初中物理壓強(qiáng)變化題的解題方法

【中圖分類號(hào)】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】C 【文章編號(hào)】1673-8209(2009)8-0163-02

【摘要】初中物理壓強(qiáng)變化題的分析和解答需要學(xué)生綜合運(yùn)用多個(gè)壓強(qiáng)公式和壓力公式，同時(shí)也要掌握控制變量法，是初中學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。在教學(xué)過程中，用簡(jiǎn)潔的三部分分解法將各部分相關(guān)物理量的大小關(guān)系展現(xiàn)在學(xué)生面前，有助于學(xué)生掌握對(duì)這類題目的理解和解答。

【關(guān)鍵詞】初中物理壓強(qiáng)變化題;原壓強(qiáng);現(xiàn)壓強(qiáng);變化的壓強(qiáng)

初中物理壓強(qiáng)變化題的題目可以分為固體壓強(qiáng)和液體壓強(qiáng)兩種情況，這兩種情況的題目設(shè)置情況不同，但是題目的設(shè)置一般分為三部分:第一部分是原壓強(qiáng)或壓力，即兩個(gè)實(shí)心正方體放在水平面上，它們對(duì)水平面有一壓強(qiáng)或壓力的關(guān)系;或兩個(gè)完全相同或底面積不同的圓柱形容器中裝有質(zhì)量或體積相同的不同液體時(shí)對(duì)容器底部的壓強(qiáng)或壓力。第二部分是變化的壓強(qiáng)或壓力，即分別對(duì)兩個(gè)正方體做如下改變后對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)或壓力:豎直或水平方向切去一部分;在正方體上方施加豎直向上或豎直向下的力;在正方體上方放一個(gè)物體。或是對(duì)裝在容器中的不同液體經(jīng)過如下的改變后對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)或壓力:抽出或裝入一定量的液體;將甲乙兩個(gè)金屬球浸沒在不同液體中或從不同液體中取出。第三部分是現(xiàn)壓強(qiáng)或壓力，即經(jīng)過上述變化后剩余固體對(duì)水平面或剩余液體對(duì)容器底產(chǎn)生的壓強(qiáng)或壓力。這三部分的壓強(qiáng)或壓力的大小關(guān)系在題目中一般會(huì)告訴其中兩個(gè)，讓你通過分析得出第三個(gè)。

在教學(xué)過程中我發(fā)現(xiàn)這種題目的上述特點(diǎn)后，解答這種題目的過程和方法也就可以從這三部分出發(fā)，找出題目中已知的兩個(gè)壓強(qiáng)或壓力的大小關(guān)系，通過合適的公式用控制變量法推導(dǎo)出與第三個(gè)壓強(qiáng)或壓力的關(guān)系有關(guān)的各物理量之間的大小關(guān)系就可以得出答案。因?yàn)轭}目中的固體是實(shí)心均勻的方體，液體是裝在柱形容器中的，所以適用的壓強(qiáng)公式都有:p=F/S和p=ρgh兩個(gè)，壓力公式都有:F=G和F=pS兩個(gè)，對(duì)適合公式的選擇將是這類題目中比較重要和難度較大的地方，下面通過一些題目講解這類題目中的具體解法。

例1 如圖1所示，質(zhì)量相同的甲、乙兩個(gè)均勻?qū)嵭恼襟w放在水平地面上。若分別沿豎直方向截去厚度相等的部分后，則剩余部分對(duì)水平地面的壓強(qiáng)p甲和p乙的關(guān)系為——(C)(此題選自2008-2009學(xué)年度第二學(xué)期上海市普陀區(qū)初三質(zhì)量調(diào)研試卷)

A.p甲p乙。 D.以上都有可能。

分析:此題為固體壓強(qiáng)經(jīng)豎直方向切割后的壓強(qiáng)大小關(guān)系比較。由公式p=ρgh可知，豎直方向切割不影響固體的密度和高度，所以切割后剩余部分對(duì)地面的壓強(qiáng)與切割前相同，即與原壓強(qiáng)相等。原壓強(qiáng)的判斷是:因質(zhì)量相等，則重力相等，壓力相等，所以由公式p=F/S可得，在壓力相等時(shí)，由圖可知S甲p乙。故答案選C。

例2 如圖2所示，甲、乙兩個(gè)正方體分別放置在水平地面上，且它們各自對(duì)地面的壓強(qiáng)相等。若分別在兩個(gè)正方體的上部，沿水平方向截去相同高度后，則甲、乙的剩余部分對(duì)地面壓強(qiáng)p以及剩余部分質(zhì)量m的大小關(guān)系為——(C)(此題選自2009年上海市靜安區(qū)調(diào)研試卷九年級(jí)理化試卷物理部分)

A.p甲m乙。

C.p甲>p乙;m甲>m乙。 D.p甲>p乙;m甲=m乙。

分析:此題為固體壓強(qiáng)經(jīng)水平方向切割后的壓強(qiáng)和質(zhì)量大小關(guān)系比較。先分析壓強(qiáng):因原壓強(qiáng)相等，變化的壓強(qiáng)是截去高度相等的部分，由公式p=ρgh可知，只需判斷甲、乙正方體的密度關(guān)系即可得截去部分壓強(qiáng)大小即變化的壓強(qiáng)大小關(guān)系，進(jìn)而可以得出剩余部分對(duì)地面壓強(qiáng)也就是現(xiàn)壓強(qiáng)的大小關(guān)系。因原壓強(qiáng)相等，則由公式p=ρgh可知:h甲>h乙，所以ρ甲<ρ乙。即變化的壓強(qiáng):p甲p乙。同時(shí)由圖可知:S甲>S乙，再由公式F=pS可得現(xiàn)壓力即剩余部分對(duì)地面的壓力大小為:F甲>F乙，因?yàn)樗綁毫=G=mg，所以有:m甲>m乙。故答案選C

例3 兩個(gè)質(zhì)量相等的實(shí)心均勻正方體放在水平地面上，它們的密度分別為ρ甲、ρ 乙，且ρ甲>ρ乙 。若在兩個(gè)正方體上方分別施加一個(gè)豎直、同方向的力F甲、F乙，且施加的力都小于各自正方體的重力，使兩個(gè)正方體對(duì)水平地面的壓強(qiáng)相同，則力F甲、F乙的大小關(guān)系為:——(A)(此題選自2009年上海市寶山區(qū)中考物理模擬試題)

A.可能是F甲>F乙。 B.可能是F甲= F乙。

C.一定是F甲

分析:此題中原壓強(qiáng)大小關(guān)系不知，但知道兩正方體質(zhì)量相等，且ρ甲>ρ乙 。則可知V甲p乙原。在豎直方向施加一個(gè)小于各自重力的同時(shí)向下或向上的力后，兩正方體對(duì)水平地面壓強(qiáng)相等，即現(xiàn)壓強(qiáng)相等p甲現(xiàn)=p乙現(xiàn)。則施加的力產(chǎn)生的壓強(qiáng)即變化的壓強(qiáng)大小關(guān)系有兩種情況:(1)若施加的力方向是豎直向下的，則p現(xiàn)=p原+p變化，即p甲變化p乙變化，又因?yàn)镾甲F乙;F甲=F乙;F甲p乙現(xiàn)，這與題目壓強(qiáng)相等不符，所以F甲=F乙。故結(jié)論是兩種可能即F甲>F乙;F甲

以上是對(duì)固體壓強(qiáng)變化的題目的分析，下面對(duì)液體壓強(qiáng)變化的題目進(jìn)行分析。

例4 如圖3所示，兩個(gè)完全相同的圓柱形容器內(nèi)分別盛有不同的液體A和B，現(xiàn)從兩容器內(nèi)抽出相同體積的液體后，兩容器內(nèi)剩余液體對(duì)容器底部的壓強(qiáng)相等，則原來未抽出液體前兩容器內(nèi)液體對(duì)容器底部的壓力FA、FB和壓強(qiáng)pA、pB的關(guān)系是——(C)(此題選自上海市虹口區(qū)2009年初三物理中考模擬考試試卷)

A.FA>FB，pA>pB。 B.FA=FB，pA>pB。

C.FA

分析:此題目的已知量是剩余液體對(duì)容器底的壓強(qiáng)相等即現(xiàn)壓強(qiáng)相等pA現(xiàn)=pB現(xiàn)，由圖可知液體A的深度大于液體B即hA>hB，所以由公式p=ρ液gh可得ρA<ρB。同時(shí)還知道從相同容器中抽出體積相同的不同液體，也就是說抽出液體的深度相同，即h抽A=h抽B，加上密度關(guān)系ρA<ρB和公式p=ρ液gh可得抽出液體的壓強(qiáng)關(guān)系，即變化的壓強(qiáng)關(guān)系:pA變化

例5 兩個(gè)完全相同的圓柱形容器內(nèi)分別盛有水和酒精(ρ水>ρ酒精)，將實(shí)心金屬球甲浸沒在水中，實(shí)心金屬球乙浸沒在酒精中，這時(shí)水和酒精對(duì)容器底部的壓強(qiáng)相等，將甲、乙小球從液體中取出后，容器中的液體對(duì)底部的壓強(qiáng)大小仍相等，則可以確定——(D)(此題選自上海市徐匯區(qū)2009年初三物理中考模擬考試試卷)

A.甲球的質(zhì)量等于乙球的質(zhì)量。B.甲球的質(zhì)量小于乙球的質(zhì)量。

C.甲球的體積等于乙球的體積。D.甲球的體積小于乙球的體積。

分析:此題目的已知量是放入金屬球后水和酒精對(duì)容器底部的壓強(qiáng)相等即原壓強(qiáng)相等，以及取出金屬球后兩液體對(duì)容器底部的壓強(qiáng)也相等即現(xiàn)壓強(qiáng)也相等。由此可知金屬球從兩液體中取出后減少的壓強(qiáng)即變化的壓強(qiáng)也一定相等，由公式p=ρ液gh可得:金屬球取出后水面下降的高度即變化的深度小于酒精。而這個(gè)變化的深度是和金屬球的體積有關(guān)，所以可以據(jù)此得出結(jié)論:甲球的體積小于乙球的體積。故答案選D。

從2008年上海市中考試題中這類題目也發(fā)生了一些變化，將原先對(duì)壓強(qiáng)或壓力大小的判斷改為對(duì)變化過程的判斷，當(dāng)然這種變化也可以用上述的方法解答。下面請(qǐng)看例題。

例6 如圖4所示，甲、乙兩個(gè)質(zhì)量相等的均勻?qū)嵭恼襟w放在水平地面上，已知銅的密度大于鐵的密度，可能使甲和乙對(duì)地面的壓強(qiáng)相等的方法是——(D)(此題選自2008年上海市初中畢業(yè)生統(tǒng)一學(xué)業(yè)考試物理試卷)

A.將質(zhì)量相等的銅塊和鐵塊分別放在甲、乙的上面

B.將體積相等的銅塊和鐵塊分別放在甲、乙的上面

C.沿水平方向分別截去質(zhì)量相等的部分

D.沿水平方向分別截去體積相等的部分

分析:此題目中已知的條件是原壓力相等和現(xiàn)壓強(qiáng)相等，并由此來推斷出對(duì)甲乙兩個(gè)正方體做何種變化，是加力還是水平方向切割。由原壓力相等和銅的密度大于鐵可得原壓強(qiáng):p甲>p乙，若加力則變化的壓強(qiáng)大小關(guān)系為:p甲p乙，因?yàn)镾甲F乙。但因?yàn)樵瓑毫妥兓膲毫Χ枷嗟葧r(shí)，現(xiàn)壓力也應(yīng)該相等，則現(xiàn)壓強(qiáng)應(yīng)該是甲大于乙而不是相等，所以選項(xiàng)C不正確。則答案應(yīng)選:D。

以上是我在教學(xué)工作中總結(jié)出來的初中物理壓強(qiáng)變化題的解題方法，希望這些方法可以幫助學(xué)生理解和掌握初中物理壓強(qiáng)變化題。