用平衡力解决压强问题的策略

  利用平衡力解决力学问题,是学生学习的一个难点,主要存在问题是:对象确定不准、受力分析不全、找不准平衡力,也就很难正确求出未知量.因此帮助学生总结出解决问题的策略非常重要,策略如下:

  理解题意确对象,受力分析定方向,平衡状态要找准,方程求出未知量.

  例1 压力锅直径为24 cm,限压出气口的直径为3.5 mm,限压阀的质量为100 g,使用时压力锅内、外最大压强差为多少?

  策略应用:(1)理解题意确对象:因为压力锅内、外压强都作用在限压阀上,所以确定限压阀为研究对象.

  (2)受力分析定方向:对限压阀进行受力分析:限压阀受锅内气体向上的压力 p内S和限压出气口向上的支持力F支,还受外界气体对它向下的压力 p外S和重力G,如图1所示.

  当锅内、外气压差最大时,即限压阀即将被冲开时,此时限压出气口对限压阀突然失去支持力,则此时限压阀受力情况如图2.

  (3)平衡状态要找准:认清物体状态:限压阀即将被冲开时,仍处于静止状态,即 p内S与G和 p外S的合力是平衡力.

  (4)方程求出未知量:利用平衡条件可得平衡方程:

  p内S=G+p外S,

  (p内-p外)S=G,

  (p内-p外)=G/S=4mg/πd2.

  可算出压力锅内、外最大压强差.

  例2 在U形管里装着水银,向右管倒入一些密度为0.8×103 kg/m3 的煤油,液体静止时左管的水银面比右管的水银面高出1.5 cm,如图3所示.求右管中煤油柱的高度.

  策略应用:(1)理解题意确对象:根据连通器原理确定底部小液片AB为研究对象.

  (2)受力分析定方向:对小液片AB进行受力分析:小液片所受重力不计,它受左边液柱向右的作用力和右边液柱向左的作用力,如图4.

  (3)平衡状态要找准:液体静止时即小液片处于静止状态,p�煤油�・S与 p�水银�・S是一对平衡力.

  (4)方程求出未知量:利用平衡条件可得平衡方程:

  p�煤油�・S=p�水银�・S,

  ρ�煤油�gh�煤油�=ρ�水银�gh�水银�,

  h�水银�=ρ�煤油�h�煤油�/ρ�水银�,

  代入数据即可求出煤油柱的高度.

  专题训练:

  1.家用玻璃茶几上的玻璃板被四个塑料吸盘吸附在桌架上,若每个吸盘的直径是4 cm,试计算说明,当桌架质量不超过多少时,抬起玻璃板可将桌架抬起.

  2.如图5,粗细均匀的U形管,管口面积是2 cm2,每边高30 cm,先向管内注入20 cm 高的水,再向左管慢慢倒入密度为0.75×102 kg/m3 的油,直至管口,求最多能倒入多少千克这种油?

  答案:1.52 kg2.24 kg.

  (初二)���

  注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文

  利用平衡力解决力学问题,是学生学习的一个难点,主要存在问题是:对象确定不准、受力分析不全、找不准平衡力,也就很难正确求出未知量.因此帮助学生总结出解决问题的策略非常重要,策略如下:

  理解题意确对象,受力分析定方向,平衡状态要找准,方程求出未知量.

  例1 压力锅直径为24 cm,限压出气口的直径为3.5 mm,限压阀的质量为100 g,使用时压力锅内、外最大压强差为多少?

  策略应用:(1)理解题意确对象:因为压力锅内、外压强都作用在限压阀上,所以确定限压阀为研究对象.

  (2)受力分析定方向:对限压阀进行受力分析:限压阀受锅内气体向上的压力 p内S和限压出气口向上的支持力F支,还受外界气体对它向下的压力 p外S和重力G,如图1所示.

  当锅内、外气压差最大时,即限压阀即将被冲开时,此时限压出气口对限压阀突然失去支持力,则此时限压阀受力情况如图2.

  (3)平衡状态要找准:认清物体状态:限压阀即将被冲开时,仍处于静止状态,即 p内S与G和 p外S的合力是平衡力.

  (4)方程求出未知量:利用平衡条件可得平衡方程:

  p内S=G+p外S,

  (p内-p外)S=G,

  (p内-p外)=G/S=4mg/πd2.

  可算出压力锅内、外最大压强差.

  例2 在U形管里装着水银,向右管倒入一些密度为0.8×103 kg/m3 的煤油,液体静止时左管的水银面比右管的水银面高出1.5 cm,如图3所示.求右管中煤油柱的高度.

  策略应用:(1)理解题意确对象:根据连通器原理确定底部小液片AB为研究对象.

  (2)受力分析定方向:对小液片AB进行受力分析:小液片所受重力不计,它受左边液柱向右的作用力和右边液柱向左的作用力,如图4.

  (3)平衡状态要找准:液体静止时即小液片处于静止状态,p�煤油�・S与 p�水银�・S是一对平衡力.

  (4)方程求出未知量:利用平衡条件可得平衡方程:

  p�煤油�・S=p�水银�・S,

  ρ�煤油�gh�煤油�=ρ�水银�gh�水银�,

  h�水银�=ρ�煤油�h�煤油�/ρ�水银�,

  代入数据即可求出煤油柱的高度.

  专题训练:

  1.家用玻璃茶几上的玻璃板被四个塑料吸盘吸附在桌架上,若每个吸盘的直径是4 cm,试计算说明,当桌架质量不超过多少时,抬起玻璃板可将桌架抬起.

  2.如图5,粗细均匀的U形管,管口面积是2 cm2,每边高30 cm,先向管内注入20 cm 高的水,再向左管慢慢倒入密度为0.75×102 kg/m3 的油,直至管口,求最多能倒入多少千克这种油?

  答案:1.52 kg2.24 kg.

  (初二)���

  注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文


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