物体浸入液体导致液面上升类试题分析

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物体浸入液体导致液面上升类试题分析
广东省佛山市南海区桂江二中廖苇山
我们先来看看一道中考物理试题及其解答(2017年广西
贺州中考物理试题):用细线竖直拉着一长方体物体,将物块
从盛水的烧杯上方缓慢下降直至完全浸没水中,物块下降过程
中,所受浮力F随下降高度h的变化关系如图所示,求:
(1)物块的重力;
(2)物块受到的最大浮力;
(3)当物块刚好完全浸没时,物块下表面受到水的压强。

注意到第(3)小问,解答认为物体从接触水面再下降4cm,这4cm等于物体浸入水中的深度,这个值得我们思考一下。

一.问题的提出:
如图,有一底面积为S1的足够高的圆柱形容器A,盛有适量的水,一足够长底面积为S2的圆柱形物体B刚刚接触水面,接着物体B竖直下降h o的高度(未接触容器底),求水面上升的高度△h。

方法一:由几何关系有:∵S1h2 = S1h1 + S2 ( h o + △h )
∴△h = S2h o / ( S1 – S 2 )
方法二:由割补法有:∵S2h o = ( S1–S2)△h
∴△h = S2h o / ( S1 –S2 )
二.试题的分析:
【例题1】如图所示,有一圆柱形容器和足够长的圆柱形金属块,其横截面积S器︰S柱= 3︰1,容器中盛有水,金属块吊在一根细线下,现将金属块慢慢放入水中,问:(1)若圆柱形金属块浸入水中深度到15cm的过程中容器底部受到水的压强增大多少?
(2)若绳子从金属块底部刚好接触水面到向下放下15cm时,容器底
部受到水的压强增大多少?(浙江省第四届初中生自然科学竞赛试题)
解析:(1)这一设问是已知浸入深度,所以水升高的高度△h = S柱h o /
S器= 5cm,再用△p = ρ水g△h,求出容器底部受到水的压强增大了多少。

(2)这一设问是已知物体下降高度,所以水升高的高度△h = S柱h o /
( S器–S柱) = 7.5cm,再用△p = ρ水g△h,求出容器底部受到水的压强
增大了多少。

【例题2】在弹簧测力计下挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,圆柱体浸没后继续下降,直到圆柱体底面与烧杯底部接触为止,如图所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图
象。

解析:对于这种试题,我们经常的设
问是求物体所受重力、浸没后物体所受浮
力、物体的体积、物体的密度等,但是如
果设问为“当物块刚好完全浸没时,物块
下表面受到水的压强”,那么解答起来会比
较麻烦,BC段是物体刚接触水面到物体刚
好全部浸没水中,该阶段物体下降4cm,
但是物体的下表面距水面不是4cm,而是
大于4cm,因为水面会上升。

三.编制试题的反思:
物理试题的编制有很多原则,其中科学性是最根本的原则,是其它原则的前提和基础。

科学性是指物理试题的编制应符合物理学事实,不与物理学的基本概念和原理相冲突或违背,并且题目本身及答案都应科学合理。

这就要求教师在编制试题时思维要周密,避免出现不严谨甚至科学性错误,设问要层次分明,有较好的区分度。

试题不严谨甚至错误的话,不但影响教学秩序,还加重学生的负担。

编制试题是教师教学能力和教学水平的重要表现,因此教师在平时的工作中要切实提高自己的业务水平,保持严谨的工作态度,精选出科学规范和适合新课程改革的试题。

2018/5/14佛山——桂江二中
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