力学专题(二).docVIP

力学专题（二） 密度 压强和浮力 【知识网络】 【典例解析】 [例1] 我国的科学家在南极的一次科考钻探中，发现在100m的雪层下面有冰川，进一步考察证实冰川是由于雪在长期重压下形成的. 若南极雪层的平均密度为0.3×103kg/m3，求埋在100m雪层下的冰川10m2的水平面上受到的雪对它的压力和压强. （g取10N/kg） 分析：本题综合考查压力作用效果、压强和液体压强等知识，在分析解题时应注意压强和液体压强计算公式的灵活运用，规则形状的固体在条件合适时，使用液体压强计算公式进行解析，会比较方便。 解答：冰川10m2的水平面上100m深的雪的质量为 m=ρV=0.3×103kg/m3×10m2×100m=3×105kg 这些雪受到的重力为 G=mg=3×105kg×10N/kg=3×106N 冰川10m2的水平面上受到的雪对它的压力 F=G=3×106N 冰川10m2的水平面上受到的雪对它的压强为 P=FS=3×106N 10m2=3×105Pa 或：冰川10m2的水平面上受到的雪对它的压强为 P=FS=GS=ρVgS=ρShgS=ρgh =0.3×103kg/m3×10N/kg×100m =3×105Pa 冰川10m2的水平面上受到的雪对它的压力为 F=PS=3×105Pa×10m2=3×106N 创新与拓展：2005年3月，大型国宝珍品——秦始皇兵马俑在福建博物馆展出。小红参观是发现，秦佣脚下都踩踏着一块正方形或长方形的踏板，如图2-2-1所示。为了了解这种做法的好处，她收集了一尊战立姿态的秦佣的有关数据：体重（含踏板）1600N，踏板面积0.016平方米。 ⑴、这尊兵马俑（含踏板）的质量是多少？（g取10N/㎏） ⑵、这只兵马俑竖放在水平地面上时，对地面的压强是多少？ ⑶、跳板面积比双脚面积大，这样制作有什么好处？请简要说明理由。 解答： [例2] 在青少年科技创新大赛中，某同学的发明作品《浮力秤》参加了展评，该作品可方便地称量物体的质量，其构造如图2-2-2所示．已知小筒底面积为10cm2，总长为20cm，盘中不放物体时，小筒浸入水中的长度为8cm，问： (1)小筒和秤盘的总重力是多少N? (2)该秤能称出物体的最大质量是多少kg? (3)该同学把秤的读数均匀地刻在小筒上，为什么刻度是均匀的?(取g=10N／kg) 分析：本题目是实验与物理计算相结合的题型，主要考查学生对于物体浮沉条件、质量与密度、重力等相关知识的综合运用，解题时要注意观察插图，分析清楚浮力秤漂浮的条件。 解答：(1)由于小筒始终是漂浮体，所受浮力等于重力， G1=0．8N (2)当盘中放入最大质量的物体时：G2==ρ水gSh2 此时放入物体的重力：G=ρ水gS(h2-h1) 此时放入物体的质量：m=ρ水S(h2-h1) 代入数据可得m=0.12kg (3)由上式m=ρ水S(h2-h1)可得 小筒浸入水中长度的变化量h浸=h2-h1 由于ρ水、S是定值，h浸跟m成正比，所以秤的刻度是均匀的． 创新与拓展： 家住山区小河边的晓军同学，学了浮力知识后自制了一个救生木筏，其质量为50kg，体积为0.60m3。（g=10N/kg）求： （1）救生木筏漂浮在水面上时，它所受到的浮力多大？ （2）当10名同学站在救生木筏上面时，救生木筏刚好完全浸没在水中，则这10名同学的平均质量是多少？ 解答：（1）救生木筏漂浮时 Ｆ浮=Ｇ救　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 Ｆ浮=ｍ救ｇ=50kｇ×10Ｎ/kｇ=500Ｎ 　　　　　　　　　　　　　　 （2）当10名同学躺在救生木筏，救生木筏刚好完全浸没在水中时 Ｆ,浮=Ｇ救+Ｇ人　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ρ水ｇＶ救=10ｍ人g+ｍ救g　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ｍ人=(ρ水ｇＶ救—ｍ救g)/10ｇｍ3=(1×103kg/ｍ3×0.60ｍ3-50kg)/10=55kg　　　　　　　　　　　　　　　 【能力测试】 一、单项选择 1．图2-2-3所示的是A、B两种物质的质量m与体积V的关系图像，由图像可知，A、B两种物质的密度ρA、ρB和水的密度ρ水之间的关系是 ( ) A．ρBρ水ρA B．ρBρAρ水 C．ρAρ水ρB D．ρ水ρAρB 2．一