阐述压强如何理解固体压强与液体压强区别和关系研究生

更新时间:2022-6-6 点赞:7426 浏览:20339 作者:用户投稿原创标记本站原创

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摘 要:因同学们在学习的过程中对固体压强与液体压强的区别容易混淆,在有关计算中也常用错计算式等。因此从三大方面去体现它们的区别和联系,帮助引导同学们理解固体压强和液体压强的区别,后面还采用举例方式增进同学们对它们的认识和理解。
关键词:固体压强;液体压强;区别;联系;方法
在“压强”这一章的教学中,我们经常能发现许多学生对固体压强与液体压强的区别和联系认识不够,并且在解答相关的问题时经常会混淆,也容易出现错误。下面就本人的教学经验,和大家共同探讨解决固体压强与液体压强的区别和联系的方法。以便同学们今后遇到这类问题时能弄个清楚明白。

一、搞清楚固体压强与液体压强的区别

固体压强与液体压强有以下几个方面的区别:

1.固体压强与液体压强的产生原因不同

固体压强是由于固体本身的重力或受到挤压产生的。如,放在水平桌面上的书本对桌面的压强是由于书本的重力产生的;被压在竖直面上的物块对竖直面的压强是由于被挤压而产生的,与物块的重力无关,原因是此时压力与重力垂直。液体压强是由于液体的流动和液体重力产生的。

2.固体压强与液体压强的方向不同

固体压强的方向是垂直于接触面的。液体压强是各个方向都有的,液体压强的方向可用液体压强计去检验。

3.固体压强与液体压强的计算式不同

固体压强的计算式只能用压强的定义式P=■,而液体压强的计算式有P=■和P=ρgh,只不过计算液体压强时多用P=ρgh。而P=■只在特殊情况下才用,如在计算柱形容器底受到的液体压强大小时可用,其他情况不用。

4.固体压强与液体压强的影响因素不同

由固体压强的计算式P=■可知,固体压强的影响因素有压力(F)和受力面积(S)。当受力面积(S)一定时,增大(或减小)压力(F),就可以增大(或减小)压强(P);当压力(F)一定时,增大(或减少)受力面积(S),就可以减小(或增大)压强P。
由液体压强的普遍计算式P=ρgh可知,影响液体压强大小的因素是液体密度(ρ)和液体的深度(h)。同种液体(即ρ一定时),液体压强的大小只与深度有关。且深度越大,液体压强越大;同一深度(即h一定时),液体压强的大小只与液体密度有关,且液体密度越大,液体压强越大。

5.固体压强与液体压强的应用场合不同

固体压强一般应用在建筑、交通、生活等方面。如,建筑房屋时,就要考虑楼房的高度、楼房的建筑材料与地基性质、地基面积大小等关系;生活中如书包背带的宽度,水桶把手的大小,水果刀刀口的利刃与否等都与固体压强有关。固体压强涉及的都是固体与固体之间的压强。
液体压强的大小一般应用于抽水机、水库、水坝、潜水设备等方面。一般都涉及要考虑液体深度、液体压强方面的应用。

二、固体压强与液体压强的联系

固体压强与液体压强的联系或共同之处较简单。如,都属于压强,属于压力的作用效果;二者的单位都是牛/米2或帕斯卡等。

三、解答固体压强与液体压强混合题的方法

解答这类题型的方法主要是:仔细审清题意,弄清楚要完成的任务——是求固体的压力或压强还是求液体的压力或压强?若是求固体压强,则要先求出固体压力后才能求出固体压强;若是求液体压强,则要先求出液体压强后才能求出液体压力。
例如,如图所示,有一个容器高为40 cm,质量为1 kg,底面积为100 cm2,容积为6×10-3 m3,容器中装满水并置于水平桌面上。求:
(1)水对容器底的压强;
(2)水对容器底的压力;
(3)容器对水平桌面的压力;
(4)容器对水平桌面的压强。
解析:本题中要求的就是液体的压强和压力,固体的压力和压强。
(1)水对容器底的压强属于液体压强,可用P=ρ液gh去算,这里的ρ液=ρ水=1.0×103 kg/m3,说明只要知道水的深度h即可。而题目h水=40 cm=0.4 m,所以P水能计算出来;(2)要算水对容器底的压力,用F=PS去求,上一问中已求出了P水,且容器底面积S=100 cm2
=10-2 m2可算已知了;(3)因容器置于水平桌面上,所以容器对水平桌面的压力应等于容器本身重力与容器内水的重力之和;(4)容器对水平桌面的压强属于固体压强,应用固体压力除以容器底面积。
解答过程:
(1)P水=ρ水gh=

1.0×103×9.8×0.4 Pa=3.92×103 Pa

(2)F水=P水S=3.92×103×10-2 N=39.2 N
(3)∵F桌=G水+G容=(m水+m容)g=(ρ水V容+m容)g
∴F桌=(

1.0×103×6×10-3+1)×9.8 N=68.6 N

(4)P桌=F桌/S=68.6/10-2 Pa=

6.86×103 Pa

由上述解答过程可知,水对容器底的压力、压强与容器对水平桌面的压力、压强是截然不同的。计算方法也不同:要计算液体压力,必须先算出液体压强;要计算固体压强,必须先算出固体压力。
本题中,若同学们再深入探讨还能发现:水对容器底的压力小于水的重力。同学们不妨去深入探讨一下,就能发现其中的秘密所在。如果同学们能将上述问题都弄清楚,说明同学们对固体压强与液体压强的区别和联系都弄懂了。
关于固体压强与液体压强,同学们关键是要弄清楚它们的物理意义、计算方法、应用等。只要同学们用心去比较、多练习,一切问题都能迎刃而解。
(作者单位 江西省宁都县私立育新学校)
?誗编辑 谢尾合
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