《浮力 压强 机械与人 功和能》

专题二《浮力压强机械与人功和能》江南初中许和平【复习目标】知识与技能：1、了解压力的概念，理解压强的概念和公式。知道增大和减小压强的方法，能进行有关计算；了解液体的压强，理解液体内部压强的规律和公式；知道大气压强的现象；了解影响大气压强变化的因素，了解测量大气压强的方法；知道流体压强与流速的关系；能用压强公式进行简单计算，了解压强在生活、生产和现代高科技领域中的广泛应用。2、认识浮力，了解阿基米德原理，理解物体浮沉的条件；知道轮船、潜水艇和气球的浮原理；会探究浮力大小。3、认识功的概念，了解做功的两个必要因素；理解功的计算公式，知道作功的过程就是能量转化的过程；理解功率的概念，了解功率在实际中的应用；认识机械能，了解动能和重力势能，知道弹性势能；能用实例说明物体的动能和势能以及它们的相互转化；了解机械使用的历史发展过程，会使用简单机械改变力的大小和方向；理解力臂的概念，理解杠杆的平衡条件；知道定滑轮、定滑轮和滑轮组的作用，会组装简单的滑轮组；了解有用功和总功，理解机械效率。过程与方法：1、 经历探究液体压强特点的过程，熟悉控制变量法的应用。2、 经历探究浮力大小的过程，认识阿基米德原理和物体浮沉条件。3、 经历学习杠杆、滑轮、功、功率、机械效率、机械能、动能、势能等概念的建立过程；杠杆的平衡条件，动能与势能与哪些因素有关，以及机械能转化的探究和某一种机械的效率是否恒定不变的探究过程。【知识归类】一、压强

连通器连通器2、点拨：液体对容器底的压强、压力的确定：①压强由P=pgh决定。②由于液体具有流动性，因此液体对容器底部的压力往往都不等于所盛的液体的重；故确定容器底部所受的压力只能从F=PS推出。③不同形状的容器底部所受的液体压力F与液体的重力G的关系：如图13-1所示：F1＞G1、F2=G2,f3＜g2、二、浮力什么是浮力方向：竖直向上图13-1什么是浮力方向：竖直向上图13-1阿基米德原理「文字描述浮力＜；浮沉条件求浮力的'几种方法F浮"排二p液叫下沉当F浮VG浮力＜；浮沉条件求浮力的'几种方法F浮"排二p液叫下沉当F浮VG时当P物＞p液时下沉(2)r1)2)当F浮=6时当F浮＞6时悬浮上浮直至漂浮实验视重法：F浮=G-FF浮=G排=P原理法:当P物“液时悬浮当p物＜p液时上浮直至漂浮3)3)4)浮沉条件法：F浮=G漂浮和悬浮压力差法：F浮=尸下一F上

综合分析法：主要用于解决综合性较强的浮力问题。步骤为：A、明确物体所处的状态；B、 对物体进行受力分析，根据物体的状态列出物体受力的平衡关系；C、 结合已知条件，确定物体V排、V物的关系；D、 将F浮=卩液gV排、G物=卩物gV物代入力的平衡关系式列方程、求解。三、机械与人概念五要素杠杆冷平衡条件F1L1=F2L2厂当f>f2时为省力杠杆 （L]VL2）省力费距离<种类V当F1vf2时为费力杠杆（L]>l2）费力省距离当F]=F2时为等臂杠杆（L]=L2）既不省力也不费力「定滑轮：改变力的方向，不改变力的大小滑轮』动滑轮：改变力的大小，不改变力的方向机械与人[做功的两个必要条件公式：机械与人[做功的两个必要条件公式：W=FS计算有用功（对目的物所做的功）：Ww=Gh总功（力F所做的功）：W^=FS（其中:s=nh）机械效率：n=w有/w机械效率：n=w有/w总（w有<可总，n<1）I做功的快慢----功率：P=W/t计算V）厂动能n、势能（m、重力势能（m、h）弹性势能（弹性形变的大小）【考点简析】压强考点集中考查压强、液体压强的公式，如何增大与减小压强的方法；知道大气压的存在和应用；考查流体压强和流速的关系并解释有关压强的现象。在中考中的分值约为6分左右，常以填空、选择或计算题出现。浮力考点集中考查物体的浮沉条件结合阿基米德原理的应用；浮力是初中物理力学的重点之一，也是中考的难点和热点，浮力的考查将是注重基础，考查能

力，注重浮力与生活、社会实际的联系，通过一些立意新颖、贴近学生生活的物理情景，考查学生提取信息、分析和解决问题的能力。在中考中的分值约为6分左右，常以填空、选择、实验探究或计算题出现。机械与人考点集中在对生产、生活中杠杆的识别和杠杆平衡条件考查，考查的焦点机械效率、功和能的知识，中考中的分值约为5分左右，常以选择、填空、实验探究或计算题出现。【典型例析】［例一］跳伞运动员从空中匀速下落，人和伞的( )A.动能增加，重力势能减少，机械能不变B•动能不变，重力势能减少，机械能减少动能减少，重力势能增加，机械能增加动能不变，重力势能不变，机械能不变精析从动能、重力势能、机械能的概念出发去分析问题. 匀速下落的跳伞运动员，质量和速度不变，动能不变；下落过程中，相对地面的高度减小，重力势能减少；机械能=动能+势能，动能不变，势能减少，机械能减少.答案B［例二］如图13-3，平底茶壶的质量是400g，底面积是40cm2，内盛0.6kg的开水，放置在面积为1m2的水平桌面中央。试求：(1)水对茶壶底部的压力；⑵茶壶对桌面的压强。解：(1)茶壶静止在水平桌面上水对茶壶底的压力F〒G水=m水g=0.6X10=6(N)⑵茶壶的重力G壶=皿壶g=0.4X10=4(N)茶壶对水平桌面的压力F?=G水+6壶=6+4=10(N)茶壶对水平桌面的压强P=企=10=10(Pa)S1你认为上述解题过程中有无错误？如有错误，请指出其中的错误之处并加以订正。分析与解：两个问题的求解均错。(1)由于水的流动性，使得水对茶壶底的压力并不象固体那样，等于其重力的大小。因此要求水对茶壶底部的压力，应由P=Pgh求得压强后，再求压力。(2)茶壶对水平桌

面的压强的计算中，受力面积不是整个桌面，应为杯底的面积。整题的正确解法为：⑴•.•茶壶静止在水平桌面上：h=12cm=0.12m,s=40cm2=0.004m2水对茶壶底的压强p=Pgh二lx103x10x0.12二1200(Pa)•°・水对茶壶底的压为：F=ps=1200x0.004=4.8(N)⑵茶壶的重力G±=m±g=0.4X10=4(N)s=40cm2=0.004m2壶壶茶壶对水平桌面的压力F=G+G=6+4=10(N)2 水 壶F10茶壶对水平桌面的压强p=-2= =2500(Pa)S0.004点评：解一道计算题，按自己的思路进行，这比较容易；而对别人的解题过程进行判错，这首先要弄懂对方的解题思路，能将其错误之处找出来，并给予纠正。这需要考生必须具备扎实的物理基础知识以及判断问题、解决问题的能力作保证。［例三］工人利用图23所示的滑轮组将重400N的物体向上匀速提起2m,所用拉力为250N,滑轮组的机械效率是多少？若用此滑轮组将重900N的物体竖直向上匀速提升2m,拉力在这一过程中所做的功是多少？(不计绳重和摩擦的力)小明的解题过程是：解：W有=Gh=400NX2m=800JW总=FS=250NX2mX2=1000Jn=W有/W总=800J/1000J=0.8=80%W有/=G/h=900NX2m=1800JW总/=W有//n=1800J/80%=2250J答：滑轮组的机械效率是80%,拉力在这一过程中所做的功是2250J。上述解答是否有错误？如有错误,指出错误的原因,并对错误加以订正解：错误。机械效率会随重物重力的大小而改变G动=2F-G物=2X250-400=100NF'=(G'物+G动)/2=(900+100)/2=500NW'总=F'S=500X4=2000J

析：明确影响滑轮组机械效率的因素有哪些；弄清同一装置提升的重物越重，机械效率越高。变：若换用不同装置提升同一重物，此时的机械效率有为多少？拉力做的功是多少？［例四］用动滑轮将400N的货物以0.5m/s的速度匀速提高了2m，绳端的作用力是250N,则有用功的功率是 W。精析题目给了力、距离和速度等多个数据．考查学生面对多个量，能否正确地挑选出题目所需要的数值。解有用功率的概念：P有=有= =G・v其中G为物体重，v为物体上升速度。有ttP有=Gv=400NX0,5m/s=200W扩展：如果求总功率，则有:P=鉴=竺=F・V总 t tV为拉力F提升速度。在此题中，一个动滑轮：s=2h，所以v=2v=im/sP=Fvz=250Nxim/s=250W总通过P有和P总，还可以求出这个动滑轮的机械效率。有 总答案200W［例五］“曹冲称象”是家喻户晓的典故。某校兴趣小组模仿这一现象，制作了一把“浮力秤”。将厚底直筒形状的玻璃杯浸入水中，如图13-5所示。已知玻璃杯的质量为200g，底面积为30cm2，高度为15cm。（水的密度°水=1X103kg/m3）求：⑴将杯子开口向上竖直放入水中时（注：水未进入杯内），杯子受到的浮力。⑵此时杯子浸入水中的深度（即为该浮力秤的零刻度位置）。⑶此浮力秤的最大称量（即量程）。分析与解：（1）杯子漂浮于水面，受重力、浮力的作用，它们大小相等。由此可以求出浮力。（2）由已知的浮力大小，运用阿基米德原理，可以求解此时杯子浸末水中的深度。（3）此浮力秤处于最大称量时，没入水中的深度为15cm,根据杯子的体积和阿基米德原理，就可以求出此时的浮力，而浮力秤的最大称量则等于最大浮力减去杯子自身的重。具体求解过程如下：

⑴杯子的重量为G杯G杯=mg=0.2kgX10N/kg=2N杯子在水中处于漂浮状态，根据二力平衡的条件杯子受到的浮力F浮=G杯=2N⑵设杯子浸入水中时，浸入的深度为h,有F浮=6排=卩gSh15=(2N)/(103kg/m3X10N/kgX30X10－4m2)15⑶当往杯子内放被测物时，若杯子下沉到水面刚好到杯口（水未进杯内）此时杯子下沉的深度为hz=15X10_2m受到的浮力Fz浮=卩gSh=103kg/m3X10N/kgX30X10_4m2X15X10_2m=4.5N设能称量的最大值为FF=F‘浮_6杯=4.5N—2N=2.5N点评：解决浮力问题，首先要弄清物体所处的状态，静止的，还是运动的；其次是对物体进行受力分析，确定力的平衡关系;力的平衡关系往往就是解决问题的关键所在。【中考演练】一、填空题1、有专家认为，对于现代生活给人们带来的紧张症，可用漂浮疗法减轻症状：在漂浮池内放入一定深度的水，再加入适量的 （请选“食盐”或“酒精”）后，人进入池内就能漂浮。当质量为50千克的小明在池内漂浮时，受到的浮力为 牛。2．“神舟”五号飞船在减速降落的过程中，其减小的机械能转化为 能，能量的转化是通过 方式来进行的。3、小明利用如图所示的装置沿水平方向匀速拉动一个重2000N,底面积为

0.5m2的物体A时,A受到地面的摩擦力为600N，作用在绳端的拉力为250N，则TOC\o"1-5"\h\zA对地面的压强是 Pa；该装置的机械效率是 .4、在弹簧测力计下挂一圆柱体，从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降，圆柱体浸没后继续下降，直到圆柱体底面与烧杯底部接触为止，如图所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图像。求：（1）分析图像可知，圆柱体重力是 N；（2） 圆柱体浸没在水中时，受到的浮力是 N；（3）圆柱体的体积是 m3；（4）圆柱体的密度是 kg/m3；（5）分析图像BC段，可得结论：物体浸没液体之前，浸入液体的深度越深，受到的浮力越 （选填“大”或“小”）；6 ）分析图像CD段，可得结论：5、“世界第一跨”之称的重庆石板坡长江大桥复线桥主跨跨度为330m,复线桥所需钢箱梁在武汉制造.这是一个长达103m、重达1400t,能浮在水面上却没有动力的大家伙•图所示为今年5月8日钢箱梁在机动船的推动下缓缓驶入三峡船闸时的情景，请根据此情景提出两个与钢箱梁有关的物理问题，并针对所提出的问题做出简答。示例：问题：钢箱梁为什么能浮在水面上?简答：钢箱梁是空心的，排开的水重等于它受到的重力问题1: 简答： 问题2： 简答：

6、如图15,杠杆每小格的长度相等，质量不计，以O点为支点，杠杆的右端挂有重物M,支点左边的A处挂钩码时，杠杆平衡.将重物M浸没在水中，钩码移到B处，杠杆又平衡．则重物与钩码的质量之比为 ，重物M的密度是 千克/米3．二、选择题7、游客潜入海底观光，在水面下不断下潜的过程中，受到的浮力和压强的变化情况是（）（A）（A）浮力逐渐变大（C）压强逐渐变大（B）（B）浮力逐渐变小（D）压强逐渐变小8、如图3所示，是本九年义务教育初三年级物理教科书（人民教育出版社将它平放在水平桌面的中央，它与桌面的接触面积大约为500cm2,静止时它对桌爪一8、如图3所示，是本九年义务教育初三年级物理教科书（人民教育出版社将它平放在水平桌面的中央，它与桌面的接触面积大约为500cm2,静止时它对桌爪一A面的压强约为（(A)6Pa(C) 200Pa(B)60Pa(D) 600Pa9、如图2所示，甲、乙两个立方体（V>V）分别甲 乙放在水平地面上，它们对地面的压强相等。若把乙放在甲上面，甲对地面压强增加9、如图2所示，甲、乙两个立方体（V>V）分别甲 乙放在水平地面上，它们对地面的压强相等。若把乙放在甲上面，甲对地面压强增加P］；若把甲放在乙上面，乙对地面压强增加P2，则P1，P2的大小关系为（ ）（A）P1>P2 （C）P1<P2（B）P1=P2 （D）无法判断10、图1是家用煤气灶灶头的示意图。使用时打开煤气阀门，拧动点火装置，煤气和空气在进口处混合，流向燃烧头被点燃，而煤气不会从进口处向空气中泄漏，其原因是（）（A）进口处煤气流速小，压强大于大气压强。（B）进口处煤气流速小，压强小于大气压强。进口处煤气流速大，压强大于大气压强。进口处煤气流速大，压强小于大气压强。11、如图6所示，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F,将杠杆缓慢地由位置进口处煤气流速大，压强大于大气压强。进口处煤气流速大，压强小于大气压强。11、如图6所示，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F,将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B,在这个过程中力F的大小()变小。不变。变大。 图比先变大后变小。12、下列属于费力杠杆的是 ( )(A)起子 ⑻道钉撬 (0筷子 (D)钢丝钳13、初三(1)班《八荣八耻》宣传栏中记述着：“某高楼大厦发生高空抛物不文明行为，一位老太太被抛下的西瓜皮砸伤……”，被抛下的西瓜皮在下落过程中逐渐增大的物理量是()(D)密度(A)重力势能 (B)动能 (D)密度图214、老师在课堂上做了下述演示实验：在天平左盘放上溢水杯，往杯中注水恰至溢水管口处，使天平平衡。然后往杯里放一木块，天平左端下降，同时木块排开的水从管口流入空量筒中。等排开的水流完后，天平又恢复平衡，如图2示。同学们对此发表了以下观点：图2木块在水中受到浮力、重力和水的压力；木块的重量等于它排入量筒中水的重量；木块受到的浮力等于量筒中水的重量；

天平重新平衡时，左盘中物体的总质量等于右盘中砝码的总质量。其中正确的是（）（A）①②③ （C）②③（B）②③④ （D）③④15、 乒乓球、保龄球等表面都是光滑的，为什么高尔夫球的表面上布满小坑呢？经有关科学家研究发现：两个等大的球，一个表面布满小坑，另一个光滑，在空中高速飞行时，表面布满小坑的球受到的空气阻力较小•现将质量与体积均相等的两个小球A（表面布满小坑）与B（表面光滑）分别利用细绳悬挂在等臂杠杆的两端，使杠杆水平平衡，如图所示.当从两球正下方同时以相同速度（足够大）的风对准它们竖直向上吹时，则以下的说法中正确的是（）杠杆左端下降杠杆右端下降杠杆仍然在水平方向处于平衡状态无法判断杠杆的转动情况三、实验题16、 在一次物理兴趣小组的活动中，张老师为同学们提供了如图所示器材：利用这些器材同学们可探究很多物理规律，请从其中选择你所需要的两组器材（每组都可包括1〜8个器材，只填所选器材的编号），并针对你所选择的器材提出相对应的两个探究课题。%氓4押讀拠力汁:阳蜩计©GO7%氓4押讀拠力汁:阳蜩计©GO7汁匿伽同的知們⑴选择器材 ，探究 。（2）选择器材 ，探究 17、在某次探究活动中，小明对老师给出的“小球在光滑斜面上由静止释放时，所处高度越高，到达斜面底端的速度越大，而与小球质量无关”这一结论产生了质疑。他猜想小球从同一光滑斜面上自由滚到底端时的速度猜想一：可能与小球在光滑斜面上的高度无关；猜想二：可能与小球的质量有关。图3他选择了一些实验器材，进行了如下实验（图3中A,B,C分别表示小钢球在第0.Is末、第0.2s末、第0.3s末所处的位置，小钢球1,2,3的质量关系为（m<m二m）<MZ=M,）。<p>1 2 3（1）实验一是为了验证猜想 （选填“一”或“二”），通过该实验他得到的结论是：小球从同一光滑斜面上自由滚到底端时的速度与小球的质量 （选填“有关”或“无关”）；（2） 实验二中,小球2和3在同一光滑斜面的不同高度处同时由静止释放,到达底端时的速度分别为v、v,请判断v v（选填“〉”、“二”或“〈”）；2 3 2 3（3） 在完成了以上探究后，小明继续进行“探究动能的大小与速度的关系”的实验三，根据实验的结果，他得出了“速度越大，动能越大”的结论，你认为他的结论是否可靠？（选填“可靠”或“不可靠”）。原因是 。四、计算题18、(6分)把一个外观体积为17.8cm3的空心铜球放入水中，它恰好处于悬浮状态，已知铜的密度是8.9X103kg/m3,g取10N/kg。求：(1)空心铜球的重力；(2)铜球空心部分的体积。19、某城市高架桥工程建设，为兼顾城市发展和保护历史文化遗产，需将一栋古建筑平移。在移动过程中，施工人员先在古建筑四周深挖，把古建筑连同地基挖起。然后在地基下铺设平行轨道，如图6所示。再用四个推力均为8X105N的千斤顶同时推动古建筑沿机道缓慢滑动50m,在新地点安放、固定、复原。若古建筑连同地基的总重量为 1.5X107N，铺设轨道的地面能承受的最大为7.5x105Pa。问：图6为防止移动过程中轨道下陷，执道对地面压力的作用面积至少是多大？在古建筑的整个平移过程中，四个千斤顶对古建筑做的功是多少？若使用电动机通过滑轮组移动古建筑，已知电动机对滑轮组做功的功率为80kW,滑轮组的机械效率为80%，古建筑移动的速度是多大？20、 2005年12月起，我市开始推广使用乙醇汽油。乙醇汽油是由乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的能源。乙醇汽油能有效改善油品的性能和质量，它不影响汽车的行驶性能，还减少有害气体的排放量。乙醇汽油的推广及使用，可以缓解因石油资源短缺而造成的经济压力。乙醇汽油作为一种新型清洁燃料，是目前世界上可再生能源的发展重点。东湖风景秀丽，水面开阔，乘坐快艇是许多游客积极参与体验的水上娱乐项目。为了保护环境，东湖风景区管委会改用乙醇汽油作为快艇的燃料。下表为某种快艇的部分技术参数：召人1.it40L

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