利用相互作用力關系　處理液體壓強變化問題

(江蘇省蘇州市工業園區星港學校，江蘇　蘇州　215021)

在液體中放入物體或者液體中冰塊熔化等會導致液體對容器底部壓強變化，這是“壓強與浮力”一章的難點問題，很多學生遇到此類問題時往往無從下手。在教學過程中若能指導學生用簡便的方法處理復雜的問題，勢必能為學生指出一條光明大道，大大提高解題的效率。本文利用相互作用力的關系，結合浮力產生的基本原理來求解或比較液體壓強的變化量。

1　由一道習題想到的處理方法

例1(由2015年德州中考題改編)：如圖1所示，桌面上甲、乙兩個相同的容器，有體積相同的實心木球和銅球，容器中分別裝有等質量的水和酒精。水、酒精、木球和銅球的密度關系為：ρ木<ρ酒精<ρ水<ρ銅。將木球放入水中、銅球放入酒精中(無液體外溢)，靜止時木球和鐵球所受浮力的大小分別為F1和F2，水和酒精對容器底部的壓強分別為p1和p2，則F1F2，p1p2(選填“大于”“小于”或“等于”)。

圖1

解析：將木球放入水中、銅球放入酒精中處于靜止時，由密度的關系可知木球漂浮在水面上，銅球沉于酒精底部。兩球受到的浮力分別為F1=G木=ρ木V球g,F2=G排=ρ酒精V球g，因為ρ木<ρ酒精，所以F1

由此可見，當在液體中放入物體導致液體對容器底部壓強增加的情況，可以根據物體對液體產生的壓力導致液體對容器底部的壓力增加來求解，而壓力的增加量即為物體受到的浮力大小，即ΔF=F浮。

2　結論應用

2.1　利用結論巧解液壓變化量

圖2

(1) 冰塊受到的浮力；

(2) 物體的密度；

(3) 當冰塊全部熔化后，容器底部受到水的壓強變化量是多少？

解析：(1)F浮=4.2N；

(2)V物=0.5×10-4m3，ρ物=1.2×103kg/m3；

2.3　利用結論快速判斷液體對容器底部壓強的變化

例3(由2016年重慶中考B卷改編)：在甲、乙圓柱形容器中盛有兩種不同的液體，將兩個相同的小球分別放入液體中，小球靜止時位置如圖3所示，此時液面相平。則取出小球后容器底部壓強變化量較小的是(填“甲”或“乙”)。

圖3

解析：若從Δp=ρgΔh的角度處理問題，會發現ρ甲>ρ乙,Δh甲<Δh乙，所以無法直接判斷Δp甲和Δp乙的大小關系。

3　結語

利用相互作用力的關系處理液體壓強的變化問題適用于冰熔化等問題，可以大大降低分析問題的難度，又加深了學生對浮力和壓強知識的理解，同時又使學生綜合分析問題的能力大大提高。用相互作用力這一知識為腳手架，搭建了浮力、壓力、液體壓強之間的橋梁，巧妙地突破了難點，提高了解題的效率。