“压力、压强”是初中物理的重点,考题多为综合性的题目,常涉及到密度、重力等知识,尤其注重对两个压强公式p=F/s和P=ρgh的理解与运用。前者为压强的定义式,只要能够找到需要的物理量,任何情况下都能使用;后者一般适用于液体,因为液体对容器底部的压力的大小不一定等于液体重力大小,如果先求解压力,可能会遇到困难。所以液体内部压强、压力的定性分析和定量计算通常可以先用公式P=ρgh求解压强,再用公式F=PS求解压力。只有在柱形容器中,液体对容器底部的压力才等于容器中液体的重力,此时也可像固体之间接触一样,先用F=G总求解压力,后用P=F/S求解压强,同样柱形物体也可以用P=ρgh求压强。压力、压强问题多以选择题和计算题出现,解题方法灵活多变,常见的有:排除法、公式法、极值法、图解法、等效替代、等量代换等。
例1:(2010年中考第8题)如图1,两个盛有等高液体的圆柱形容器A和B,底面积不同(SA
A甲球的质量小于乙球的质量 B甲球的质量大于乙球的质量
C甲球的体积小于乙球的质量 D甲球的体积大于乙球的质量
分析:(1)认真审题,搞清研究对象是液体,不是金属球。(2)将题意用图表示出来,画出等效的示意图,如图2。放入金属球后液面升高(由图A到A1)。由于题目研究对象是液体,所以A1状态液体对容器底的压力、压强与A2状态等效。由此可以得出:在液体中浸没一个金属球,等效于在容器中倒入了与球等体积的同种液体,原题就转换成了倒入的液体的体积或质量问题,与球的质量无关。故选项A、B可以排除。
解:根据已知条件,结合公式P=ρgh和F=PS,可知液体A、B的密度相等。没有放入金属球时,液体对容器底部的压力FAΔFB。由于容器为柱形,所以ΔF=ΔG液,所以液体体积的增加量ΔVA>ΔVB,即甲球的体积大于乙球的体积,所以选项为D。
例2:(2011年中考第22题)如图3所示,实心均匀正方体A、B放置在水平地面上,受到的重力均为64牛,A的边长为0.2米,B的边长为0.3米。(1)求正方体A对水平地面的压强;(2)求正方体A、B的密度之比ρA: ρB;(3)若正方体A、B上沿水平方向分别截去相同的厚度h后,A、B剩余部分对水平地面的压强为PA′和PB′,请通过计算比较它们的大小关系及其对应的h的取值范围。
分析:第(1)问,需搞清在水平面上物体对接触面的压力大小与物体重力大小相等。第(2)问,涉及重力与质量的关系G=mg,质量与密度的关系m=ρv,以及解题技巧。第(3)问,可先用极值法讨论压强的关系,然后计算:没有截去之前PA=1600帕,PB=FB/SB=64牛顿/(0.3米x0.3米)=711帕,∴PA>PB,如果水平截去的厚度h=0.2米,则PA=0,PB>0则PA
解:(1)F=G=64牛顿,PA=F/s=64牛/(0.2米x0.2米)=1600帕;(2)∵G=mg,m=ρv,又G相等,∴ρA:ρB=VB:VA=(0.3米)3/(0.2米)3=27:8;(3)PA′=PB′时,ρAgh′A=ρBgh′B代入数据,解得h=3米/19 =0.158米,当h=0.158米时PA′=PB′,当h<0.158米时PA′>PB′,当0.2米>h>0.158米时PA′
上海市第二初级中学
物理高级教师 孙长萍