
"壓強(qiáng)和浮力"是中考物理中至關(guān)重要的一章,它涉及到力的基本原理和實(shí)際應(yīng)用。在2024年的中考中,這一章的命題趨勢將會(huì)更加注重對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解和應(yīng)用能力的考察。
對(duì)于壓強(qiáng)的理解,考生需要明確壓力、受力面積和壓強(qiáng)之間的關(guān)系,理解并能夠運(yùn)用帕斯卡原理、伯努利方程等基本原理。在考察時(shí),可能會(huì)出現(xiàn)一些與生活實(shí)際相關(guān)的問題,比如液體內(nèi)部壓強(qiáng)與深度的關(guān)系,或者是氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系等。
對(duì)于浮力的理解,考生需要掌握阿基米德原理,理解物體沉浮的條件,并能運(yùn)用這些知識(shí)解決實(shí)際問題。在考察時(shí),可能會(huì)涉及到一些與浮力相關(guān)的現(xiàn)象,比如船只的浮沉、潛水艇的工作原理等。
命題者還可能通過實(shí)驗(yàn)探究的方式,考察考生對(duì)壓強(qiáng)和浮力知識(shí)的掌握情況??忌枰軌蛟O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、記錄數(shù)據(jù)、分析結(jié)果,并得出結(jié)論。這不僅要求考生掌握基本的物理知識(shí),還需要具備一定的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛿?shù)據(jù)處理能力。
2024年中考物理"壓強(qiáng)和浮力"的命題趨勢將會(huì)更加注重對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解和應(yīng)用能力的考察,同時(shí)也要求考生具備一定的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛿?shù)據(jù)處理能力??忌枰?、深入地理解這一章的知識(shí)點(diǎn),并能夠靈活運(yùn)用,才能在考試中取得好成績。
知識(shí)點(diǎn)1:壓力壓強(qiáng)
1.壓力
(1)定義∶垂直作用在物體表面的力叫做壓力。如下圖所示,分別為杯子對(duì)桌面的壓力、圖釘對(duì)墻面的壓力、物塊對(duì)斜面的壓力。
(2)方向∶壓力垂直于接觸面,指向被壓物體。
(3)作用點(diǎn)∶在所壓表面上。
(4)作用效果∶使受壓物體發(fā)生形變。
探究影響壓力作用效果的因素
2.實(shí)驗(yàn)器材(小桌子、砝碼、海綿)
3.砝碼的作用是改變壓力的大小
★4.轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用(通過海綿的凹陷程度來比較壓力的作用效果)
5.控制變量法的應(yīng)用
[分析現(xiàn)象和數(shù)據(jù),總結(jié)結(jié)論]
6.控制變量法∶研究壓力大小對(duì)壓力作用效果的影響時(shí),要控制受力面積一樣;研究受力面積大小對(duì)壓力作用效果的影響時(shí),要控制壓力大小一樣。
[交流與反思]
7.選用海綿而不選用長木板的原因(長木板的形變不易用肉眼觀察到,海綿的形變?nèi)菀子萌庋塾^察到)
8.可代替海綿的材料(沙子、橡皮泥、面粉等容易發(fā)生形變的物體)
9.實(shí)驗(yàn)評(píng)估
★實(shí)驗(yàn)結(jié)論:當(dāng)受力面積相同時(shí),壓力越大,壓力的作用效果越明顯;當(dāng)壓力相同時(shí),受力面積越小,壓力的作用效果越明顯。
2.壓強(qiáng)、壓強(qiáng)的大小及其計(jì)算:
(1)壓強(qiáng)概念:在物理學(xué)中,物體所受壓力的大小與受力面積之比叫做壓強(qiáng);
(2)壓強(qiáng)公式:;
(3)壓強(qiáng)p的單位是帕斯卡(簡稱為帕),符號(hào)是Pa。1 Pa=1 N/m2。
常用單位∶千帕(kPa)、兆帕(MPa);1 kPa=103Pa,1 MPa=106Pa。
(4)物理意義∶壓強(qiáng)是描述壓力作用效果的物理量。
(5)常見數(shù)值∶一顆西瓜子平放在桌面上,對(duì)桌面的壓強(qiáng)約 20 Pa;一張報(bào)紙平放在桌面上時(shí)對(duì)桌面的壓強(qiáng)約0.5 Pa,成年人站立在地面上時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)約為1.5×104 Pa。
知識(shí)點(diǎn)2:液體壓強(qiáng)
1.液體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因
(1)液體受重力作用,對(duì)支撐它的容器底有壓強(qiáng)。
(2)液體具有流動(dòng)性,對(duì)阻礙它流散開的容器壁也有壓強(qiáng)。
(3)液體由于具有流動(dòng)性而在液體內(nèi)部相互擠壓,因此液體部向各個(gè)方向都有壓強(qiáng)。
液體壓強(qiáng)具有以下幾個(gè)特點(diǎn):
(1)液體除了對(duì)容器底部產(chǎn)生壓強(qiáng)外,還對(duì)“限制”它流動(dòng)的側(cè)壁產(chǎn)生壓強(qiáng),固體則只對(duì)其支承面產(chǎn)生壓強(qiáng),方向總是與支承面垂直;
(2)在液體內(nèi)部向各個(gè)方向都有壓強(qiáng),在同一深度向各個(gè)方向的壓強(qiáng)都相等,同種液體,深度越深,壓強(qiáng)越大。
(3)液體內(nèi)部壓強(qiáng)的大小還跟液體的密度有關(guān),在深度相同時(shí),液體的密度越大,壓強(qiáng)越大。
(4)容器底部受到液體的壓力跟液體的重力不一定相等。
4、液體壓強(qiáng)的計(jì)算:
注意∶應(yīng)用時(shí),各個(gè)物理量的單位都應(yīng)統(tǒng)一取國際單位。其中ρ—kg/m3,g—N/kg,h—m,p—Pa。
研究液體內(nèi)部的壓強(qiáng)
5.連通器的原理:
(1)連通器:上端開口,下部相連通的容器;
(2)原理:連通器里裝同一種液體且液體不流動(dòng)時(shí),各容器的液面保持相平;
(3)連通器的應(yīng)用:茶壺、鍋爐水位計(jì)、乳牛自動(dòng)喂水器、船閘等都是根據(jù)連通器的原理來工作的。
知識(shí)點(diǎn)3:大氣壓強(qiáng)
1.大氣壓強(qiáng)的認(rèn)識(shí):
(1)大氣壓強(qiáng):大氣對(duì)浸在它里面的物體的壓強(qiáng)叫做大氣壓強(qiáng),簡稱大氣壓;大氣壓用p0表示;
(2)產(chǎn)生原因:因?yàn)榭諝馐苤亓ψ饔貌⑶揖哂辛鲃?dòng)性;
(3)馬德堡半球?qū)嶒?yàn)證明了:①大氣壓的存在②大氣壓很大。
2.托里拆利實(shí)驗(yàn):
(1)精確測量出標(biāo)準(zhǔn)氣壓數(shù)值的實(shí)驗(yàn):托里拆利實(shí)驗(yàn);
(2)實(shí)驗(yàn)過程:在長約1m,一端封閉的玻璃管里灌滿水銀,將管口堵住,然后倒插在水銀槽中放開堵管口的手指后,管內(nèi)水銀面下降一些就不再下降,這時(shí)管內(nèi)外水銀面的高度差約為760mm;
(3)結(jié)論:大氣壓p0=760mmHg=76cmHg=1.01×105Pa(其值隨著外界大氣壓的變化而變化);
知識(shí)點(diǎn)4:流體壓強(qiáng)
1.流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系:
(1)流體:流動(dòng)的物體,指的是液體和氣體;
(2)液體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系:在氣體和液體中,流速越大的位置壓強(qiáng)越小。
2.飛機(jī)升力的產(chǎn)生原因:
(1)飛機(jī)的升力的產(chǎn)生:飛機(jī)的機(jī)翼通常都做成上面凸起、下面平直的形狀;
(2)當(dāng)飛機(jī)在機(jī)場跑道上滑行時(shí),流過機(jī)翼上方的空氣速度快、壓強(qiáng)小,流過機(jī)翼下方的空氣速度慢、壓強(qiáng)大;
(3)機(jī)翼上下方所受的壓力差形成向上的升力。
知識(shí)點(diǎn)5:浮力
1.浮力產(chǎn)生的原因:
(1)浮力:浸在液體或氣體里的物體受到液體或氣體豎直向上的托力叫做浮力;
(2)浮力的產(chǎn)生原因:物體下表面受到向上的壓力大于物體上表面受到的向下的壓力即F浮= F向上-F向下;
(3)浮力方向:豎直向上,施力物體是液(氣)體。
重點(diǎn)實(shí)驗(yàn):探究浮力的大小跟哪些因素有關(guān)
重點(diǎn):
(1)浮力的影響因素∶物體在液體中所受浮力的大小只與物體浸在液體中的體積和液體的密度有關(guān),物體浸在液體中的體積越大、液體的密度越大,物體所受的浮力就越大。
(2)實(shí)驗(yàn)原理∶F浮=G-F。
知識(shí)點(diǎn)2:阿基米德原理的應(yīng)用
1.阿基米德原理的應(yīng)用:
(1) 阿基米德原理:浸入液體里的物體受到向上的浮力,浮力的大小等于它排開的液體受到的重力;
(2)公式表示:F浮=G排=m排g =ρ液gV排;
(3)適用條件:液體(或氣體)。
重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)探究:探究浮力的大小跟排開液體所受重力的關(guān)系
【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹刻骄扛×Φ拇笮「砰_液體所受重力的關(guān)系。
【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】用"稱重法"測出物體在水中受到的浮力,同時(shí)測出物體受浮力時(shí)排開液體的重力,然后比較二者之間的數(shù)量關(guān)系。
【實(shí)驗(yàn)器材】小石塊、細(xì)線、水、溢水杯、小桶、彈簧測力計(jì)。
【實(shí)驗(yàn)圖示】
【實(shí)驗(yàn)步驟】
(1)將小石塊用細(xì)線系住,掛在彈簧測力計(jì)下,如圖甲,測出小石塊的重力G1;
(2)將小桶掛在彈簧測力計(jì)下,如圖乙,測出其重力G桶;
(3)將水倒入溢水杯中,使水面恰好到達(dá)溢水杯的溢水口處,并將小桶放在溢水口下,然后將小石塊慢慢浸入水中,直至浸沒,讀出此時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)F;
(4)用彈簧測力計(jì)測出小桶和溢出水的總重 G2;
(5)分別計(jì)算出小石塊受到的浮力F浮和排開水所受的重力G排,并比較它們的大小是否相同。
【注意事項(xiàng)】
(1)倒入溢水杯中的水,水面必須與溢水口恰好相平,若溢水杯中水未裝滿,會(huì)導(dǎo)致測出的小石塊排開的水的重力偏小。
(2)利用小桶收集溢出的水時(shí),必須待小石塊浸沒在水中后,溢水杯中的水不再溢出為止。
(3)為尋求普遍規(guī)律,本實(shí)驗(yàn)應(yīng)換用不同的小石塊或液體多次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
重點(diǎn)
本實(shí)驗(yàn)為避免因沾水而使測得的小石塊重、空桶重偏大,應(yīng)先測小石塊重、空桶重,測量順序不能顛倒。
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】
小石塊受到的浮力等于它排開水的重力。
知識(shí)點(diǎn)3:物體的浮沉條件及應(yīng)用
1.物體的浮沉條件及其應(yīng)用:
前提條件:物體浸沒在液體中,且只受浮力和重力。
物體的浮沉情況歸納
一、單選題
1.(2023·陜西寶雞·統(tǒng)考二模)小明把一個(gè)體積為125cm3的蘋果放入水中,蘋果在水里處于懸浮狀態(tài)。小明從水中取出蘋果,分成一個(gè)大塊和一個(gè)小塊,如圖所示,再將小塊放入水中,發(fā)現(xiàn)小塊沉入水底,下列說法不正確的是(g取10N/kg,水的密度為1.0×103kg/m3)( )
A.整個(gè)蘋果在水中所受浮力為1.25N
B.小塊蘋果浸沒后繼續(xù)下沉過程受到的浮力大小不變
C.若將大塊蘋果浸沒水中,松手后大塊將會(huì)沉入水底
D.若不考慮水的損耗,則最終燒杯底部所受水的壓強(qiáng)變小
【答案】C
【解析】A.蘋果處于懸浮狀態(tài),則蘋果所排開水的體積與蘋果的體積相同,所以蘋果受到的浮力
故A正確,不符合題意;
B.小塊蘋果浸沒后繼續(xù)下沉過程,水的密度不變,蘋果排開水的體積不變,由可知,受到的浮力大小不變,故B正確,不符合題意;
C.整個(gè)蘋果懸浮在水中,說明蘋果所受的浮力和重力相等,即,將小塊放入水中,發(fā)現(xiàn)小塊沉入水底,說明小塊蘋果所受的浮力小于其重力,即,又因?yàn)?,則G大<F浮大,故大塊將上浮,最終漂浮,故C錯(cuò)誤,符合題意;
D.若不考慮水的損耗,原來蘋果在水里處于懸浮狀態(tài),由選項(xiàng)C可知大塊將上浮,最終漂浮,則液面下降,由p=ρgh可知,最終燒杯底部所受水的壓強(qiáng)變小,故D正確,不符合題意。
故選C。
2.(2023·黑龍江大慶·統(tǒng)考模擬預(yù)測)某冰塊中有一小石塊,冰和石塊的總質(zhì)量是55g,將它們放在盛有水的圓柱形容器中恰好懸浮于水中(如圖甲所示)。當(dāng)冰全部熔化后,容器里的水面下降了0.5cm(如圖乙所示)。已知容器的底面積為10cm2,ρ冰=0.9×103kg/m3,ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。則以下說法不正確的是( )
A.冰塊中冰的體積是50cm3
B.石塊的質(zhì)量是10g
C.石塊的密度是2×103kg/m3
D.水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)變化了5×103Pa
【答案】D
【解析】A.含有石塊的冰懸浮在水中,冰化成水后,石塊下沉,則減少的體積為冰變?yōu)樗鬁p少的體積,但其質(zhì)量不變,則
代入數(shù)據(jù)得
0.9×103kg/m3×V冰=1.0×103kg/m3×(V冰-10×10-4m2×0.5×10-2m)
解得
V冰=5×10-5m3=50cm3
故A正確,不符合題意;
B.冰的質(zhì)量
m冰=ρ冰V冰=0.9×103kg/m3×5×10-5m3=4.5×10-2kg=45g
石塊的質(zhì)量為
m石=m總﹣m冰=55g﹣45g=10g
故B正確,不符合題意;
C.由甲圖可知,含有石塊的冰塊在水中懸浮,此時(shí)F?。紾,則有:ρ水gV=mg,冰和石塊的總體積為
石塊的體積為
V石=V﹣V冰=55cm3﹣50cm3=5cm3
石塊的密度為
故C正確,不符合題意;
D.水對(duì)容器底的壓強(qiáng)減少值
Δp=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.005m=50Pa
故D錯(cuò)誤,符合題意。
故選D。
3.(2023·山東臨沂·統(tǒng)考二模)2020年11月10日,是一個(gè)值得紀(jì)念的日子,這一天的8時(shí)12分,在“地球第四極”—西太平洋馬里亞納海溝,我國載人深潛“奮斗者”號(hào)成功坐底“挑戰(zhàn)者深淵”,深度1090米,創(chuàng)下中國載人深潛新的深度紀(jì)錄。以下關(guān)于“奮斗者”的說法不正確的是( )
A.“奮斗者”浸沒后下潛深度增大時(shí),所受壓強(qiáng)增大,浮力增大
B.“奮斗者”在水面下勻速下潛時(shí),所受浮力不變,壓強(qiáng)增大
C.“奮斗者”浮出水面后所受浮力大小等于自身重力的大小
D.“奮斗者”可以用超聲波探測海底環(huán)境
【答案】A
【解析】AB.“奮斗者”浸沒后下潛深度增大時(shí),由p=ρgh可得“奮斗者”所受海水壓強(qiáng)逐漸增大;由于“奮斗者”浸沒水中,在繼續(xù)下潛的過程中,排開海水的體積不變,而海水的密度不變,由F浮=ρ液gV排可知“奮斗者”所受的浮力不變;故A錯(cuò)誤,符合題意;B正確,不符合題意;
C.“奮斗者”浮出水面后漂浮,根據(jù)浮沉條件可知,所受浮力大小等于自身重力的大小,故C正確,不符合題意;
D.超聲波可以傳遞信息,“奮斗者”可以用超聲波探測海底環(huán)境,故D正確,不符合題意。
故選A。
4.(2023·山東臨沂·統(tǒng)考二模)如圖為我國目前最新的核動(dòng)力潛艇﹣094核潛艇,它采取了最新的降噪技術(shù),動(dòng)力系統(tǒng)和能源核心,最新設(shè)計(jì)的艦載核反應(yīng)堆使得094核潛艇具備前所未有的強(qiáng)大的動(dòng)力。該潛艇在上浮的過程中(未漏出水面),下列分析正確的是( )
A.核潛艇排開水的質(zhì)量變大
B.受到的壓強(qiáng)變小,浮力不變
C.核潛艇是通過增大浮力來實(shí)現(xiàn)上浮的
D.核潛艇的動(dòng)力裝置核反應(yīng)堆是利用核聚變獲得能量的
【答案】B
【解析】A.該潛艇在上浮的過程中(未漏出水面),排開海水的體積不變,根據(jù)m=ρ液V排可知,排開水的質(zhì)量不變;故A錯(cuò)誤;
B.該潛艇在上浮的過程中所處的深度減小,根據(jù)p=ρgh可知,潛艇所受海水壓強(qiáng)減小,排開海水的體積不變,由F浮=ρ液gV排可知,潛艇所受浮力不變,故B正確;
C.潛水艇浸沒在水中,排開水的體積不變,受到的浮力不變,為了實(shí)現(xiàn)上浮和下沉,是通過改變自身的重力來實(shí)現(xiàn)的,故C錯(cuò)誤;
D.核潛艇的動(dòng)力裝置的核反應(yīng)堆是利用可控核裂變來獲得能量的,故D錯(cuò)誤。
故選B。
5.(2023·山東臨沂·統(tǒng)考二模)如圖所示,水平桌面上兩只相同的燒杯中分別盛有甲、乙兩種不同液體,兩個(gè)相同的小球在液體中靜止時(shí),兩燒杯液面相平,則( )
A.甲液體中的小球所受浮力大
B.乙液體對(duì)燒杯底部的壓強(qiáng)大
C.乙球受到的浮力等于重力
D.兩燒杯對(duì)桌面的壓力一樣大
【答案】A
【解析】AC.甲液體中的小球處于懸浮,則受到的浮力等于小球的重力,乙液體中的小球下沉在容器的底部,則受到的浮力小于小球的重力,由于兩個(gè)小球是相同的,則小球的重力相等,所以,甲液體中的小球所受浮力大,故A正確,C錯(cuò)誤;
B.小球在甲液體中懸浮,甲液體的密度等于小球的密度,小球在乙液體中沉底,乙液體的密度小于小球的密度,由于兩個(gè)小球是相同的,所以甲液體的密度大于乙液體的密度,由圖可知兩液體的深度相同,根據(jù)p=ρgh可知,甲液體對(duì)燒杯底部的壓強(qiáng)大,故B錯(cuò)誤;
D.由圖可知兩只相同的燒杯中液體的深度相同,小球排開的體積相同,則甲乙液體的體積相等,且甲液體的密度大于乙液體的密度,根據(jù)知,甲液體的質(zhì)量大于乙液體的質(zhì)量,又因?yàn)閮尚∏虻馁|(zhì)量和兩燒杯的質(zhì)量都相同,根據(jù)G=mg知,甲容器對(duì)桌面的壓力大于乙容器對(duì)桌面的壓力,故D錯(cuò)誤。
故選A。
6.(2023·山東臨沂·統(tǒng)考二模)生活處處有物理,留心觀察皆學(xué)問。下列生活中的現(xiàn)象及其解釋正確的是( )
A.針頭做得很尖容易刺透皮膚,是因?yàn)樵龃罅藟毫?br>B.液壓千斤頂能頂起很重的汽車是應(yīng)用了帕斯卡定律
C.水壩修建為上窄下寬是因?yàn)橐后w壓強(qiáng)隨深度增加而減小
D.飛機(jī)升空是因?yàn)轱w機(jī)受到的浮力大于它的重力
【答案】B
【解析】A.針頭做得很尖,是在壓力一定的情況下,通過減小受力面積,增大壓強(qiáng),從而容易刺透皮膚,故A錯(cuò)誤;
B.在小活塞加一個(gè)較小的力,就可以在大活塞上得到一個(gè)較大的力,液壓千斤頂就是根據(jù)帕斯卡定律制成,故B正確;
C.水壩修建為上窄下寬是因?yàn)橐后w壓強(qiáng)隨深度增加而增大,故C錯(cuò)誤;
D.飛機(jī)機(jī)翼的上下兩表面的空氣流動(dòng)速度不同,上表面的空氣流動(dòng)速度大,壓強(qiáng)小,下表面的空氣流動(dòng)速度小,壓強(qiáng)大,上下兩表面的壓強(qiáng)差產(chǎn)生的壓力差提供了飛機(jī)升空的升力,不是飛機(jī)受到的空氣浮力,故D錯(cuò)誤。
故選B。
二、多選題
7.(2023·河南信陽·??既#?zhǔn)備三個(gè)相同的容器,將三塊完全相同的橡皮泥分別做成如圖所示的三種形狀分別放在深度相同的水和鹽水中(放入后液面變化未在圖中畫出)。下列說法正確的是( )
A.甲容器中橡皮泥受到的浮力小于乙容器中橡皮泥受到的浮力
B.甲容器底受到水的壓強(qiáng)大于乙容器底受到水的壓強(qiáng)
C.乙容器中的橡皮泥受到浮力等于丙容器中橡皮泥受到的浮力
D.乙容器中橡皮泥排開水的體積小于丙容器中橡皮泥排開鹽水的體積
【答案】AC
【解析】A.由圖可知,甲圖中橡皮泥沉到容器底部,則橡皮泥受到的浮力F
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