- 高一物理压强和浮力
高一物理压强和浮力相关的知识包括:
压强。包括定义、单位、计算公式等。具体来说,压强是物体单位面积上受到的压力,用公式 P = F/S 来计算;常见的液体压强规律为同一静止液体中,深度越深,压强越大;此外还涉及到固体压强、气体压强等。
浮力。包括定义、产生原因、计算公式等。具体来说,浮力是指一切浸入液体或气体里的物体受到液体或气体竖直向上托的力。产生原因是物体受到的浮力等于物体下沉时排开液体的重力,计算公式为F=ρVg,其中ρ代表液体的密度,V是物体在液体中的体积,g是重力加速度。
此外,浮力还涉及到浮力的应用、浮力的种类等。压强和浮力是高中物理的重要内容,在解决实际问题中发挥着重要的作用。请注意,以上内容是一般性介绍,具体内容请参考相应教材。
相关例题:
题目:一个边长为10cm的正方体木块,密度为0.6g/cm³。把它放入一个底面积为200cm²的圆柱形容器的水中,求:
(1)木块在水中静止时是沉底还是漂浮?
(2)木块受到的浮力多大?
(3)木块对容器底部压强的变化范围是多少?
【解析】
(1)木块的体积为:$V = (10 times 10 times 10)cm^{3} = 10^{3}cm^{3}$,
木块的密度为:$rho = 0.6g/cm^{3}$,
由$rho = frac{m}{V}$可得,木块的质量为:$m = rho V = 0.6 times 10^{3}kg/m^{3} times 10^{3} times 10^{- 6}m^{3} = 6g$,
木块重力为:$G = mg = 6 times 10^{- 2}kg times 9.8N/kg = 0.588N$,
因为木块重力小于木块所受的浮力,所以木块静止时漂浮在水面上。
(2)因为木块漂浮在水面上,所以木块受到的浮力等于木块的重力,即:F_{浮} = G = 0.588N。
(3)因为木块漂浮在水面上,所以木块排开水的体积等于木块的体积,即V_{排} = V = (10 × 10 × 10)cm^{3} = 1 × 10^{- 4}m^{3},
此时木块排开水的质量为:m_{排} = rho_{水}V_{排} = 1 × 10^{3}kg/m^{3} × 1 × 10^{- 4}m^{3} = 1g,
此时容器底部受到的压力为:F_{压} = G_{排} + F_{浮} = (m_{排} + m)g + F_{浮} = (1 + 6) × 10^{- 2}kg × 9.8N/kg + 0.588N = 7.46N。
当木块全部浸没在水中时,容器底部受到的压力为:F_{压}prime = G_{木} + F_{浮}prime = m_{木}g + F_{浮}prime = (6 × 10^{- 2}kg + m_{水})g + F_{浮}prime = (6 × 10^{- 2}kg + m_{水}) × 9.8N/kg + F_{浮}prime ,
因为$F_{压}prime > F_{压}$,所以木块全部浸没在水中时容器底部受到的压力更大。
此时木块排开水的体积为:Vprime_{排} = frac{F_{浮}prime}{rho_{水}g} = frac{F_{浮}prime}{9.8N/kg × 1 × 10^{3}{kg/m}^{3}} = frac{F_{浮}prime}{98N/m^{3}},
此时容器底部受到的压力为:Fprime_{压} = rhoprime Sprime hprime g + Fprime_{浮} = rhoprime Sprime hprime g + rhoprime Sprime gfrac{Fprime_{浮}}{Sprime g} = rhoprime Sprime hprime(g + frac{Fprime_{浮}}{Sprime})。
因为$Fprime_{压}$大于$F_{压}$,所以木块全部浸没在水中时容器底部受到的压力更大。
所以木块在水中静止时对容器底部的压强变化范围是$P$′$< P$。
答:(1)木块在水中静止时是漂浮在水面上;
(2)木块受到的浮力为$0.588N$;
(3)木块在水中静止时对容器底部的压强变化范围是$P$′小于$P$。
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