压强及浮力解疑

编辑: 逍遥路 关键词: 高中物理 来源: 高中学习网


  一、压力和重力有何不同?

  压力和重力可以从力的三要素等三个方面加以区别:

  ①力的大小不一定相等。重力可以产生压力,但压力并不都是由重力产生的,很多情况下压力与重力无关,它们的大小不一定相等;只有放在水平支持面上的物体对支持面的压力等于物体重力。

  ②力的方向不一定相同。压力的方向总是垂直指向被压物体的表面,而重力的方向总是竖直向下的。

  ③压力与重力的作用点一定不同。压力的作用点在被压物体的表面,而重力的作用点一定在物体的重心。

  二、液体对容器底的压力与液体重力有何不同?

  液体对容器底部的压力不一定等于液体的重力。

  如图1所示,形状不同的三个容器分别装有密度为ρ、深度为h的液体,底面积均为S。根据液体压强计算公式,液体对容器底部的压强为p =ρgh,所以液体对容器底部的压力为F=pS=ρghS。液体的重力为G =mg =ρgV。所以,比较各容器底部受到液体的压力大小F与液体重力G的大小,只需要比较Sh(容器的底面积和高的乘积,即图中两竖直虚线间所包围的体积)与V(液体的体积)之间的关系即可。图甲为口大底小的容器,Sh<V,所以容器底受到的压力小于液体的重力,即F<G;图乙为柱状容器,Sh=V,所以容器底部受到的液体的压力等于液体的重力,即F=G;图丙为口小底大的容器,Sh>V,所以容器底部受到的压力大于液体的重力,即F>G。可见,容器的形状不同,则容器底部受到的压力与所装液体的重力大小关系就不一样。

  你还可以这样理解:甲容器口大底小,对液体提供向上的支持力的,不仅仅是容器底部,周围侧壁对液体也提供向上的支持力,这就减轻了液体对容器底部的压力,使F<G。乙容器的侧壁对液体也有作用力,但方向是水平的,不能减轻了液体对容器底部的压力,所以F=G。丙容器的侧壁对液体的力的方向向下(依据:压力的方向总是与接触面垂直),使容器底部不仅承受液体的重力,还要承受侧壁对液体向下的压力,使F>G。

  由于液体对容器底部的压力并不一定等于液体的重力,所以在计算液体对容器底部的压力时,应先根据公式p=ρgh求出液体的压强,再根据F=pS求出压力。

  三、飞机和飞艇工作原理相同吗?

  飞机是利用流体压强与流速的关系原理工作的。飞机的机翼上凸下平,当飞机在跑道上加速时,空气相对于飞机向后运动,相同时间内,从机翼上方流过的空气通过的路程长,速度大,从机翼下方流过的空气通过的路程短,速度小。根据气体流速大的地方压强小,机翼下方的压强远大于上方的压强,使飞机获得很大的升力,从而让飞机飞上蓝天。

  飞艇是利用空气的浮力来工作的。向飞艇的气囊内充入氦气,由于氦气的密度小于空气的密度,从而使飞艇所受的浮力大于飞艇的重力,所以飞艇能够升空。飞艇的升降,主要靠改变气囊体积从而改变自身所受的浮力来实现的。

  四、计算浮力有几种方法?

  ①根据定义求浮力:浮力的定义是浸在液体中的物体受到液体对它们向上的托力。故我们把物体放到液体中时,会有一种变轻的感觉,故计算浮力的公式为F浮=G-F拉(G为物体的重力,F拉为物体浸在液体中时对弹簧秤的拉力)

  ②根据产生的原因求浮力:浮力产生的原因是物体受到液体上、下两表面的压力差。故F浮=F向上-F向下(F向上是液体作用在物体下表面的向上的压力,F向下是液体作用在物体上表面的向下的压力)。

  ③根据阿基米德原理求浮力:对于小物体受到的浮力可以根据其定义用弹簧秤测出,对于规则物体受到的浮力可以通过其原因得出,但计算一般物体受到的浮力大小,还需要阿基米德原理,它的内容是:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开液体的重力,即F浮=G排。

  ④根据物体的浮沉条件求浮力:当物体漂浮或悬浮时:F浮=G;当物体下沉时:F浮<G。

  ⑤从平衡力的角度建立求浮力的方程:如果物体在液体中受三个力而处于平衡状态。则要分析出重力和浮力以外的第三个力的方向,若第三个力的方向与重力同向时,则,若第三个力的方向与重力方向相反,则。


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