高中物理加速运动体系中液体的压强及浮力
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液体的压强与浮力在自然界中,液体是一种常见的物质形态。
液体存在时,会对容器壁面以及其中的物体施加压力,这种压力被称为液体的压强。
压强是一个重要的物理概念,它在理解液体的性质和应用中起着关键作用。
本文将探讨液体的压强与浮力之间的关系。
1. 液体的压强液体的压强是指液体对单位面积上的力的作用。
在任何一点上,液体都会均匀地传递压力,因此液体的压强是各点上的压力相同。
液体的压强可以用下式来计算:压强 = 液体对物体的力 / 物体所受力的面积液体的压强与液体的密度、重力加速度以及液体深度有关。
根据上述公式可知,液体的压强与液体所受力的大小成正比,与物体所受力的面积成反比。
2. 液体的浮力当一个物体完全或部分浸没在液体中时,液体对物体的上表面会施加一个方向竖直向上的力,这个力被称为浮力。
根据阿基米德原理,浮力大小等于物体排开的液体的重量,方向与物体下沉的方向相反。
浮力 = 排开的液体的重量液体的浮力是由于液体对物体上下表面的压力差产生的。
上表面的压力较小,下表面的压力较大,因此浮力向上。
3. 压强与浮力之间的关系液体的压强与液体的浮力之间存在一定的关系。
当一个物体浸没在液体中时,液体的压强会随着液体深度的增加而增加,而液体对物体的力的大小与物体所受力的面积成正比。
因此,物体所受的浮力也会随着液体深度的增加而增加。
根据等式浮力 = 排开的液体的重量,可以得出结论:在相同的液体中,物体所受的浮力与物体的体积有关,与物体的质量无关。
4. 浮力的应用浮力对于各种实际应用具有重要的意义。
其中一个重要的应用是浮力的升力效应,即物体在液体或气体中受到的向上的力。
这一原理被广泛应用于船舶、气球和飞行器等领域。
通过调整物体的形状和密度,可以实现浮力的控制,从而使物体能够在液体或气体中悬浮或飞行。
浮力还被应用于物体的测重。
在一些实验室和工业场合中,可以通过将物体浸入液体中,测量液体的位移或受力来判断物体的重量。
这种方法被称为水平衡法。
流体的压强与浮力流体是指液体和气体的统称,它们具有可流动性和不可压缩性的特点。
在物理学中,流体力学是研究流体运动的学科,其中压强和浮力是最为重要的概念之一。
本文将介绍流体的压强与浮力的概念和相关原理。
一、流体的压强流体的压强是指单位面积上承受的力的大小,可以用公式P = F/A来表示,其中P为压强,F为垂直于面积A的力,A为单位面积。
压强是标量量,单位常用帕斯卡(Pa)来表示。
在流体静止情况下,不同深度处的压强是不同的。
根据帕斯卡定律,流体在静止状态下,压强在任何一个点上都是等方向等大小的。
这意味着,一个容器中的液体,如果在某一点施加了外力,那么整个液体中的所有点都会感受到相同的作用力。
利用这个原理,我们可以解释为什么深海中会有巨大的水压。
由于海水的密度相对较大,当我们下潜到深海中时,由于上方水柱的压力传递下来,我们所承受的水压会越来越大。
海底深处的压强是巨大的,可以达到上千倍的大气压。
二、流体的浮力浮力是指物体在流体中受到的向上的力。
根据阿基米德原理,物体在流体中受到的浮力大小等于它所排挤掉的流体的重量。
换句话说,浮力的大小和物体在流体中的排量有关,而与物体的质量无关。
浮力的公式可以表示为F = ρVg,其中F为浮力,ρ为流体的密度,V为物体的体积,g为重力加速度。
浮力的方向恒定垂直向上。
当物体在流体中浮于表面时,浮力和物体所受的重力相等。
当物体完全或部分浸没在流体中时,浮力仍然与物体的重力相等,从而保持物体的浮力平衡。
正是由于浮力的作用,我们在水中能够感受到轻松浮起的感觉。
值得注意的是,浮力和物体所在的位置没有直接关系。
无论物体在流体中的位置如何,浮力都是指向上的。
这就是我们在水中漂浮的原理,即浮力大于物体所受的重力。
总结:本文简要介绍了流体的压强与浮力的相关概念和原理。
流体的压强是指单位面积上承受的力的大小,满足帕斯卡定律。
流体的浮力是指物体在流体中受到的向上的力,与物体所排挤掉的流体的重量相等。
液体的压强与浮力液体是一种物质,在自然界和人们的生活中无处不在。
液体有着独特的性质,其中包括压强和浮力。
在本文中,我们将探讨液体的压强与浮力,了解它们的原理和应用。
一、液体的压强液体的压强是指单位面积上受到液体压力的大小。
液体的压力是由液体分子间碰撞而产生的。
液体的压强可以用公式P = F/A表示,其中P代表压强,F代表液体对物体施加的力,A代表物体所受力的面积。
当液体处于静止状态时,液体的压强在不同深度是不同的。
这是因为液体受到的压力与深度有关。
根据帕斯卡原理,液体中的任何一点受到的压力都会均匀传播到整个液体中。
因此,在液体中的任何一点,液体对物体施加的压力是相等的。
二、液体的浮力液体的浮力是指液体对物体的向上的推力。
根据阿基米德原理,当物体浸没在液体中时,液体会对物体产生一个向上的浮力,其大小等于物体排除液体的重量。
液体的浮力可以通过公式Fb = ρVg来计算,其中Fb代表浮力,ρ代表液体的密度,V代表物体排除液体的体积,g代表重力加速度。
根据阿基米德原理,当物体处于静止状态时,浮力等于物体所受的重力。
如果浮力大于物体的重力,物体会浮出液面,反之则会沉入液体中。
三、压强与浮力的应用1. 浮力的应用:浮力的应用非常广泛。
我们在身体浸泡在水中时会感到轻松,这是因为水的浮力可以减轻身体所受的压力。
这也是为什么我们可以在水中游泳和漂浮的原因。
2. 浮力测量:液体中的浮力可以用于测量物体的体积。
使用悬浮在液体中的物体,可以通过测量物体在液体中时的浮力来计算物体的体积。
3. 潜水和深海研究:潜水艇的设计利用了液体的浮力原理,使得潜水艇能够在深海中浮游和下潜。
浮力的应用使得深海研究成为可能。
4. 压力传感器:液体的压强原理可以用于制造压力传感器。
通过测量液体对传感器所受的压力,可以确定外部的压力大小。
结论液体的压强和浮力是液体特有的性质,对我们的日常生活和科学研究有着重要的影响。
了解液体的压强和浮力可以帮助我们更好地理解和应用液体的特性,推动科学技术的进步。
液体的压强及浮力计算公式液体的压强及浮力计算公式是物理学中非常重要的内容,它们可以帮助我们理解液体的性质和行为。
在本文中,我们将详细介绍液体的压强及浮力计算公式,并且讨论它们在实际应用中的意义。
液体的压强计算公式。
液体的压强可以用公式P = F/A来表示,其中P代表压强,F代表液体对物体施加的力,A代表力作用的面积。
这个公式告诉我们,压强与液体对物体的力和力作用的面积有关。
如果液体对物体的力增大,那么压强也会增大;如果力作用的面积增大,那么压强也会减小。
另外,液体的压强还可以用公式P = ρgh来表示,其中ρ代表液体的密度,g代表重力加速度,h代表液体的高度。
这个公式告诉我们,液体的压强与液体的密度、重力加速度和液体的高度有关。
如果液体的密度增大,那么压强也会增大;如果重力加速度增大,那么压强也会增大;如果液体的高度增大,那么压强也会增大。
液体的浮力计算公式。
液体的浮力可以用公式F = ρVg来表示,其中F代表浮力,ρ代表液体的密度,V代表物体的体积,g代表重力加速度。
这个公式告诉我们,浮力与液体的密度、物体的体积和重力加速度有关。
如果液体的密度增大,那么浮力也会增大;如果物体的体积增大,那么浮力也会增大;如果重力加速度增大,那么浮力也会增大。
液体的压强及浮力在实际应用中的意义。
液体的压强及浮力计算公式在实际应用中有着广泛的意义。
首先,它们可以帮助我们理解液体对物体的压力和浮力是如何产生的,从而为我们设计和制造各种工程设备提供理论依据。
其次,它们可以帮助我们计算液体对物体的压力和浮力的大小,从而为我们解决各种工程问题提供数值计算的方法。
最后,它们还可以帮助我们预测液体对物体的压力和浮力的变化趋势,从而为我们进行工程设计和科学研究提供参考依据。
总之,液体的压强及浮力计算公式是物理学中非常重要的内容,它们可以帮助我们理解液体的性质和行为,从而为我们解决各种工程问题和科学问题提供理论依据和数值计算的方法。
探索液体的压强与浮力的原理液体的压强与浮力原理及其探索液体是一种流动性强的物质,常常表现出一些独特的性质,其中包括液体的压强和浮力。
对于理解液体的这些性质及其原理,我们可以通过实验和探索来深入了解。
本文将探讨液体的压强与浮力的原理,并介绍一些实验方法以及液体性质的应用。
一、液体的压强原理压强是描述一个物体在单位面积上所受的力的大小。
对于液体而言,液体的压强可以通过液体的密度和深度来计算。
根据压强的定义和液体的性质,我们可以得到液体的压强公式:P = ρgh,其中P代表液体的压强,ρ代表液体的密度,g代表重力加速度,h代表液体的深度。
通过这个公式,我们可以看到压强与液体的深度正相关,即深度越大,压强越大。
这是因为液体的分子在受到重力作用时会产生垂直于液体表面的压力,而这个压力又会均匀地传递给液体内部的各个方向。
因此,液体的压强在不同深度上是相等的。
在实际应用中,我们可以利用液体的压强原理来实现一些有趣的实验。
例如,我们可以使用一个容器,将容器底部连接到一个垂直长度可调的透明管道上,然后将液体注入容器中。
通过调整液体在管道中的高度,我们可以观察到液体的压强随深度的增加而增加的现象。
这个实验可以帮助我们直观地理解液体压强的概念。
二、液体的浮力原理浮力是指液体或气体对浸没在其中的物体所产生的向上的力。
根据阿基米德原理,物体在液体中受到的浮力等于其排出的液体的重量。
浮力的大小取决于液体的密度和物体的体积。
在理解浮力原理时,我们需要了解密度和浸没物体的体积之间的关系。
如果浸没物体的密度大于液体的密度,它将下沉;如果浸没物体的密度小于液体的密度,它将浮起来。
当浸没物体的密度等于液体的密度时,它将悬停在液体中,这就是我们常说的浮力。
通过实验,我们可以更加直观地感受到浮力的作用。
例如,我们可以准备一个容器,注入一定量的水,然后将一个物体小心地放入水中观察。
我们会发现,物体在水中往往会浮起来,这是因为物体受到了水的浮力。
液体压强与浮力知识点总结一、液体压强(一)液体压强的产生液体由于受到重力的作用,并且具有流动性,所以液体内部向各个方向都有压强。
(二)液体压强的特点1、液体对容器底和侧壁都有压强。
2、液体内部向各个方向都有压强,在同一深度,液体向各个方向的压强相等。
3、液体的压强随深度的增加而增大。
4、液体的压强与液体的密度有关,在深度相同时,液体密度越大,压强越大。
(三)液体压强的大小1、计算公式:p =ρgh其中,p 表示液体压强,单位是帕斯卡(Pa);ρ 表示液体的密度,单位是千克每立方米(kg/m³);g 是重力加速度,约为 98N/kg;h 表示液体的深度,指从液面到所求压强位置的竖直距离,单位是米(m)。
2、对公式的理解(1)液体压强只与液体的密度和深度有关,与液体的质量、体积、容器的形状等因素无关。
(2)深度 h 是指从液面到所求压强位置的竖直距离,而不是从容器底到所求压强位置的距离。
(四)液体压强的测量1、压强计压强计是测量液体压强的仪器,它由 U 形管、橡皮膜、探头等组成。
当探头的橡皮膜受到液体压强的作用时,U 形管左右两侧液面会出现高度差,高度差越大,说明液体压强越大。
2、测量液体内部不同深度的压强将压强计的探头放入液体中不同深度处,观察 U 形管两侧液面的高度差,从而得出液体内部不同深度处的压强大小。
(五)液体压强的应用1、连通器(1)定义:上端开口,下部连通的容器叫做连通器。
(2)特点:连通器里装同种液体,当液体不流动时,连通器各部分中的液面总是相平的。
(3)常见的连通器:水壶、锅炉水位计、船闸等。
2、液压机(1)原理:根据帕斯卡原理,加在密闭液体上的压强,能够大小不变地由液体向各个方向传递。
(2)应用:液压千斤顶、液压刹车系统等。
二、浮力(一)浮力的概念1、定义:浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)向上托的力叫做浮力。
2、浮力的方向:总是竖直向上的。
(二)浮力产生的原因物体上下表面受到液体(或气体)的压力差。
液体的压强与浮力液体是一种特殊的物质状态,我们生活中随处可见。
液体的特性给我们带来了很多有趣的现象和应用,其中最为重要的就是液体的压强和浮力。
本文将围绕这两个方面展开讨论。
一、液体的压强液体的压强是指液体对单位面积的压力大小。
液体的压强由液体的密度和液体的深度决定。
随着深度增加,液体的压强也会增加。
举个例子,我们在游泳池中潜水,当我们潜入水中,水的深度增加,我们会感到水的压力增大。
这是因为水的上方还有更多的水压迫下来,增加了我们所在的位置的压强。
液体的压强与其深度之间存在着线性关系,可以用以下公式表示:P = ρgh其中,P表示液体的压强,ρ表示液体的密度,g表示重力加速度,h表示液体的深度。
二、浮力的原理当物体浸入液体中时,液体会对物体产生浮力。
浮力的大小由物体在液体中排开的液体体积和液体的密度决定。
如果物体排开的液体体积大于物体本身的体积,则物体会浮在液体表面上。
这就是为什么我们可以在水中漂浮的原因。
身体的密度小于水的密度,当我们置身于水中时,身体周围的水被压缩,从而产生了一个向上的浮力,与身体的重力相抵消,使我们能够漂浮在水面上。
浮力的大小可以用以下公式表示:F = ρVg其中,F表示浮力,ρ表示液体的密度,V表示物体在液体中排开的液体体积,g表示重力加速度。
三、浮力的应用浮力的应用广泛,其中最为重要的一项就是用于浮力法测定物体的密度。
通过将物体浸入密度已知的液体中,可以根据物体在液体中排开的液体体积与液体的密度之间的关系计算出物体的密度。
比如,我们可以使用浮力法来测定金属的密度。
首先,将金属样品从天平上测得的质量m称量,然后将其悬挂于细线上浸入已知密度的液体中,如水中。
通过测量金属样品在水中排开的液体体积V,就可以根据浮力的公式计算出金属样品的密度。
通过浮力法测定物体的密度,不仅仅在实验室中有着广泛的应用,也在工业生产和日常生活中发挥着重要的作用。
总结:液体的压强与浮力是液体力学中的重要概念。
液体的压强浮力与流体的流速液体的压强、浮力与流体的流速液体是一种特殊的物质状态,具有自身的特性和行为规律。
在研究液体力学时,我们经常关注液体的压强、浮力以及与流体的流速之间的关系。
本文将探讨这些问题,并通过分析实际例子来加深我们对液体力学的理解。
一、液体的压强液体的压强指的是液体所施加在单位面积上的压力。
根据帕斯卡定律,液体的压强在静止状态下是均匀的,且在液体中的各个点上都具有相同的数值。
液体的压强可以通过下式计算:P = ρgh其中,P为液体的压强,ρ为液体的密度,g为重力加速度,h为液体的高度。
根据上述公式,我们可以得出以下结论:1. 当液体的密度增加时,其压强也会增加;2. 当液体的高度增加时,其压强也会增加;3. 重力加速度不受液体本身的性质影响,所以对于同一液体,压强与重力加速度无关。
二、液体的浮力当物体浸没在液体中时,液体所施加在物体表面上的压力会产生一个竖直向上的浮力。
浮力的大小与物体在液体中所受的压力差有关,可以通过以下公式计算:F = ρVg其中,F为浮力,ρ为液体的密度,V为物体在液体中浸没的体积,g为重力加速度。
根据上述公式,我们可以得出以下结论:1. 当液体的密度增加时,浮力也会增加;2. 当物体在液体中的浸没体积增加时,浮力也会增加;3. 浮力的方向始终是竖直向上的。
浮力对于物体的浮沉是十分关键的。
当物体所受的浮力大于其自身重力时,物体会浮在液体表面上;当物体所受的浮力小于其自身重力时,物体会沉入液体中。
三、流体的流速在研究流体力学时,我们经常需要考虑流体的流速。
流速指的是单位时间内流过某一截面的流体体积与截面积的比值。
流速可以通过以下公式计算:v = Q/A其中,v为流速,Q为单位时间内通过截面的流体体积,A为截面的面积。
流速的大小与流体的体积流率、截面的面积以及流体的密度有关。
根据上述公式,我们可以得出以下结论:1. 当流体的体积流率增加时,流速也会增加;2. 当流体通过的截面面积减小时,流速也会增加;3. 流速与流体的密度无直接关系。
加速环境中求浮力的方法
在加速环境中求浮力,需要考虑液体的加速度对浮力的影响。
具体方法如下:
1. 计算液体在加速环境中的压强。
可以根据液体的深度和重力加速度的等效值来计算。
例如,当液体深度为h,加速度为a时,液体的压强为p=ρhga,其中ρ为液体的密度。
2. 根据浮力产生的原因,计算物体在液体中所受的浮力。
浮力的大小等于物体在液体中所排开的液体的重量。
3. 在加速环境中,由于液体的加速度会对物体产生额外的压力,因此需要将液体的加速度对物体产生的影响考虑在内。
具体计算方法可以根据牛顿第二定律,即物体所受的合外力等于其质量与加速度的乘积。
4. 将液体的压强和物体的受力情况考虑在内,可以求出物体在液体中所受的浮力。
浮力的大小等于物体所排开的液体的重量乘以液体的加速度。
需要注意的是,在加速环境中求浮力需要考虑液体的加速度对浮力的影响,而这个影响与液体的种类、密度、深度以及加速度的大小和方向等因素有关。
因此,在具体问题中需要根据实际情况进行分析和计算。
高三物理压强与浮力知识点引言:在高中物理的学习中,压强与浮力是力学部分的重要内容。
它们不仅是理解物体在流体中行为的基础,也是解决实际问题的关键。
本文将对高三物理中压强与浮力的相关知识点进行梳理和解析,帮助学生掌握这两个概念的基本原理和应用。
一、压强的概念及计算压强,简单地说,是压力作用在单位面积上的结果。
在物理学中,压强是一个表征压力分布均匀性的物理量。
其计算公式为压强P等于作用力F除以受力面积A,即P = F/A。
压强的单位是帕斯卡(Pa),1Pa表示1牛顿的力作用在1平方米的面积上。
在实际问题中,压强可以有不同的类型,如静止流体的压强、固体的压强分布等。
静止流体的压强具有随深度线性增加的特点,这是由流体的重力和重力加速度决定的。
而固体的压强分布则与物体的形状和受力情况有关。
二、液体压强的特点液体压强的特点是其具有流动性,因此液体内部向各个方向都有压强。
液体压强的大小与液体的密度ρ、重力加速度g以及液体的深度h有关,计算公式为P = ρgh。
这个公式表明,在相同深度下,液体的压强与其密度成正比。
这也是为什么不同液体在同一深度下压强不同的原因。
三、浮力的产生与计算浮力是物体在流体中受到的向上的力,其大小等于物体所排开的流体的重量。
根据阿基米德原理,当物体完全或部分浸没在流体中时,它所受到的向上的浮力等于它排开的流体的重量。
如果用F表示浮力,ρ表示流体密度,V表示排开的流体体积,g表示重力加速度,那么浮力的计算公式为F = ρVg。
浮力的方向总是竖直向上的,这是因为流体对物体施加的压力在竖直方向上是均匀分布的。
浮力的作用使得物体在流体中有一定的上升或下沉趋势,具体表现为物体的浮沉状态。
四、物体的浮沉条件物体在流体中的浮沉状态取决于物体的密度与流体的密度。
当物体的密度小于流体的密度时,物体会上浮;当物体的密度大于流体的密度时,物体会下沉;当物体的密度等于流体的密度时,物体会处于悬浮状态。
此外,物体的形状和受力情况也会影响其浮沉状态。
加速运动体系中液体的压强及浮力
湖北省恩施高中陈恩谱
一、问题及民间解法展示
【例1】向右做匀速直线运动的小车上水平放置一密封的装有水的瓶子,瓶内
有一气泡,当小车突然加速运动时,气泡相对于瓶子向______(选填“左”或“右”)
运动.
【解析】从惯性的角度去考虑瓶内的气泡和水,显然水的质量远大于气泡的质
量,故水的惯性比气泡的惯性大.当小车突然加速时,水保持原来速度的能力远大
于气泡保持原来速度的能力,于是水相对小车向后运动,水挤压气泡,使气泡相对于瓶子向前运动.【例2】如图所示,水平面上有一辆小车,车厢底部固定一根细杆,杆的上端固定一个木球(木球密度小于水),车厢内充满了水。
现使小车沿水平面向右做匀加速运动,设杆对木球的作用力为F,下面图中能大致表示F方向的是图
【解析】因为加速,由于惯性,水要保持原速度不变,故水对木球有向右的推力,类似气泡;对小球受力分析,受重力、浮力、杆的弹力、水对其有向右的推力,重力和浮力的合力向上,除弹力外其余三个力的合力向右上方,根据平衡条件,杆的弹力向左下方。
故选D.
【例3】在水平地面上有一辆运动的平板小车,车上固定一个盛水的烧杯,烧杯的直径为L,当小车作加速度为a的匀加速运动时,水面呈如图所示,则小车的加速度方向为______,左右液面的高度差h为______.
【解析】在水面上的某一点选取一滴小水滴为研究的对象,它受到重力和垂直于
斜面的支持力的作用,合力的方向向右,所以小水滴向右加速运动,
设斜面与水平面的夹角为θ,小水滴受到的合力:F=mg tanθ;
小水滴的加速度:a=g tanθ.方向向右.
又由几何关系,得:tanθ= h/L,所以:h=L tanθ= aL/g
故答案为:向右;aL/g
二、问题的实质与科学的分析
1、惯性力
对于加速运动的参考系,牛顿定律不再成立,但是,若引入“惯性力”,则牛顿定律继续适用。
相对地面以加速度为a的运动的参考系内,质量为m的物体均受到的“惯性力”为F惯=-m a,即大小为ma,方向与a相反。
上述三个问题中,有两个共同点,其一,小车在做水平向右的加速运动,其二,观察现象时,选的都是小车为参考系。
因此,在小车参考系内,需引入一个水平向左的惯性力ma,才能用牛顿定律分析。
2、加速运动体系中液体的压强和浮力
选小车为参考系,认为液体相对小车静止时液体处于平衡状态,则液体内的压强应引入惯性力后再用平衡条件分析,如右图;选一段液柱为研究对象,将惯性力与重力合成为mg/,
设该液柱底部所受其余部分压力为F,则由平衡条件,得:
F mg'
-=
则该液柱底部液体的压强为
F mg Vg h Sg
p g h
S S S S
ρρ
ρ
''''
''
=====,其中
h/为液柱沿mg/方向的高度。
mg
ma
/
h
液体对浸入其中物体的浮力,等于液体对物体各个表面的压力的矢量和,即“上”“下”两个表面所受的液体压力差,则易得小车中液体对其中物体的浮力方向与mg /方向(“下”)相反(“向上”),大小为V g F '=ρ浮。
*水平加速体系中液体压强用p =ρgh 计算的有效性证明
选如图所示一段液柱为研究对象,竖直方向上液柱处于平衡状态,故有
0=-mg pS
解得p =ρgh 。
由于h /方向沿mg /方向,故有h mg h mg '='
,即gh g h ''=,可知p =ρgh =ρg /h /。
基于此,前述【例3】还有一种民间解法如下:
选如图所示液片为研究对象,其左侧受到的压强为p =ρgh ,右侧受到的压强
为0,则由牛顿第二定律,有
pS ma =
即ghS LSa ρρ=,解得 h =aL /g .
不过,这种解法并没有揭示液体压强产生的实质。
三、高中阶段不引入“惯性力”的讲法探索
1、超重失重问题的一种理解方式
由牛顿第二定律和牛顿第三定律可知,当升降机具有向上的加速度a 时,其内质量为m 的物体对升降机的压力为N F mg ma =+,此即超重现象;当升降机具有向下的加速度a 时,其内质量为m 的物体对升降机的压力为N F mg ma =-,此即失重现象。
对这个现象,可以这样引导学生理解:选升降机为参考系,物体静止,如果我们引入等效重力G mg ''=,超重中g g a '=+,失重中g g a '=-,则在升降机参考系中可用平衡条件N 0F mg ''-=和牛顿第三定律N N F F '=计算物体对升降机的压力,得N F G mg ''==。
进一步这样引导学生理解:升降机加速度向上,则等效重力G '在原来G 的基础上向下..
“超重”了ma ,故G mg mg ma ''==+;升降机加速度向下,则等效重力G '在原来G 的基础上向上..
“超重”了ma ,故矢量合成结果是G mg mg ma ''==-。
2、超重失重思路处理液体压强及浮力问题
引导一:不仅固体在超失重环境中对升降机的压力可以用等效重力和平衡条件计算,而且液体中的压强也可以用等效重力和平衡条件计算。
因此,当升降机具有向上的加速度a 时,其内液体的压强应用()p g a h ρ=+计算,当升降机具有向下的加速度a 时,其内液体的压强应用()p g a h ρ=-计算,进一步,浮力计算也应该用V g F '=ρ浮计算,且方向与g /方向相反。
引导二:前述三例中,小车加速度向右,则其内所有物体都向左“超重”了ma ,故等效重力G mg ''=应为G 和ma 的矢量和,即斜向左下,如图所示。
则液体的压强和浮力应用这
个等效重力计算,即浮力应该与G mg ''=方向相反,斜向右上。
【例1】小车参考系中,气泡所受浮力斜向右上,故气泡向前运动。
【例2】小车参考系中,木球所受浮力斜向右上,等效重力斜向右下,由于
木球密度小于水的密度,故浮力大于等效重力,则由平衡条件可知,杆对木球有
斜向左下的弹力作用。
【例3】小车参考系中,等效重力斜向左下,等效重力方向如右图所示,则
液面(“水平面”)应垂直于等效重力,故有h /L =a /g ,得h =aL /g .
mg h / h mg ma
mg / mg ma / h。