庄杰
【摘要】压强类题目是初中物理习题中的重要构成部分之一,在考试中占据一定的比重,也是较为典型的题目之一,难度不等,对学生相关知识与应用技能提出了一定的要求.本文对初中压强典型题目的求解过程进行分析,为相关类型题目求解提供参考.
【关键词】初中物理;压强题;解题技巧
初中压强题目变化多样,包括求解压强的大小以及变化量等类型,在具体计算过程中,对固体压强以及液体压强等采取不同的计算方法,对学生基本知识的掌握以及逻辑思维能力提出了一定的要求,增加了解题的难度.本文对初中压强相关类型的题目进行解题分析,运用适当的解题技巧,顺利解题[1].
例1 如图1,为了测试某种液体的密度,如图1所示进行设计分析,若该木块的重力是1.2N,体积是200cm3,该木块在静止状态下,弹簧测力计示数是2N,g=10N/kg,在这一情景之下,分析:
(1)该木块受到的浮力大小如何?
(2)求解该液体的密度数值.
(3)若将细绳剪断,在木块处于稳定下,哪种情形之下,所受到的浮力能够达到最大数值?
解析 本题考查了称重法求浮力与阿基米德原理、漂浮条件的应用,在运用称重法测浮力时,弹簧测力计的示数即重力与浮力之差[2].运用此理论进行解题即可.将细绳剪断,则木块会漂浮在水面上,根据漂浮条件求出浮力.
解题过程 (1)F浮=G+F拉=1.2N+2N=3.2N;
(2)ρ液=F浮gV=3.2N10N/kg×200×10-6m3=1.6×103kg/m3;
(3)将细绳剪断,木块会漂浮在水面上,处于静止状态,此时F′浮=G=1.2N.
在解决压强问题时,确定研究对象,选择一个物体或者一个封闭系统.确定研究对象后,结合实际情况,分析具体语境之下的受力情况.在进行充分受力分析的基础之上,解决相关压强问题,找出研究对象所受到的各个力,包括重力、支持力、压力等.细致认真进行受力分析,确保找全所有的力.在受力分析中,注意压力与重力的关系.压力不一定等于重力,尤其是在物体处于非平衡状态时.因此,根据具体情况判断压力与重力的关系,从而保证受力分析的正确性.
当物体处于静止状态时,受力平衡,即物体受到的各个力的大小相等,方向相反.此时根据物体的受力情况计算压强.当物体悬浮在水中时,受到的浮力和重力相等,可以根据浮力公式和重力公式计算物体的体积和密度.当物体处于运动状态时,考虑物体受到的各个力的大小和方向.此时,根据物体的运动状态计算压强.当物体加速下潜时,受到的浮力不变,但重力增加,则根据物体的运动情况和受力情况计算物体的加速度与速度.此外还有一些特殊状态应当考虑,例如液体沸腾、气体膨胀等,此时利用特定的物理规律计算压强.在液体沸腾时,考虑液体的饱和蒸气压和温度等相关因素.
在计算压强时,注意单位换算.压力的单位可能为牛顿、焦耳等,受力面积的单位可能为平方米、平方厘米.在进行计算时,确保单位的一致性.在某些情况下,压强与流速有关.流速越快,压强越小.掌握压强与流速的关系能够促进题目解答.
初中物理压强的解题技巧应当从多个方面进行分析,在解题过程中认真审题,灵活运用公式,掌握压强与流速的关系等技巧.不断练习,在解题过程中不断积累经验,逐步提高解决压强问题的能力[3].
例2 (1)现有一个重为10N的金属块,浸没于水中时,此时金属块受到的浮力为2N,则该金属块的密度为.
(2)一个木块漂浮在盐水中的情况下,与漂浮在水中进行对比,受到的浮力变化情况如何:.
解析 分析本题,结合物体浮沉条件的应用情况,综合性较强,但是难度不大.(1)已知金属块的重力和浸没在水中时受到的浮力,利用浮力公式求出金属块的体积;(2)已知金属块的体积,利用密度公式求金属块的密度.根据物体的浮沉条件判断木块在盐水中受到的浮力与在水中受到的浮力的大小关系[4].
答案 (1)在金属块浸没在水中情况下,排开水的体积即木块的体积,根据题意,可以计算出金属块的密度,为5×103kg/m3.
(2)由于木块在水中与盐水中均为漂浮状态,浮力即重力,重力不变,所以木块在盐水中受到的浮力等于在水中受到的浮力.由此,在盐水中受到的浮力等于在水中受到的浮力.
例3 如图2,现有容器甲与圆柱体乙,容器甲足够高,底面积是5×10-2m2,其中装有质量为5kg的水,圆柱体乙的重力是160N,底面积是8×10-2m2.求:
(1)容器甲内水的体积V水是多少?
(2)圆柱体乙对水平地面的压强p乙是多少?
(3)把A置于容器甲的水中和放在圆柱体乙上两种情况时,水对容器甲底部的压强等于圆柱体乙对地面压强,求物块A的密度ρA为多少?
解析 本题考查了学生对密度公式、压强公式的了解与掌握程度.(1)已知水的质量和密度,两者之比得到水的体积;(2)已知圆柱体的重力和底面积,即可求出圆柱体对地面的压强;(3)根据题意,利用密度公式求出物块A的密度.答案 (1)V水=m水ρ水=5kg1.0×103kg/m3=5×10-3m3;
(2)p乙=F乙S乙=G乙S乙=160N8×10-2m2=2×103Pa;
(3)Δp水=ρ水gΔh=ρ水VAgS甲,Δp乙=ΔF乙S乙=GAS乙=ρAVAgS乙,
由于Δp水=Δp乙,因此ρ水VAgS甲=ρAVAgS乙,
得出ρA=S乙S甲ρ水=8×10-2m25×10-2m2×103kg/m3= 1.6×103kg/m3.
在解初中压强等相关题目时,应当精准分析题目中的相关条件,梳理不同条件之间的关系,加强对压强相关知识的把握与分析,运用适当的解题技巧,实现顺利解题,提升解题效率[5].
参考文献:
[1]时华夏.初中物理解题中极限思维法的有效应用[J].数理天地(初中版),2022,(08):46-48.
[2]侯利民.例析“數形结合”法在初中物理解题中的应用[J].数理化学习(初中版),2021,(11):54-56.
[3]田效军.化难为图图中求到——“图象法”在初中物理解题中的应用[J].物理教学,2020,42(08):38-41+62.
[4]徐剑伟.初中物理《压强和浮力》解题教学探究[J].数理化解题研究(初中版),2014,(08):52-53.
[5]许江霞,陈楚琼.“双减”背景下基于课程视域的初中物理作业设计与实施——以八年级物理《压强》为例[J].中国现代教育装备,2023,(22):44-47.