利用相互作用力關(guān)系　處理液體壓強變化問題

(江蘇省蘇州市工業(yè)園區(qū)星港學(xué)校，江蘇　蘇州　215021)

在液體中放入物體或者液體中冰塊熔化等會導(dǎo)致液體對容器底部壓強變化，這是“壓強與浮力”一章的難點問題，很多學(xué)生遇到此類問題時往往無從下手。在教學(xué)過程中若能指導(dǎo)學(xué)生用簡便的方法處理復(fù)雜的問題，勢必能為學(xué)生指出一條光明大道，大大提高解題的效率。本文利用相互作用力的關(guān)系，結(jié)合浮力產(chǎn)生的基本原理來求解或比較液體壓強的變化量。

1　由一道習(xí)題想到的處理方法

例1(由2015年德州中考題改編)：如圖1所示，桌面上甲、乙兩個相同的容器，有體積相同的實心木球和銅球，容器中分別裝有等質(zhì)量的水和酒精。水、酒精、木球和銅球的密度關(guān)系為：ρ木<ρ酒精<ρ水<ρ銅。將木球放入水中、銅球放入酒精中(無液體外溢)，靜止時木球和鐵球所受浮力的大小分別為F1和F2，水和酒精對容器底部的壓強分別為p1和p2，則F1F2，p1p2(選填“大于”“小于”或“等于”)。

圖1

解析：將木球放入水中、銅球放入酒精中處于靜止時，由密度的關(guān)系可知木球漂浮在水面上，銅球沉于酒精底部。兩球受到的浮力分別為F1=G木=ρ木V球g,F2=G排=ρ酒精V球g，因為ρ木<ρ酒精，所以F1

由此可見，當(dāng)在液體中放入物體導(dǎo)致液體對容器底部壓強增加的情況，可以根據(jù)物體對液體產(chǎn)生的壓力導(dǎo)致液體對容器底部的壓力增加來求解，而壓力的增加量即為物體受到的浮力大小，即ΔF=F浮。

2　結(jié)論應(yīng)用

2.1　利用結(jié)論巧解液壓變化量

圖2

(1) 冰塊受到的浮力；

(2) 物體的密度；

(3) 當(dāng)冰塊全部熔化后，容器底部受到水的壓強變化量是多少？

解析：(1)F浮=4.2N；

(2)V物=0.5×10-4m3，ρ物=1.2×103kg/m3；

2.3　利用結(jié)論快速判斷液體對容器底部壓強的變化

例3(由2016年重慶中考B卷改編)：在甲、乙圓柱形容器中盛有兩種不同的液體，將兩個相同的小球分別放入液體中，小球靜止時位置如圖3所示，此時液面相平。則取出小球后容器底部壓強變化量較小的是(填“甲”或“乙”)。

圖3

解析：若從Δp=ρgΔh的角度處理問題，會發(fā)現(xiàn)ρ甲>ρ乙,Δh甲<Δh乙，所以無法直接判斷Δp甲和Δp乙的大小關(guān)系。

3　結(jié)語

利用相互作用力的關(guān)系處理液體壓強的變化問題適用于冰熔化等問題，可以大大降低分析問題的難度，又加深了學(xué)生對浮力和壓強知識的理解，同時又使學(xué)生綜合分析問題的能力大大提高。用相互作用力這一知識為腳手架，搭建了浮力、壓力、液體壓強之間的橋梁，巧妙地突破了難點，提高了解題的效率。