步入高中新增數學學科,所以朋友們就有一點害怕,高中的數學難度大嗎?難度肯定是有的,而且假如朋友們在高中基礎學的挺好的話,這么對朋友們來說就沒有哪些難度了。明天王老師和你們分享的是2023高考數學一輪備考【專題九:浮力】精講!
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專題九:浮力
備考目標:
1.了解:壓力概念;液體浮力的形成;大氣浮力的大小;大氣浮力對高度的變化規律。
2.會:解釋浮力在生活中的應用;進行液體浮力的估算;借助流體浮力與流速關系剖析問題。
3.理解:浮力的概念及其估算;大氣浮力與沸點的關系;流體浮力與流速的關系。
4.把握:液體浮力的特性及規律。
5.認識:生活中減少或減小浮力的實例;大氣浮力的特性及規律;生活中借助大氣浮力的實例。
知識梳理:
知識點一:浮力
1.壓力:垂直作用在物體表面上的力叫壓力(圖一:杯子對桌面的壓力,圖二:鐵塊對斜面的壓力,圖三:圖釘對墻上的壓力)。
(1)壓力并不都是由重力造成的(圖三:圖釘對墻上的壓力)。把物體置于桌面上,假若物體不受其它力作用,則壓力F等于物體遭到的重力G。
(2)固體可以大小、方向不變地傳遞壓力。
2.浮力:物體單位面積上遭到的壓力叫浮力。
(1)浮力是表示力的作用療效的數學量。
(2)浮力公式:。其中,浮力p的單位是帕斯卡(簡稱為帕),符號是Pa;壓力F的單位是牛10個大氣壓強的例子,符號是N;S是受力面積(是兩物體的接觸部份),單位是米2,符號是m2。
3.浮力的借助
(1)減小浮力:當受力面積不變時,減小壓力;當壓力不變時,減小受力面積;壓力減小的同時減小受力面積都可以減小浮力。如圖四:墻釘、斧頭、安全錘都是減小浮力的反例。
2.減少浮力:受力面積不變時,減少壓力;壓力不變時10個大氣壓強的例子,減小受力面積;壓力降低的同時減小受力面積都可以減少浮力。如圖五:鐵軌、履帶式鏟車、大象的腳趾都是減少浮力的反例。
知識點二:液體浮力
1.液體浮力形成的緣由:液體受重力作用且具有流動性。
2.液體浮力的檢測:使用浮力計。
3.液體浮力的規律:
(1)液體對容器底和側壁都有浮力,液體內部向各個方向都有浮力;
(2)在同一深度,液體向各個方向的浮力都相等;
(3)液體的浮力隨深度的降低而減小(如圖一所示);
(4)相同高度,不同液體的浮力與液體的密度有關。
4.液體浮力公式:。其中,是液體密度,單位是;;是液體內部某位置到液面的高度。
從公式中看出:液體的浮力只與液體的密度和液體的深度有關,而與液體的質量、體積、重力、容器的底面積、容器形狀均無關。
5.連通器:下端開口,上部相連通的容器。
(1)原理:連通器里裝同一種液體且液體不流動時,各容器的液面保持相平(如圖二所示)。
(2)連通器的應用:茶杯、鍋爐水位計、乳牛手動喂水器、船閘等都是按照連通器的原理來工作的。
知識點三:大氣浮力
1.大氣浮力:大氣對浸在它上面的物體的浮力稱作大氣浮力,簡稱大氣壓;大氣壓用p0表示。
2.形成緣由:由于空氣受重力作用而且具有流動性。
3.托里拆利實驗:
(1)實驗過程:在長約1m,一端封閉的玻璃管里灌滿水銀,將管口塞住,之后倒插在水銀槽中放開堵管口的右手后,管內水銀面增長一些就不再增長,這時管內外水銀面的高度差約為760mm。如圖所示。
(2)推論:大氣壓p0===1.01×105Pa(其值隨著外界大氣壓的變化而變化)。
4.標準大氣壓:支持76cm水銀柱的大氣壓叫標準大氣壓。
1個標準大氣壓===1.01×105Pa。
5.大氣壓的特征:(1)空氣內部向各個方向都有浮力,且空氣中某點向各個方向的大氣浮力都相等。
(2)大氣壓隨高度降低而降低;且大氣壓的值與地點、天氣、季節的變化有關。通常來說,陰天大氣壓比晴天高,冬天比夏季高。
(3)大氣壓變化規律:在海拔3000米以內,每上升10米,大氣壓大概增加100Pa。
6.沸點與浮力:一切液體的沸點,都是隨氣壓增大而增加(如在海拔高的山上做飯,煮不熟);隨氣壓減小而下降(如用高壓鍋炒菜快)。
7.容積與浮力:質量一定的二氧化碳,體溫不變時,二氧化碳的容積越小浮力越大;二氧化碳容積越大浮力越小。
要點展現:
(1)實驗方式:在長約1m一端封閉的玻璃管里灌滿水銀,用右手將管口塞住,之后倒插在水銀槽中。放開中指,管內水銀面增長到一定高度時就不再增長,這時測出管內外水銀面高度差約為76cm。
(2)估算大氣壓的數值:P0=P水銀=ρgh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m=1.013×105Pa。
所以,標準大氣壓的數值為:P0=1.013×l05Pa==。
(3)以下操作對實驗沒有影響
①玻璃管是否傾斜;②玻璃管的粗細;③在不離開水銀槽面的前提下玻璃管口距水銀面的位置。
(4)若實驗中玻璃管內不慎漏有少量空氣,液體高度降低,則檢測值要比真實值偏小。
(5)這個實驗借助了等效替換的思想和技巧。
知識點四:流體浮力與流速關系
1.流體:液體和二氧化碳。
2.液體浮力與流速的關系:在二氧化碳和液體中,流速越大的位置浮力越小。
3.客機的升力的形成:客機的進氣道一般都弄成里面隆起、下面平直的形狀。
4.當客機在機場跑道上滑行時,流過翼型上方的空氣速率快、壓強小,流過翼型下方的空氣速率慢、壓強悍。
5.噴管上下方所受的壓力差產生向下的升力。
要點演繹:
客機的升力的形成:客機的進氣道一般都弄成里面隆起、下面平直的形狀。當客機在機場跑道上滑行時,流過翼型上方的空氣速率快、壓強小,流過翼型下方的空氣速率慢、壓強悍。噴管上下方所受的壓力差產生向下的升力。