利用相互作用力关系 处理液体压强变化问题

　

(江苏省苏州市工业园区星港学校，江苏　苏州　215021)

在液体中放入物体或者液体中冰块熔化等会导致液体对容器底部压强变化，这是“压强与浮力”一章的难点问题，很多学生遇到此类问题时往往无从下手。在教学过程中若能指导学生用简便的方法处理复杂的问题，势必能为学生指出一条光明大道，大大提高解题的效率。本文利用相互作用力的关系，结合浮力产生的基本原理来求解或比较液体压强的变化量。

1　由一道习题想到的处理方法

例1(由2015年德州中考题改编)：如图1所示，桌面上甲、乙两个相同的容器，有体积相同的实心木球和铜球，容器中分别装有等质量的水和酒精。水、酒精、木球和铜球的密度关系为：ρ木<ρ酒精<ρ水<ρ铜。将木球放入水中、铜球放入酒精中(无液体外溢)，静止时木球和铁球所受浮力的大小分别为F1和F2，水和酒精对容器底部的压强分别为p1和p2，则F1F2，p1p2(选填“大于”“小于”或“等于”)。

图1

解析：将木球放入水中、铜球放入酒精中处于静止时，由密度的关系可知木球漂浮在水面上，铜球沉于酒精底部。两球受到的浮力分别为F1=G木=ρ木V球g,F2=G排=ρ酒精V球g，因为ρ木<ρ酒精，所以F1

由此可见，当在液体中放入物体导致液体对容器底部压强增加的情况，可以根据物体对液体产生的压力导致液体对容器底部的压力增加来求解，而压力的增加量即为物体受到的浮力大小，即ΔF=F浮。

2　结论应用

2.1　利用结论巧解液压变化量

图2

(1) 冰块受到的浮力；

(2) 物体的密度；

(3) 当冰块全部熔化后，容器底部受到水的压强变化量是多少？

解析：(1)F浮=4.2N；

(2)V物=0.5×10-4m3，ρ物=1.2×103kg/m3；

2.3　利用结论快速判断液体对容器底部压强的变化

例3(由2016年重庆中考B卷改编)：在甲、乙圆柱形容器中盛有两种不同的液体，将两个相同的小球分别放入液体中，小球静止时位置如图3所示，此时液面相平。则取出小球后容器底部压强变化量较小的是(填“甲”或“乙”)。

图3

解析：若从Δp=ρgΔh的角度处理问题，会发现ρ甲>ρ乙,Δh甲<Δh乙，所以无法直接判断Δp甲和Δp乙的大小关系。

3　结语

利用相互作用力的关系处理液体压强的变化问题适用于冰熔化等问题，可以大大降低分析问题的难度，又加深了学生对浮力和压强知识的理解，同时又使学生综合分析问题的能力大大提高。用相互作用力这一知识为脚手架，搭建了浮力、压力、液体压强之间的桥梁，巧妙地突破了难点，提高了解题的效率。