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浮力与压强是八年级物理的重要知识点,也是学习中的难点,本文应一些学生朋友的要求,讲解一些相关题目的解题思路和解题方法,希望能给大家带来帮助。
例题1
边长为1dm的正立方体木块,漂浮在酒精液面上,有一半的体积露出液面,如图甲所示,将木块从底部去掉一部分,粘上体积相同的玻璃后,投入某种液体中,它仍漂浮,如图乙所示,此时液体对它竖直向上的压强为980Pa,酒精和玻璃的密度分别为ρ酒精=0.8×10kg/m,ρ玻璃=2.4×10kg/m,胶的质量和体积忽略不计,则玻璃的质量是多少kg(g=10N/kg)。
1、对木块漂浮于酒精中进行受力分析
根据题目中的条件,木块漂浮于酒精中,对木块进行受力分析,在竖直方向上受到竖直向下的重力G木与竖直向上的浮力F浮;
根据物体平衡的条件,则G木= F浮。
2、根据重力、浮力的计算公式求得木块的密度
根据重力的计算公式:木块的重力G木=ρ木gV木;
根据浮力的计算公式:木块在酒精中受到的浮力F浮=ρ酒gV排;
根据结论:G木= F浮,则ρ木gV木=ρ酒gV排,即ρ木V木=ρ酒V排;
根据题目中的条件:V排=1/2V木,ρ酒=0.8×10,则ρ木V木=1/2ρ酒V木,即木块的密度ρ木=1/2ρ酒=0.4×10kg/m。
3、对新木块漂浮于液体中进行受力分析
根据题目中的条件,新木块漂浮于液体中,把截过的木块与玻璃看作一个整体称为新木块,对新木块进行受力分析,在竖直方向上受到竖直向下的玻璃重力G玻、截过木块的重力G木’与竖直向上的浮力F浮’;
根据物体平衡的条件,则G玻+G木’= F浮’。
4、根据重力、浮力的计算公式求得玻璃的体积和质量
根据重力的计算公式:玻璃的重力G玻=ρ玻gV玻,截过木块的重力G木’=ρ木gV木’=ρ木g(V木-V玻);
由题目中的条件:木块边长d=1dm=0.1m,根据面积的计算公式:木块的底面积S=d=0.01m
由题目中的条件:液体对木块地面的压强P=980Pa,根据压力的计算公式:木块地面受到的压力F=PS=Pd=9.8N;
根据题目中的条件:新木块所受的浮力F浮’就是液体对新木块下底面的压力F,则F浮’=F=9.8N;
根据结论:G玻+G木’= F浮’,则ρ玻gV玻+ρ木g(V木-V玻)=9.8N;
根据题目中的条件:木块边长d=1dm=0.1m,根据体积的计算公式:木块的体积V木=d=0.001m
由题目中的条件:ρ玻=2.4×10kg/m,V木=d=0.001m,ρ木=1/2ρ酒=0.4×10kg/m,
根据结论:ρ玻gV玻+ρ木g(V木-V玻)=9.8N,则V玻=0.00029 m;
由题目中的条件:ρ玻=2.4×10kg/m,根据质量的计算公式:m=ρV,则玻璃的质量:m玻=ρ玻V玻=0.696 kg。
例题2
盛有液体的圆柱形容器置于水平桌面上,如图(甲)所示,容器对桌面的压强为p1;用细线栓一金属球,将金属球浸没在液体中,如图(乙)所示,容器对桌面的压强为p2;将细线剪断的,金属球沉到容器底部,如图(丙)所示,容器对桌面的压强为p3.已知容器的底面积为S,液体的密度为ρ液,求金属球的密度ρ及金属球在液体中所受浮力。
1、对甲图进行受力分析,确定容器、液体的重力与压强P1、P2、P3的关系
甲图中,把容器和液体作为整体进行受力分析,竖直方向上受到竖直向下的容器、液体的重力和G、竖直向上的支持力N1;
根据物体平衡的条件:G=N1;
根据作用力和反作用力的关系:容器对桌面的压力F1=N1=G;
根据压强的计算公式:容器对桌面的压强P1=F1/S=G/S,则G= P1S。
2、对乙图进行受力分析,确定金属球所受浮力与压强P1、P2、P3的关系
乙图中,对金属球进行受力分析,竖直方向上受到竖直向下的重力G球和竖直向上的浮力F浮、绳的拉力F拉;
根据物体平衡的条件:G球=F浮+F拉,则F拉= G球-F浮;
把容器、液体、金属球作为整体进行受力分析,竖直方向上受到竖直向下的容器、液体、金属球的重力和(G+G球)和竖直向上的支持力N2、绳的拉力F拉;
根据物体平衡的条件:G+G球=N2+F拉;
根据作用力和反作用力的关系:容器对桌面的压力F2=N2= G+G球-F拉=G+F浮;
根据压强的计算公式:容器对桌面的压强P2=F2/S= (G+F浮)/S,则G+F浮= P2S,即F浮= P2S-G=P2S-P1S。
3、对丙图进行受力分析,确定金属球的重力与压强P1、P2、P3的关系
丙图中,把容器、液体、金属球作为整体进行受力分析,竖直方向上受到竖直向下的容器、液体、金属球的重力和(G+G球)、竖直向上的支持力N3;
根据物体平衡的条件:G+G球=N3;
根据作用力和反作用力的关系:容器对桌面的压力F3=N3= G+G球;
根据压强的计算公式:容器对桌面的压强P3=F3/S= (G+ G球)/S,则G+G球=P3S,即G球=P3S-P1S;
4、根据金属球重力与浮力的计算公式,确定金属球的密度
根据重力的计算公式:G球=ρ球gV,根据浮力的计算公式:F浮=ρ液gV,则ρ球:ρ液=G球:F浮=(P3-P1):(P2-P1),即ρ球= ρ液(P3-P1)/(P2-P1)。
总之,浮力与压强的相关题目并不很难,只要认真审题、仔细分析,灵活运用公式,就能正确应对这类题型,为物理取得高分助力。
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