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初中物理:F不能等于G,你知道嗎?

更新時間:2023-07-28 文章作者:佚名 信息來源:網絡整理 閱讀次數:

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浮力是小學數學的重要知識。 由于估算公式多變,朋友們在解決問題的過程中思考不好,很容易犯一些錯誤。L0q物理好資源網(原物理ok網)

例如:一個容器質量為1公斤,體積為0.001立方米,底部面積為0.01平方米,裝滿水液體壓強公式推理,水深為0.2m。 求:L0q物理好資源網(原物理ok網)

(1)水對容器頂部的壓力浮力。L0q物理好資源網(原物理ok網)

(2)容器對地面的壓力浮力。L0q物理好資源網(原物理ok網)

(1)在回答第一個問題的過程中,有的中學生可能會錯誤地認為容器頂部水的壓力估算為F=G=mg,然后用水的體積來估算重力水的壓力,等于水對容器頂部的壓力。L0q物理好資源網(原物理ok網)

錯誤原因是:在題中沒有說出容器形狀的情況下,錯誤地認為水對容器頂部的壓力一定等于液體的重力。L0q物理好資源網(原物理ok網)

所以,L0q物理好資源網(原物理ok網)

防止錯誤的關鍵是了解容器頂部液體的壓力(F)與容器內液體的重力(G)之間的關系。L0q物理好資源網(原物理ok網)

你可能不明白為什么這題F不能等于G!L0q物理好資源網(原物理ok網)

為了解釋F和G的關系,我用了一個巧妙的方式來推理:L0q物理好資源網(原物理ok網)

如圖↑↑↑L0q物理好資源網(原物理ok網)

液體壓強推導公式_液體壓強公式怎么推出來的_液體壓強公式推理L0q物理好資源網(原物理ok網)

如果容器的頂部保持不變,當容器的側壁由立式(圓柱形容器)變為小口有底的大容器時,由于頂部上升,液體的深度必然增加。頂部保持不變。L0q物理好資源網(原物理ok網)

這樣,根據公式,液體的浮力就會增大,而根據公式F=ps,液體對容器頂部的壓力也會增大。 (這個推理過程無可挑剔!)L0q物理好資源網(原物理ok網)

液體的重力保持不變,但容器頂部的壓力卻增加了! 證明 F 和 G 并不總是相等。L0q物理好資源網(原物理ok網)

所以看來F=G不能用在這個問題上。 (僅限特殊情況:可用于圓柱形容器。)L0q物理好資源網(原物理ok網)

回到這個問題的情況分析,我們發現容器底部面積為0.01 m 2液體壓強公式推理,體積為0.001 m 3 ,水深為0.2 m。 可見,不滿足V=Sh,也就是說,該容器根本不是圓柱形容器。L0q物理好資源網(原物理ok網)

由于液體與固體具有不同的特性,當容器形狀未知時,不能用F=G作為已知條件,而確定液體的浮力。L0q物理好資源網(原物理ok網)

那么液體的壓力呢? 事實上,浮力估計公式P=F/S仍然可以使用,所以我們將其改為F=ps。 如果液體的浮力和受力面積已知,我們是否可以輕松求解容器方程? 頂部的浮力。L0q物理好資源網(原物理ok網)

因此,第一個子問題的正確解題流程如下:L0q物理好資源網(原物理ok網)

(2)容器對地面壓力浮力的估算L0q物理好資源網(原物理ok網)

錯誤的情況往往是這兩種:F=F水+G容量; 或者寫成F=G容量L0q物理好資源網(原物理ok網)

整個問題都是誤判造成的,之前的努力都白費了。L0q物理好資源網(原物理ok網)

原因是目前還不清楚固體物體放置在水平地面上時的壓力是多少。L0q物理好資源網(原物理ok網)

l 讓我們先回顧一下生活中的經歷,把一瓶水放在我們的手中。L0q物理好資源網(原物理ok網)

瓶子對對手的壓力=手的力量=瓶子和水的總重力L0q物理好資源網(原物理ok網)

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下圖中的三個集裝箱底面積相同,高度相同,空箱重量也相同。 如果裝滿了水,想象一下,如果你把這三個容器拿在手里,哪一個需要更大的力氣才能握住它?L0q物理好資源網(原物理ok網)

讓我們回到前面提到的帕斯卡分桶實驗。L0q物理好資源網(原物理ok網)

水桶頂部從水中承受很大的浮力(實際上也承受很大的壓力),而地面則沒有承受太大的壓力。L0q物理好資源網(原物理ok網)

總之L0q物理好資源網(原物理ok網)

容器在桌面上的壓力=容器和水的總重量L0q物理好資源網(原物理ok網)

所以L0q物理好資源網(原物理ok網)

問題2的正確答案應該是:L0q物理好資源網(原物理ok網)

m 水 = ρ 水 V 水 = 0.001 m3 × 1000 kg/m3 = 1 kg。L0q物理好資源網(原物理ok網)

m 總量 = m 水 + m 體積 = 1 kg + 1 kg = 2 kg。L0q物理好資源網(原物理ok網)

F=G=m 總g=2kg×9.8N/kg=19.6N。L0q物理好資源網(原物理ok網)

P=F/S=19.6 N ÷ 0.01 m2=1960 Pa。L0q物理好資源網(原物理ok網)

朋友們你們懂我的意思嗎?L0q物理好資源網(原物理ok網)

你可以來嘗試一下類似的問題。L0q物理好資源網(原物理ok網)

如圖所示,尖頭茶具質量為400g,底部面積為40cm2,內裝沸水0.6kg,置于面積為1m2的水平桌子中央。 求:(1)水對茶具頂部的壓力; (2)茶壺放在桌子上的浮力。L0q物理好資源網(原物理ok網)

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