一道压强题所综合的物理知识

一道压强题所综合的物理知识 襄阳市第47中学 陈德智例：如图1所示，放在水平桌面上的薄壁圆柱形容器重4N，底面积100cm2，弹簧测力计的挂钩上挂着重为10N的物块，现将物块浸没水中，容器内水面由16cm上升到20cm（g=10N/kg）求：（1）物块全部浸没水中后，容器底受到的水的压强和压力；（2）物块全部浸没水中后，容器对桌面的压力和压强【解析（1）】思考方法一：液体产生的压强与液体的形状无关，只与液体的密度与深度有关，用公式P=gh可求得压强，再求压力。思考方法二：压力是弹力的一种，要产生压力必须接触，现和容器底部接触的是液体，故如图2中甲、乙两图液体对容器底部的压力和压强是等效的。液体产生的压力不一定等于液体的重力，如图3所示的甲乙丙三个底面积、高度相同的三个容器，装满同种液体，那么，液体对容器底部的压强和压力都相同，而三种液体的重力显然是不相同的，故甲图中液体的重力大于液体对容器底部的压力，乙图中液体的重力等于液体对容器底部的压力，丙图中液体的重力小于液体对容器底部的压力。所以，综上所述，求液体产生的压力和压强，要先应用P=gh计算液体压强，再用F=PS计算压力。而第二问中，容器对桌面的压强不是液体产生的，是固体产生的，要先用P=F/S来计算压力，这时候可以将图1中的物块、容器、液体看成一个整体，这个整体受到三个力的作用，向上的拉力和支持力，向下的重力，这样F压=N=GF拉，就能求压强了，有的人认为物块是浸没在液体中，能看成一个整体吗？咱们可以这样想，如果液体在瞬间凝固的话，上面的三个力也不会发生变化！其实，物块、容器、液体这三者之间存在着相互作用力：液体给物块浮力，物块排开了液体使液面上升，增大了对容器底部的压强，只不过我们将这三者看成一个整体时，这些力都属于内部的相互作用力，我们可以不考虑罢了。而物体所受的浮力是多少呢？先要求物体排开液体的体积，当物块完全浸没入水中时，水的体积没有变化，多出来的体积就是物块排开液体的体积，我们认为其它的水的体积不变，排开液体的体积加在液面上方来填充，造成液面上升，所以物块排开液体的体积就是升高的部分的体积，如图3甲、乙所示。解：（1）P=gh=1.0103100.2 Pa =2000 Pa F=PS=2000 Pa（100104m2）= 20N（2）m水=V=10016106 m3103Kg/ m3=1.6 Kg G= m总g=G水+ G容器=1.6 Kg10N/Kg + 10N=26N V排=Sh=100（2016）106 m3=4104 m3 F浮=g V排=103Kg/ m310N/Kg4104 m3=4NF压=N=GF浮 =26N-4N=22NP= F压/S=22N（100104m2）=2200 Pa【总评】好多学子都说物理难学，笔者认为，物理难就难在综合性太强，一个知识点出现疏漏，就影响到整个题目的解答，像本题涉及到固体压强、液体压强的产生原因、压强的特点，排开液体体积的计算方法，液面上升的计算方法，连接体整体分析方法等等。但只要我们细致缜密的思考，弄清楚每一个环节的来龙去脉，物理也就“会者不难”了。