這狗屎是真的
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浮力是小學(xué)數(shù)學(xué)的重要知識(shí)。 由于估算公式多變,朋友們?cè)诮鉀Q問題的過程中思考不好,很容易犯一些錯(cuò)誤。
例如:一個(gè)容器質(zhì)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(qiáng)公式推理,水深為0.2m。 求:
(1)水對(duì)容器頂部的壓力浮力。
(2)容器對(duì)地面的壓力浮力。
(1)在回答第一個(gè)問題的過程中,有的中學(xué)生可能會(huì)錯(cuò)誤地認(rèn)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(duì)容器頂部的壓力。
錯(cuò)誤原因是:在題中沒有說出容器形狀的情況下,錯(cuò)誤地認(rèn)為水對(duì)容器頂部的壓力一定等于液體的重力。
所以,
防止錯(cuò)誤的關(guān)鍵是了解容器頂部液體的壓力(F)與容器內(nèi)液體的重力(G)之間的關(guān)系。
你可能不明白為什么這題F不能等于G!
為了解釋F和G的關(guān)系,我用了一個(gè)巧妙的方式來推理:
如圖↑↑↑
如果容器的頂部保持不變,當(dāng)容器的側(cè)壁由立式(圓柱形容器)變?yōu)樾】谟械椎拇笕萜鲿r(shí),由于頂部上升,液體的深度必然增加。頂部保持不變。
這樣,根據(jù)公式,液體的浮力就會(huì)增大,而根據(jù)公式F=ps,液體對(duì)容器頂部的壓力也會(huì)增大。 (這個(gè)推理過程無可挑剔!)
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。
所以看來F=G不能用在這個(gè)問題上。 (僅限特殊情況:可用于圓柱形容器。)
回到這個(gè)問題的情況分析,我們發(fā)現(xiàn)容器底部面積為0.01 m 2液體壓強(qiáng)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。
由于液體與固體具有不同的特性,當(dāng)容器形狀未知時(shí),不能用F=G作為已知條件,而確定液體的浮力。
那么液體的壓力呢? 事實(shí)上,浮力估計(jì)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。
因此,第一個(gè)子問題的正確解題流程如下:
(2)容器對(duì)地面壓力浮力的估算
錯(cuò)誤的情況往往是這兩種:F=F水+G容量; 或者寫成F=G容量
整個(gè)問題都是誤判造成的,之前的努力都白費(fèi)了。
原因是目前還不清楚固體物體放置在水平地面上時(shí)的壓力是多少。
l 讓我們先回顧一下生活中的經(jīng)歷,把一瓶水放在我們的手中。
瓶子對(duì)對(duì)手的壓力=手的力量=瓶子和水的總重力
下圖中的三個(gè)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(gè)容器拿在手里,哪一個(gè)需要更大的力氣才能握住它?
讓我們回到前面提到的帕斯卡分桶實(shí)驗(yàn)。
水桶頂部從水中承受很大的浮力(實(shí)際上也承受很大的壓力),而地面則沒有承受太大的壓力。
總之
容器在桌面上的壓力=容器和水的總重量
所以
問題2的正確答案應(yīng)該是:
m 水 = ρ 水 V 水 = 0.001 m3 × 1000 kg/m3 = 1 kg。
m 總量 = m 水 + m 體積 = 1 kg + 1 kg = 2 kg。
F=G=m 總g=2kg×9.8N/kg=19.6N。
P=F/S=19.6 N ÷ 0.01 m2=1960 Pa。
朋友們你們懂我的意思嗎?
你可以來嘗試一下類似的問題。
如圖所示,尖頭茶具質(zhì)量為400g,底部面積為40cm2,內(nèi)裝沸水0.6kg,置于面積為1m2的水平桌子中央。 求:(1)水對(duì)茶具頂部的壓力; (2)茶壺放在桌子上的浮力。