压强、浮力和密度综合问题的解析

压强、浮力和密度的综合性问题是历年物理竞赛及中考的常考题型,根据多年教学实践,给出这一类物理问题的求解经验,精选一些竞赛题来进行讲解,供初中物理教师在教学中参考。     

用实验说明压强、浮力原理

压强、浮力广泛存在于我们的周围,我们可以通过较有趣味的实验来展示或说明压强、浮力的原理。     

浮力与外界压强是否有关?

仔细观察生活中的一些现象,人们也许会认为物体受到的浮力与外界的压强有关.例如,我们用有盖子的杯子泡茶时,水会慢慢变凉,而茶叶就是不沉下去,而当把盖子打开,让空气进入到杯子里,茶叶立刻就下沉了;煮饺子时,盖着锅盖煮一段时间后,掀开锅盖,饺子就会立刻浮起来……这些现象看起来似乎是外界压强影响了浮力:杯子内的水变凉后,杯子里的压强就减小了,当打开杯子盖时,杯子内的压强增大到和外界一样,因此茶叶就沉下去了;煮饺子时,锅内的温度高,压强大,因此饺子很难浮上来.当掀开锅盖时,锅内的压强减小到和外界一样,所以饺子就浮起来了.但笔者认为这样的解释表面上看起来是正确的,实际上根本不合理.     

浮力测物质的密度

测量物质的密度是初中物理的重点和难点,也是中考的热点。测量密度的原理和方法多种多样,在此仅对利用浮力测量密度进行归纳和总结。这样有助于学生更好掌握浮力和密度的知识,同时拓宽学生的视野,培养学生归纳总结的能力,培养其思维的广阔性和发散性。     

浮力原理演示器

在八年级物理上讲浮力产生的原因时,学生不理解浮力差,为了让学生形象地看到是压力差的原因,我制作了一个浮力演示器,起到很好的效果。     

在大气压强作用下的液体压强——液体压强理论的新发现

经过对固体压强、液体压强、气体压强进行系统分析后发现:在大气压强作用下的液体压强,等于由液体自身重力产生的压强、加上液体表面的大气压强之和。此液体压强理论推广:在大气压强作用下的固体表面压强,等于除大气以外的其它外力产生的压强、加上固体表面的大气压强之和。     

奥托·格里克和大气压强实验

很久以前．人们就已知道地球为空气所包围。17世纪40年代,又由地球引力作用推断出大气压强的存在。因为没有实验证实,故还不能完全让人信服。     

基于TRIZ理论的低密度固体浮力材料抗压强度低和吸水率高的问题研究

针对低密度固体浮力材料出现抗压强度低和吸水率高的问题,应用TRIZ理论及相应工具,对其工艺流程进行系统功能分析,再通过因果分析寻找问题根源,运用冲突分析和物质-场分析,提出了一种以自制高强轻质填料为填充物、具有核壳结构的固体浮力材料的设计方法.     

论有效应力原理与土骨架浮力、渗透力的计算

根据饱和土水平截面上孔隙水通道面积与给水度之间的关系推导出孔隙水通道面积计算公式,通过力平衡原理,优化和修正了有效应力原理公式,实现了水土压力的统一计算。同时分析出饱和土土骨架所受浮力值为0。采用同样推导方法,推导出饱和土渗流条件下的渗透力计算公式,渗透力计算中竖直渗流与水平渗流渗透力计算公式有所不同,渗透力与水容重、水力坡度和给水度成正比。希望能对理论土力学水土压力和土骨架浮力、渗透力计算有所帮助。     

揭开大脑“顿悟”之谜

传说两千多年前，古希腊学者阿基米德在泡澡时突然悟出可以用浮力原理，来解决耶罗王提出的鉴定新造金冠是否被掺假的棘手难题。美国科学家最近宣布，他们首次通过研究揭示出了大脑产生阿基米德式“顿悟”的独特机制。     

关于密度函数公式的注记

给出了Z=X^2/a^2＋Y^2/b^2,Z=X^2/a^2-Y^2/b^2,Z=√X^2/a^2＋Y^2/b^2,Z=Y/aX^2的密度函数公式.     

理想气体压强公式推导方法的优化

理想气体压强公式是气体动理论中连接宏观量和微观量的重要桥梁,对其的推导需要同学们运用已学的牛顿力学和新引入的大量粒子的统计规律,然而在教学过程中,同学们普遍反映比较难以理解。文章在理想气体模型的前提假设之下,针对教学过程中同学们理解的困难点,通过重温冲量和平均作用力的概念优化了理想气体压强公式的推导方法,并提出图解法,以期能够帮助同学们更好地掌握理想气体压强公式的推导方法,并能更直观地理解大量粒子的统计规律性。     

关于学科期刊引文密度的讨论

在针对基础学科、工程技术、社会科学领域的多学科期刊引文密度进行分析的基础上,引入学科期刊平均引文密度与学科期刊最可几引文密度表征学科期刊的引文密度水平。使用对数正态分布函数拟合学科期刊引文密度的频数分布显示,拟合峰值接近学科期刊最可几引文密度。最后,提出对数正态分布函数的特征参数可以表征学科期刊引文密度水平的观点。     

地幔条件下碳酸钙熔体的密度与压缩性

碳酸盐熔体在地球内部碳循环过程中扮演重要角色,但目前对碳酸盐熔体的研究局限于低温低压条件,且主要以富钾钠组分的碱性碳酸盐熔体为主,对于高压条件下碳酸盐熔体的研究还非常不足.通过大规模第一性原理分子动力学模拟,获得地幔条件下CaCO3熔体的状态方程.研究表明,碳酸钙熔体表现出显著的可压缩性,其压缩因子大于文石及典型硅酸盐熔体,因此其密度随压力升高而快速增大;当压力超过10 GPa时,碳酸盐熔体的密度大于钠长石熔体的密度;当压力超过37 GPa时,其密度会大于金刚石的密度;地幔条件下碳酸钙熔体的密度始终小于晶体(文石及后文石)的密度,但其密度差随压力升高而显著降低.碳酸钙熔体的这一特性,对探讨其在地幔中的分布和探讨超深金刚石的形成等具有启示意义.     

浮力自转发电机组项目的提要说明

一、浮力发电机组 浮力发电机组是以浮体动机的2个实用新型专利（专利号：ZL00202732．1和ZL201120180519．4）,浮体动力机及浮体动力机浮体装置为主体动力设备,配高效启动电机、变速机和发电机及其电气控制设备的发电机组。而浮体动力机的核心设备是体积可变,浮升路径与沉降路径不同的浮体装置。     

灵感诞生的一刹那

古希腊科学家阿基米德为了鉴定皇冠是否由纯金铸造,殚精竭虑却没有办法,当他跨入澡盆的一刹那,灵感突然在他的脑海中闪现,他明白要借助水的浮力来解决难题,于是立刻一丝不挂地跑到大街上叫喊：＂尤里卡!尤里卡（我找到了）!＂     

溅射压强对薄膜太阳电池背电极电学性能的影响

采用直流磁控溅射工艺,在不同溅射压强条件下制备了薄膜太阳电池用金属Mo背电极。用场发射场发射扫描电子显微镜(FESEM)和四探针测试仪研究了溅射压强对薄膜的成膜速率和电学性能的影响。结果表明,较高溅射压强条件下,制得的薄膜电阻率较高,薄膜与衬底附着性能较好。随溅射压强减小,制备的薄膜电阻率降低,与衬底附着性较差。溅射过程中,改变溅射压强制备的双层Mo薄膜,能同时达到具有良好附着性和较低电阻率的要求,更适合做薄膜太阳电池背电极。     

超高密度、高速光磁混合数字信息存储技术和存在的问题

随着现代社会和科学技术的高速发展，信息量急剧增加，对信息的处理、传输以及存储容量 的要求越来越高，研制开发具有超高密度、高速数字信息存储技术及盘片不仅具有重要的科 学意义，而且有着重大的经济价值。本文是在国家自然科学基金委员会信息科学部组织的“ 超高密度、高速信息存储技术的研究”研讨会的基础上，对当 前国内外光存储、磁存储和磁光存储的研究背景及发展现状、存在的问题进行了分析，并对 科学基金今后支持的几个研究方向作了介绍。     

伽利略:聪明的“偷窥者”

正伽利略既是物理学家、天文学家,又是哲学家,是近代实验科学的奠基者之一,被誉为"近代力学之父"、"现代观测天文学之父"、"现代物理学之父"和"现代科学之父"。他喜欢动手验证别人的发现,敢于挑战权威大人物。比如,当阿基米德在浴室里想到如何证明金冠纯度后不久,他便用类似的实验方法证明了浮力原理。