮力偏大;
(2)先测桶和排开液体的重力,再测桶的重力,所测桶沾水重力偏大,所测排开液体的重力偏小。
(3)物块在浸入前,水面要与溢水口相平,若水面不与溢水口相平,不会影响浮力的大小,但会导致排到小桶内的水小于物块排开的水的体积,最终会得出物体所受浮力大于排开的液体所受重力的错误结论。(以上均选填“大”或“小”)
(4)实验中换用质量不同的物块或不同液体进行多次测量,是为了使实验结论具有普遍性。
知识点10 阿基米德原理
1. 内容:
浸在液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。
2.表达式:
F浮 = G排 =ρ液V排g
3.适用条件:液体(或气体):
4.对原理的理解:
(1)浮力大小只与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而与物体的质量、体积、重力、形状 、浸没的深度等均无关。
(2)“浸在”的几种情况:
A. 浸没时,V排=V物。 B.部分浸入:V排<V物 。
5.轮船的排水量:
即轮船排开水的质量m排水,而m排水g=G排水=F浮,轮船的排水量实际上标志的是其所受浮力的 大小 。
知识点11 物体的浮与沉
1.物体的浮沉条件:
上浮
漂浮
悬浮
下沉
沉底
示意图
F浮与G物的关系
F浮>G物
F浮=G物
F浮=G物
F浮<G物
F浮=G物-F支
V排与V物的关系
V排=V物
V排<V物
V排=V物
V排=V物
V排=V物
ρ液与ρ物的关系
ρ液>ρ物
ρ液>ρ物
ρ液=ρ物
ρ液<ρ物
ρ液<ρ物
运动状态
和受力情况
动态
受非平衡力
静态
受平衡力作
静态
受平衡力
动态
受非平衡力
静态
受平衡力
说明
上浮是个过程,漂浮是上浮的最终状态
悬浮是个状态
下沉是个过程,沉底是下沉的最终状态
2.浮力的应用:
(1)轮船:
①轮船的原理:把钢铁做成空心增大浮力,从而使它漂浮。
②轮船的排水量:是轮船满载时排开水的质量。轮船航行时处于漂浮状态,只要轮船的重力不变,无论轮船是在海里还是在河里,它受到的浮力都不变,因为不同海域中海水的密度不同,所以轮船的吃水线不同。例如,海水密度较大,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,轮船在海里航行时浸在水下的体积较小。
(2)密度计
①密度计的作用:密度计是测量液体密度的仪器。
②密度计构造:密度计是一根粗细不均匀的密封玻璃管,管的下部装有少量密度较大的铅丸。
③密度计的原理:
密度计放在液体中都是漂浮的,因此受到的浮力始终等于它受到的重力并且是不变的F浮=G。根据F浮=ρ液gV排可知,因为F浮不变,所以把它放在密度比较大的液体里,它浸入液体的体积小,上浮一些;把它放在密度比较小的液体里,浸入液体的体积大,下沉一些。所以密度计的刻度从下往上的示数是越来越小的。
(3)盐水浮鸡蛋
通过改变液体的密度,可以改变浮力的大小,从而改变物体的浮沉状态。
(4)潜水艇
①潜水艇的沉浮原理:
因为潜水艇浸没在水里时,排开水的体积不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,所受浮力基本不变,所以只能靠改变自身重力实现浮沉的。
②潜水艇的浮沉分析:
A.下潜时,在两侧的水舱内充入水,艇重增大,重力大于浮力,潜艇就会下沉。
B.当水舱充水,潜水艇重等于同体积的水重时,它可以悬浮在水中。
C.当用压缩空气将水舱里的水排出一部分时,潜水艇变轻,从而上浮。
实际航行时,上浮和下潜过程中潜水艇总要开动推进器加快上浮和下潜的速度。
(5)气球和飞艇
①气球升空原理:
通过充入密度小于空气的气体,使气球受到的浮力大于自身的重力而升空,气球可以飘在空中。
例如,节日放飞的气球、携带气象仪器的高空探测气球,充的是氢气或氦气;体育、娱乐活动用的热气球,充的是被燃烧器加热而体积膨胀的热空气。
②飞艇:
为了能定向航行而不随风飘荡,人们还制成了飞艇,在大气囊下面装了带螺旋桨的发动机和载人装货的吊篮。
题型一 压力的作用效果
解|题|技|巧
1.压力和重力的关系
(1)从方向上看:压力方向垂直于接触面指向被压物体,重力的方向总是竖直向下的;
(2)从大小上看:自由放置在水平面上的物体,压力大小等于重力大小,放在斜面或压在竖直面、天棚上的物体产生的压力不等于重力;
(3)从相互联系上看:水平面、斜面上的物体对接触面产生的压力是由于重力而产生的,压在竖直面上的物体所受到的压力不是由于重力而产生的。
2.压力作图方法
(1)作力的示意图,要用一条带箭头的线段表示力,线段的末端用字母表示力或标出力的大小,箭头表示力的方向,线段的起点表示力的作用点;
(2)压力的作用点(箭头起点)在受压面的中心处,压力方向始终与受压面垂直,并且指向受压物体。
【典例1】(25-26八年级下·河南鹤壁·期中)如图,把木板放在海绵上,木板上放一水杯,静止时木板保持水平。若水杯重为,木板重为,水杯底面积为,木板底面积为,下列说法正确的是( )
A.水杯对木板的压力就是水杯受到的重力
B.水杯对木板的压力和木板对水杯的支持力是一对相互作用力
C.水杯对木板的压强为
D.木板对海绵的压强为
【答案】B
【详解】A.压力是弹力中的一种,是由于发生弹性形变产生的,重力是由于地球吸引产生的,二者不能等同,故A错误;
B.水杯对木板施加压力的同时,由于力的作用是相互的,木板会对水杯施加一个支持力,它们是一对相互作用力,故B正确;
C.木板受到的压力大小等于水杯的重力大小,则木板受到的压力,水杯对木板的压强,故C错误;
D.木板对海绵的压力大小等于水杯与木板的重力大小之和,则海绵受到的压力,木板对海绵的压强,故D错误。
故选B。
【典例2】(25-26八年级下·河南信阳·期中)一均匀物体放置在粗糙程度不变的水平桌面上,在水平推力的作用下向右做匀速直线运动,如图所示。在逐渐把物体推出桌面且不掉下(重心不超过桌边)的过程中,关于推力、桌面对物体的摩擦力和物体对桌面的压强的变化情况,下列说法正确的是( )
A.不变,变大,变大
B.变小,变小,变大
C.不变,不变,变大
D.变小,不变,不变
【答案】C
【详解】物体重心未超出桌边,物体对桌面的压力等于自身重力,重力不变因此压力不变;桌面粗糙程度不变,滑动摩擦力只和压力、接触面粗糙程度有关,与接触面积无关,因此摩擦力f不变;物体一直做匀速直线运动,推力与摩擦力平衡,摩擦力不变因此推力F也不变;根据压强公式,压力不变,物体逐渐推出桌面的过程中,受力面积S逐渐减小,因此压强p变大。
故选C。
【典例3】(25-26八年级下·河南商丘·期中)如图甲所示,工人师傅在铺设瓷质地砖时,常用一个锤子不断敲打地砖,使地砖与砂浆贴合紧密,并尽可能让地砖保持水平。工人师傅使用的这把锤子的锤头是图中的( )
A.乙圆柱形的橡胶锤 B.丙圆台形的铁锤 C.丁两头尖的塑料锤 D.戊球形的钢锤
【答案】A
【详解】铺设地砖时,锤子的核心要求有两点:一是不能损坏地砖,地砖是瓷质的,很脆,不能用金属(铁锤、钢锤)敲击,否则会直接敲碎地砖。因此 B(铁锤)、D(钢锤)被排除。二是接触面要平整、受力均匀,地砖是平面,需要锤子的接触面也是平整的,这样敲击时才能让地砖均匀受力、保持水平。C(两头尖的塑料锤)接触面小,压强过大,容易敲坏地砖,且无法让地砖保持水平。A(圆柱形的橡胶锤)的橡胶材质有弹性,不会敲碎地砖,且圆柱形的接触面平整,能均匀施力,使地砖与砂浆贴合紧密,同时保持水平。故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
【变式1】(25-26八年级下·湖北孝感·期中)如图所示,请你画出放在斜面上的茶杯受到的重力和它对斜面的压力的示意图。
【答案】
【详解】重力是茶杯受到的力,作用点画在茶杯的重心,方向竖直向下,从重心竖直向下画带箭头的线段,标注符号。压力是茶杯对斜面的作用力,受力物体是斜面,作用点画在茶杯与斜面的接触面上,方向垂直斜面向下,从接触点向斜面内部画垂直斜面向下的带箭头线段,标注符号。
【变式2】(25-26八年级下·广西百色·期中)如图所示,用一只矿泉水瓶和一块海绵等器材探究“影响压力作用效果的因素”。
(1)实验时,通过观察__________来比较矿泉水瓶对海绵的压力作用效果。
(2)在图A、B、C的操作中,比较__________两图可知,压力一定时,受力面积越__________,压力的作用效果越明显。下列实例中,直接应用该结论的是__________(选填“①”或“②”)。
①压路机的碾子质量很大 ②注射器的针尖很尖
(3)若将矿泉水瓶放在石块上,如图D所示。图D与图A比较,矿泉水瓶对石块和海绵的压强__________(选填“相同”或“不相同”)。
(4)如图甲所示,一质地均匀的长方体砖块放在水平地面上。现将砖块切去一部分,剩余部分如图乙所示,此时砖块对地面的压强将__________(选填“变大”、“变小”或“不变”);将图乙中的砖块倒置后如图丙所示,此时砖块对地面的压强__________图甲中砖块对水平地面的压强(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
【答案】(1)海绵的凹陷程度
(2) AB 小 ②
(3)相同
(4) 变小 大于
【详解】(1)实验时,通过观察海绵的凹陷程度来比较矿泉水瓶对海绵的压力作用效果,海绵的凹陷程度越大,压力的作用效果越明显。
(2)研究压力作用效果与受力面积大小关系,要控制压力大小一定,在图A、B、C操作中,图A和图B的压力相同,因此观察图A和图B可知:压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
①压路机的碾子质量很大,是在受力面积相同时,通过增大压力来增大压强,故①不符合题意。
②注射器的针尖很尖,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故②符合题意。
(3)若将矿泉水瓶放在石块上如图D所示,图D与A比较,压力和受力面积都相同,由可知矿泉水瓶对石块和海绵的压强相同。
(4)图甲与图乙相比,受力面积相同,图甲的压力大于图乙的压力,由可知从图甲到图乙,压强变小。
将图乙中的砖块倒置后如图丙所示,为了便于比较压强的大小,可以将丙图中的砖块看做由一个小长方体和三棱柱组成,如下图所示:
丙图中的砖块与小长方体相比,受力面积相等,但丙图中的砖块对地面的压力较大,由可知丙图中的砖块对地面的压强较大,即;而小长方体与甲图中的砖块相比,密度不变、高度也不变,因均匀柱体对水平面的压强,所以两者对地面的压强相等,即;比较可知p丙>p甲,即丙图中砖块对水平地面的压强大于图甲中砖块对水平地面的压强。
【变式3】(25-26八年级下·河南周口·期中)如图甲所示,小闽在水平桌面上进行搭建积木游戏。柱体A是由质量均匀、大小相同的长方体积木搭建而成的。他将A中的积木逐块取下,并逐块按原来放法往上叠放在方形基座B的中央,直至全部叠放完成。此过程基座B对桌面的压强p随柱体A取下块数n的变化关系图像如图乙所示,柱体A及基座B底面积分别为0.01m2、0.05m2。求:
(1)基座B的重力;
(2)搭建结束时,基座B对桌面的压力;
(3)搭建结束时,柱体A对基座B的压强。
【答案】(1)50N
(2)150N
(3)
【详解】(1)由图像可知,还未开始搭建时,即当时,基座B对桌面的压强
基座B的重力
(2)搭建结束时,基座B对桌面的压强
基座B对桌面的压力
(3)由题可知,A对B的压力
柱体A对基座B的压强为
题型二 液体压强
解|题|技|巧
1.探究液体压强影响因素的其他方法
用如图丙所示的容器也可以探究液体内部的压强。容器中间用隔板分成互不相通的左右两部分,隔板上有一圆孔用薄橡皮膜封闭,橡皮膜两侧压强不同时其形状发生改变。
如图所示,橡皮膜平整,则两侧液体压强相同,根据p=ρgh,左侧a液体深度较大,则a液体密度较小,即ρa<ρb。
2.液体压强的解题思路
(1)注意要先压强后压力。
计算液体的压强时,先根据液体压强公式p=ρgh分析、计算液体的压强;再根据F=pS分析、计算压力。
(2)液体压力的计算:对应形状不规则的容器,里面装的液体对容器底的压力F一般不等于液体的重力G液。(只有柱形容器中液体的压力才等于液体的重力)
【典例1】(25-26八年级下·山东淄博·期中)如图所示,将压强计的金属盒探头分别放入深度相同的甲、乙两种液体中,下列结论正确的是( )
A.按压橡皮膜探头,液面未发生变化,说明气密性良好
B.甲液体的密度小于乙液体的密度
C.探头在液体中的深度越深,U形管内液面的高度差越小
D.探头放入液体中,只改变探头方向,U形管内液面的高度差不变
【答案】D
【详解】A.按压橡皮膜,若压强计气密性良好,U形管液面会出现明显高度差;液面无变化说明压强计漏气、气密性差,故A错误;
B.已知探头深度h相同,由图可知甲中U形管液面高度差更大,说明甲中探头受到的液体压强更大,根据液体压强公式,可得甲液体密度,故B错误;
C.同种液体中,液体密度不变,探头深度越深,受到的液体压强越大,U形管内液面高度差越大,故C错误;
D.液体压强只和深度、液体密度有关,同一液体、同一深度,液体向各个方向的压强相等;因此只改变探头方向,压强不变,U形管液面高度差不变,故D正确。
故选D。
【典例2】(25-26八年级下·黑龙江哈尔滨·期中)如图,在两个完全相同的容器中,盛有质量相等的水和酒精(),下列说法正确的是( )
A.甲盛的是酒精,乙盛的是水
B.深度相同的A、B两点受到的液体压强相等
C.甲容器底部受到的液体压力比乙容器的小
D.甲、乙两容器底部受到的液体压强相等
【答案】D
【详解】A.如图甲、乙所示,液体质量相同,甲中液体体积较小,根据可知,甲中的液体密度较大,所以甲盛的是水,乙盛的是酒精,故A错误;
B.因为A、B两点深度相同,且甲中的液体密度较大,根据可知,A点受到的液体压强较大,故B错误;
CD.因为容器为柱状,液体对容器底部的压力等于液体的重力,因为两容器中液体质量相同,则液体重力相同,所以甲、乙两容器中的液体对容器底部的压力相同,因为两个容器完全相同,所以受力面积也相同,根据可知,甲、乙两容器底部受到的液体压强相等,故C错误,D正确。
故选D。
【典例3】(25-26八年级下·四川成都·期中)为使船舶顺利通过上、下游落差100多米的三峡大坝,工程师在其左侧修建了五级船闸,船闸的设计可以看作连通器。下列与其原理不同的是( )
A.图甲:乳牛通过自动喂水器饮水
B.图乙:鸡通过自动供水装置饮水
C.图丙:工人用一根灌有水的透明软管作为辅助工具确定水平线
D.图丁:水渠的过路涵洞让水流在不同的水渠之间传递,保持水位一致
【答案】B
【分析】连通器的定义是上端开口、底部互相连通的容器。
【详解】A.乳牛自动喂水器符合“上端开口、底部连通”的特点,属于连通器,故A不符合题意;
B.鸡的自动供水装置依靠大气压工作:水瓶上端封闭,大气压托住瓶内的水使水位保持稳定,不符合连通器“上端开口”的特点,原理和连通器不同,故B符合题意;
C.灌有水的透明软管两端开口、底部连通,利用连通器原理确定等高水平线,故C不符合题意;
D.过路涵洞符合“上端开口、底部连通”的特点,属于连通器,故D不符合题意。
故选B。
【变式1】(25-26八年级下·黑龙江哈尔滨·期中)拦河大坝设计成上窄下宽的形状,如图所示,请画出水对大坝侧壁上面积相同的两处的压力的示意图。
【答案】
【详解】水对大坝的压力方向垂直于坝壁指向大坝内部。根据,B点深度大于A点,故B点压强大于A点;又因为A、B面积相同,根据,B点压力大于A点压力,因此B点的线段长度应比A点长。在A、B两点分别画垂直于坝壁的线段,末端画箭头,并标注、,其中 。
【变式2】(25-26八年级下·广东广州·期中)在学习液体的压强知识时,小红使用了如图甲所示的实验装置:容器中央位置用隔板分成左右两部分,隔板中部有一用薄橡皮膜封闭的圆孔。
(1)小红先在装置两侧倒入不同深度的水(如图甲所示)。此时,点处液体压强__________(选填“>”、“<”或“=”)点处液体压强;
(2)如在安装隔板时,柱状容器左右分割不等,如图乙所示,两侧仍倒入不同深度的水,其中橡皮膜形变未画出。点处液体压强__________(选填“>”“<”或“=”)点处液体压强。移除橡皮膜后,液体的流动方向为__________(选填“由至”或“由至”)
(3)在图甲中,小红向左侧适当加盐,直至左侧盐水密度。随后,小红又向右侧注水,,当水面距离橡皮膜中心时,观察到橡皮膜不向任何一方凸起。此时,左侧盐水液面距离橡皮膜__________cm。
【答案】(1)>
(2) = 由至
(3)10/10.0
【详解】(1)液体压强公式为,a、b两点液体密度相同,a点深度(液面到该点的竖直距离)大于b点,因此。
(2)液体压强只与液体密度和深度有关,与容器横截面积无关;c点和a点深度相同、密度都是水,因此;
图乙中左侧液面高于右侧,橡皮膜处左侧水的压强大于右侧,因此移除橡皮膜后,液体由左侧流向右侧,即由c至d。
(3)橡皮膜不凸起说明左右两侧对橡皮膜的压强相等,即,可得
即
【变式3】(25-26八年级下·湖南郴州·期中)如图所示,将底面积为,重为的容器放在水平桌面上,容器内装有重,深的水。(;g取)求:
(1)A点处液体的压强;
(2)水对容器底的压力;
(3)容器对水平桌面的压强;
(4)如果容器中装的是另外一种液体,尺寸仍如图所示,若容器中A点受到的压强为,则另外一种液体的密度是多少?
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
【详解】(1)A点的深度为
A点处液体的压强
(2)水对容器底的压强为
由得,水对容器底的压力是
(3)容器对水平桌面的压力等于容器的重力加水的重力,容器对水平桌面的压强为
(4)由可知,另外一种液体的密度是
题型三 大气压强
解|题|技|巧
1.大气压强的变化与应用问题
(1)大气压随着高度的变化而变化,随着季节、气候的变化而变化。
(2)封闭的气体的压强,在温度不变时,气体的体积增大,其压强就减小,气体的体积减小,其压强就增大;在体积不变时,温度降低,压强变小,温度升高,压强变大。
【典例1】(25-26八年级下·湖南长沙·期中)如图所示的四个实例中,不是利用大气压作用的是( )
A.甲图:覆杯实验 B.乙图:“吸盘”挂钩吸在竖直墙面上
C.丙图:用吸管喝饮料 D.丁图:用注射器注射药物
【答案】D
【详解】A.杯内装满水,排出了空气,外界大气压大于杯内水产生的压强,托住了纸片和水,是利用大气压作用,故A不符合题意。
B.挤压吸盘排出内部空气后,外界大气压将吸盘紧紧压在墙面上,利用了大气压作用,故B不符合题意。
C.吸气时吸管内气压减小,外界大气压将饮料压入吸管,利用了大气压作用,故C不符合题意。
D.是靠手对活塞施加的压力,将药液推入人体,没有利用大气压作用,故D符合题意。
故选D 。
【典例2】(25-26八年级下·四川南充·期中)如图,这是测大气压值的实验,下列有关说法正确的是( )
A.此时大气压强等于760mm高水银柱产生的压强
B.将玻璃管稍倾斜一点,管内水银柱的长度将不变
C.测量时如果管内混有少量空气,则测量结果将偏小
D.将它从山下移到山上,管内外水银面的高度差将变大
【答案】C
【详解】A.托里拆利实验中,大气压强等于管内外水银面的竖直高度差对应的水银柱压强,由图可知该高度差为,因此此时大气压强等于高水银柱产生的压强,故A错误;
B.大气压不变时,将玻璃管稍倾斜,管内水银柱的竖直高度不变,但水银柱的长度会变长,故B错误;
C.若玻璃管内混有少量空气,空气会对水银柱产生向下的压强,使测得的水银柱高度偏小,因此测量结果偏小,故C正确;
D.大气压随海拔升高而减小,将装置从山下移到山上,外界大气压减小,因此管内外水银面的高度差将变小,故D错误。
故选C。
【变式1】(25-26八年级下·广西南宁·期中)如图,是某同学制作的自制气压计,下列说法错误的是( )
A.自制气压计时,需注意瓶口密闭
B.瓶内气压大于外界的大气压
C.水柱高度h越高,瓶内外气体压强差越大
D.把自制气压计从一楼带到六楼,看到玻璃管内水柱下降
【答案】D
【详解】A.自制气压计需要瓶口密闭,才能使瓶内气压与外界大气压形成可观测的压强差,完成气压测量,故A正确;
B.因为瓶内气压等于外界大气压加上水柱产生的向下的压强,所以瓶内气压大于外界大气压,故B正确;
C.由压强差公式可得,水柱高度越高,瓶内外气体压强差越大,故C正确,
D.大气压随海拔升高而减小,自制气压计内部空气压强等于外界大气压和水柱向下的压强之和,把自制气压计从一楼带到六楼,外界大气压变小,在容器内部气压的作用下,水柱高度变大,故D错误。
本题选择描述错误的,故选D。
【变式2】(25-26八年级下·广东广州·期中)如图所示是农村常见的活塞式抽水机。使用时,先往抽水机的圆筒里倒一点水(引水),然后提起活塞,低处的水就会被抽上来。活塞向上运动时( )
A.水被大气压“压”入圆筒
B.活塞对水施加了向上的拉力
C.水受重力作用自动流上来
D.活塞式抽水机进水口和出水口组成连通器,水会自动补充上来
【答案】A
【详解】AB.当活塞向上运动时,活塞下方圆筒内体积增大、气压减小,小于外界大气压,低处的水在大气压的作用下被“压”入圆筒,不是被活塞的拉力拉上来的,故A符合题意,B不符合题意;
C.重力方向竖直向下,不可能使水向上自动流动,故C不符合题意;
D.工作时进水口和出水口被活塞隔开,不满足连通器“底部连通”的特点,故D不符合题意。
故选A。
题型四 流体压强与流速的关系
解|题|技|巧
解决流体压强相关问题
(1)明确“因果”,辨别现象:流体流动时,不同的区域流速不同,压强大小不同,流速大的区域压强小,不同的区域之间就会出现压强差。有压强差时,物体的形状或运动状态就会发生改变。这时,流体流动是“因”,压强差是:“果”。根据这个“因”和“果”辨别是不是流体压强跟流速的关系导致的现象。
(2)利用流体压强与流速的关系解题时,先弄清哪个位置的流体流速大,哪个位置的流体流速小,再找出各处压强的大小的关系,进而分析物体受力情况和可能发生的现象。
【典例1】(2026·河北石家庄·模拟预测)如图所示,下列现象不能利用流体压强与流速关系解释的是( )
A.甲:活塞式抽水机将水抽上来
B.乙:从漏斗口向下吹气,乒乓球不会下落
C.丙:飞机能在空中水平飞行
D.丁:往B管中吹气,A管中的水位上升
【答案】A
【详解】A.活塞式抽水机抽水是利用大气压的作用将水抽上来,利用了大气压强,故A符合题意;
B.从漏斗向下吹气,乒乓球上方空气流速大、压强小,下方流速小、压强大,产生向上的压强差托住乒乓球,利用了流体压强与流速关系,故B不符合题意;
C.飞机机翼上方空气流速大于下方,上方压强小于下方,产生向上的升力使飞机飞行,利用了流体压强与流速关系,故C不符合题意;
D.往B管吹气,A管上方空气流速变大、压强变小,大气压将水压入A管使水位上升,利用了流体压强与流速关系,故D不符合题意。
故选A。
【典例2】(25-26八年级下·湖南长沙·期中)下列现象解释错误的是( )
A.图甲所示向两张纸中间吹气,纸张向中间靠拢
B.图乙A管中水面上升,是因为流体中流速越大的地方压强越小
C.图丙所示地铁站台边,人必须站在黄色以外的区域候车
D.图丁所示飞机获得向上的升力是因为机翼下表面流速大压强大
【答案】D
【详解】A.流体中流速越大的位置,压强越小。向两张纸中间吹气,纸张中间空气流速更大、压强更小,小于纸张外侧的大气压,因此纸张向中间靠拢,故A正确,不符合题意;
B.对着B管吹气时,A管管口空气流速增大、压强减小,外界大气压将水压入A管,使A管水面上升,符合流体压强规律,故B正确,不符合题意;
C.列车进站时,列车周围空气流速大、压强小,若人离列车太近,会被外侧大气压推向列车发生危险,因此必须站在黄色安全线以外的区域候车,故C正确,不符合题意;
D.飞机机翼为上凸下平的形状,相同时间内,空气经过机翼上表面路程更长,流速更大、压强更小;下表面流速更小、压强更大,向上的压强差产生升力,故D错误,符合题意。
故选D。
【变式1】(25-26八年级下·广西贵港·期中)如图所示,当用电风扇对着静止在电子台秤上的飞机机翼模型吹风时,由于模型上表面比下表面空气的流速大、压强________,所以电子台秤的示数比没有吹风时________。(均选填“大”或“小”)
【答案】 小 小
【详解】机翼模型上凸下平,吹风时上表面空气流速更大,因此压强比下表面更小,由此产生向上的压力差。模型对台秤的压力等于自身重力减去升力,压力比不吹风时更小,因此电子台秤的示数也更小。
【变式2】(25-26八年级下·安徽六安·期中)为探究液体压强的规律,某中学课外学习小组的同学设计制作了如图所示的装置。他们首先向一个大水槽里灌满水,水流入 a、b 两管,稳定后,a 管中水面的高度为 h2,b 管中水面的高度为 h1,如果打开软木塞,在水流动的过程中,h2________h1。(选填“>”“<”或“=”)。
【答案】>
【详解】当打开软木塞,因为b管下方较细所以水的流速快压强小,a管下方较粗,水流速慢,压强大,所以b管液面较低。故h2>h1。
题型五 认识浮力
解|题|技|巧
1.称重法求物体浮力
称重法求物体浮力时,我们记录空气中弹簧测力计的示数和物体浸在水中时弹簧测力计的示数,然后作差来求浮力,而往往忽略了这个差的含义,实际上物体受到的浮力大小就等于弹簧测力计前后两次示数的变化量。
F浮=F1-F2=⊿F
2.浮力是由于液体对物体向上和向下的压力差产生的,若物体没有受到液体向上的压力,则物体不受浮力,如图所示。
【典例1】(25-26八年级下·河南商丘·期中)下列情境中的物体,不受浮力的是( )
A.飞向天空的飞机 B.航行中的“福建舰”
C.升空的气球 D.大桥的桥墩
【答案】D
【详解】浮力的本质是浸在液体或气体中的物体,受到液体或气体对物体向上和向下的压力差,且向上压力大于向下压力,满足这个条件才会受到浮力;而大桥的桥墩底部埋在水底河床中,下表面没有水对它产生向上的压力,不存在压力差,因此不受浮力。故选D。
【典例2】(25-26八年级下·安徽安庆·期中)如图所示,一个边长为0.1m的正方体静止在某液体中,其上表面受到液体的压力F1为6N,距水面距离是h。下表面受到液体的压力F2为14N。下列说法中错误的是( )
A.正方体受到的浮力为8N
B.正方体受到的浮力施力物体是液体
C.液体对正方体上表面的压强为
D.正方体左右前后两侧面受力平衡
【答案】C
【详解】已知正方体边长,可得正方体一个面的面积,逐一分析选项:
A.浮力的本质是液体对物体上下表面的压力差,因此
故A正确,不符合题意;
B.浮力是液体对物体的作用力,因此浮力的施力物体是该液体,故B正确,不符合题意;
C.根据压强公式,上表面受到的压强
故C错误,符合题意;
D.正方体左右、前后对应侧面在液体中的深度相同,液体压强相等,因此受到的压力大小相等、方向相反,受力平衡,故D正确,不符合题意。
故选C。
【变式1】(25-26八年级下·山东淄博·期中)小明同学用弹簧测力计悬挂一个圆柱体物块,使物块从空中缓缓匀速放入水中,如图甲所示,此过程中弹簧测力计示数F与物块下表面浸入水中的深度h的关系如图乙所示,弹簧测力计始终在水面上方,水未溢出,g取10N/kg,水的密度是,下列说法中正确的是( )
A.物块在空气中受到的重力是10N
B.物块刚好浸没时,在水中所受到的浮力大小是2N
C.物块完全浸没后,继续向下运动,受到的浮力增大
D.物块完全浸没后,物体上下表面的压力差大小为10N
【答案】B
【详解】A.由图乙可知,当物块未浸入水中()时,弹簧测力计示数为12N,即物块的重力,而非10N,故A错误;
B.当物块刚好浸没时(后示数不变),弹簧测力计示数。根据称重法得物块在水中所受到的浮力大小为,故B正确;
C.物块完全浸没后,继续向下运动,排开水的体积不变,根据阿基米德原理,浮力大小不变,故C错误;
D.浮力的本质是物体上下表面的压力差,物块完全浸没后浮力为2N,因此上下表面的压力差也为2N,而非10N,故D错误。
故选B。
【变式2】(25-26八年级下·福建漳州·期中)如图为分析浮力产生原因的示意图。由图可知浮力的方向为_______。右侧两图为测量浮力的示意图,则该物块所受浮力为______N。
【答案】 竖直向上 0.5
【详解】浮力产生的原因是物体上下表面受到的液体压力差,下表面受到的向上的压力大于上表面受到的向下的压力,因此浮力的方向始终是竖直向上的,与重力方向相反;
由图可知,物块的重力,物块浸没在水中时弹簧测力计的拉力,物块所受浮力
题型六 浮力大小与哪些因素有关
解|题|技|巧
探究实验用到的方法
1. 转换法:在探究过程中,我们通过弹簧测力计示数的变化情况来反映物体所受浮力的变化情况,应用了“转换法”。
2. 比较法:在探究过程中,我们通过比较物体在不同条件下所受的浮力,从而分析得到影响浮力大小的因素,这里应用了“比较法”。
3. 控制变量法:探究浮力的大小与液体的密度、浸入液体中的体积和浸入液体的深度这几个量的关系时,液体的密度、浸入液体中的体积和浸入液体的深度这几个量是实验中的“变量”,在检验浮力与其中某一个量的关系时,必须使其他量保持不变,或者确认浮力跟这些量无关。
【典例1】(25-26八年级下·河南周口·期中)“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验操作如下,实验过程中弹簧测力计的示数如图所示。(图中均为底面积是50 cm2的相同平底薄壁圆柱形容器,物块不吸水)
(1)他将一个两端蒙有橡皮膜的玻璃管,分别以图甲和图乙的方式浸没于水中,能说明浸入液体的物体受到浮力的是图________(选填“甲”“乙”);
(2)实验中,物块浸没在水中受到的浮力是________N;
(3)对比丁、戊两次实验,说明浸入液体的物体受到的浮力与___________有关,其大小变化关系是:___________;
(4)如果对比丁、庚两次实验,得出“浮力的大小与液体密度有关”的结论,那么这种做法是________(选填“正确”、“不正确”)的,说明理由:___________;
(5)由________两次实验可得出结论:浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关;
(6)请你再列举一个与本实验采用相同实验方法的实验________(写出实验名称即可)。
【答案】(1)乙
(2)2.0
(3) 物体排开液体的体积 当物体浸入同一种液体时,物体排开液体体积越大,受到浮力越大
(4) 不正确 未控制物体排开液体的体积相同
(5)戊、己
(6)探究滑动摩擦力大小的影响因素或探究压力作用效果的影响因素
【详解】(1)浮力是物体上下表面的压力差,甲中玻璃管水平放置,左右压力相互抵消,无法体现浮力;乙中玻璃管竖直放置,下橡皮膜凹陷程度更大,说明下表面向上的压力大于上表面向下的压力,存在向上压力差(浮力),因此选乙。
(2)由称重法,物体重力,浸没在水中时拉力,浮力
(3)丁、戊实验液体密度相同,只有物体排开液体的体积不同,浮力不同,因此说明浮力与排开液体体积有关;实验中排开体积越大,弹簧测力计拉力越小,浮力越大,可得出上述结论。
(4)探究浮力与液体密度的关系,需控制排开液体体积相同;丁中物体部分浸入液体,庚中物体完全浸没,排开液体体积不同,变量不唯一,因此做法错误。
(5)要探究浮力与浸没深度的关系,需控制液体密度、排开液体体积相同,只改变深度,戊、己两次实验满足控制变量的要求。
(6)本实验采用控制变量法,上述实验均为初中物理中使用控制变量法的典型实验。探究滑动摩擦力大小的影响因素或探究压力作用效果的影响因素。
【变式1】(25-26八年级下·河南鹤壁·期中)探究“影响浮力大小的因素”实验,实验过程及有关实验数据如图所示。
(1)浮力大小与物体排开液体的体积有关,请你写出能够支持此观点的一个生活现象:______________________________。
(2)由图(a)可得物体的重力是________N。
(3)物体浸没在水中受到的浮力是__________N;从图(c)到图(d)的过程中,说明浸没在液体中的物体受到的浮力与_______________无关。
(4)比较图(a)、(d)、(e)三次实验,可知浮力的大小与______________有关。
(5)图中正确反映浮力和物体下表面在水中的深度关系的图像是_______。
A.B.C. D.
【答案】(1)人从浅水区走向深水区时,感觉身体变轻
(2)2.6
(3) 1 深度
(4)液体密度
(5)C
【详解】(1)略
(2)图(a)中弹簧测力计分度值为0.2N,指针读数为2.6N,即物体重力为2.6N。
(3)根据称重法,物体浸没在水中的浮力
从图(c)到图(d),物体浸没深度增加,拉力不变、浮力不变,说明浸没在液体中的物体浮力与浸没深度无关。
(4)图(d)、(e)两次实验中物体排开液体体积相同,液体密度不同,结合图(a)可知,浮力大小不同,因此可得浮力大小与液体密度有关。
(5)浮力随深度的变化规律:物体开始浸入时,,浮力为0;随着h增大,排开水的体积变大,浮力增大;物体完全浸没后,排开体积不变,浮力不再随h变化。因此浮力是“先增大,后不变”的规律,故选C。
题型七 阿基米德原理
解|题|技|巧
一、实验注意事项
1. 实验中,能否先将物体浸没在水中后,然后再将物体拿出测出物体受到的重力?为什么?
如果这么做,物体从水中拿出时,物体上会沾有一部分水珠,测量物体的重力会变大,故不可以这么做。
2. 在测量排开液体的重力时,能否先测盛水后小桶的重力,再倒出测出空桶的重力?为什么?
桶内的水不能全部倒净,内壁会附有水珠,使测出的G排偏大,G排偏小,故不可以这么做。
二、正确理解阿基米德原理
1. 物体“浸在液体中”包括“全部浸入(浸没)”和“部分浸入”两种情况,无论物体是浸没还是部分浸入,在液体中都受到浮力。
2. G排是物体排开液体的重力,而不是物体自身的重力。
3. ρ液是指液体的密度,而不是物体的密度。浸在同种液体中,排开液体体积相同的各种不同材料的物体,无论空心还是实心,所受浮力大小都相等。
4. V排是排开液体的体积,不一定等于物体的体积。
①当物体浸没在液体中时,V排=V物,物体体积不变,排开液体体积也不变,浮力大小与深度无关;
②当物体只有一部分浸人液体中时,V排<V物,当物体逐渐浸入液体中时,排开液体的体积增大,物体所受浮力也增大。
【典例1】(25-26八年级下·北京·期中)小兴想探究浸在液体中的物体所受浮力的大小与其排开液体的重力有什么关系。
(1)小兴所探究的问题的自变量是______。
(2)他用调好的弹簧测力计、溢水杯、小桶、金属块、细线、水、酒精、煤油等器材进行了实验,实验步骤如下:
①按照图甲、乙所示,测出空桶所受的重力 G桶后,将空桶置于装满水的溢水杯的溢水口下方;再用弹簧测力计测出金属块所受的重力 G0,并将 G桶 、G0的值记入表格。
②按照图丙、丁所示,将金属块浸没在水中,静止时,读出弹簧测力计的示数 F,再测出桶和溢出水的总重力 G总,并将 F、G总 的值记入表格。
③将溢水杯中装满______,仿照步骤② ,将对应的数据记入表格。
④仿照步骤③再做 1 次,记录对应的数据。
⑤依据 F浮= ______,G 排=G总-G桶,计算出 F浮 、G排 的值记入表格。
⑥比较 F浮与 G排 的大小,得出实验结论。
【答案】(1)排开液体的重力
(2) 酒精
【详解】(1)实验探究浸在液体中的物体所受浮力的大小与其排开液体的重力的关系,自变量是排开液体的重力。
(2)将溢水杯中装满酒精,仿照步骤②,将金属块浸没在酒精中,金属块静止时, 读出弹簧测力计的示数,再测出小桶和溢出酒精的总重力。
根据称重法测浮力,金属块浸没在水中时所受浮力
【典例2】(25-26八年级下·河北石家庄·期中)某海滨浴场的水底有一些小鹅卵石,小明踩着鹅卵石由浅水处走向深水处。下列关于在此过程中小明的体验以及原因分析合理的是( )
A.脚底的疼痛感越来越重,因为水底鹅卵石对人的支持力越来越大
B.脚底的疼痛感越来越重,因为人受到的重力越来越大
C.脚底的疼痛感越来越轻,因为水底鹅卵石对人的支持力越来越小
D.脚底的疼痛感越来越轻,因为人受到的浮力越来越小
【答案】C
【详解】小明在水中竖直方向受重力、浮力和支持力,且。走向深水处时,人排开水的体积变大,由阿基米德原理可知浮力变大,重力不变,所以支持力变小,脚底疼痛感减轻,故C符合题意;ABD不符合题意。
故选C。
【典例3】(25-26八年级下·云南曲靖·期中)如图所示,质量不相等体积相同的三个小球静止在水中,则它们受到的浮力大小是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】根据阿基米德原理可知,在液体密度相同时,物体排开液体的体积越多,物体受到的浮力越大。因三个体积相同小球放入同种液体中,即液体的密度相同。由图可知,乙和丙都是浸没的,排开的液体的体积相同,而甲处于漂浮状态,排开的液体的体积较少,即三个小球排开液体体积的大小关系为
可知,三个小球受到浮力的大小关系为
故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
【变式1】弹簧测力计下挂一长方体物体,将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中如图甲;图乙是弹簧测力计示数F与物体下降高度h变化关系的图像(取,),说法中不正确的是( )
A.物体的体积是400cm3 B.物体受到的最大浮力是5N
C.物体的密度是 D.物体刚浸没时下表面受到水的压强是400Pa
【答案】B
【详解】A.根据图乙可知,物体的重力为9N,完全浸没到水中时的拉力为5N,所以物体完全浸没时受到的浮力为
由阿基米德原理计算可知物体体积为,故A正确;
B.物体完全浸没时受到的浮力为
故物体受到的最大浮力是4N,故B错误;
C.物体质量为
体积为,物体的密度为,故C正确;
D.从图乙可知,物体从刚接触水面到完全浸没下降了4cm,说明物体高度为4cm,物体刚浸没时下表面的压强为,故D正确。
本题选择描述错误的,故选B。
【变式2】(25-26八年级下·山东济宁·期中)小明将一个开口的空易拉罐缓慢竖直按入装满水的深桶中,如图所示。利用力传感器测量浮力,他记录了空易拉罐从接触水面开始,到完全浸没后继续下沉至更深位置的过程中,易拉罐所受浮力随其下表面浸入深度的变化情况。下列图像中,能正确反映这一过程中与关系的是( )
A.B.C.D.
【答案】D
【详解】当易拉罐从接触水面开始到逐渐浸入水中的过程中,其排开液体的体积逐渐增大。由于水的密度和重力加速度是常量,根据阿基米德原理可知,浮力会随着排开液体体积的增大而增大;
当易拉罐完全浸没后,水会进入易拉罐内,导致排开水的体积变小,浮力变小;
最后排开水的体积不变,浮力保持不变。
故选D。
【变式3】(25-26八年级下·山东临沂·期中)某学习小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯、烧杯等器材,按照如图甲所示,A、B、C、D的实验顺序,探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
(1)弹簧测力计使用前要先进行______。
(2)通过分析图甲中A和C两图的实验数据,可知物体受到的浮力为=______N。
(3)通过分析图甲中B和D两图的实验数据,可计算出小石块浸没时排开水的重力大小为=______N,初步得到的结论是:浸在液体中的物体,__________________。
(4)另一个小组利用弹簧测力计A、B、物块、升降台C等器材对实验进行了改进,如图乙所示。转动升降台的旋钮,溢水杯开始向上移动,使物块缓慢浸入溢水杯中,观察到弹簧测力计A的示数逐渐______,B的示数逐渐______(前两空均选填“减小”或“增大”),并且观察到A、B示数的变化量______(选填“相等”或“不相等”),得出=的结论。
(5)比较两种实验方案,改进后的优点是______(选填“A”或“B”)。
A.弹簧测力计A的示数就是物体所受浮力的大小
B.能同时观察弹簧测力计A、B的示数变化
【答案】(1)调零
(2)0.5
(3) 0.5 受到的浮力等于排开液体的重力
(4) 减小 增大 相等
(5)B
【详解】(1)弹簧测力计在使用前需先在竖直方向上调零。
(2)如图甲,通过A图可知,小石块重力,通过C图可知,小石块所受拉力,利用称重法,它浸没在液体中时受到的浮力
(3)根据图甲中B和D两图的实验数据,可计算出小石块浸没时排开水的重力大小为
由此可知,小石块排开水的重力大小等于小石块所受浮力大小。
(4)溢水杯向上移动,物体浸入水中的体积变大,所受的浮力变大,则弹簧测力计A的示数减小;溢出的水增多,则弹簧测力计B的示数增大,弹簧测力计A的示数变化量等于受到浮力的大小,弹簧测力计B的示数变化量等于排开液体的重力大小,根据阿基米德原理,二者相等。
(5)对甲、乙两种实验方案进行分析,乙装置可以随时同步观察弹簧测力计A、B示数的变化来比较浮力和排开液体重力的大小,而弹簧测力计A的示数变化量才是浮力的大小,故A不符合题意,B符合题意。
故选B。
题型八 物体的浮沉与应用
解|题|技|巧
计算浮力大小的四种方法、
称重法
压力差法
公式法
平衡法
【典例1】(25-26八年级下·安徽安庆·期中)如图所示的情景是浮力在生活中的应用,以下说法正确的是( )
A.甲图,鸡蛋静止悬浮在浓盐水中,若再加一些清水,鸡蛋仍然保持静止悬浮
B.乙图,潜水艇通过改变自身的浮力以达到上浮和下潜的目的
C.丙图,舰载机起飞后航母的排水体积不变
D.丁图,载人飞艇可以飘在空中是因为充入了密度小于空气的气体
【答案】D
【详解】A.甲图中鸡蛋静止悬浮在浓盐水中,此时浮力等于重力;若再加一些清水,盐水的密度减小,根据阿基米德原理可知,鸡蛋受到的浮力减小,鸡蛋会下沉,故A错误;
B.乙图潜水艇浸没在水中受到的浮力不变,潜水艇通过改变自身的重力以达到上浮和下潜的目的,故B错误;
C.丙图中舰载机起飞后,航母的重力减小,根据漂浮时浮力等于重力,浮力减小,根据阿基米德原理知,故航母的排开水质量减小,表示航母满载时排开水的体积变小,故C错误;
D.丁图,载人飞艇可以飘在空中是因为充入了密度小于空气的气体,由沉浮条件可知,飞艇能漂浮,故D正确。
故选D。
【典例2】(2026·吉林松原·二模)曹冲称象的故事广为流传。如图,称象时,先让象站在船上,在船身与水面交界处做上标记。让象上岸后,再将石头装入船中,直至船身上的标记与水面重合,所装石头的质量即为大象的质量。下列说法正确的是( )
A.甲图中船排开水的重力与大象所受浮力大小相等
B.船内石头增多的过程中船底受到水的压强不变
C.船内石头增多的过程中船受到的浮力大小不变
D.甲图中船所受浮力与乙图中船所受浮力大小相等
【答案】D
【详解】A.甲图中船和大象整体漂浮,排开水的总重力等于船和大象的总重力(总浮力),不等于大象单独的浮力,故A错误;
B.船内石头增多时,船逐渐下沉,船底在水中的深度增大,根据液体压强公式 ,船底受到水的压强会变大,故B错误;
C.船内石头增多,船排开水的体积增大,根据 ,船受到的浮力会变大,故C错误;
D.两次实验中标记都与水面重合,说明两次船排开水的总体积相等,根据 ,和 都相等,因此两次船受到的浮力大小相等,故D正确。
故选D。
【典例3】(25-26八年级下·山东临沂·期中)测量液体密度的仪器叫密度计。如图甲所示,将其插入被测液体中,待静止后直接读取液面处的刻度值,即可测出该液体的密度值。自制的简易密度计是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的,水平桌面放置两个完全相同的烧杯,烧杯内装有密度不同的液体,将两只完全相同的自制密度计分别放入乙、丙烧杯中,待密度计静止后,两烧杯液面相平。以下说法错误的是( )
A.乙杯中液体的密度大于丙杯中液体的密度
B.乙烧杯对桌面的压力小于丙烧杯对桌面的压力
C.密度计在乙杯中受到的浮力等于在丙杯中受到的浮力
D.密度计在乙烧杯排开液体的质量等于密度计在丙烧杯排开液体的质量
【答案】A
【详解】A.由阿基米德原理可知,浮力相等时,液体密度与排开液体体积成反比。从图中可知密度计在乙杯中排开液体的体积更大,所以乙杯中液体密度小于丙杯中液体密度,故A错误;
B.烧杯对桌面的压力等于烧杯、液体和密度计的总重力,烧杯和密度计重力都相等,两烧杯液面相平,乙杯中液体体积小于丙杯中液体体积,乙杯液体密度小,根据 ,乙杯液体质量更小、重力更小,总重力更小,所以对桌面压力更小,故B正确;
C.密度计在乙、丙烧杯中都处于漂浮状态,根据漂浮条件,浮力等于自身重力,两只密度计完全相同,重力相等,所以受到的浮力相等,故C正确;
D.根据阿基米德原理,密度计在两杯中浮力相等,所以排开液体的重力相等,排开液体的质量也相等,故D正确。
本题选择错误的,故选A。
【变式1】(25-26八年级下·福建漳州·期中)盐水选种是古代我国劳动人民发明的一种巧妙的挑选种子的方法,用盐水选种时需要配制一定浓度的盐水,然后把种子倒入盐水中,则漂浮于盐水面的是次种,沉入容器底的是良种,有关盐水选种过程中下列说法正确的是( )
A.良种所受浮力小于重力
B.次种所受浮力大于重力
C.盐水选种时所用盐水的密度都要大于所有种子的密度
D.筛掉的次种是由于其密度更大
【答案】A
【详解】A.物体沉底时,受到的浮力小于自身重力,沉入容器底的是良种,则良种所受浮力小于重力,故A正确;
B.次种漂浮在水面上,漂浮时物体受到的浮力等于自身重力,故B错误;
C.良种沉底说明良种密度大于盐水密度,因此盐水密度小于良种密度,故C错误;
D.次种漂浮在水面,说明次种密度小于盐水密度,良种沉底说明良种密度大于盐水密度,因此次种密度更小,故D错误。
故选A。
【变式2】(25-26八年级下·黑龙江哈尔滨·期中)橡皮泥的可塑性很强,小亮将一个边长为2cm,密度为2×103kg/m3的立方体橡皮泥块浸没在水中。
(1)求此时橡皮泥受到的浮力是多少?
(2)如果把这块橡皮泥捏成一只小船浮在水面上如图所示,求小船所受浮力是多少?(g取10N/kg)。
(3)橡皮泥小船比橡皮泥立方体能排开更多的水,这说明利用________的办法能增大可供利用的浮力,据此人们用密度大于水的钢铁制造了轮船。
【答案】(1)0.08N
(2)0.16N
(3)空心
【详解】【小题1】 立方体橡皮泥块边长
立方体橡皮泥块体积
橡皮泥浸没在水中时,排开水的体积等于自身体积,即
橡皮泥受到的浮力
【小题2】橡皮泥块自身重力
捏成小船漂浮在水面时,根据漂浮条件,浮力等于自身重力,因此漂浮时
【小题3】将实心橡皮泥捏成空心小船,在质量不变的情况下,增大了排开水的体积,从而增大了可利用的浮力,轮船就是利用这个原理制造的。
期末基础通关练(测试时间:10分钟)
1.如图所示,用拇指和食指按压三角尺的两端(三角尺的重力忽略不计),拇指和食指受到的压力分别为和,受到的压强分别为和,则______,______(前两空均选填“>”“<”或“=”);若凳子对地面的压强为p,则其中一条凳腿(凳腿完全相同)对地面的压强为______。
【答案】 = < p
【详解】三角尺处于静止状态,受到的两手指的压力是一对平衡力,即两手指对三角尺的压力相等;由图可知,食指的受力面积比较小,根据可知,食指受到的压强比较大,即。
凳子对地面的压强为p,每条凳腿的受力面积相同,受力也相同,因此一条凳腿对地面的压强也为 p。
2.盛有水的容器中A、B、C三点的位置如图所示,A处水的深度为______m,B处水的压强为______Pa。(,g取10N/kg)
【答案】 0.8
【详解】由图可知,水面到B点的竖直距离为0.5m,B点到A点的竖直距离为0.3m,因此A处水的深度为
B点的深度为0.5m,B处水的压强为
3.如图所示,小宁同学在物理实验室利用托里拆利实验测量大气压强的值。
(1)实验时他没有将玻璃管竖直放置,而是稍稍倾斜了,如图所示,则此时大气压强等于__________mm高水银柱产生的压强。
(2)将玻璃管下压一点,且管内水银面上方仍是真空,水银面的高度差将__________(填“升高”“不变”或“降低”)。
【答案】(1)750
(2)不变
【详解】(1)托里拆利实验中,大气压强的大小等于玻璃管内水银柱的竖直高度产生的压强,和玻璃管是否倾斜无关。图中竖直高度为750mm,因此此时大气压强等于750mm高水银柱产生的压强。
(2)当玻璃管下压一点,且管内水银面上方仍是真空时,大气压强的大小不变,因此水银柱的竖直高度差不变。
4.浸入液体中的物体,通常要受到液体对它的浮力,方向是______。如图所示,弹簧测力计的示数为______,当把长方体金属块竖直浸没在水中时,长方体金属块受到的浮力为2N,其上表面所受水的压力为3N,则其下表面所受水的压力为______。
【答案】 竖直向上 3.6 5
【详解】浸入液体中的物体,通常要受到液体对它的浮力,浮力的方向总是竖直向上;如图所示,弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为3.6N;金属块浸没在水中时,受到的浮力等于金属块上下表面所受的压力差,金属块下表面所受水的压力为
5.如图所示、火车站台边缘处标有一条黄色安全线,旅客必须站在安全黄线以外的位置候车,其原因是火车进站时车体附近空气( )
A.流速大,压强大 B.流速小,压强小
C.流速大,压强小 D.流速小,压强大
【答案】C
【详解】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,根据流体压强与流速的关系可知,安全线以内的地方空气流速增大,压强减小;而此时人外侧的空气流动速度慢,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ABD错误,C正确。
故选C。
6.如图所示是阿基米德原理探究实验,分别记下每次的测量结果为、、、,下列说法中正确的是( )
A.最合理的操作顺序是BCAD
B.实验中测得浮力大小为2.4N
C.实验中测得排开液体的重力为2.6N
D.若满足,则证明阿基米德原理成立
【答案】D
【详解】A.探究阿基米德原理的合理操作顺序是:先测空小桶重力,再测石块重力,再将石块浸没读出拉力,最后测小桶和排开液体的总重,合理顺序应为,不是,A错误;
B.根据称重法,浮力
不是,B错误;
C.排开液体的重力
不是,C错误;
D.阿基米德原理的内容是浮力等于排开液体的重力,即,其中,,若满足
就证明阿基米德原理成立,D正确。
故选D。
7.将一个实心球分别放入水、盐水和水银中,如图所示,实心球受到的浮力分别用、、表示,比较浮力大小,应为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】实心球在水、盐水中都沉底,因此排开液体的体积相等,都等于实心球自身的体积,根据阿基米德原理,由于,可得 ;实心球在水银中漂浮,根据浮沉条件,漂浮时浮力等于物体重力,即;而实心球在水、盐水中沉底,浮力都小于自身重力,故浮力大小关系为。
故选C。
期末重难突破练(测试时间:10分钟)
8.如图所示,将质量为4kg、底面积为的长方体物体A放在质量为3kg、底面积为的长方体物体B上,A与B的接触面积为,物体A对B的压强为,物体B对水平地面的压强为,则下列正确的是( )(g取)
A., B.,
C., D.,
【答案】B
【分析】分别求出物体A对B的压力和物体B对水平地面的压力,再根据求出物体A对B的压强为,物体B对水平地面的压强为。
【详解】物体A对B的压力
由可知,物体A对B的压强为
物体B对水平地面的压力
由可知,物体B对水平地面的压强为
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
9.如图所示是小宁同学研究液体压强时,绘制的甲、乙两种液体的压强与深度关系的图像。下列有关说法正确的是(g取10N/kg)( )
A.甲液体的密度约为 B.甲、乙两种液体的密度之比为3∶2
C.乙液体的密度为 D.6cm深的甲液体产生的压强为0.9Pa
【答案】B
【详解】A.由图可知,当时,压强大小
根据可得甲液体的密度
故A错误;
BC.由图可知,当时,压强大小
根据可得乙液体的密度
甲、乙两种液体的密度之比
故B正确,C错误;
D.根据可得,当时,甲液体产生的压强
故D错误。
故选B。
10.弹簧测力计下用细线挂一圆柱体,将圆柱体从装有水的圆柱形容器上方的某一高度处缓缓下降,如图甲所示,然后将其逐渐浸入水中直至触底。如图乙所示,是整个过程中弹簧测力计示数与圆柱体下降高度变化关系的图像,下列说法中错误的是( )(水的密度)
A.分析图像可知,圆柱体的重力是
B.圆柱体刚浸没时下表面受到水的压力是
C.圆柱体刚浸没时下表面受到水的压强是
D.圆柱体受到的最大浮力是
【答案】C
【详解】A.由图乙可知,当圆柱体下降高度时,圆柱体还未接触水,重力与弹簧测力计拉力二力平衡,因此圆柱体重力,故A正确;
BD.当圆柱体完全浸没入水中后,排开水的体积不再变化,浮力不变,弹簧测力计拉力保持不变,此时浮力最大,最大浮力
圆柱体刚浸没时,上表面与水面齐平,水对其上表面的压力为,根据浮力产生的原因,可得下表面受到水的压力,故BD正确;
C.若不考虑水面高度的变化,由图像可知,圆柱体下降高度为时刚好接触水面,下降时圆柱体刚好完全浸没,此时圆柱体下表面到液面的深度
下表面受到水的压强是
而实际中圆柱体在水中下降时水面会上升,因此刚浸没时下表面所处的深度大于0.04m,下表面受到水的压强大于400Pa。故C错误。
本题要求选择错误的,故选C。
11.如图所示,水平地面上有一个底面积为200cm2的盛水容器A,内有边长为10cm的正方体物块B用一根细线与容器底部相连,此时细线受到的拉力是6N。已知水的密度是1×103kg/m3,g取10N/kg,下列说法中( )
①物块B受到的浮力是4N
②物块B的密度是0.4×103kg/m3
③剪断绳子待B静止后,地面受到容器的压强减小了0Pa
④剪断绳子待B静止后,容器底受到水的压强减小了300Pa
A.只有②④正确 B.只有①②正确 C.只有②③④正确 D.只有①②③正确
【答案】C
【详解】①物块B受到的浮力为
②根据力的平衡条件,物块B的重力为
则物块B的密度
③剪断绳子待B静止后,容器的总重力不变,则地面受到容器的压力不变,受力面积不变,所以地面受到容器的压强减小了0Pa;
④物块B的密度小于水的密度,所以剪断绳子待B静止后,物体B漂浮,受到的浮力为
则B排开水的体积变化量为
所以水面下降的高度为
所以容器底受到水的压强减小量
综上所述,只有②③④正确,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
12.小阳用如图甲所示的仪器探究液体内部压强的特点。
(1)组装器材时,有两块形状相同的橡皮膜,将相同小球放在两块橡皮膜上时形变程度如图乙所示,为了能更灵敏反映所受压强的大小,小阳应该选择橡皮膜________。
(2)组装完器材后,U形管左右液面情况如图甲所示,橡胶管内的气体压强________大气压强,接下来的操作是________。
(3)检查并调试好装置后,进行实验。比较丙、丁、戊三次实验,可以得出:同种液体内部的压强与________有关。
(4)为探究在同一深度处,液体内部各个方向压强的大小,应进行的操作是__________。
(5)小阳继续探究液体内部压强与液体密度的关系,保持图戊中探头位置不变,向烧杯中多次加盐水(液体未溢出),发现U形管两侧液面高度差不断增大,于是得出“液体密度越大,压强越大的结论”。小阳实验中存在的错误是:________。
(6)小阳将透明塑料瓶底部剪去,蒙上橡皮膜(质量不计)后扎紧,将某种液体倒入瓶内,再将瓶缓慢压入水中,如图所示,当橡皮膜变平时,瓶内液面到橡皮膜的距离为h1,瓶外水面到橡皮膜的距离为h2,则瓶内液体的密度表达式:ρ液=________(用ρ水、h1和h2表示)。
【答案】(1)B
(2) 大于 拆下橡胶管重新安装
(3)液体深度
(4)保持探头深度不变,改变探头方向
(5)没有控制液体深度相同
(6)
【详解】(1)相同压力下,橡皮膜B的形变程度更大,对压强变化的反应更灵敏,因此选择橡皮膜B。
(2)U形管左液面低于右液面,说明橡胶管内气体压强大于外界大气压;正确操作是取下橡胶管重新连接,使U形管内气压和大气压相等,液面相平后再实验。
(3)丙、丁、戊实验中,液体种类相同,探头深度不同,U形管液面高度差不同,因此可得:同种液体内部压强与深度有关。
(4)根据控制变量法,探究同一深度不同方向的压强,需要保持液体密度、深度不变,只改变探头方向,观察U形管液面高度差。
(5)探究压强与液体密度的关系时,需要控制深度不变;向水中加入盐水后,液面上升,探头相对液面的深度增大,没有控制深度不变,因此实验错误。
(6)橡皮膜变平时,内外压强相等,即瓶内液体向下压强等于瓶外水向上压强,即,所以有,整理得
期末综合拓展练(测试时间:5分钟)
13.环保小组到室外取水样,自制了如图甲所示的取水壶,由钢球、不沾水的薄壁容器和带有绳结的细绳构成,其简化模型如图乙所示,容器质量20g、容积600,容器底的面积为50,钢球体积15、密度8g/cm3。将取水壶沉入水中,汲满水后拉动细绳,钢球堵住容器口,有三分之二体积露在口外,最后竖直向上缓慢拉动细绳取出取水壶,如图丙所示。(不计细绳的质量与体积),求:
(1)钢球的质量;
(2)取水壶浸没在水中,距水面10cm的容器底受到水的压力;
(3)做出丙中取水壶的受力示意图;
(4)若向上缓慢拉起取水壶,水不流出,容器露出水面300cm3时,细绳受到的拉力。
【答案】(1)
120g
(2)
5N
(3)
(4)
4.25N
【分析】本题是密度、压强、浮力结合的力学综合题,第1、2小问直接用密度变形公式、液体压强、固体压强公式解答,需注意单位统一;第3小问为受力作图,水壶受到重力、浮力、细绳拉力,三力平衡;第4小问较复杂,需先算取水壶总重力,再算总浮力,最后由平衡关系求拉力。
【详解】(1)钢球的质量为
(2)距水面10cm的容器底受到水的压强为
容器底受到水的压力为
(3)丙中取水壶竖直向上缓慢运动,处于平衡状态,以取水壶整体为研究对象:总重力竖直向下,水对取水壶的浮力竖直向上,细绳对取水壶的拉力竖直向上,三个力满足平衡条件,作图时将三个力的作用点画在取水壶重心,标注对应力的符号即可。
(4)钢球堵住容器口,有三分之二体积露在口外(即有体积在口内),则容器中实际装水的体积为
取水壶内水的质量为
取水壶总质量为
取水壶总重力为
容器浸入水中的体积为
总排开水的体积为
根据阿基米德原理计算浮力:
取水壶匀速运动,受力平衡得:
因此细绳对取水壶的拉力:
根据力的作用是相互的,细绳受到的拉力大小为。
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