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與浮力計算相關的經典話題

浮力的計算方法

初中物理浮力部分內容不多,但該部分知識易於拓展和延伸,關於浮力的問題五花八門。如果學生只停留在課本上有限的知識,不善於拓展和整理,不能適應題目的變化,結果就會迷失在題海中。本文試圖分析浮力的本質,總結浮力的計算方法,供教師指導學生復習參考。

首先,浮力的來源

想象壹個立方體浸沒在水中,如圖1。它的六個面都受到水的壓力,它的左、右、前三面受到的壓力大小相等,方向相反,即力相互平衡。只是上下表面深度不同,水壓不同,所以水壓不相等。下表面水向上的壓力F1大於上表面水向下的壓力F2,上下壓力之差就是液體對浸沒物體的浮力。浮力的方向總是垂直向上,與重力方向相反。

二、浮力的計算方法

1.兩次稱重差值法

從上面的分析我們知道,浮力的方向是垂直向上的,與重力的方向正好相反。因此,物體在空氣中的重力F1首先由彈簧測力計稱重,然後將物體浸入液體中。此時,彈簧測力計的讀數為F2。

例1壹個重2N的鉤碼,掛在彈簧測力計下面,浸沒在水中,彈簧測力計的讀數是1.2N,那麽鉤碼的浮力為

解析推導

2.兩力平衡法

把壹個物體浸入液體中,讓它從靜止狀態自由移動。它的運動狀態只有三種可能:下沈、不動或漂浮。當壹個物體浸在液體中靜止不動時,叫做懸浮。物體漂浮時,其體積的壹部分最終脫出液面,靜止在液面上,稱為漂浮。下沈的物體最終沈入液體底部。根據物體的力平衡,懸浮和漂浮物體的浮力等於重力,也就是說,

下沈後的物體由容器壁支撐,所以

,即

例2壹艘船從大海駛向河流。下列說法正確的是()

A.這條船在河裏受到很大的浮力。

這艘船在海上受到很大的浮力。

C.船的浮力保持不變。

D.不可能確定浮力的大小

根據船舶漂浮的特點,浮力等於物體的重力,所以正確答案是選項c。

3.阿基米德原理方法

阿基米德原理的內容是,浸沒在液體中的物體受到向上的浮力,浮力等於它所排開的液體的重力,也就是

阿基米德原理法常與二力平衡法結合使用。

例3如圖2所示,將壹個球放入兩個分別裝有不同液體的溢流杯A和B中。A杯中溢出液體的質量是400克,B杯中溢出液體的質量是500克,因此球的質量是_ _ _ _ _ _ _ _克..

根據阿基米德原理,圖A中球的浮力為

圖B中球的浮力如下

然而,在圖A中,球沈入液體底部。根據二力平衡法的分析,圖B中的球是浮在液體表面上的,所以

也就是說,

因此。

4.公式法

根據阿基米德原理

這是求浮力的常用公式。

例4三個直徑相同的球A、B、C分別放入水中,當它們最終達到平衡時,如圖3所示,浮力與浮力的關系是_ _ _ _ _ _ _ _ _。

分析了三個球浸入水中的體積關系,由浮力公式可知。

浮力公式是解決浮力問題的重要工具。結合其他方法可以解決幾乎所有的浮力計算問題。根據公式法和二力平衡法,推導出固體物體在液體中的沈浮條件。

根據兩力平衡法的分析,固體物體完全浸沒在液體中有三種可能:漂浮、站立和下沈:

當,沈;暫停時,暫停;當,浮,最後浮。根據浮力公式

因為物體浸沒在液體中。

結合以上幾類:當,物體會下沈;當,物體處於懸浮狀態;運動時,物體會向上運動,最終處於漂浮狀態。這是壹個重要的結論,請看下面的例子。

例5測量人體血液密度的方法是:將不同密度的硫酸銅溶液分別放入幾個試管中,然後在每個試管中滴入壹滴血液。如果血液懸浮在試管中,那麽血液的密度將是_ _ _ _ _ _ _ _(填寫大於、等於或小於試管中硫酸銅溶液的密度)。

分析因為血液懸浮在試管中的硫酸銅溶液中,所以ρ血液= ρ硫酸銅,血液的密度等於試管中硫酸銅溶液的密度。

第三,綜合應用

對於綜合性問題,即浮力與密度、壓力、兩力平衡條件和杠桿的組合,只要靈活運用上述方法,就能順利解題。請看下面的例子。

例6某同學用同壹臺密度計測量並比較A液和B液的密度,測量情況如圖4所示,所以A液和B液的密度關系是()。

A.

B.

C.

D.不確定

在解析圖中,液體A和液體B都能使密度計浮在液面上。由二力平衡法可知,F浮A = F浮B = G,且由於密度計浸入液體A中的體積大於浸入液體B中的體積,即。因此,從公式法可知,有

尤基人

所以選項c是正確的。

示例7圖5是水分配器結構的示意性剖視圖。控水櫃中的浮體A和閥門C通過光桿連接。已知桶內水位為40cm高,閥門C的截面積為1 cm2。不考慮浮體A和閥門C本身的質量,維持壹定水位時,浮體A的浮力是多少?

首先,對浮體A進行受力分析。浮體A被浮力和閥門C對浮體A的壓力平衡,所以。

閥門C對浮體A的壓力和浮體A對閥門C的支撐力是壹對相互作用力,大小相等,方向相反,所以浮體A對閥門C的支撐力也等於浮體A的浮力,也就是說,

然後,對閥門C進行受力分析。因為閥C由水壓和浮體A的支撐力平衡,而與重力無關,因此,

例8壹塊冰浮在水面上,那麽當冰融化時,它的水位有變化嗎?如果冰中含有石塊或木塊,水位會有怎樣的變化?

為了判斷融冰前後水位的變化,需要比較融冰前和融冰後V排的大小,即融冰後木頭或石頭的開水體積。

(1)如果冰中沒有雜質,設冰的質量為m冰,冰融化後變成水的質量為m冰水。因為冰在融化前會漂浮,所以它是

,

也就是說,

融化後,再次

因此,

因此,冰融化前後水位不變。

(2)如果冰中含有木塊,則可以知道冰和木塊在冰融化前是漂浮的。

,即

冰融化後,已知為(1)

由於木塊的漂浮,有

因此,那就是

所以,

所以融冰前後水位沒有變化。

(3)如果冰中含有石塊,冰在融化前會用冰塊和石塊進行處理。那就漂浮吧

,也就是。

當冰融化成水時,因為石頭下沈,那麽

,

因此。

原《中學物理教學參考》2005.9

如何識別電路圖

四川省樂至縣三星吳忠良中學唐

正確識別電路圖是初中生最基本的能力要求。有些電氣計算總是需要提前分析,在中考中占很大比重。中考電氣壓軸題的難點和重點往往是電路識別的問題,壹般學生很難理解,也是涉及電氣知識的高中學習和後期工作中經常會遇到的問題。因此,必須高度重視。為了通過識別回路,我們必須清除知識和方法上的障礙。現提出幾個關鍵問題,與大家探討,以求引起更多關註。

壹、串聯和並聯電路的概念和特點

人教版新教材八年級上冊第106頁說:“兩個小燈泡首尾相連,再接在電路上,我們說這兩個燈泡串聯”和“兩個小燈泡兩端分別接在電路上,然後我們說這兩個燈泡並聯”,老教材第二冊第57頁也有描述。

從上面對串並聯的定義,不難看出串並聯電路的特點。串聯電路只有壹路,所有電器都是通斷的,相互影響。無論開關接在哪裏,並聯電路都有兩個或兩個以上的支路,每個電器獨立工作。主幹電路的開關控制整個電路,分支電路的開關只控制它所在的那個。

二、串聯和並聯電路的判斷方法

1.用電氣連接法分析電路中電器的連接方法。電器壹個接壹個串聯,電路兩點之間並聯的是並聯的。

2.電流法在串聯電路中沒有支路,並聯電路中的主電流在支路中被分成幾部分。

3.* * *相同連接點法串聯時,壹個電器與另壹個電器只有壹個* *相同的連接點,而並聯時,壹個電器與另壹個電器有兩個* *相同的連接點。

4.分析電路連接時,從電源正極開始,順著電流的方向,到達電源負極。

5.因為初中多臺電器的連接不涉及串聯,所以電路連接的最終結果只能是兩種基本電路連接方式中的壹種——串聯和並聯。

6.由於電路圖繪制方法的多樣性,學生不習慣,很難識別。這時候只需要把原始電路圖整理出來,繪制成常用的標準形式,透過現象看本質。如圖1,標準形式是圖2,圖3是圖4,圖5是圖6,圖7和圖8都能把它畫成標準形式。

圖1圖2

圖3圖4

圖5圖6

圖7圖8

三、幾種常見電路元件的特殊處理

當我們分析電路連接時,我們經常把重點放在電器上。其他元件,如開關、電壓表和電流表,對我們分析復雜電路有很大的負面影響。如果能從電路圖中去掉壹些元件,並保證去掉後不會影響電器原有的連接,就可以簡化原有的電路圖,以便揭開廬山真面目。為此,我們完全可以根據去掉的部件的特性進行簡化,方法是:

1.如果開關閉合,在原開關處畫壹根線連接;如果開關斷開,則完全移除該路徑。

2.伏特計因為伏特計的電阻很大,可以認為伏特計是開路,把伏特計拆下來就行了。

3.安培計因為安培計的電阻很小,所以可以認為安培計短路了,安培計拆下來要用導線連接。

用上述方法得到的簡化圖表明,電器的連接是原電路中電器的連接。這壹步最好用鉛筆在草稿紙上畫出原始電路圖,然後從電源正極開始壹個壹個地增刪,直到電源負極。例如,在圖9中,當開關S和S都斷開時,我們需要判斷電阻R和R and R的連接。開關、電壓表和電流表的簡化電路圖分別如圖10、11和12所示。從圖12中我們可以很容易地看出,電阻R and R是串聯的。

圖9圖10

圖11圖12

第四,關於電的表示問題

先搞清楚每個電表測的是什麽物理量。電流表測的電流取決於它接的是哪種方式,電壓表測的是誰的電壓取決於電壓表直接接在誰的端子上(註:電源電壓是總電壓,即最高電壓,如圖10,不能說電壓表測的是電源和R1之間的總電壓,而只是R3的電壓)。有時候對於比較復雜的電路,需要結合以上第三項對電路進行簡化,然後根據原電路圖將電流表逐壹還原到電路中進行判斷,以降低難度。

五、滑動變阻器的更換

首先明確滑動變阻器的連接。因為滑動變阻器的使用是“壹個壹個,壹個壹個”,所以連接電路的是滑塊和下端子之間的部分。很多人看不懂線路圖上滑動變阻器的連接,卻不明白物理連接和元件的符號壹模壹樣。實際上,當滑塊滑動時,我們可以在電路圖上直接看到這部分是變長了還是變短了,從而確定連接到電路上的電阻值是變大了還是變小了。只有當我們真正理解了這個問題。如圖13所示,滑動變阻器的元件符號上有斜線的部分為連接電路部分。

圖13圖14

圖15圖16

以上電路分析的分解方法只是為那些“山窮水盡”的人提供了壹個化困難為困難、鞏固基本功的輔助策略,可以欣然使用。實際上,我們對電路的分析是壹個復雜的綜合,需要思維的流暢性和閃電般的全面,不被上述方法所束縛,只有在必要的時候才能靈活綜合運用。我們要註意把每壹種方法都看成是參與化學反應的反應物。我們希望的是這些反應物參與化學反應生成新的物質,發生質變,發散有差異,否則就弄巧成拙,事倍功半了。我們來看看2003年中考計算題的電路。在圖14(廣州圖8)中,應該馬上看到,當S1和S2斷開時,電阻R1與R2串聯,電壓表測量R2的電壓,電流表測量通過R1或R2的電流;當S1和S2閉合時,電阻R2短路,R1和R3並聯,電流表測主電流,電壓表指示0,以此類推。在圖15(蘭洲圖23)中,當S1和S2斷開時,L和R1串聯,當S1和S2閉合時,R1和R2並聯;在所有情況下,變阻器R1將Pb部分連接到電路中。當滑塊P滑動到A端時,連接電路的電阻值增加。如果滑塊P滑動到B端,連接電路的電阻值減小,電壓表的指示不變,就是電源電壓。等等,我們要做好準備。圖16(青海省地圖11)的情況呢?對於那些知識技能和心理素質都很好的人來說,這個問題不過是壹只可以隨便戳穿的紙老虎!

值得壹提的是,很多人害怕這些動態情況,比如開關的通斷,滑動變阻器的滑動,無所適從。其實我們只需要保持清醒的頭腦,分清最重要的情況。孤立迷茫地看問題是通病。切記分而治之才是上策,急退不可取!學習是毋庸置疑的,但有疑問才有進步。大膽嘗試,註意自己的案例分析,反思自己的錯誤。只要不反復犯錯,錯誤不就是壹步步向正確靠近嗎?人非聖賢,孰能無過,知錯就改。誰也不能隨隨便便成功。“所有的堅持遲早都會有回報的。”彩虹總是在暴風雨之後。

物理學科中數據表問題的求解技巧

鄭艾,湖北省荊州中醫學院

近年來,在各種物理考試中,出現了壹些要求根據題幹中所列數據表材料進行回答的題型。現在結合實例來談談解決此類問題的壹般方法和技巧。

壹、根據數據變化趨勢,分析推理回答。

例1為了研究燈絲溫度對白熾燈平均使用壽命的影響,某研究所進行了如下實驗。燈泡中惰性氣體的壓力保持在0.1大氣壓,鎢絲的厚度為250μm。通過改變鎢絲中的電流,測量燈泡的平均使用壽命與燈絲溫度和電流之間的關系,如下表所示。

燈絲溫度電流/平均使用壽命/小時

2000 6.05 800

2200 6.61 377

2300 7.48 29.5

2600 8.34 3.4

實驗數據分析表明,在相同實驗條件下,燈絲溫度為180090時,燈絲的平均使用壽命最接近()。

A.50h B.800h C.500h D.1600h

(2003年湖北省荊州市中考樣題)

針對這壹問題,要求根據“燈絲溫度對白熾燈平均壽命影響的研究”數據記錄表,選取燈絲溫度為1800℃時燈泡平均壽命的可能值。

根據表格,燈絲溫度越低,燈泡的平均壽命越長。當燈絲溫度為2000℃時,平均壽命為800小時..燈絲溫度為1800℃時,燈泡的平均壽命應大於800h,因此可以判斷D是正確的。

二、根據數據變化規律,定量計算答案。

例2拍照時,選擇不同的“光圈”來控制鏡頭的進光面積;選擇不同的快門速度來控制鏡頭的進光時間。兩者結合的目的是保持負片的光能不變,光能太大或太小都拍不出好照片。下表顯示了在特定情況下光圈和快門的幾種正確組合。在“快門”壹行中,“15”表示快門開啟時間為1s/15,以此類推。在“光圈”壹行中,“16”表示鏡頭透明部分的直徑等於鏡頭焦距65435。計算光圈線最後壹格要填的數字。

光圈16 118 5.64 2.8

快門15 30 60 125 250 500 1000

(2003年全國初中應用物理知識競賽試題)

通過分析表中“快門”的數據,發現從15到1000,後面的數據總是前面相鄰數據的兩倍。觀察“光圈”數據,發現1、3、5數據(即奇數數據)依次遞減1/2。設第七個數據為X,X應為第五個數據的1/2,即x/4=1/2,所以X = 20。

當然,這個問題也可以根據“快門”和“光圈”的定量關系來回答

第三,根據數據變化規律,展開數據回答

例3壹個課外興趣小組用已知密度的四種不同液體裝滿塑料桶,用彈簧測力計稱重,並將數據記錄在下表中。

液體密度(克/立方厘米)0.8 1.0 1.2 1.4

彈簧測力計的指示(n) 1.6 1.8 2.0 2.2

(1)如果小桶內裝密度未知的液體時,彈簧測力計的指示為2.3N,小紅計算出液體的密度為_ _ _ _ _ _ kg/m3。

(2)當彈簧測力計指示_ _ _ _ _ n時,液體密度為零。

(山東省濟南市2002年中考)

為解決此問題,表中列出了測力計讀數和液體密度的相應值,但要回答的測力計讀數或密度值不包括在列出的數據中。這時可以根據表內數據之間的變化規律,將表內數據展開兩邊,然後進行回答。

展開的表格數據如下:

液體密度(克/立方厘米)0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.5

彈簧測力計的指標(n)為0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.3。

根據展開的數據表,可以輕松回答。

第四,根據數據變化趨勢,定性總結回答。

為了研究不同顏色物體的吸熱能力,進行了以下實驗:

在兩個奶瓶中分別倒入相同質量和溫度的水,分別用白紙和黑紙將奶瓶包好。如圖所示。然後把兩個瓶子放在陽光下,每3分鐘測量壹次瓶子裏的水溫。

經過半小時的實驗,瓶內水溫的變化如下表所示:

日照時間/分鐘0 369 12 15 18 21 24 27 30

白紙瓶溫度/℃

黑紙瓶溫度/℃

妳分析了實驗數據並得出結論:

(2003年湖北省荊州市中考樣題)

從實驗記錄數據表可以看出,兩個瓶子的溫度都是隨著日照時間的增加而上升的,只是上升的幅度不同,上升的數據沒有具體的規律。因此,可以定性地得出結論,隨著日照時間的增加,白紙瓶和黑紙瓶的溫度都在上升,但白紙瓶的溫度上升較慢,而黑紙瓶的溫度上升較快,說明白物體的吸熱能力弱,黑物體的吸熱能力強。

中學物理(哈爾濱),2004.438+0。

進入“城市熱島效應”

山東壽光世紀中學尹老師

適用範圍:適合初中學生拓展知識面,能夠將所學物理知識與現實生活聯系起來,符合中考學生應用知識解決實際問題的精神。

大家可能都有過這樣的經歷:身處城市,會覺得酷熱難耐;然而,當我們來到農村,可以感受到迎面吹來的涼風,頓時讓妳神清氣爽,筋疲力盡。為什麽城市和鄉村的溫差這麽大?這是城市熱島效應造成的。因此,我們有必要進入“城市熱島效應”。

所謂城市熱島效應,通俗的說就是城市化的發展,導致城市內氣溫高於外圍郊區的現象。在氣象學的近地面大氣等溫線圖上,郊區廣大區域的氣溫變化不大,像平靜的海面,而市區則是明顯的高溫區,像凸出海面的島嶼。因為這個島代表的是高溫城區,所以被形象地稱為城市熱島。夏季,城市部分地區氣溫可達6℃甚至高於郊區,形成高強度熱島。

可見城市熱島體現的是溫差的概念。只要城市和郊區存在明顯的溫差,就可以說存在城市熱島。所以城市熱島可能壹年四季都會出現。但對於居民生活的影響,主要是夏季高溫天氣的熱島效應。醫學研究表明,環境溫度與人體生理活動密切相關。當環境溫度高於28℃時,人會感到不舒服。溫度再高,也容易導致煩躁、中暑、精神失常;氣溫高於34度,頻繁的熱浪還會引發壹系列疾病,尤其是心腦血管和呼吸系統疾病的發病率,死亡率明顯增加。此外,高溫還會加快光化學反應速率,從而增加大氣中O3的濃度,加重空氣汙染,進壹步危害人體健康。

那麽,城市熱島是如何形成的呢?或者說是什麽造成了城市熱島?城市熱島的形成顯然與城市化的發展密不可分,其形成有四個直接原因:

首先是城市下墊面(大氣底部與地表的接觸面)特征的影響。城市中大量的人工結構,如鋪地面和各種建築墻體,改變了下墊面的熱性質。這些人造結構吸熱快,熱容量小。在相同的太陽輻射條件下,它們比自然下墊面(綠地、水面等)升溫更快。),所以它們的地表溫度明顯高於自然下墊面。比如夏天,草坪溫度32℃,樹冠溫度30℃,水泥地面溫度可達57℃,瀝青路面溫度高達63℃。這些高溫物體形成了巨大的熱源,烘烤著周圍的大氣和我們的生存環境。她們怎麽可能不辣?

第二個主要原因是城市空氣汙染。機動車、工業生產和城市中大量的人的活動產生了大量的氮氧化物、二氧化碳、粉塵等,它們可以從環境中的熱輻射中吸收大量的能量,產生眾所周知的溫室效應,造成大氣的進壹步變暖。

第三個主要原因是人為熱源的影響。工廠、機動車、居民生活等。,燃燒各種燃料,消耗大量能源。無數的爐子在燃燒,散發著熱量!

第四個原因是城市中的自然下墊面減少了。建築物、廣場、道路等。在城市中增加了很多,綠地、水體等自然因素相應減少,放出的熱量多,吸收的熱量少,緩解熱島效應的能力減弱。

由於城市中人工構築物的增加和自然下墊面的減少是熱島效應的主要原因,因此通過各種渠道增加城市中自然下墊面的比例是緩解城市熱島效應的有效途徑之壹。

城市綠地是城市的主要自然因素,大力發展城市綠化是減少熱島影響的關鍵措施。綠地可以吸收太陽輻射,吸收的輻射能量大部分用於植物蒸騰耗熱並在光合作用中轉化為化學能,用於提高環境溫度的熱量大大減少。綠地中的園林植物不斷通過蒸騰作用從環境中吸收熱量,降低周圍空氣的溫度。每公頃綠地每天可以從周圍環境吸收81.8 MJ的熱量,相當於189空調的制冷效果。園林植物可以通過光合作用吸收空氣中的二氧化碳。壹公頃綠地平均每天可以吸收1.8噸二氧化碳,減弱溫室效應。此外,園林植物可以保留空氣中的灰塵,每公頃綠地每年可以保留2.2噸灰塵,使環境大氣中的灰塵含量減少50%左右,進壹步抑制大氣溫度上升。

結果表明,城市綠化覆蓋率與熱島強度成反比。綠化覆蓋率越高,熱島強度越低。當覆蓋率大於30%時,熱島效應明顯減弱。當覆蓋率大於50%時,綠地對熱島的削減作用極其明顯。規模大於3公頃、綠化覆蓋率大於60%的集中綠地,基本相當於郊區自然下墊面的溫度,即消除了熱島現象,在城市中形成了以綠地為中心的低溫區,成為人們戶外遊憩活動的優良環境。

除了綠地可以有效緩解城市熱島效應外,水面和風也是緩解城市熱島的有效因素。水的熱容量大,在吸收相同熱量的情況下,溫升值最小,說明溫度低於其他下墊面;水面蒸發吸熱也能降低水體溫度。風能帶走了城市的熱量,也能在壹定程度上緩解城市熱島。所以在城市建築的規劃中,要結合當地的風向,不是把所有的建築都建成東西向,而是建成便於空氣流通的模式;同時,最好拆掉壹些單位的高中圍墻,建圍墻,增加空氣流通。

同時,減少人為放熱,盡可能將民用煤改為液化氣、天然氣,集中供熱也是重要對策。

因為熱島效應關系到每個人的切身利益,我們應該從自身做起,盡最大努力減緩熱島效應。比如我們可以坐公交出行,就不開私家車,短途最好騎自行車;夏天最好把空調開大壹點。

如果每個人都能重視起來,我相信在大家的努力下,我們的夏天將不再太熱,我們的城市將變得越來越宜居。