- 高一物理壓強(qiáng)和浮力
高一物理壓強(qiáng)和浮力相關(guān)的知識(shí)包括:
壓強(qiáng)。包括定義、單位、計(jì)算公式等。具體來(lái)說(shuō),壓強(qiáng)是物體單位面積上受到的壓力,用公式 P = F/S 來(lái)計(jì)算;常見(jiàn)的液體壓強(qiáng)規(guī)律為同一靜止液體中,深度越深,壓強(qiáng)越大;此外還涉及到固體壓強(qiáng)、氣體壓強(qiáng)等。
浮力。包括定義、產(chǎn)生原因、計(jì)算公式等。具體來(lái)說(shuō),浮力是指一切浸入液體或氣體里的物體受到液體或氣體豎直向上托的力。產(chǎn)生原因是物體受到的浮力等于物體下沉?xí)r排開(kāi)液體的重力,計(jì)算公式為F=ρVg,其中ρ代表液體的密度,V是物體在液體中的體積,g是重力加速度。
此外,浮力還涉及到浮力的應(yīng)用、浮力的種類(lèi)等。壓強(qiáng)和浮力是高中物理的重要內(nèi)容,在解決實(shí)際問(wèn)題中發(fā)揮著重要的作用。請(qǐng)注意,以上內(nèi)容是一般性介紹,具體內(nèi)容請(qǐng)參考相應(yīng)教材。
相關(guān)例題:
題目:一個(gè)邊長(zhǎng)為10cm的正方體木塊,密度為0.6g/cm3。把它放入一個(gè)底面積為200cm2的圓柱形容器的水中,求:
(1)木塊在水中靜止時(shí)是沉底還是漂浮?
(2)木塊受到的浮力多大?
(3)木塊對(duì)容器底部壓強(qiáng)的變化范圍是多少?
【解析】
(1)木塊的體積為:$V = (10 \times 10 \times 10)cm^{3} = 10^{3}cm^{3}$,
木塊的密度為:$\rho = 0.6g/cm^{3}$,
由$\rho = \frac{m}{V}$可得,木塊的質(zhì)量為:$m = \rho V = 0.6 \times 10^{3}kg/m^{3} \times 10^{3} \times 10^{- 6}m^{3} = 6g$,
木塊重力為:$G = mg = 6 \times 10^{- 2}kg \times 9.8N/kg = 0.588N$,
因?yàn)槟緣K重力小于木塊所受的浮力,所以木塊靜止時(shí)漂浮在水面上。
(2)因?yàn)槟緣K漂浮在水面上,所以木塊受到的浮力等于木塊的重力,即:F_{浮} = G = 0.588N。
(3)因?yàn)槟緣K漂浮在水面上,所以木塊排開(kāi)水的體積等于木塊的體積,即V_{排} = V = (10 × 10 × 10)cm^{3} = 1 × 10^{- 4}m^{3},
此時(shí)木塊排開(kāi)水的質(zhì)量為:m_{排} = \rho_{水}V_{排} = 1 × 10^{3}kg/m^{3} × 1 × 10^{- 4}m^{3} = 1g,
此時(shí)容器底部受到的壓力為:F_{壓} = G_{排} + F_{浮} = (m_{排} + m)g + F_{浮} = (1 + 6) × 10^{- 2}kg × 9.8N/kg + 0.588N = 7.46N。
當(dāng)木塊全部浸沒(méi)在水中時(shí),容器底部受到的壓力為:F_{壓}\prime = G_{木} + F_{浮}\prime = m_{木}g + F_{浮}\prime = (6 × 10^{- 2}kg + m_{水})g + F_{浮}\prime = (6 × 10^{- 2}kg + m_{水}) × 9.8N/kg + F_{浮}\prime ,
因?yàn)?F_{壓}\prime > F_{壓}$,所以木塊全部浸沒(méi)在水中時(shí)容器底部受到的壓力更大。
此時(shí)木塊排開(kāi)水的體積為:V\prime_{排} = \frac{F_{浮}\prime}{\rho_{水}g} = \frac{F_{浮}\prime}{9.8N/kg × 1 × 10^{3}{kg/m}^{3}} = \frac{F_{浮}\prime}{98N/m^{3}},
此時(shí)容器底部受到的壓力為:F\prime_{壓} = \rho\prime S\prime h\prime g + F\prime_{浮} = \rho\prime S\prime h\prime g + \rho\prime S\prime g\frac{F\prime_{浮}}{S\prime g} = \rho\prime S\prime h\prime(g + \frac{F\prime_{浮}}{S\prime})。
因?yàn)?F\prime_{壓}$大于$F_{壓}$,所以木塊全部浸沒(méi)在水中時(shí)容器底部受到的壓力更大。
所以木塊在水中靜止時(shí)對(duì)容器底部的壓強(qiáng)變化范圍是$P$′$< P$。
答:(1)木塊在水中靜止時(shí)是漂浮在水面上;
(2)木塊受到的浮力為$0.588N$;
(3)木塊在水中靜止時(shí)對(duì)容器底部的壓強(qiáng)變化范圍是$P$′小于$P$。
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