來源:網(wǎng)絡(luò)資源 2022-12-08 20:58:34
壓強(qiáng)的求解方法
1. 整體法
以整體為研究對(duì)象,對(duì)于液面高度變化及不同液體混合等問題運(yùn)用整體法解決較為方便。
例、如圖1所示,冰塊浮在杯中水面上,且水面上覆蓋有一層煤油。問:在冰完全熔化后,水面高度怎么變?油面厚度怎么變?
圖1
分析與解:以冰塊、水、煤油構(gòu)成的整體為研究對(duì)象,油層和水層的厚度如圖1所示和如圖2所示,由于整體總重力不變,此整體對(duì)同樣的杯底的壓強(qiáng)不變,故有:
圖2
顯然,冰熔化成水后煤油層厚度變薄,即,故上式等號(hào)左端應(yīng)為正。
所以,即水面上升。
故正確答案為:水面高度上升,煤油層厚度變薄。
2. 假設(shè)法
指在分析問題時(shí),依據(jù)具體情況把問題中某個(gè)過程或條件假設(shè)為理想的物理過程或特殊條件,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行分析,得出正確的結(jié)論。
例、如圖3所示,一同學(xué)測定大氣壓時(shí),測得水銀柱高度為74cm,若此時(shí)外界為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,當(dāng)玻璃管傾斜放置時(shí),則管內(nèi)水銀柱( )
A. 長度變長,高度不變
B. 長度、高度都不變
C. 長度變長,高度減小
D. 長度、高度都變大
圖3
分析與解:外界為一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,而水銀柱高為74cm,則說明管中水銀柱上方含有少量空氣。當(dāng)管傾斜放置時(shí),假設(shè)水銀柱長度不變,則水銀柱高度變小。大氣壓對(duì)管中空氣柱壓強(qiáng)變大,空氣柱體積變小,故水銀柱長度變長。假設(shè)水銀柱高度不變,則水銀柱長度變長,空氣柱長度變短,空氣柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)變大,所以水銀柱要下降,故高度減小,故正確答案為C。
3. 等效法
在效果相同的前提下,對(duì)復(fù)雜的物理問題,進(jìn)行變換,達(dá)到化繁為簡,化難為易的目的,在求解液體壓力時(shí),
,因而得到“液體對(duì)容器底部的壓力等于以容器底面積為截面,以液體深度為高的液柱重”,靈活運(yùn)用結(jié)論,許多題目便可迎刃而解。
例、 一只放在水平桌面上的密封的圓臺(tái)形容器,其截面如圖4所示,容器中裝有一定量的水,水未裝滿,水對(duì)容器底壓力、壓強(qiáng)分別為F、p,與把容器倒置,水對(duì)容器底部的壓力、壓強(qiáng)
與F、p的大小關(guān)系是( )
A.
B.
C.
D.
圖4
分析與解:上口小下口大,倒置后液面要上升,根據(jù)
,易得壓強(qiáng)
;但壓力
,倒置后,p變大、S變小,則不能確定F的變化情況。若根據(jù)“等效法”,正放
(如圖5所示);倒放
(如圖6所示),所以
,故正確答案為A。
圖5 圖6
4. 隔離法
將研究對(duì)象從其所處的系統(tǒng)中隔離出來,分析和研究其所處的狀態(tài)即受力情況等。利用隔離法解題要特別注意正確選取隔離體。
例、如圖7所示,圓柱形容器內(nèi)部底面上有一個(gè)錐形的凸出體(它與容器底是連在一起的)。若該錐體質(zhì)量為m,高為h,體積為V,底面積為S,當(dāng)容器中倒入密度為
,深為
的液體時(shí),錐體對(duì)容器的壓強(qiáng)為多大?
圖7
分析與解:如圖7所示,將以錐體底面為底的液柱隔離出來,則這個(gè)液柱的重力加上錐體的重力,等于錐體對(duì)容器底部的壓力,即
,再由
得:
。
5. 割補(bǔ)法
運(yùn)用分割填補(bǔ)的手段,使事物的特點(diǎn)發(fā)生變化,這種變化有助于問題的解決。運(yùn)用割補(bǔ)法解題時(shí),要使經(jīng)過割補(bǔ)后的問題與原來的問題意義相符。在比較液體壓力、壓強(qiáng)時(shí),應(yīng)用
求解時(shí),有時(shí)各物理量的變化關(guān)系不十分清楚,若靈活的采用割補(bǔ)法,能起到事半功倍的效果。
例、如圖8所示,甲、乙兩只完全相同的圓臺(tái)形容器內(nèi)分別裝有質(zhì)量相等的水和煤油,設(shè)它對(duì)容器底部的壓強(qiáng)分別為
則( )
A.
B.
C.
D. 無法確定
圖8
分析與解:用
來考慮,甲中是水,
較大,但h較小;乙中是煤油,
較小,但h較大。
與h的乘積有何關(guān)系不清楚,容易得出“無法確定”。如用
來考慮,S為容器底面積是相同的,但F的大小不清楚,亦容易得出“無法確定”,F(xiàn)采用“割補(bǔ)法”考慮此問題,如圖8所示那樣割補(bǔ)的結(jié)果使得液體對(duì)容器底壓強(qiáng)不變,使容器底面積變小了,并且使得液體對(duì)底面的壓力等于液重。那么對(duì)于圖8中甲、乙割補(bǔ)后的情況:甲割去的三角形較小,則留下的底面積S較大,這樣經(jīng)割補(bǔ)后甲、乙兩容器中液體對(duì)底部的壓力相等,而甲的底面積較大,因而得出
的結(jié)論,故正確答案為C。
6. 作圖法
用作圖法來直觀的表示各物理量的關(guān)系,在解決某些問題時(shí),利用作圖法可以用幫助正確的認(rèn)識(shí)物理過程,使抽象變具體,還能省去一些煩瑣的運(yùn)算。
例、設(shè)有
兩種液體,且
,現(xiàn)有兩只完全相同的圓柱形容器甲和乙,若取等體積的兩種液體倒?jié)M甲容器,再取等質(zhì)量的兩種液體倒?jié)M乙容器。甲、乙兩容器中液體分別對(duì)容器底的壓力為
。則
的關(guān)系是:
。
分析與解:是圓柱形容器,壓力大小等于液體重力大小,又因?yàn)橹亓Υ笮∨c質(zhì)量有關(guān)。所以本題實(shí)質(zhì)就是比較兩質(zhì)量
的關(guān)系,此題可以用計(jì)算法求解,也可以用作圖法求解,但作圖法求解更快些。據(jù)題意作出圖9,圖甲中斜線部分為
,圖乙中斜線部分為
,由
,可知圖甲中斜線部分質(zhì)量大于圖乙中斜線部分的質(zhì)量,推知
。
故填
。
圖9
7. 估算法
通過審題、分析與比較并能結(jié)合生活實(shí)際,對(duì)某些過程或某些物理量作出估算,再通過適當(dāng)?shù)倪\(yùn)算,得出合適的答案。
這類問題的求解要抓住事物的主要因素,略去次要因素。
例、一個(gè)中學(xué)生雙腳站在水平地面上,他對(duì)地面的壓強(qiáng)值接近于( )
A.
B.
C.
D.
分析與解:估算中學(xué)生重力G約為
,雙腳鞋底面積S約為
,則對(duì)地面壓力
,雙腳站立時(shí),鞋底與地面的接觸面積即受力面積S為
,雙腳站立時(shí),對(duì)地面壓強(qiáng)p為
,最接近
。
故正確答案為:B。
解題的關(guān)鍵是選擇正確的解題方法,所以我們在平時(shí)的學(xué)習(xí)中要逐步培養(yǎng)勤于思考,善于總結(jié),敢于分析,逐步培養(yǎng)良好的思維習(xí)慣,時(shí)時(shí)尋找最佳的解題方案,從而提高物理解題能力。
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