來源:網(wǎng)絡(luò)資源 2022-12-08 21:48:40
冰包石問題是初二物理浮力與壓強(qiáng)典型的考題,類似地還有小船裝石頭等,解決思路基本相同。本講通過一個典型例題講解,給出常規(guī)公式推導(dǎo)解法,和總體對象研究方法兩個解法,使大家掌握此類題目的解法,并加深對浮沉條件以及阿基米德原理的理解。例題如下:
有一塊冰內(nèi)含有一個小石塊,漂浮于水面上,若冰塊融化,水面如何變化?
[常規(guī)思路解析]
1. 首先看本題的隱含條件:冰的密度小于1,而石塊的密度大于1,這是常識,需要了解。
2. 液面的變化,依賴于冰與石塊排開水的總體積。根據(jù)已知條件,比較冰塊融化前的V排和融化后石塊和水的總體積,即可得到本題結(jié)論。
[解答]
冰塊融化前:
根據(jù)浮沉條件和阿基米德原理,
F浮=G冰 + G石,即
ρ水gV排=G冰 + G石
∴ V排=(G冰 + G石)/(ρ水g)=(ρ冰gV冰+m石g)/(ρ水g)
=m冰/ρ水+m石/ρ水
冰塊融化后:
冰化成的水體積V水=m冰/ρ水
石塊沉到水底,
V石排=V石=m石/ρ石
∴V水+V石排=m冰/ρ水+m石/ρ石
∵ m石/ρ石
∴V水+V石排
由以上分析可知,冰塊融化后,排開水的體積變小了,因此水面下降。
以上是根據(jù)浮沉條件和阿基米德原理,通過公式推導(dǎo),計(jì)算出V排的表達(dá)式,從而得出液面變化。初二的孩子對于公式推導(dǎo)練習(xí)的還不多,掌握不是很熟練,所以有一點(diǎn)點(diǎn)的困難。公式推導(dǎo)在以后的學(xué)習(xí)中非常常用,這個是基本功,需要多練,有困難也要克服。
當(dāng)然,對于本題,我們可以從另外的角度進(jìn)行分析,避開公式推導(dǎo),得出結(jié)論。解析如下:
[解析]
1. 以容器內(nèi)的水、冰和石塊為總體做為研究對象,分析容器底部的壓力。
2. 冰塊融化前,容器底部所受的液體壓力等于ρ水ghs。
3. 冰塊融化后,容器底部所受的壓力為液體壓力ρ水gh's加上石塊對容器底部的壓力。
4. 冰塊融化前后,容器內(nèi)的物質(zhì)沒變,因此總壓力為容器內(nèi)物質(zhì)的總重力,保持不變。所以可知h'
類似地,請自行分析①純冰塊,②冰塊內(nèi)含有氣泡,③冰塊內(nèi)含有木塊三種情況下,冰塊融化后容器內(nèi)液面如何變化。
[本講提示]
提示1:選取不同的研究對象,可以找到不同的解決問題的方法。選取適當(dāng)?shù)难芯繉ο螅梢允箚栴}大大簡化。
提示2:力的平衡、物體浮沉條件和阿基米德原理以及力的示意圖是解決浮力與壓強(qiáng)綜合題的關(guān)鍵,一定要熟練掌握。
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