浮力与压强易错点和常考点解析
压强与浮力
易错清单
1.压力和重力
(1)压力和重力是两个完全不同的物理量
(2)压力一般不等于重力,压力和重力的大小没有必然联系,只有当物体放在水平支持面上时,并且没有外力时,压力和重力的大小才相等.
压力分别为(a)G; (b)G-F; (e)F-G.
2.受力面积和底面积
受力面积是指物体间相互接触并相互挤压部分的面积,这个面积不一定等于底面积
名师点拨
1.改变压强的方法与实例
2.阿基米德原理及五点透析
(1)阿基米德原理内容及公式:
①内容:浸在液体里的物体受到液体竖直向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力.
②公式:F浮=G排=m排g=液gV排,式中液表示液体的密度,V排是被物体排开的液体的体积,g取9.8N/kg.
(2)阿基米德原理的五点透析:
①原理中所说的浸在液体里的物体包含两种状态:一是物体的全部体积都浸入液体里,即物体浸没在液体里;二是物体的一部分体积浸入液体里,另一部分露在液面以上.
②G排指被物体排开的液体所受的重力,F浮= G排表示物体受到的浮力的大小等于被物体排开的液体的重力.
③V排是表示被物体排开的液体的体积,当物体全部浸没在液体里时,V排=V物;当物体只有一部分浸入液体里时,则V排V物.
④由F浮=G排=m排g=液gV排可以看出,浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积这两个因素有关,而跟物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度、液体的多少等因素无关.
⑤阿基米德原理也适用于气体,但公式中液应该为气.
提分策略
【趋势总览】
从近三年的各地中考来看,对本部分的考查呈现如下趋势:
1.本专题中考题型包括选择题、填空题、实验题和计算题等.
2.中考常考知识点压强部分包括:理解压强的概念,考查内容有利用公式p=和p=gh进行简单的计算、增大与减小压强的方法、利用控制变量法探究压力的作用效果的实验和液体内部压强特点的实验,以及生活生产中与压强、液体压强和大气压强相关的问题;浮力部分包括:应用流体压强与流速的关系;阿基米德实验、运用阿基米德原理进行简单的计算;物体的浮沉条件、利用浮沉条件解释生活生产中的浮力现象.
中考热点:压强的概念、压强与流速的关系、浮沉条件及浮力的应用等.
3.与压强和浮力相关的试题一般都是联系生活实际,应用所学知识解决实际问题.
学科间的综合主要是与数学、化学及生物知识的综合问题.另外,浮力知识与生活生产联系紧密,运用浮力知识解释现象和解决实际问题的开放性题目也逐渐增多.
锦囊妙计
1.计算压强的两个公式
(1)压强公式p=是压强定义的表达式,它表示压强与压力、受力面积三者的关系,是适应于固体、液体和气体的一般公式. p=gh是液体压强公式,适用于计算液体压强,是在p=的基础上推导出来的.
(2)应用公式p=计算压强时,注意F为垂直作用在物体表面上的力,不是物体的重力,S是受力面积,是指物体间相互接触并互相挤压部分的面积,不一定等于物体的底面积也不一定等于支撑面的面积.将公式变形为F=pS或S=可以计算压力和受力面积.
(3)应用p=gh计算液体压强时,注意h是从液面向下的垂直深度,不是到底部的高度.
(4)注意液体对容器底部压力的大小不一定等于液体的重力,计算压力时应该用液体对底面的压强乘以受力面积,只有柱形容器中液体对容器底部的压力才等于液体的重力.
【典例】在一个重8N,底面积为0.02m2的容器里装56N的水,容器中水的深度为0.2m.把它放在水平桌面上,如图所示(g=10N/kg).求:
(1)水对容器底部的压强和压力;
(2)容器对桌面的压力和压强.
【解析】
(1)根据p=液gh可得水对容器底部的压强为:
p1=1.0103kg/m310N/kg0.2m=2 000Pa.
则根据压力的定义式F=pS得水对容器底部的压力:F1=2 000Pa0.02m2=40N.
本问题典型错解:水对容器底部的压力为F=G液=56N,由p=求得水对容器底部的压强为p==2 800Pa.
(2)容器对桌面的压力F2=G容器+G液=8N+56N=64N,由p=得容器对桌面压强为p==3 200Pa.
本问题典型错解:容器对桌面的压力为F=F1+G容器=40N+8N=48N,因此由p=求得水对容器底部的压强误求为p==2 400Pa.
【点评】p=是压强的定义式,即适用于任何情况(固、液、气).尤其要注意F是指压力,S是指受力面积(即压力的作用面积).对于液体压强来说,p=液gh对液体压强的求解来说是绝对正确的,可以放心大胆的应用;p=也适用液体,但使用时要注意上述错例中提到的问题.
2.固体、液体和气体中的压强特点
(1)固体可以沿力的方向大小不变地传递压力,如在钉钉子时,加在钉帽上的压力可以大小不变地传递到钉子尖端.
(2)帕斯卡原理:加在被密封液体上的压强能被液体大小不变地向各个方向传递,也就是说液体具有流动性,在密闭容器中,液体可以大小不变地传递压强.比如在液压机的大小活塞上的液体压强相同,但由于活塞面积不同,在两个活塞上的压力却不同.
(3) 由于大气的密度不均匀,因此大气压强只能通过测量得到.若已知大气压强p0和面积S可以根据F=p0S计算大气压力的大小.对于一定质量的气体,其压强越大,体积就越小;压强越小,体积越大.
3.求浮力的方法
称重法:用弹簧测力计测出物体的重力G,再用弹簧测力计测出物体浸在液体中的示数G,则物体在液体中受到的浮力F=G-G
压差法:F浮=F上-F下,F上为物体受到的液体对它向上的压力,F下为物体受到的液体对它向下的压力.
阿基米德原理:F浮=G排液=液gV排
平衡法:F浮=G;当物体悬浮或漂浮时,物体只受重力和浮力作用,且处于静止状态,此时浮力与重力相平衡.
4.应用浮力的知识计算或测量物体的密度
应用浮力的知识测量密度的方法有以下几种:
(1)利用悬浮的条件(物=液),如医院里常用这种方法测量血液的密度;
(2)利用称重法,用弹簧测力计称出物体的重力和受到的浮力,根据物体的重力计算出物体的质量,根据受到的浮力和液体的密度计算出物体的体积,再计算物体的密度;
(3)利用量筒(或溢水杯等)测出物体的体积和漂浮时排开液体的体积,根据漂浮条件F浮=G物,计算出物体的质量,再计算出物体的密度;
(4)直接利用密度计测量液体的密度.
5.物体受力情况分析
(1)漂浮或悬浮的物体受两个力,重力和浮力,且二力平衡,即F浮=G;
(2)物体在拉力的作用下浸没在液体中静止时,物体受到三个力的作用,分别是重力、浮力和拉力,它们的关系为:F浮+F拉=G;
(3)物体静止在容器底部(不是紧密接触)时,物体受到三个力的作用,分别是重力、浮力和支持力,它们的关系为:F浮+N=G.
初中物理浮力考点、易错题分析
浮体综合题的解题思路和方法：
(1)先明确物体在液体中的状态：漂浮。
(2)分析物体的受力情况：只受到重力G物和浮力F浮两个力的作用，并处于静止状态。
(3)列出二力平衡的方程：F浮 = G物 。
(4)展开求解：将求浮力的公式F浮 = ρ液 gV排、重力公式G物=m物g(或 G物=ρ物 V物g)求未知量。
1.漂浮体
例1 一个木块浮在水面上，它浸入水中的体积是总体积的四分之三;将这个木块放在某种液体中，它也浮在液面上，并且露出液面的体积是总体积的五分之二。求：
(1)这个木块的密度;
(2)液体的密度。
提示： (1)利用木块漂浮，F浮 = G物 ，
ρ水V排g=ρ物V物g ，
ρ物 = (3 / 4)ρ水= 0.75×103kg / m3 。
(2)利用F液浮 = F水浮 = G物 ，
∴ρ液V液排g =ρ水V水排g
∴ ρ液 = (5 / 4)ρ水= 1.25×103kg / m3 。
答案：(1)木块的密度是 0.75×103kg / m3。
(2)液体的密度是 1.25×103kg/m3 。
变式1 一木块漂浮在水面上，它露出液面的体积是24cm3 。把木块露出液面的体积切去，将剩余部分再放入水中，静止时木块又有18cm3的体积露出液面。这个木块的密度是多大?
提示：根据浮沉条件利用两个等式F′=G+ G′，F浮=G展开解题。
答案：ρ木=0.75×103kg/ m3 。
错误一：只要物体浸在液体中，一定会受浮力
例1.有一根木桩，下端钉入水底的泥土中，已知木桩浸没在水中的体积为0.1m3，则木桩所受的浮力为多大?
错因：不明确浮力产生的原因。浮力产生的原因是：浸在液体中的物体受到液体上下表面不同的压力差，即F浮=F上-F下。由此可知只有F上>F下时，物体才受浮力即浸入液体中的物体，物体不一定受浮力的作用。本题易误用阿基米德原理求解。
即：F浮=ρ水g V排=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.1m3=980N
解析：液体或气体对浸入其中的物体产生的向上的压力与向下的压力差是浮力产生的原因，木桩钉入泥土中，底部没有受到水对它向上的压力，却受到水对它向下的压力，故木桩没有受到浮力的作用。因此浮力为0 N。虽然木桩也排开了水，但不能用阿基米德原理来计算浮力。
错误二：浮力的大小与物体浸没在液体中的深度有关，
物体浸入越深，受到的浮力越大
例2.潜水艇从水面下5m深处下沉到10m深处，它受到的压强与浮力应是( )
A.压强不变，浮力变小
B.压强变大，浮力变大
C.压强变大，浮力不变
D.压强变大，浮力变小
错因：不明确物体浸没在液体中时所受到的浮力大小不变。根据阿基米德原理可知，物体所受浮力的大小既和液体的密度有关，又和物体排开液体的体积有关。当液体的密度一定时，物体所受的浮力的大小与物体排开液体的体积正比，即液体的密度一定时，物体排开液体的体积越大，物体所受的浮力也越大。物体刚开始浸入液体中时，物体排开液体的体积随深度的增加而增大，物体所受的浮力也增大，但是当物体全部浸没时V排等于V物时，物体所受的浮力大小不变。
解析：由公式F浮=ρ液gV排可知，当物体浸没在液体中时，排开液体的体积和液体的密度不变，故浮力不变;而物体在液体中所受的压强随深度的增加而增加，因此压强增大。正确答案应选C。
错误三：浮力的大小与物体的体积有关，物体体积越大，
受到的浮力越大
例3.关于浮力，下列说法正确的是( )
A.体积相等的实心木球和铁球，投入足够多的水中，静止后木球受到的浮力较大
B.质量相等的实心木球和铁球，投入足够多的水中，静止后铁球受到的浮力较大
C.质量相等的实心木球和铁球，投入足够多的水银中，静止后两球受到的浮力相等
D.体积相等的实心木球和铁球，投入足够多的水银中，静止后两球受到的浮力相等
错因：不明确V排和V物的关系。根据阿基米德原理可知，物体所受浮力的大小既和液体的密度有关，又和物体排开液体的体积有关。当物体浸没在液体中时V排等于V物，这时V物越大V排也越大，物体受到的浮力也越大;当物体不是浸没在液体中时，物体所受的浮力与物体的体积无关。
解析：本题易错选B和D原因是不明确V排和V物的关系误认为V木大，F浮也一定大，而没有理解公式F浮=ρ液gV排中V排的含义，混淆了V排和V物。只有浸没在液体中的物体才有V排=V物。实心木球和铁球的密度均小于水银的密度，在水银中静止时，均漂浮，F浮=G物而且V排均小于V物。因为两球质量相等，所受重力相等，所以两球所受浮力相等。虽然V木>V铁，但浮力一样大，应选C。
错误四：液体的密度越大，对物体的浮力也越大。
物体排开液体的体积越大，物体所受的浮力越大。
例4.一艘轮船从长江驶入东海，比较轮船在长江与东海里所受的浮力，下列说法中正确的是( )
A.由于轮船始终浮在水面上，所以它受到的浮力不变
B.由于海水的密度大，所以轮船在海洋里受到的浮力大
C.由于轮船排开海水的体积小，所以它在海洋里受到的浮力小
D.由于轮船排开海水的体积大，所以它在海洋里受到的浮力大
错因：不能全面考虑影响浮力大小的因素。根据阿基米德原理可知，物体所受浮力的大小既和液体的密度有关，又和物体排开液体的体积有关。当物体排开液体的体积一定时，物体所受的浮力的大小与液体的密度成正比，即物体排开液体的体积一定时，液体的密度越大，物体所受的浮力也越大。当液体的密度一定时，物体所受的浮力的大小与物体排开液体的体积正比，即液体的密度一定时，物体排开液体的体积越大，物体所受的浮力也越大。
解析：本题易错选B和C原因是不能全面考虑影响浮力大小的因素，考虑到海水的密度大，而忽略船排开水的体积也发生了变化，误认为轮船从江面驶入海面，受到的浮力变大;考虑到轮船排开海水的体积小，而忽略液体的密度也发生了变化。轮船是漂浮在水面上，即F浮=G船，它从长江驶入东海时，船的自身重力没有变化，所以轮船在江水里和海洋里受到的浮力一样大。所以本题应选A。
错误五：浮力大小与物体的运动状态有关，
上浮的物体所受浮力大，下称的物体所受浮力小
例5.把体积相同的实心铁块和木块，同时放入水中，当它们静止时( )
A.铁块下沉至水底，木块漂浮在水面，木块受到的浮力大
B.铁块下沉至水底，木块漂浮在水面，铁块受到的浮力大
C.铁块和木块体积相同，所受浮力一样大
D.上述情况都有可能
错因：不明确物体的浮沉条件和影响浮力大小的因素的关系。浸没在液体中的物体，只受重力和浮力作用时，当浮力等于重力，物体悬浮;当浮力大于重力，物体上浮;当浮力小于重力，物体下沉。由此可知，物体的浮沉取决于浮力和重力的大小，物体所受浮力的大小和物体的浮沉(运动状态)。
解析：物体的浮沉取决于自身重力和所受浮力的大小，仅依浮力的大小是不能决定物体在液体中的状态。当两物体静止后，铁块下沉至水底，而体积相同的木块漂浮在水面(因为ρ铁>ρ水>ρ木)，那么它们排开水的体积V木排
初中物理浮力易错点
密度大于水的物体，放在水中“不一定”下沉
密度大于水的物体放在水中有三种情况，下沉、悬浮、漂浮，到底处于哪种状态，与物体全部浸入水中受到的重力和浮力的大小有关：
1、下沉。根据F浮=Vρ水g和G=Vρ物g，因为ρ水<ρ物，F浮，物体下沉，此时，该物体是实心的。例如：铁块放在水中下沉。
2、悬浮，当该物体内部的空心所造成该物体的重力与它浸没在水中所排开水的重力相等时该物体悬浮。(在挖空的过程中，浮力不变，重力逐渐减小)
3、漂浮，当物体内部空心且空心较大时，该物体漂浮。(挖空的部分较大，使得浮力大于重力，物体上浮，直至浮出水面，浮力再次等于重力)例如：钢铁制成的轮船。
液体对容器底部压力，不一定等于容器内液体所受重力
公式P=F/S，是计算压强的普遍适用的公式，而P=ρgh是专门用来求液体产生压强的公式，由P=ρgh我们可以看出，在液体的密度一定时，液体产生的压强仅与液体的深度h有关，再根据F=PS不难看出液体对容器底产生的压力是由液体的密度、液体的深度和容器的底面积决定的。
即：液体对容器底部产生的压力：F=ρghs。然而只有柱形容器G液=mg=ρvg=ρghs=F。而容器的形状有很多种，只要不是柱形容器其内部液体的体积V≠hs，所以F≠G液。
容器内盛液体，液体对容器底部的压力F和液重G液的关系是：
1、柱形容器：F=G液
2、非柱形容器：F≠G液(广口式容器：FG液)
证明大气压存在的实验：“马德堡半球实验”
测量大气压大小的实验：“托里拆利实验”
计算压强时：注意受力面积——几只脚?几个轮子?
面积的各种单位换算、数量级、计算易错
固体压强(容器底部对桌面压力和压强)：
先算压力，后算压强
液体压强(容器内液体对容器底部的压力和压强)：先算压强，后算压力。
托里拆利试验中，注意水银柱的"高度差"与水银柱的"长度"区别!
所有的“吸”和“抽”都是大气压“压”上来的。
p=pgh 只适用于“液体”和“柱体”;
p=ρgh中的h为竖直方向的深度