在《压强、液体的压强》一章中,学习了压强的定义式p= 和液体压强公式p=ρgh,有人产生了这样的思维定势,认为公式p= 只能计算固体压强,p=ρgh只能计算液体的压强。现就如何运用这两个公式,巧解两类压强习题,谈谈自己的一点做法。
一、利用p= 解液体的压强习题
例1、柱形容器中的热水冷却时,容器底部所受水的压强将(设容器的容积不随温度变化,且不考虑蒸发的影响),则( )
A.增大 B.减小 C.不变 D.无法确定
常规思路:当热水冷却时,水的体积V变小,容器的底面积S不变,由公式V=Sh可知水深h变小;又水的质量m不变,由公式ρ= 可得水的密度ρ变大,最后利用液体的压强公式p=ρgh就无法确定水对容器底部的压强p的变化情况,故错选(D)。
转换思路:因为是柱形容器,所以水对容器底的压力F等于水的重力G,而热水变冷时,水的质量m不变,水的重力G也就不变,因此F也就不变,又容器的底面积S没变,根据定义公式p= 可知水对容器底部的压强p不变,故正确选项为(C)。
通过例1可知,在计算圆柱形容器底面受到液体压强时,如果利用液体压强公式p=ρgh无法求解,利用压强的定义公式p= 一试带来奇效。
二、利用p=ρgh解固体压强的习题
例2 甲、乙两个正方体放在水平地面上,它们对地面的压强相等,已知甲的密度是乙的密度的2倍,则甲、乙两物体的底面积之比是( )
A.1:2 B.2:1 C.1:4 D.4:1
常规思路:因为p甲= ,p乙= ,得: = ①
又F甲=G甲=m甲g=ρ甲V甲g=ρ甲S甲h甲g②
同理F乙=ρ乙S乙h乙g③
把②③式代入①式得:
,
化简得: ,
因为ρ甲=2ρ乙,所以 = ,
又因为甲、乙两物体都为立方体,则
,
故选(C)。此解法较繁琐
转换思路:因为液体的压强公式p=ρgh,可用把液体当作特殊的形体(上、下横截面积相同)后,利用压强的公式p= 推导而来,所以反过来,在计算某些规则的固体产生的压强时,也可以借用液体的压强公式来分析它。
解析:p甲=ρ甲gh甲,p乙=ρ乙gh乙,
由p甲=p乙,得ρ甲gh甲=ρ乙gh乙,
变形后 = ,
因为ρ甲=2ρ乙,所以 = ,
又因为甲、乙两物体都为立方体,则
,
故选(C)。显然,此解法较简单。
通过例2可知,在计算特殊形状固体的压强时,不妨巧借液体的压强公式p=ρgh,可以带来方便 |