论文部分内容阅读
由于有大量经验累积,绝大部分初中学生对固体产生的压力、压强掌握较好。有关液体压力和压强的知识,尽管学生也有一定经验,师生也做过一些实验,也做了相当多的习题,而学生始终掌握不好,一直是初中物理教学的难点。究其原因:(1)液体属流体,有不同于固体的一面,研究、理解起来固然困难些;(2)对重力、压力的概念把握不牢。遇到困难,就更要去认真研究它、去探索,这比盲目做大量的练习效果好得多,这才是学习物理的正道,这才是真正的学习。下面结合笔者的教学实践就有关静液压的常见问题进行较全面的诠释 ,以便于更好地掌握知识、运用知识。(为了便于说明问题,以下讨论限定在三种典型容器中。)
1整体(容器和液体)对水平桌面的压强和压力
如图1所示,整体受到地球施重力和桌面施支持力作用而处于平衡状态,由力的平衡可知:F支=G全,又由力的作用是相互的可知:整体对桌面的压力F=F支=G全。这类问题按固压处理:F=G全。
p=[SX(]F[]S[SX)]。
[TP5CW15。TIF,BP#]
人体内也有液体,站在水平地面上时,对地的压力大小就等于人体重力大小,学生们是能够理解的。
2容器对水平桌面的压强和压力
这类问题应该说比第一类问题稍难些,在各类考试中也经常出现,教学中发现不少学生没有理解,更谈不上掌握。在计算容器对水平桌面的压强和压力时,就依照题目,武断地认为压力大小只算容器重,错误的根源是没对容器进行受力分析。以容器为研究对象时,容器受到重力、液体施的压力和桌面支持力的三力作用而平衡,F支=G杯 F液。为了求出液体对容器的压力大小F液,又以容器中液体为研究对象,液体仍处于平衡状态,由平衡力的知识可得:容器对液体的总的支持力F杯支=G液,再由力的作用是相互的便知:液体对容器的总压力F液=F杯支=G液。因此,F支=G杯 F液=G杯 G液=G全,与第一类问题问法不同,实质相同。人体内也有液体,站在水平地面上时,脚对地的压力大小也等于全身重力大小,学生们还是能够理解的。
仍按固压处理:F=G全。
p=[SX(]F[]S[SX)]。
3容器底部受到的压强和压力
由P=ρ液gh可知,容器底部受到的液体压强跟液体密度和底部所处的深度有关,而底部受到的液体压力F=pS底=ρ液ghS底,由此得到三种容器底部受到液体压力如图2所示,压力大小与液体重不一定相等,在后面再予以进一步说明。
[TP5CW16。TIF,BP#]
4容器侧壁受到的压强和压力
以前在教学中,和许多老师一样,只分析了前三点,虽然学生也能套公式做一些习题,事实上许多学生不一定理解。我们知道,液体对束缚它的容器壁也有压力和压强,而压力的方向与器壁垂直,简化如图3所示,通过分析易知道,图3甲中器壁受到液体压力的合力为0;图3乙中器壁受到液体压力的合力不为0,合力向下;图3丙中器壁受到液体压力的合力也不为0,合力向上。
[TP5CW17。TIF,BP#]
5液体对容器的压力分布图
综合前面2~4三种情况,容器中液体受到容器作用力的合力与液体重力是一对平衡力,容器对液体作用力的合力大小等于液体的重。由于力的作用是相互的,那么液体对容器作用力的合力大小也等于液体重,如图4所示,可以简化为向底和两侧的三个压力。
(1)图甲中器壁受液体压力的合力为0,容器底部受到液体压力F=G液,与固压类似。
(2)图乙中器壁受液体压力的合力不为0,方向向下,则容器底部受到液体压力F (3)图丙中器壁受液体压力的合力也不为0,且方向向上,则容器底部受到液体压力必有:F>G液,在局部上确实出现了压力大小超过自身重的情况,如果考虑三个“边”上受到压力的合力大小,也还是等于液体重,困惑消除了。
[TP5CW18。TIF,BP#]
6容器对液体的压力分布图
为了较全面地说明液体压强和压力的特点,根据力的作用是相互的,在图5中简略地画出了容器对液体的压力分布图。[LL]
[TP5CW19。TIF,BP#]
7实例
两端封闭的小容器中装有某种液体(未装满)放在水平桌面中央。现将它倒放,仍置于水平桌面中央。
求:(1)倒放前后容器对水平桌面的压力和压强如何变化?
(2)倒放前后液体对容器底部的压力和压强如何变化?
(3)倒放前后液体对容器的压力的合力如何变化?
[TP5CW20。TIF,BP#]
解析(1)由前面2的分析可知:倒放前后容器对水平桌面的压力不变,但对水平桌面的压强要变大。
(2)倒放后,液体的体积不变,但现在的底部所处深度变大,因此液体对底部的压强变大了,由前面5的分析容易得出:倒放前,底部受压力F>G液;倒放后,底部受压力F (3)倒放前后,容器对液体作用力的合力大小都等于液体重,由前面5的分析自然得出:倒放前后液体对容器的压力的合力不变。
对一些相对困难的问题,教师要作全面、认真的分析,要注意整体与局部的关系,带动学生共同探究,激发学习兴趣,师生共同成长。现在,“探究”这词很时髦,它绝不意味着高不可攀,而是告诉我们:只要脚踏实地去落实它,就会收获多多,因为它是物理学的“魂”。
1整体(容器和液体)对水平桌面的压强和压力
如图1所示,整体受到地球施重力和桌面施支持力作用而处于平衡状态,由力的平衡可知:F支=G全,又由力的作用是相互的可知:整体对桌面的压力F=F支=G全。这类问题按固压处理:F=G全。
p=[SX(]F[]S[SX)]。
[TP5CW15。TIF,BP#]
人体内也有液体,站在水平地面上时,对地的压力大小就等于人体重力大小,学生们是能够理解的。
2容器对水平桌面的压强和压力
这类问题应该说比第一类问题稍难些,在各类考试中也经常出现,教学中发现不少学生没有理解,更谈不上掌握。在计算容器对水平桌面的压强和压力时,就依照题目,武断地认为压力大小只算容器重,错误的根源是没对容器进行受力分析。以容器为研究对象时,容器受到重力、液体施的压力和桌面支持力的三力作用而平衡,F支=G杯 F液。为了求出液体对容器的压力大小F液,又以容器中液体为研究对象,液体仍处于平衡状态,由平衡力的知识可得:容器对液体的总的支持力F杯支=G液,再由力的作用是相互的便知:液体对容器的总压力F液=F杯支=G液。因此,F支=G杯 F液=G杯 G液=G全,与第一类问题问法不同,实质相同。人体内也有液体,站在水平地面上时,脚对地的压力大小也等于全身重力大小,学生们还是能够理解的。
仍按固压处理:F=G全。
p=[SX(]F[]S[SX)]。
3容器底部受到的压强和压力
由P=ρ液gh可知,容器底部受到的液体压强跟液体密度和底部所处的深度有关,而底部受到的液体压力F=pS底=ρ液ghS底,由此得到三种容器底部受到液体压力如图2所示,压力大小与液体重不一定相等,在后面再予以进一步说明。
[TP5CW16。TIF,BP#]
4容器侧壁受到的压强和压力
以前在教学中,和许多老师一样,只分析了前三点,虽然学生也能套公式做一些习题,事实上许多学生不一定理解。我们知道,液体对束缚它的容器壁也有压力和压强,而压力的方向与器壁垂直,简化如图3所示,通过分析易知道,图3甲中器壁受到液体压力的合力为0;图3乙中器壁受到液体压力的合力不为0,合力向下;图3丙中器壁受到液体压力的合力也不为0,合力向上。
[TP5CW17。TIF,BP#]
5液体对容器的压力分布图
综合前面2~4三种情况,容器中液体受到容器作用力的合力与液体重力是一对平衡力,容器对液体作用力的合力大小等于液体的重。由于力的作用是相互的,那么液体对容器作用力的合力大小也等于液体重,如图4所示,可以简化为向底和两侧的三个压力。
(1)图甲中器壁受液体压力的合力为0,容器底部受到液体压力F=G液,与固压类似。
(2)图乙中器壁受液体压力的合力不为0,方向向下,则容器底部受到液体压力F
[TP5CW18。TIF,BP#]
6容器对液体的压力分布图
为了较全面地说明液体压强和压力的特点,根据力的作用是相互的,在图5中简略地画出了容器对液体的压力分布图。[LL]
[TP5CW19。TIF,BP#]
7实例
两端封闭的小容器中装有某种液体(未装满)放在水平桌面中央。现将它倒放,仍置于水平桌面中央。
求:(1)倒放前后容器对水平桌面的压力和压强如何变化?
(2)倒放前后液体对容器底部的压力和压强如何变化?
(3)倒放前后液体对容器的压力的合力如何变化?
[TP5CW20。TIF,BP#]
解析(1)由前面2的分析可知:倒放前后容器对水平桌面的压力不变,但对水平桌面的压强要变大。
(2)倒放后,液体的体积不变,但现在的底部所处深度变大,因此液体对底部的压强变大了,由前面5的分析容易得出:倒放前,底部受压力F>G液;倒放后,底部受压力F
对一些相对困难的问题,教师要作全面、认真的分析,要注意整体与局部的关系,带动学生共同探究,激发学习兴趣,师生共同成长。现在,“探究”这词很时髦,它绝不意味着高不可攀,而是告诉我们:只要脚踏实地去落实它,就会收获多多,因为它是物理学的“魂”。