北京市2010-2011学年初中物理重点难题突破第三讲（有答案）

北京市2010-2011学年初中重点难题突破
专题探究
探究1 压力和压强
(1) 压力
①概念：垂直压在物体表面上的力叫做压力；压力的方向总是垂直于被压表面。
②与重力的区别与联系
a.物体垂直压在水平面上时，压力的大小等于重力的大小，且方向竖直向下；
b.物体垂直压在斜面上时，压力的大小不等于重力，方向垂直斜面；
c.物体垂直压在竖直平面上时，压力的大小、方向都与重力无关。
③压力的作用效果
压力作用在物体的表面，其效果是使物体发生形变；压力作用效果的大小与压力大小和受力面积大小有关。
(2)压强
①概念：物体单位面积上所受的压力叫做压强，压强是表示压力作用效果的物理量。
②公式：p=F/S
其中F表示压力，单位为N；S表示受力面积，单位为m2；p表示压强，单位是Pa。
探究2 增大和减小压强的方法
压强大小由压力和受力面积两个因素同时决定，现实中要根据实际需要减小或增大压强。
(1)增大压强的方法
a.在受力面积不变时，可以通过增大压力的方法增大压强；
b.在压力一定时或为了省力，可以通过减小受力面积来增大压强；
c.同时增大压力，减小受力面积，可以增大压强。
(2)减小压强的方法
a.在受力面积不变时，可以通过减小压力的方法减小压强；
b.在压力一定时，可以通过增大受力面积来减小压强；
c.同时减小压力，增大受力面积，可以减小压强。
现实中常用改变受力面积的方法来改变压强。
探究3 液体压强的规律及计算
(1)液体压强产生的原因
①由于液体受到重力，因此对容器底部有压强；
②由于液体具有流动性，因此对阻碍它流动的容器侧壁有压强。
（2）液体内部压强的规律
①液体内部有压强，向各个方向都有压强；
②在同一深度，液体向各个方向的压强相等；
③液体压强随深度的增加而增大；
④液体压强还与液体的密度有关，在深度相同时，液体密度越大，压强越大。
（3）液体压强的计算
计算公式为：p=ρgh
①公式中，ρ表示液体的密度，单位是kg/m3；h表示液体的深度（指被研究位置到自由液面的竖直距离），单位是m；g=9.8 N/kg为常量。公式只适用于液体压强。
②公式表明，液体压强的大小只与液体的密度和深度有关，而与液体重力、体积、容器的形状、底面积等无关。
③计算液体的压力和压强时，要先由公式p=ρgh计算出压强p，再由公式F=pS求出压力F。
（4）连通器
①定义：上端开口，底部相连通的容器，叫做连通器。
②原理：当连通器中只流入一种液体，且液体不流动时，各容器中的液面总保持相平。
③应用：茶壶、锅炉水位计、船闸等，都是利用连通器的原理来工作的。
探究4 大气压强
（1）定义
大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强，简称大气压或者气压。
（2）产生的原因
大气受重力并且具有流动性。
（3）大气压的测量
①托里拆利实验法。
②粗测大气压强的大小：根据p=F/S，测出大气加在面积S上的压力F，可以粗略测量大气压强的值。
(4)大气压与高度的关系
大气压随高度的升高而减小，在海拔3 000 m以内，大约每升高10 m，大气压减小100 Pa。
(5)沸点与气压的关系
一切液体的沸点都是气压增大时升高，气压减小时降低。水在1标准大气压下的沸点为100 ℃。
探究5 流体压强与流速的关系
（1）流体
液体和气体都具有流动性，统称为流体。
(2)流体压强与流速的关系
在气体和液体中，流速越大的位置，压强越小；流速越小的位置，压强越大。
(3)飞机的升力
飞机运动时，机翼上方空气流速快，压强小，下方空气流速慢，压强大，在机翼的上下表面产生了压强差，从而使飞机获得了向上的升力。
探究6 浮力及阿基米德原理
（1）浮力产生的原因
浸没在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)对它向上和向下的压力差，就是物体所受的浮力，即F浮=F向上－F向下。
浮力的方向总是竖直向上的。
(2)阿基米德原理
①内容：浸在液体中的物体所受的浮力，大小等于它排开的液体所受的重力。
②公式：F浮=G排=m排g=ρ液gV排
在公式中，ρ液表示液体的密度， V排表示排开液体的体积，g=9.8 N/kg，得出的F浮单位是N。由公式可知，浮力的大小决定于液体的密度ρ液和排开液体的体积V排，而与物体的密度、形状、体积、深度等无关。
③适用范围：阿基米德原理适用于液体和气体。
探究7 物体的浮沉条件
（1）浮沉条件
浸没在液体里的物体的浮沉，决定于它受到的浮力和重力。
当F浮＞G物时，物体上浮；
当F浮＜G物时，物体下沉；
当F浮=G物时，物体处于悬浮状态，可以在液体中任何深度静止。
（2）漂浮：如果一个物体漂浮在液面上，则F浮=G物。
（3）物体的浮沉与密度的关系
理学 根据物体的浮沉条件，由阿基米德原理F浮=ρ液gV排，及G物=ρ物gV物可得：
①浸没在液体中的物体（V排=V物）：
当ρ物＜ρ液时，物体上浮；
当ρ物＞ρ液时，物体下沉；
当ρ物=ρ液时，物体悬浮。
②对于漂浮在液面上的物体（V排＜V物）：
由F浮=G物得：ρ物＜ρ液。
探究8 浮力的利用
（1）利用方法
要让密度大于液体密度的能漂浮在液面上，必须把它做成空心的，使它能排开更多的液体，增大可以利用的浮力。
（2）实例
①轮船：轮船就是把密度大于水的物质做成空心的，使它漂浮在水面上来利用浮力的。轮船的大小通常用它的排水量(排开水的质量)来表示。当轮船由河流驶入海洋时，由于液体密度变大，而浮力不变（F浮=G船），使轮船排开的体积变小，因此会浮起一些。
②潜水艇：潜水艇浸没在水中时，由于排开水的体积不变，所受浮力不变，因此它的上浮和下潜只能通过改变自身的重力来实现。
③气球、飞艇：气球、飞艇里面充装的是密度小于空气的气体，其上升和下降通常是通过改变自身的体积来改变所受的浮力来实现的。
④密度计：密度计是用来测量液体密度的仪器，它是利用物体的漂浮条件制成的。同一密度计在不同液体中漂浮时，所受浮力都等于其重力，但排开液体的体积不同，液体密度越大，排开的体积越小，因此密度计上越往上，刻度值越小，且刻度线间的间隔越小。
探究9 浮力的计算
（1）称量法
把物体挂在弹簧测力计上，记下弹簧测力计的示数F1，再把物体浸入液体，记下弹簧测力计的示数F2，则F浮=F1－F2。适用于在液体中下沉、漂浮及悬浮的物体受到的浮力的计算，不能计算正在液体中上浮的物体所受的浮力。
（2）压力差法
浸没在液体中的物体受到液体对它向上和向下的压力F向上、F向下，则
F浮=F向上－F向下。
此法适用于深度已知、形状规则的柱体。
（3）平衡法
当物体悬浮（V排=V物）或漂浮（V排（4）公式法
根据阿基米德原理得
F浮=G排=m排g=ρ液gV排
普遍适用于任何形状物体受到的浮力的计算，需要已知ρ液和V排。
考题导引
考题1
(2006江苏无锡，28)坦克要越过壕沟时，可将备有的气袋放入壕沟，给气袋充满气，这样坦克通过气袋就像走平地一样。当坦克的前一半履带压在气袋上时，对气袋的压力和压强分别为F1和p1。设坦克在水平地面上行驶时，对地面的压力和压强分别为F2和p2，坦克前后是对称的。则以下有关两种情况下压力、压强的比较结果，正确的是（ ）
A．F1=F2 p1=p2 B．F1=F2 p1=p2
C．F1=F2 p1=p2 D．F1=F2 p1=2p2
解析：本题是对水平面上压力和压强的考查。物体垂直压在水平面上时，压力的大小等于重力的大小，因此前后两次坦克对水平面的压力都等于坦克本身的重力；又因为受力面积都等于坦克履带的面积，所以对水平面的压强也相等，即p1=p2；而坦克通过壕沟时，与气袋的接触面积为履带面积的一半，所以根据F=pS可知，它对履带的压力为坦克重力的一半；因此选项B是正确的。
答案：B
考题2
(2005江苏泰州，1)如图展示了日常生活或生产技术中的四种情境，其中哪种情境运用了增大压强的知识（ ）
解析：本题考查日常生活和生产中改变压强的方法。现实中改变压强通常是利用改变受力面积的方法；A、C、D都是通过增大受力面积减小压强的，B中用细线分割肥皂，是通过减小受力面积增大压强的。
答案：B
考题3
(2006北京，35)实验桌上有两只大烧杯，其中一杯盛有纯净水，另一杯盛有盐水。老师告诉小敏盐水的密度大于纯净水的密度，希望她用压强计将它们区别开。如图所示，小敏将压强计的金属盒（探头）先后浸没到甲、乙两杯液体中，分别记下压强计U形管两侧的液柱高度差h甲和h乙。她发现h甲小于h乙，于是认为乙杯中盛的是盐水。老师指出小敏的实验过程是不正确的。小敏认真思考后发现自己在实验过程中没有控制变量，并提出了新的实验思路如下：将压强计的金属盒（探头）先后浸没到甲、乙两杯液体中，压强计U形管两侧的液柱高度差分别用h甲′和h乙′表示，使h甲′与h乙′___________________，比较_____________________，则_______________的一定是盐水，请你将小敏的实验思路补充完整。
解析：本题探究的是液体压强与液体的关系。由于液体压强与液体深度和密度有关，因此在探究时应运用“控制变量”的方法。在探究液体压强与液体密度的关系时，通常应控制液体的深度相同，比较液体压强的大小并得出结论。题目中采取的方法是使液体产生的压强相等，比较压强计的橡皮膜所处的深度，深度小，说明液体的密度大。
答案：相等 橡皮膜所处的深度
考题4
(2006福建福州，2)如图所描绘的情景中，利用大气压的是（ ）
解析：本题是考查物理知识在生产生活中的应用。由图可知，A为“钻木取火”，说明做功可以改变物体的内能；B二胡是声现象在乐器中的体现；C为压强和简单机械的相关知识；D用吸管喝饮料，饮料在大气压强的作用下被“吸”进口中。
答案：D
考题5
(2006山东潍坊，16)如图所示，在两支玻璃棒中间吹气，观察到的现象是_________________，这一现象说明________________________________________________。
解析：本题考查的是流体压强与流速的关系，解题的关键是确定什么位置流速大，什么位置流速小。由图可知，两球中间空气流速大，压强小，因此两球将向中间靠拢。
答案：两个乒乓球向中间靠拢 气体在流速大的地方压强小
考题6
(2006辽宁大连，9)如图是探究浮力大小与哪些因素有关的实验装置，浸没在液体中的物体都相同。
若选甲、乙两个装置，可以探究浮力大小是否与___________________有关；若选乙、丙两个装置，可以探究浮力大小是否与_________________有关。
解析：本题探究影响浮力大小的因素。由于影响浮力大小的因素可能有多个，因此探究过程应采用“控制变量法”。在甲、乙两个装置中，液体相同，浸没在其中的物体相同，不同的是物体在其中浸没的深度不同，因此探究的是浮力大小是否与物体深度有关。乙、丙两个装置中，物体浸没的深度相同，液体不同，探究的是浮力是否与液体密度有关。
答案：浸没的深度 液体密度
考题7
(2006山东济宁，5)李明和王聪做了如下实验：他们分别把一木块和一铁块同时浸没在水中，松手后发现木块上浮，铁块下沉。对上述现象他俩展开讨论，你认为他们的说法中正确的是（ ）
A.木块受到的浮力比铁块受到的浮力大
B.铁块受到的浮力比木块受到的浮力大
C.木块受到的浮力大于木块的重力，铁块受到的浮力小于铁块的重力
D.密度大的物体下沉，密度小的物体上浮
解析：本题考查物体的浮沉条件。物体的浮沉决定于物体所受的浮力和本身重力的大小关系，与其他物体的浮力无关。木块上浮，是因为木块所受的浮力大于本身的重力；铁块下沉，是因为铁块所受的浮力小于本身的重力；因此选项C是正确的。物体的浮沉与密度的关系，是指物体本身的密度与液体密度的关系，而与其他物体的密度无关，因此选项D的说法是错误的。
答案：C
考题8
(2006北京，38)一艘轮船从河里驶入海里后，会浮起来一些，为什么？（已知海水的密度大于河水的密度）
解析：本题是对轮船原理的考查。轮船是把密度大于水的物质做成空心的，使它漂浮在水面上来利用浮力的；轮船从河里驶入海里，是浮起一些，还是沉下一些，决定于轮船排开液体体积的变化；由于轮船漂浮在液面上，所受浮力F浮=G船，因此从河里驶入大海后，重力不变，所受浮力保持不变；根据阿基米德原理，F浮=ρ液gV排，得V排=F浮／(ρ液g)，由于海水的密度大于河水的密度，所以排开液体的体积变小，因此轮船会浮起来一些；反之，轮船由海里驶入河里，会沉下一些。
答案：(参考解析)
考题9
(2006上海浦东，6)一名潜水员需到水下打捞体积为5×10-3 m3的物体，当他潜入水下10 m深处时，他所受水的压强为______________Pa，物体受到水的浮力为___________N，浮力的方向为竖直____________。
解析：本题以填空的形式考查浮力和压强的计算。根据压强计算公式可得，潜水员受到水的压强为
p=ρ液gh
=1×103 kg/m3×9.8 N/kg×10 m
=9.8×104 Pa；
物体受到的浮力为
F浮=ρ液gV排
=1×103 kg/m3×9.8 N/kg×5×10-3 m3
=49 N。
浮力的方向总是竖直向上的。
答案：9.8×104 49 向上