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【中图分类号】G633.7 【文献标识码】C 【文章编号】1673-8209(2009)8-0163-02
【摘要】初中物理压强变化题的分析和解答需要学生综合运用多个压强公式和压力公式,同时也要掌握控制变量法,是初中学生学习的难点。在教学过程中,用简洁的三部分分解法将各部分相关物理量的大小关系展现在学生面前,有助于学生掌握对这类题目的理解和解答。
【关键词】初中物理压强变化题;原压强;现压强;变化的压强
初中物理压强变化题的题目可以分为固体压强和液体压强两种情况,这两种情况的题目设置情况不同,但是题目的设置一般分为三部分:第一部分是原压强或压力,即两个实心正方体放在水平面上,它们对水平面有一压强或压力的关系;或两个完全相同或底面积不同的圆柱形容器中装有质量或体积相同的不同液体时对容器底部的压强或压力。第二部分是变化的压强或压力,即分别对两个正方体做如下改变后对应的压强或压力:竖直或水平方向切去一部分;在正方体上方施加竖直向上或竖直向下的力;在正方体上方放一个物体。或是对装在容器中的不同液体经过如下的改变后对应的压强或压力:抽出或装入一定量的液体;将甲乙两个金属球浸没在不同液体中或从不同液体中取出。第三部分是现压强或压力,即经过上述变化后剩余固体对水平面或剩余液体对容器底产生的压强或压力。这三部分的压强或压力的大小关系在题目中一般会告诉其中两个,让你通过分析得出第三个。
在教学过程中我发现这种题目的上述特点后,解答这种题目的过程和方法也就可以从这三部分出发,找出题目中已知的两个压强或压力的大小关系,通过合适的公式用控制变量法推导出与第三个压强或压力的关系有关的各物理量之间的大小关系就可以得出答案。因为题目中的固体是实心均匀的方体,液体是装在柱形容器中的,所以适用的压强公式都有:p=F/S和p=ρgh两个,压力公式都有:F=G和F=pS两个,对适合公式的选择将是这类题目中比较重要和难度较大的地方,下面通过一些题目讲解这类题目中的具体解法。
例1 如图1所示,质量相同的甲、乙两个均匀实心正方体放在水平地面上。若分别沿竖直方向截去厚度相等的部分后,则剩余部分对水平地面的压强p甲和p乙的关系为——(C)(此题选自2008-2009学年度第二学期上海市普陀区初三质量调研试卷)
A.p甲p乙。 D.以上都有可能。
分析:此题为固体压强经竖直方向切割后的压强大小关系比较。由公式p=ρgh可知,竖直方向切割不影响固体的密度和高度,所以切割后剩余部分对地面的压强与切割前相同,即与原压强相等。原压强的判断是:因质量相等,则重力相等,压力相等,所以由公式p=F/S可得,在压力相等时,由图可知S甲p乙。故答案选C。
例2 如图2所示,甲、乙两个正方体分别放置在水平地面上,且它们各自对地面的压强相等。若分别在两个正方体的上部,沿水平方向截去相同高度后,则甲、乙的剩余部分对地面压强p以及剩余部分质量m的大小关系为——(C)(此题选自2009年上海市静安区调研试卷九年级理化试卷物理部分)
A.p甲m乙。
C.p甲>p乙;m甲>m乙。 D.p甲>p乙;m甲=m乙。
分析:此题为固体压强经水平方向切割后的压强和质量大小关系比较。先分析压强:因原压强相等,变化的压强是截去高度相等的部分,由公式p=ρgh可知,只需判断甲、乙正方体的密度关系即可得截去部分压强大小即变化的压强大小关系,进而可以得出剩余部分对地面压强也就是现压强的大小关系。因原压强相等,则由公式p=ρgh可知:h甲>h乙,所以ρ甲<ρ乙。即变化的压强:p甲p乙。同时由图可知:S甲>S乙,再由公式F=pS可得现压力即剩余部分对地面的压力大小为:F甲>F乙,因为水平压力F=G=mg,所以有:m甲>m乙。故答案选C
例3 两个质量相等的实心均匀正方体放在水平地面上,它们的密度分别为ρ甲、ρ 乙,且ρ甲>ρ乙 。若在两个正方体上方分别施加一个竖直、同方向的力F甲、F乙,且施加的力都小于各自正方体的重力,使两个正方体对水平地面的压强相同,则力F甲、F乙的大小关系为:——(A)(此题选自2009年上海市宝山区中考物理模拟试题)
A.可能是F甲>F乙。 B.可能是F甲= F乙。
C.一定是F甲 分析:此题中原压强大小关系不知,但知道两正方体质量相等,且ρ甲>ρ乙 。则可知V甲p乙原。在竖直方向施加一个小于各自重力的同时向下或向上的力后,两正方体对水平地面压强相等,即现压强相等p甲现=p乙现。则施加的力产生的压强即变化的压强大小关系有两种情况:(1)若施加的力方向是竖直向下的,则p现=p原+p变化,即p甲变化p乙变化,又因为S甲F乙;F甲=F乙;F甲p乙现,这与题目压强相等不符,所以F甲=F乙。故结论是两种可能即F甲>F乙;F甲 以上是对固体压强变化的题目的分析,下面对液体压强变化的题目进行分析。
例4 如图3所示,两个完全相同的圆柱形容器内分别盛有不同的液体A和B,现从两容器内抽出相同体积的液体后,两容器内剩余液体对容器底部的压强相等,则原来未抽出液体前两容器内液体对容器底部的压力FA、FB和压强pA、pB的关系是——(C)(此题选自上海市虹口区2009年初三物理中考模拟考试试卷)
A.FA>FB,pA>pB。 B.FA=FB,pA>pB。
C.FA 分析:此题目的已知量是剩余液体对容器底的压强相等即现压强相等pA现=pB现,由图可知液体A的深度大于液体B即hA>hB,所以由公式p=ρ液gh可得ρA<ρB。同时还知道从相同容器中抽出体积相同的不同液体,也就是说抽出液体的深度相同,即h抽A=h抽B,加上密度关系ρA<ρB和公式p=ρ液gh可得抽出液体的压强关系,即变化的压强关系:pA变化
例5 两个完全相同的圆柱形容器内分别盛有水和酒精(ρ水>ρ酒精),将实心金属球甲浸没在水中,实心金属球乙浸没在酒精中,这时水和酒精对容器底部的压强相等,将甲、乙小球从液体中取出后,容器中的液体对底部的压强大小仍相等,则可以确定——(D)(此题选自上海市徐汇区2009年初三物理中考模拟考试试卷)
A.甲球的质量等于乙球的质量。B.甲球的质量小于乙球的质量。
C.甲球的体积等于乙球的体积。D.甲球的体积小于乙球的体积。
分析:此题目的已知量是放入金属球后水和酒精对容器底部的压强相等即原压强相等,以及取出金属球后两液体对容器底部的压强也相等即现压强也相等。由此可知金属球从两液体中取出后减少的压强即变化的压强也一定相等,由公式p=ρ液gh可得:金属球取出后水面下降的高度即变化的深度小于酒精。而这个变化的深度是和金属球的体积有关,所以可以据此得出结论:甲球的体积小于乙球的体积。故答案选D。
从2008年上海市中考试题中这类题目也发生了一些变化,将原先对压强或压力大小的判断改为对变化过程的判断,当然这种变化也可以用上述的方法解答。下面请看例题。
例6 如图4所示,甲、乙两个质量相等的均匀实心正方体放在水平地面上,已知铜的密度大于铁的密度,可能使甲和乙对地面的压强相等的方法是——(D)(此题选自2008年上海市初中毕业生统一学业考试物理试卷)
A.将质量相等的铜块和铁块分别放在甲、乙的上面
B.将体积相等的铜块和铁块分别放在甲、乙的上面
C.沿水平方向分别截去质量相等的部分
D.沿水平方向分别截去体积相等的部分
分析:此题目中已知的条件是原压力相等和现压强相等,并由此来推断出对甲乙两个正方体做何种变化,是加力还是水平方向切割。由原压力相等和铜的密度大于铁可得原压强:p甲>p乙,若加力则变化的压强大小关系为:p甲p乙,因为S甲F乙。但因为原压力和变化的压力都相等时,现压力也应该相等,则现压强应该是甲大于乙而不是相等,所以选项C不正确。则答案应选:D。
以上是我在教学工作中总结出来的初中物理压强变化题的解题方法,希望这些方法可以帮助学生理解和掌握初中物理压强变化题。
【摘要】初中物理压强变化题的分析和解答需要学生综合运用多个压强公式和压力公式,同时也要掌握控制变量法,是初中学生学习的难点。在教学过程中,用简洁的三部分分解法将各部分相关物理量的大小关系展现在学生面前,有助于学生掌握对这类题目的理解和解答。
【关键词】初中物理压强变化题;原压强;现压强;变化的压强
初中物理压强变化题的题目可以分为固体压强和液体压强两种情况,这两种情况的题目设置情况不同,但是题目的设置一般分为三部分:第一部分是原压强或压力,即两个实心正方体放在水平面上,它们对水平面有一压强或压力的关系;或两个完全相同或底面积不同的圆柱形容器中装有质量或体积相同的不同液体时对容器底部的压强或压力。第二部分是变化的压强或压力,即分别对两个正方体做如下改变后对应的压强或压力:竖直或水平方向切去一部分;在正方体上方施加竖直向上或竖直向下的力;在正方体上方放一个物体。或是对装在容器中的不同液体经过如下的改变后对应的压强或压力:抽出或装入一定量的液体;将甲乙两个金属球浸没在不同液体中或从不同液体中取出。第三部分是现压强或压力,即经过上述变化后剩余固体对水平面或剩余液体对容器底产生的压强或压力。这三部分的压强或压力的大小关系在题目中一般会告诉其中两个,让你通过分析得出第三个。
在教学过程中我发现这种题目的上述特点后,解答这种题目的过程和方法也就可以从这三部分出发,找出题目中已知的两个压强或压力的大小关系,通过合适的公式用控制变量法推导出与第三个压强或压力的关系有关的各物理量之间的大小关系就可以得出答案。因为题目中的固体是实心均匀的方体,液体是装在柱形容器中的,所以适用的压强公式都有:p=F/S和p=ρgh两个,压力公式都有:F=G和F=pS两个,对适合公式的选择将是这类题目中比较重要和难度较大的地方,下面通过一些题目讲解这类题目中的具体解法。
例1 如图1所示,质量相同的甲、乙两个均匀实心正方体放在水平地面上。若分别沿竖直方向截去厚度相等的部分后,则剩余部分对水平地面的压强p甲和p乙的关系为——(C)(此题选自2008-2009学年度第二学期上海市普陀区初三质量调研试卷)
A.p甲
分析:此题为固体压强经竖直方向切割后的压强大小关系比较。由公式p=ρgh可知,竖直方向切割不影响固体的密度和高度,所以切割后剩余部分对地面的压强与切割前相同,即与原压强相等。原压强的判断是:因质量相等,则重力相等,压力相等,所以由公式p=F/S可得,在压力相等时,由图可知S甲
例2 如图2所示,甲、乙两个正方体分别放置在水平地面上,且它们各自对地面的压强相等。若分别在两个正方体的上部,沿水平方向截去相同高度后,则甲、乙的剩余部分对地面压强p以及剩余部分质量m的大小关系为——(C)(此题选自2009年上海市静安区调研试卷九年级理化试卷物理部分)
A.p甲
C.p甲>p乙;m甲>m乙。 D.p甲>p乙;m甲=m乙。
分析:此题为固体压强经水平方向切割后的压强和质量大小关系比较。先分析压强:因原压强相等,变化的压强是截去高度相等的部分,由公式p=ρgh可知,只需判断甲、乙正方体的密度关系即可得截去部分压强大小即变化的压强大小关系,进而可以得出剩余部分对地面压强也就是现压强的大小关系。因原压强相等,则由公式p=ρgh可知:h甲>h乙,所以ρ甲<ρ乙。即变化的压强:p甲
例3 两个质量相等的实心均匀正方体放在水平地面上,它们的密度分别为ρ甲、ρ 乙,且ρ甲>ρ乙 。若在两个正方体上方分别施加一个竖直、同方向的力F甲、F乙,且施加的力都小于各自正方体的重力,使两个正方体对水平地面的压强相同,则力F甲、F乙的大小关系为:——(A)(此题选自2009年上海市宝山区中考物理模拟试题)
A.可能是F甲>F乙。 B.可能是F甲= F乙。
C.一定是F甲
例4 如图3所示,两个完全相同的圆柱形容器内分别盛有不同的液体A和B,现从两容器内抽出相同体积的液体后,两容器内剩余液体对容器底部的压强相等,则原来未抽出液体前两容器内液体对容器底部的压力FA、FB和压强pA、pB的关系是——(C)(此题选自上海市虹口区2009年初三物理中考模拟考试试卷)
A.FA>FB,pA>pB。 B.FA=FB,pA>pB。
C.FA
A.甲球的质量等于乙球的质量。B.甲球的质量小于乙球的质量。
C.甲球的体积等于乙球的体积。D.甲球的体积小于乙球的体积。
分析:此题目的已知量是放入金属球后水和酒精对容器底部的压强相等即原压强相等,以及取出金属球后两液体对容器底部的压强也相等即现压强也相等。由此可知金属球从两液体中取出后减少的压强即变化的压强也一定相等,由公式p=ρ液gh可得:金属球取出后水面下降的高度即变化的深度小于酒精。而这个变化的深度是和金属球的体积有关,所以可以据此得出结论:甲球的体积小于乙球的体积。故答案选D。
从2008年上海市中考试题中这类题目也发生了一些变化,将原先对压强或压力大小的判断改为对变化过程的判断,当然这种变化也可以用上述的方法解答。下面请看例题。
例6 如图4所示,甲、乙两个质量相等的均匀实心正方体放在水平地面上,已知铜的密度大于铁的密度,可能使甲和乙对地面的压强相等的方法是——(D)(此题选自2008年上海市初中毕业生统一学业考试物理试卷)
A.将质量相等的铜块和铁块分别放在甲、乙的上面
B.将体积相等的铜块和铁块分别放在甲、乙的上面
C.沿水平方向分别截去质量相等的部分
D.沿水平方向分别截去体积相等的部分
分析:此题目中已知的条件是原压力相等和现压强相等,并由此来推断出对甲乙两个正方体做何种变化,是加力还是水平方向切割。由原压力相等和铜的密度大于铁可得原压强:p甲>p乙,若加力则变化的压强大小关系为:p甲
以上是我在教学工作中总结出来的初中物理压强变化题的解题方法,希望这些方法可以帮助学生理解和掌握初中物理压强变化题。