2021年初中物理竞赛及自主招生专题讲义第七讲密度压强与浮力第一节密度含解析
- 格式:docx
- 大小:253.87 KB
- 文档页数:8
浮力1、浮力的定义:一切浸入液体(气体)的物体都受到液体(气体)对它竖直向上的力 叫浮力。
2、浮力方向:竖直向上,施力物体:液(气)体3、浮力产生的原因(实质):液(气)体对物体向上的压力大于向下的压力,向上、向下的压力差 即浮力。
4、物体的浮沉条件:(1)前提条件:物体浸没在液体中,且只受浮力和重力。
(2)请根据示意图完成下空。
下沉 悬浮 上浮 漂浮 F 浮 < G F 浮 = G F 浮 > G F 浮 = G$ρ液<ρ物 ρ液 =ρ物 ρ液 >ρ物 ρ液 >ρ物(3)、说明:① 密度均匀的物体悬浮(或漂浮)在某液体中,若把物体切成大小不等的两块,则大块、小块都悬浮(或漂浮)。
②一物体漂浮在密度为ρ的液体中,若露出体积为物体总体积的1/3,则物体密度为(2/3)ρ(分析:F 浮 = G 则:ρ液V 排g =ρ物Vg ρ物=( V 排/V )·ρ液= 2 3ρ液 ③ 悬浮与漂浮的比较 相同: F 浮 = G不同:悬浮ρ液 =ρ物 ;V 排=V 物漂浮ρ液 >ρ物;V 排<V 物④判断物体浮沉(状态)有两种方法:比较F 浮 与G 或比较ρ液与ρ物 。
⑤ 物体吊在测力计上,在空中重力为G,浸在密度为ρ的液体中,示数为F 则物体密度为:ρ物= G ρ/ (G-F),⑥冰或冰中含有木块、蜡块、等密度小于水的物体,冰化为水后液面不变,冰中含有铁块、石块等密大于水的物体,冰化为水后液面下降。
5、阿基米德原理:(1)、内容:浸入液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。
(2)、公式表示:F 浮 = G 排 =ρ液V 排g 从公式中可以看出:液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而与物体的质量、体积、重力、形状 、浸没的深度等均无关。
(3)、适用条件:液体(或气体)6、浮力的利用: (1)、轮船:.工作原理:要使密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的物体必须把它做成空心的,使它能够排开更多的水。
密度一、空心体积的应用(球状与块状)典型示例:一只铝球体积是20立方厘米,质量是27克,试判断此球是实心的还是空心的? 至少用三种方法判断判断断空心还是实心有三种方法:方法一:求实际密度:P=m/v二27g/20cmJ1.25g/cm22.7g/cm3,因此是空心的。
方法二:求质量:假设此球是实心的,则质量应为P V=2. 7g/cm s X20cm8=54g>27g,因此是空心的。
(同样大的铁球,我这个实心的质量有54g,而题目中的只有27g,说明它是空心的)方法三:求体积:假设此球是实心的,则体积应为V=ni/ P =27g/ (2. 7g/cm3) =10cm3<20dm3, 因此是空心的思考:三只方法哪种最实用?习题1、质量、体积均相等的铜球、铁球和铝球,一泄空心的有______________ ,可能空心的有 ___________ ,可能实心的有_____________ ,空心部分体积最大的是_________________ 。
2、已知一铝球的质疑为270g,体积为40cm8,试问该球是实心还是空心的?若空心的, 将空心部分注满水银后质量是多少?3、铅球实际上是在铁壳里灌以铅制成的。
一只铅球的质量是3.62千克,体积是350厘米咋问铅球里灌有多少铅?(已知:卩铁=7.9X l^kg/m\ P铅=11.3X103kg/mJ二、平均密度的求法平均密度二总质疑/总体积。
方法:物理计算题若一个等式中出现两个未知量而无解时,根据题意再列一个等式构成方程组就可以解得。
典型示例:1、将铜和铝按质虽:为1: 2的比例进行混合制成合金,求合金的密度。
2、某酒厂用酒稱和水勾兑生产岀来的酒的密度为0・83g/cn?,求该洒中酒精和水的体积比是多少?三.等体积转换同一容器装满任何液体时,其所装液体体积都是相等的。
典型示例:某一空瓶的质量是200克,装满水后称得质量为1000克,若用该瓶子装满某种液体称得质量为1200克,试求该液体的密度。
第七章zui密度与浮力第一节、质量知识点1:质量:物体都是有物质组成的,每个物体所含物质的多少,在物理学上,为了表示物体含物质多收引入质量这一概念,用m表示。
性质:对一个确定的物体而言,质量不随物体形状、状态、所处的空间位置而变化,质量是物体的基本属性。
质量的单位:从大到小排列依次为:t kg g mg。
国际单位制中,质量的基本单位是千克,符号:kg。
千克的定义如下:千克是质量单位,等于国际千克原器的质量。
质量的测量工具:托盘天平、物理天平、分析天平、电子汽车秤和案秤等。
知识点二:质量与重力分类项目质量重力区别定义物体所含物质的多少由于地球的吸引而使物体受到的力符号m G量性只有大小既有大小也有方向,且方向总是竖直向下单位千克(kg)牛顿(N)影响因素质量是物体的基本属性,它与形状状态位置等因素无关物体的重力随位置的变化而变化测量工具天平、台秤等弹簧测力计联系物体所受的重力跟它的质量成正比,即G=mg(g=9.8N/kg)第二节、学会使用天平和量筒知识点一:托盘天平的调节:天平的调节值得是天平横梁平行的调节,具体的做法是用前必须放在水平台(面)上,且拨动游码到称重标尺的零刻度线处,然后调节横梁上的螺母,调节时的原则是“左偏右调右偏左调”使指针在分度标尺中央的红线处或者是指针偏离分度标尺中央红线两侧的幅度相同,天平横梁平衡。
托盘天平的正确使用:使用天平称重物体的质量时。
按“一选、二放、三调、四称、五读、六整”的方法使用天平。
一选:天平为精密的测量仪器,在使用时,与其他测量仪器一样,所测物体质量不能超过天平的最大称重(使用前要估测物体的质量,去选择量程合适的天平)。
也不能小于天平的最小称重(否则天平不能精确测量物体的质量),必须保持天平和托盘清洁、干燥,加减砝码时要轻拿轻放。
二放:指天平必须放在水平台(面)上,且拨动游码到称重标尺的零刻度线处。
三调:要调节天平两端的水平螺母(有的天平只在其右端有平衡螺母),使指针恰好在分度标尺的中央或左右摆动的幅度相同,这是天平平衡,则可以用于测量物体的质量。
第三节气体压强一、气体压强的产生及特点气体的压强是指气体对容器壁的压强。
气体压强是由于大量气体分子对容器器壁的不断撞击,形成持续而均匀的压力的结果。
压强即单位面积上受到的压力,气体压强的大小取决于单位体积内的分子数和分子的平均动能。
气体对容器的各个侧壁以及顶部和底部均有压强,由于气体质量很小,可以忽略掉容器内气体的重力,因此气体对容器侧壁和底部的压强均相等。
二、大气压强我们的地球被一层厚度为80~100km 的大气层包裹着大气也受到地球的吸引力作用,因此大气不会逃逸到宇宙中去。
由于大气也受重力作用大气会对处于其中的物体产生压强,我们称之为大气压强。
17世纪中期,德国马德堡市的市长做了著名的马德堡半球实验,证明了大气压强的存在。
大气压强一般用0P 表示,501,0110Pa P =⨯,在数值上等于76cm 高的水银柱产生的压强。
大气压的大小与海拔高度有关,高度越大的地方,气压越低。
通常把相当于760mm 高的水银柱产生的压强叫做1标准大气压。
三、封闭气体压强的计算封闭气体是指被水银柱、活塞密封在气缸或玻璃管等容器中的气体,气体所受重力可以忽略不计。
在计算气缸中被活塞封闭的气体或玻璃管中被液体柱封闭的气体的压强时,一般应对活塞、气缸、液体柱或玻璃管进行受力分析,然后根据活塞、气缸、液体柱或玻璃管的状态列出平衡方程,从所列方程求出压强。
例1如图7.28所示,竖直静止放置的气缸内,活塞质量为m ,面积为s ,活塞上方气体压强为P 上,下方气体压强为P 下,试求出P 上,P下所满足的关系。
分析与解对活塞进行受力分析,活塞除了受自身重力以外,还受到上下气体的压力作用,由平衡条件,可得P s mg P s +=下上,即mg P P s+=上下。
若记活塞自身重力产生的附加压强为=mg P s活塞,则有关系P P P +=下上活塞。
这样我们可以得出结论:活塞上方气体的压强加上活塞自重产生的压强等于活塞下方气体的压强。
初中应用物理知识竞赛辅导讲座压强与浮力(学生版)【重点知识解读】1.物体单位面积受到的压力叫做压强,压强公式: p=F/S。
2.液体内部朝各个方向都有压强,在同一深度,各方向压强大小相等。
液体的压强只跟液体密度ρ和距液面的深度h有关,与液体重力、体积及容器形状、底面积等无关。
3.连通器中同种液体不流动时,各容器中的液面高度总是相同的。
4.大气压强是由于气体分子对器壁的碰撞而产生。
标准大气压数值p=1.013×105Pa=760mmhHg。
活塞式抽水机和离心式抽水机都是利用大气压工作的。
5. 在流体中,流速越大的位置,压强越小。
飞机能够升空是由于机翼上下表面空气流速不同产生了压强差。
6. 浮力是浸在流体中的物体受到流体向上托的力。
浮力的方向总是竖直向上的。
阿基米德原理:浸入液体(气体)中的物体受到向上浮力的大小等于它排开液体(气体)的重力,即F=ρg V排。
【竞赛知识拓展】1.液体压强公式:p=ρgh。
2.大气压随高度的增加而减小。
在海拔3000m以内,大约每升高10m,大气压减小100Pa。
3.密度计是用来测量液体密度的仪器,它根据漂浮时的受力平衡及阿基米德原理而制成的。
液体密度较大时,密度计露出部分多,反之就少。
密度计上的刻度数是上面较小下面较大,密度计上的刻度数值表示待测液体密度是水密度的倍数。
【经典竞赛题分析】例1(2011全国初中应用物理知识竞赛试题)小明的父亲为了解决全家人夏季淋浴问题,想自己动手:作一个太阳淋浴器,他买来了一个圆柱形金属桶,一个压力传感开关,两个圆柱体以及细线若干。
初步设计如图13所示,其中A、B两个圆柱体通过细绳与压力传感开关相连。
己知:圆柱形金属桶的底面积S l=0.5 m2,高h1=50 c m;压力传感开关的作用是当它受到竖直向下的拉力达到10 N时闭合,通过控制水泵从进水口向桶内注水,当拉力等于4N 时断开,水泵停止向桶内注水:两个圆柱体的底面积S2=40 cm2,高h2=12 cm,每个圆柱体重G=6N。
初中物理浮力与压强精讲-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN浮力1、浮力的定义:一切浸入液体(气体)的物体都受到液体(气体)对它竖直向上的力 叫浮力。
2、浮力方向:竖直向上,施力物体:液(气)体3、浮力产生的原因(实质):液(气)体对物体向上的压力大于向下的压力,向上、向下的压力差 即浮力。
4、物体的浮沉条件:(1)前提条件:物体浸没在液体中,且只受浮力和重力。
(2)请根据示意图完成下空。
下沉 悬浮 上浮 漂浮 F 浮 < G F 浮 = G F 浮 > G F 浮 = G ρ液<ρ物 ρ液 =ρ物 ρ液 >ρ物 ρ液 >ρ物(3)、说明:① 密度均匀的物体悬浮(或漂浮)在某液体中,若把物体切成大小不等的两块,则大块、小块都悬浮(或漂浮)。
②一物体漂浮在密度为ρ的液体中,若露出体积为物体总体积的1/3,则物体密度为(2/3)ρ分析:F 浮 = G 则:ρ液V 排g =ρ物Vgρ物=( V 排/V )·ρ液= 23ρ液 ③悬浮与漂浮的比较相同: F 浮 =G不同:悬浮ρ液 =ρ物 ;V 排=V 物漂浮ρ液 >ρ物;V 排<V 物④判断物体浮沉(状态)有两种方法:比较F 浮 与G 或比较ρ液与ρ物 。
⑤物体吊在测力计上,在空中重力为G,浸在密度为ρ的液体中,示数为F则物体密度为:ρ物= Gρ/ (G-F)⑥冰或冰中含有木块、蜡块、等密度小于水的物体,冰化为水后液面不变,冰中含有铁块、石块等密大于水的物体,冰化为水后液面下降。
5、阿基米德原理:(1)、内容:浸入液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。
(2)、公式表示:F浮=G排=ρ液V排g 从公式中可以看出:液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而与物体的质量、体积、重力、形状、浸没的深度等均无关。
(3)、适用条件:液体(或气体)6、浮力的利用:(1)、轮船:工作原理:要使密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的物体必须把它做成空心的,使它能够排开更多的水。
1 第七讲 密度、压强与浮力 第一节 密度 一、质量的测量 物体所含物质的多少叫做质量,质量是物体本身的一种属性。质量用符号m来表示,单位是千克。实验室中测量质量的基本工具是托盘天平。 托盘天平在使用前应先将游码归零,并将天平的横梁调节至水平平衡。在天平左盘放上待测物体,在右盘放上砝码,并调节游码,至天平重新水平平衡。则物体质量等于砝码总质量与游码读数之和。 托盘天平实际上是一个等臂杠杆,在一些问题中,可以利用杠杆的平衡条件来确定物体的质量。 例1 (上海第2届大同杯初赛)用一只底座已调成水平而横梁未调成水平的等臂天平去称量物体的质量。当物体放在左盘时,右盘内放上质量为1m的砝码,横梁正好能水平;若将物体放在右盘内,左盘内放上质量为2m的砝码,横梁正好水平。不考虑游码的移动,且设12mm,则物体的真实质量M及横梁原来的状态是( ) A.12Mmm,横梁左高右低 B.12Mmm,横梁右高左低
C.1212Mmm,横梁右高左低 D.1212Mmm,横梁左高右低 分析与解 由题意,放上物体和砝码且天平两次水平平衡时,放在右盘的砝码质量1m大于放在左盘的砝码质量2m,因此天平应右盘较轻,即横梁右高左低。当天平水平平衡时,相当于在右盘额外放了质量为m△的物体,因此当物体放在左盘时有1Mmm△,当物体放在右盘时有
2mmM,解得1212Mmm,选项C正确.
二、密度 1.密度的概念
单位体积的某种物质的质量,叫做这种物质的密度,公式表示为mV。密度的国际单位为千克/米3,符号为“3kg/m”,常用单位为克/厘米3,符号为“3kg/m”。 密度是物质的一种特性,它反映了相同体积的不同物质的质量的区别,可以用来鉴别物质。物质的密度与组成该物质的分子质量有关,和分子排列的紧密程度有关,即使是同种物质,物质状态变化时,分子的排列方式发生了变化物质的密度也往往会改变。 由于热膨胀现象,大多数物质的密度会随温度的升高而减小,少数反常膨胀的物质(如0~4C的水)在温度升高时密度增大。不过固体和液体的密度变化是很小的。气体的密度变化往往比较明显。 2
2.密度的应用 (1)鉴别物质因为密度是物质的特性之一,以用密度值来鉴定物体由何种物质组成。例如,金的密度较大,我们可以用密度和其他特性来辨别它的真伪和成色。 (2)测量体积:某些形状不规则的物体,如果不便直接测量它的体积,就可以由密度和质量m,
根据公式mV来计算物体的体积。甚至可以用一定的方法测量形状不规则的平面图形的面积。 (3)测量质量:某些物体的质量不便直接测量,以由体积V、密度,根据公式mV计算其质量。 例2 (上海第21届大同杯初赛)现有密度分别为1和2的两种液体,且12。在甲杯中盛满这两种液体,两种液体的质量各占一半;在乙杯中也盛满这两种液体,两种液体的体积各占一半。假设两种液体之间不发生混合现象,甲、乙两个杯子也完全相同,则( ) A.甲杯内液体的质量大 B.乙杯内液体的质量大 C.两杯内液体的质量一样大 D.无法确定 分析与解 设两种液体在甲杯中的质量均为m,则甲杯中液体总质量为2mm甲,杯子容积
1zmmV.乙杯中液体总质量为
21212121212112222mVVmm乙
则 22121212
12124144mm甲乙
因此选项B正确。 3.混合物的平均密度 几种密度不同的物质混合在一起后,混合物的平均密度不是各组分密度的平均值,而是要根据密
度定义进行必要的计算:mV总总,另外在涉及混合的百分含量时,一定要分清是质量分数还是体积分数。 例3一件用金和银制成的工艺品,测得其密度为314.9g/cm,求这件工艺品中含金的体积分数和质量分数(319.3g/cm金,310.5g/cm银).
分析与解 设工艺品中含金、银的体积分别为V金、V银,则工艺品密度=VVVV金金银银金银,代 3
入数据解得=1VV金银,因此含金的体积分数为50%,含金的质量分数为100%VVV金金
金金银银19.3100%64.77%19.310.5
。
练习题 1.(上海第9届大同杯初赛)一个水分子的质量大约是( ) A.190.310g B.220.310g C.190.310kg D.260.310kg 2.(上海第22届大同杯初赛)积雪会造成简易厂房和集贸市场屋顶坍塌事故,新下的积雪密度约为30.1g/cm,一夜积雪厚度为10cm,家用轿车车顶雪的质量约为( ) A.4kg B.40kg C.400kg D.4000kg 3.(上海第18届大同杯初赛)甲、乙、丙三位同学先后用一个不等臂天平来称量某散装物品。甲先取一部分物品放在右盘,当左盘放入7g砝码时,天平正好平衡;接着,甲又取另外一部分物品放在左盘,当右盘放入14g砝码时,天平正好平衡,甲将前后两次称量的物品混合在一起交给了老师。乙、丙均采用了相同的方法,只不过乙前后两次在左右盘内放置的砝码分别为10g、10g;丙前后两次在左、右盘内放置的砝码分别为9g、12g。老师把三位同学交来的物品用标准天平来称量,发现上述三位同学称出的物品中,有一位同学称量的正好是20g,那么该同学一定是( ) A.甲 B.乙 C.丙 D.甲、乙、丙均有可能 4.(上海第16届大同杯初赛)建筑工地需要长1.0m、宽0.5m、高0.3m的花岗岩350块,现用一辆载重量为5t的卡车去加工厂运回,知花岗岩密度为332.610kg/m,则共需要运几次方可运完?( ) A.28 B.29 C.30 D.31 5.(上海第16届大同杯初赛)实验室测量油膜分子的大小:取待测油1mL滴入容量瓶中,再向
容量瓶中倒入某有机溶剂直至总体积达到500mL。用滴定管取1mL25滴入水槽中。由于该有机溶剂与水的结合力远大于油,故水面最终留下了一层油膜,测出其面积约2500cm,则该油膜分子的直径约为( ) A.91.610m B.101.610m C.93.210m D.103.210m 6.(上海第15届大同杯初赛)有三个质量相等球外半径也相等的空心铜球、铁球和铝球,已知
铜铁铝
。如果在三个球的空心部分灌满水,则灌水后,三个球所受重力G铜,G铁和G铝的关
系应是( )。 4
A.GGG铜铁铝 B.GGG铜铁铝 C.==GGG铜铁铝 D.GGG铜铁铝 7.(上海第15届大同杯初赛)两个完全相同的容器分别装有两种不同的液体,如图7.1所示。已知甲图中的液体重力大于乙图中的液体重力,因此可以肯定( ) A.甲图中的液体密度大于乙图中的液体密度 B.甲图中的液体密度小于乙图中的液体密度 C.甲图中的液体密度等于乙图中的液体密度 D.上述三种答案都可能出现
8.(上海第15届大同杯初赛)鸡尾酒是由几种不同颜色的酒调配而成的。经调配后不同颜色的酒界面分明,这是由于不同颜色的酒有( ) A.不同质量 B.不同体积 C.不同温度 D.不同密度 9.(上海第11届大同杯初赛)将一块密度为、质量为m的金属块均匀分成三块,则每一小块的体积和密度分别是( )
A.3m和3 B.m和3 C.3m和 D. m和 10.(上海第10届大同杯初赛)A,B两物体质量分别为1m和2m,体积分别为1V和2V,密度分别为1和2,已知12,则下列关系式中错误的是( ) A.12mm,12VV B.12mm,12VV C.12mm,12VV D.12mm,12VV 11.(上海第9届大同杯初赛)某种矿砂质量为m,倒入量筒中,使矿砂上表面水平,刻度显示的读数为1V,再将体积为2V的水倒入盛有矿砂的量筒内,充分搅拌后,水面显示读数为3V,则矿砂密度为( )
A.1mV B.32mVV C.31mVV D.312mVVV 12.(上海第9届大同杯初赛)现有许多完全相同的零件,要用天平测出每个零件的质量,但手头只有一个100g砝码。当左盘放40个零件,右盘放这个砝码时,天平不能平衡。如果再在右盘上放15个零件,天平恰能平衡。这时可求得每个零件的质量约为( ) A.0.28g B.0.26g C.0.24g D.0.25g 13.(上海第28届大同杯初赛)以下是一则新闻消息:“今天零时,发改委将汽油、柴油价格每吨分别降低125元和120元,测算到零售价格90号汽油和0号柴油每升分别降低0.09元和0.10元……”据此估测90号汽油的密度为(不考虑90号汽油生产过程中的密度变化)( ) A.330.8010kg/m B.330.7510kg/m 5
C.330.7210kg/m D.330.7010kg/m 14.(上海第3届大同杯初赛)A,B,C三种物质的质量对体积的关系如图7.2所示,可知( ) A.ABC,且C水 B.ABC,且A水 C.ABC,且C水 D.ABC,且A水 15.(上海第3届大同杯初赛)两种质量相等、密度分别为1,212
的液体相混合,混合后液体的密度为( )
A.122 B.122 C.12122 D.12122 16.(上海第20届大同杯复赛)一容器装满水后,容器和水的总质量为1m;若在容器内放一质量为m的小金属块A后再加满水,总质量为2m;若在容器内放一质量为m的小金属块A和另一质量也为m的小金属块B后再加满水,总质量为3m,则金属块A和金属块B的密度之比为( ) A.23:mm B.2131:mmmm C.3221:mmmm D.2312:mmmmmm 17.(上海第20届大同杯复赛)有A,B,C三个由同种材料制成的金属球,它们的质量分别为128g,400g,60g,体积分别为316cm,350cm,312cm,则( )
A.A球一定是空心的 B.B球一定是空心的 C.C球一定是空心的 D.它们一定都是实心的 18.(上海第20届大同杯复赛)现有一台旧天平,虽然两臂不等长,但是可以设法将其调节到水平平衡状态,砝码盒中有各种规格的砝码,其中最小质量的砝码为0.1g。用此天平称质量为4g的药品,先放在左盘中称,再放在右盘中称,记下两次结果,其记录数据可能是下列的哪一组?( ) A.3.5g,4.6g B.3.4g,3.6g C.3.3g,3.7g D.3.2g,4.7g 19.有密度为1,2的两种物质,按质量比为1:2混合,所得混合物的密度为________;若按体积比为1:2混合,设总体积不变,则所得混合物的密度为________。 20.某工厂用密度为1和2的两种纯金属混合熔炼合金材料。若采取3:2的比例配方,即密度为1的金属质量取3份,密度为2的金属质量取2份,那么混合后所得合金材料的密度为________。