分析初中物理液体压强
——熟练运用公式解决问题

2015-09-09 02:51李春光江苏省宿迁市沭阳县胡集初级中学江苏宿迁223613
新教育时代电子杂志(学生版) 2015年34期
关键词:中学物理桌面容器

李春光(江苏省宿迁市沭阳县胡集初级中学 江苏宿迁 223613)

分析初中物理液体压强
——熟练运用公式解决问题

李春光
(江苏省宿迁市沭阳县胡集初级中学 江苏宿迁 223613)

在初中物理压强学习中,常用到公式p=F/s ,这个公式适用范围对固体、液体、气体均适用。对于柱状物体,如长方体、正方体、圆柱体等密度均匀,且受力面积为底面积时,可用p=ρgh计算,但是每个物理公式都有其适用范围,只有合理、灵活的运用公式才能顺利解决问题。对于形状规则的容器中液体压强而言,这两个公式都适用。

初中物理 物理教学 液体压强 方法顺序

纵观历届中考物理试题,力学占有相当多的比重。可见,液体压强在物理考题中可谓重中之重,也是学生不易分析清楚,较难解决的主要题型之一。液体压强主要涉及物理中的密度、压力、质量、体积等相关知识点,该部分内容的学习对初中学生的抽象思维能力有极高的要求。而且,在初中物理液体压强教学中还存在一些难题有待解决,只有物理教师采用适宜的方法进行教学,学生才能更好地理解和掌握所学的液体压强知识。[1]

一、弄清压强公式使用范围

在研究物体压强的问题中,常用到公式p=F/s和p=ρgh,但是每个物理公式都有其适用范围,只有合理、灵活的运用公式才能顺利解决问题。[2]

对于形状规则的容器中液体压强而言,这两个公式都适用。由p=ρgh可知,液体压强P和液体密度和深度有关。当液体密度相同时,液体压强与液体的深度成正比;当液体的深度相同时,液体的压强与液体的密度成正比。

二、分析液体压强的重点、难点

1.液体内部压强的规律

液体内部向各个方向都有压强:在同一深度,向各方向的压强都相等;深度 增加,液体的压强也增大;液体的压强还与液体的密度有关,在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。[3]

2.液体压强在生活中的运用

上端开口,下端连通的容器叫做连通器。连通器的特点是:当连通器里的液体不流动时,各容器中的液面总保持在同一高度。这是由于水不流动时,必须使连通器底部的液片左、右两侧受到的压强大小相等。常见的连通器的实例:涵洞、茶壶、锅炉水位计、船闸的工作,都是利用了连通器的原理。

3.熟记液体压强公式的含义

计算液体压强的公式是 p=ρgh 其中ρ是液体的密度,g=9.8 牛/千克,h 是液体的深度。要求学生熟记液体压强公式,并能灵活运用,解决一些实际问题。[4]

三、复杂问题分析清楚,能灵活运用公式

在分析物理压强问题时,当液体的密度和深度都不能确定时,常用p=F/s判定液体压强的大小。利用此法关键是判定液体对容器的压力F与液体重力G的关系(一般情况下,G=F)。

但是,当容器形状不规则(上下粗细不均匀)时,情况就复杂了。并非所有公式都适用而且使用顺序也颇有玄机。

例1:如图所示为形状不同的甲、乙、丙三个薄壁容器,它们的底面积都是S,容器内盛有密度为ρ的同种液体,深度都是h。则三个容器底受到的压力关系大小如何?

图3

分析:常规思维是V甲> V乙> V丙,所以m甲>m乙>m丙,则G甲>G乙>G丙,则F甲>F乙>F丙。似乎顺理成章、十分简单,但事实真的如此么?

另一种思维是:h甲=h乙=h丙,所以根据公式p=ρgh可知P甲=P乙=P丙,再运用公式P=FS可知F甲=F乙=F丙。

两种思路似乎都有道理,但结果却不相同,那么到底孰是孰非呢?

认真思考一下我们就会明白第二种方法是正确的,而会怀疑摒弃第一种方法。我们由此可以得出结论:容器形状会影响底面受力。类似于图甲这样口大底小的容器,在相同深度情况下的确能盛更多液体,但侧壁也承担了部分压力,相当于底面有了侧壁这样“向上托”的“好帮手”,所以F<G液。而类似于图丙这样的容器,相当于底面有侧壁这样“向下压”帮倒忙的“坏朋友”,所以F>G液。所以,由于容器形状的缘故,F甲<G液,F乙=G液,F丙>G液。[5]

例2:三个质量相同的容器底面积相同,容器内装有等质量的水。关于三个容器中水对容器底的压强、压力,以及容器对桌面的压强、压力大小关系如何?

解析:求水对杯底的压力、压强,这是液体的压力、压强问题,应先求出水对容器底的压强,根据公式p内=ρgh可得P甲内>P乙内>P丙内。再求水对杯底的压力,根据F内=P内S可得: F甲内>F乙内>F丙内。

求容器对桌面的压强、压力,属于固体的压力、压强问题。应先求出容器对桌面的压力,根据F外=G总=G容+G液可知F甲外=F乙外=F丙外。再求出它对桌面的压强,根据P外=F外/S可知P甲外=P乙外=P丙外。

所以,综上所述,在研究这一类问题时我们要首先分清液体对容器底部的压强、压力(内部问题)和容器对桌面的压强、压力(外部问题)。对于内部问题(液体问题)我们要先算压强后算压力;对于外部问题(固体问题)我们要先算压力后算压强。

综上所述,我们解决这一类问题的口诀是:内强外力。公式运用的顺序也是固定的。

以上只是本人不成熟的几点思考,希望可以抛砖引玉,引起更多的教育界同仁集思广益,对固体、液体压强计算这个中学物理的重要知识点同时也是难点,做出更多简练精辟的归纳与总结。对于柱形固体对地产生的压强可以在练习中进行拓展。物理课堂需要立足实验,让学生在动手动脑中发现问题,解决问题。

[1]郭再平 朱弟清. 固体和液体压强问题的巧解[J].《理科考试研究》 2013,14.

[2]顾明亮.以液体压强为例谈初中物理课堂教学[J].《课堂内外》(教师版),2013,12.

[3]王金隆.一种确定液体压强的方法[J].《中学物理》(初中版)1994,05.

[4]童国其. 也谈液体压强与温度的关系[J].《中学物理》 2003,03.

[5]费乐成. 小议液体压强的计算[J]. 《中学物理》 2000,01.

猜你喜欢
中学物理桌面容器
容器倒置后压力压强如何变
基于Multisim仿真的中学物理实验教学改革
基于APP在线控制双挤出头FDM桌面3D打印机的研制
桌面云技术在铁路行业中的应用
难以置信的事情
仿真技术在中学物理教学中的应用
中学物理“智慧课堂”构建探究
文化自信视野下中学物理课堂教学的思考
桌面装忙
取米