2022年中考物理二轮复习课件：压强、浮力综合计算

这是一份2022年中考物理二轮复习课件：压强、浮力综合计算，共27页。PPT课件主要包含了漂浮类基础模型，G物－F拉，G物＋F拉，G物＋F压，G物－F，针对图3，针对图5，G容＋G物，＋F浮，G容＋G液＋F浮等内容，欢迎下载使用。

静态压强、浮力综合计算步骤：(1)根据物体状态，进行受力分析；(2)根据受力分析列出等式；(3)寻找已知量和所求量的关系，代入公式求解
常见的计算物理量分析如下(物块的重力为G物，绳子的拉力为F拉 )：
＝_____________
F压＝F支＝____________
___________
例1 如图所示，已知容器重为1 N、底面积为200 cm2，装入水的质量为2 kg. 将边长为10 cm的正方体木块A放入容器中的水中，木块A静止时有 的体积露出水面．水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg，求：(1)在图中作出木块A的受力示意图，并写出相关力的关系；
(2)木块A浸入水中的体积；(3)木块A受到的浮力大小；(4)木块A的密度；(5)放入木块A后，水对容器底的压强；(6)放入木块A后，液面上升的高度；(7)放入木块A后，水对容器底部的压强变化量；(8)放入木块A后，容器对桌面的压强．
(6)放入木块A后液面上升的高度Δh＝ ＝ ＝0.03 m(7)放入木块A后，液体对容器底部的压强变化量Δp＝ρgΔh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.03 m＝300 Pa(8)容器对桌面的压力F压＝G＋G容＋G水＝6 N＋1 N＋2 kg×10 N/kg＝27 N容器对桌面的压强p压＝ ＝ ＝1 350 Pa
变式1　(给木块施加向下的压力)如图所示，已知容器的重为1 N、底面积为200 cm2，装入水的质量为2 kg.用力F将边长为10 cm、重力为6 N的正方体木块A逐渐向下压，使其恰好完全浸没在水中(水未溢出)，已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg，求：(1)施加在木块A上的力F大小；(2)施力前后水对容器底部压强的增加量；(3)施力前后容器对桌面的压强变化量．
解：(1)木块受到的浮力F浮＝ρgV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1×10－3 m3＝10 N木块A受到压力的大小F＝F浮－G＝10 N－6 N＝4 N(2)水对容器底部压力的增加量ΔF＝F＝4 N水对容器底部压强的增加量Δp＝ ＝ ＝200 Pa(3)容器底对桌面压力的增加量ΔF′＝F＝4 N容器底对桌面压强的增加量Δp′＝ ＝ ＝200 Pa
变式2　(将木块用细绳拉住)如图所示，往底面积为100 cm2的容器中加入一些水，再将一个质量为500 g，体积为600 cm3的木块用轻质细线拉住，让其浸没在该柱形容器中，已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg，求：(1)木块受到的浮力．(2)细线对木块的拉力．(3)细线剪断后，木块静止时浸入水中的体积．(4)剪断细线，待木块静止后，水对容器底部压强变化量．
解：(1)根据阿基米德原理可知，木块受到的浮力F浮＝ρgV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×600×10－6 m3＝6 N(2)木块受到的重力G＝mg＝500×10－3 kg×10 N/kg＝5 N，分析木块的受力可知，木块受到向下的重力、向下的拉力和向上的浮力，所以细线对木块的拉力F＝F浮－G＝6 N－5 N＝1 N(3)细线剪断后，木块最终漂浮在水面上，所受浮力等于重力，由F浮＝ρgV排可知此时浸入水中的体积为V排′＝ ＝ ＝5×10－4 m3＝500 cm3
(4)由题干信息和第(3)题可知，剪断细绳木块最终静止后，排开水的体积变化量ΔV排＝V物－V排′＝600 cm3－500 cm3＝100 cm3＝1×10－4 m3水面高度的变化量Δh＝ ＝ ＝0.01 m由p＝ρgh可知水对容器底部压强的变化量Δp＝ρgΔh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.01 m＝100 Pa
1. (2020孝感)物块P与金属球Q用细线连接，一起放入装有一定质量水的柱状容器内，二者恰好悬浮，如图甲所示，此时柱状容器中水的深度为23 cm；物块P重1 N、体积为1.25×10－4 m3(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)．求：(1)图甲中水对容器底部的压强；(2)图甲中物块P所受浮力的大小；(3)若剪断细线，物块P上浮，金属球Q下沉，待稳定后，物块P漂浮于水面，如图乙所示，则此时物块P露出水面的体积．
解：(1)容器底部受到水的压强为p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×23×10－2 m＝2.3×103 Pa(2)物块P浸没在水中V排＝VP＝1.25×10－4 m3由阿基米德原理知物块P所受浮力F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1.25×10－4 m3＝1.25 N
(3)因为物块P漂浮于水面，由二力平衡知F浮′＝G＝1 N 由F浮＝ρgV知V排′＝ ＝ ＝1.0×10－4 m3物块P露出水面的体积V露＝VP－V排′＝1.25×10－4 m3－1.0×10－4 m3＝2.5×10－5 m3
物体入水/出水引起的液面变化相关计算1. 根据初末状态画出情境图；2. 根据情境图算出Δh(杆体积、质量忽略不计，排水是注水的逆过程，同样遵循以下规律)：(1)液面在物体的上下表面以外：
(2)液面在物体的上下表面之间：①已知ΔV排　　　　 ②已知加减液体的体积ΔV液
3. 利用公式求解计算．
例2　(排水类)如图所示，正方体木块漂浮在水面上，总体积的 露出水面，不可伸长的悬绳处于松弛状态.已知绳子能承受的最大拉力为5 N，木块边长为0.1 m，容器底面积为0.04 m2，容器中水足够多，容器底有一阀门K.
(1)在图乙中画出物体在悬绳处于松弛状态的受力示意图．
(2)打开阀门K，使水缓慢流出，细绳刚好断裂后关闭阀门停止放水．①在图丙中画出细绳即将断裂时的受力示意图；②求此过程排开水的质量．
解：②细绳刚好断裂时物体所受的浮力F浮′＝G－F拉＝8 N－5 N＝3 N根据阿基米德原理可知F浮′＝G排m排＝ ＝0.3 kg
1. (2018咸宁)小宇给家里楼顶的水箱制作了自动加水装置，初步设计如图所示，将两个完全相同的实心圆柱体A、B通过细线与一压力传感开关相连，吊在水平放置的圆柱形水箱中，已知每个圆柱体重为6 N，底面积为50 cm2.当水箱储水深度降到10 cm，圆柱体B一半浸在水中时，压力传感开关所受拉力达到10 N，其闭合开始加水．(细线质量与体积均忽略不计)请求：(1)刚开始加水时，水箱底部所受水的压强．(2)圆柱体的密度．(3)当水箱储水深度达到1.5 m时，压力传感开关所受拉力为5 N，其断开停止加水，求应设计A、B间细线的长度．
解：(1)刚开始加水时的深度为 h1＝10 cm＝0.1 m水箱底部所受水的压强为p＝ρ水gh1＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.1 m＝1×103 Pa
(2)当压力传感开关受10 N拉力时，圆柱体B所受浮力为F浮＝G总－F1＝12 N－10 N＝2 N由阿基米德原理F浮＝ρ水g 可得V＝ ＝ ＝4×10－4 m3圆柱体的密度为ρ＝ ＝ ＝1.5×103 kg/m3
2. (2021恩施州)如图，柱状容器下方装有一阀门，容器底面积为S＝200 cm2，另有一边长为L1＝10 cm的正方体木块，表面涂有很薄的一层蜡，防止木块吸水(蜡的质量可忽略)，现将木块用细绳固定在容器底部，再往容器内倒入一定量的水，使木块上表面刚好与水面相平，绳长L2＝20 cm，木块的密度为ρ木＝0.6×103 kg/m3.求：
(1)图中水对容器底的压强？(2)若从阀门放出m1＝300 g的水后，木块受到的浮力多大？(3)若从阀门继续放出m2＝200 g的水后，细绳的拉力多大？
解：(1)由题意可知，木块静止时，上表面刚好与水面相平，则此时容器中水的深度为h＝L1＋L2＝10 cm＋20 cm＝30 cm＝0.3 m由p＝ρgh可得，水对容器底的压强p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.3 m＝3×103 Pa
(2)从阀门放出m1＝300 g＝0.3 kg的水后，放出水的体积V1＝ ＝ ＝3×10－4 m3假设绳子有拉力，则容器中的水面下降的高度h1＝ ＝ ＝0.03 m＝3 cm
所以木块浸入水中的深度h1′＝10 cm－3 cm＝7 cm＝0.07 m木块浸入水中的体积V木浸＝S水h1′＝(0.1 m)2×0.07 m＝7×10－4 m3则木块受到的浮力F浮＝ρ水gV木浸＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×7×10－4 m3＝7 N因木块重力G木＝m木g＝ρ木gV木＝0.6×103 kg/m3×10 N/kg×(0.1 m)3＝6 NF浮＞G木，假设成立，即此时F浮＝7 N
(3)当绳子恰好无拉力时，木块受到的浮力F浮′＝G木＝6 N，木块排开水的体积V排′＝ ＝ ＝6×10－4 m3则木块露出水面的体积V露＝V木－V排′＝10×10×10×10－6 m3－6×10－4 m3＝0.4×10－3 m3此时放出的水的体积V放＝(S容－S木)×h露＝(200×10－4 m2－10×10×10－4 m2)×0.04 m＝4×10－4 m3放出水的质量m放＝ρ水V放＝1.0×103 kg/m3×4×10－4 m3＝0.4 kg＝400 gm放＜m1＋m2，即400 g＜500 g，所以此时绳拉力F拉＝0
3. (2021黄石)如图所示，将密度为0.6×103 kg/m3，高度为8 cm，底面积为20 cm2的实心圆柱体竖直放在底面积为100 cm2水平放置的容器中．(水的密度为1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)(1)没加水时，圆柱体对容器底的压强；
(2)向容器内加水，当水加到3 cm深时，求容器底对圆柱体的支持力大小；(3)继续向容器中加水，当水深为6 cm时，求圆柱体竖直静止时，圆柱体浸入水中的深度h.