Buscando respuestas a 20 preguntas de cálculo de física de segundo grado sobre presión, flotabilidad y máquinas simples.

La física y la mecánica de la escuela secundaria ocupan una puntuación más alta y el método de examen a menudo se basa en cálculos físicos y preguntas de experimentos físicos. Los principales puntos de conocimiento de la mecánica física en las escuelas secundarias incluyen: la combinación de movimiento y fuerza, objetos de referencia, movimiento mecánico, el efecto de la fuerza, la inercia y la ley de la inercia, el equilibrio de dos fuerzas, la presión (presión del líquido, atmosférica). presión), flotabilidad, eficiencia mecánica, energía cinética y energía potencial, energía mecánica y su transformación. Este artículo adjunta preguntas clásicas de cálculo de física y mecánica de la escuela secundaria y preguntas experimentales para que los estudiantes aprendan.

1. Resumen de puntos de conocimiento de física y mecánica de la escuela secundaria

→Objeto de referencia

1. estudiar el movimiento de un objeto se llama objeto de referencia. 2. Cualquier objeto puede usarse como objeto de referencia

3. Seleccionar diferentes objetos de referencia para observar el mismo objeto puede llevar a conclusiones diferentes. Si el mismo objeto está en movimiento o estacionario depende del objeto de referencia seleccionado. Esta es la relatividad del movimiento y el reposo.

→Movimiento mecánico

1. Definición: En física, los cambios en la posición de los objetos se denominan movimiento mecánico.

2. Características: El movimiento mecánico es el fenómeno más común en el universo.

3. Métodos para comparar la velocidad de movimiento de objetos: ⑴ Si el tiempo es el mismo y la distancia es más larga, el movimiento es más rápido ⑵ Si la distancia es la misma y el tiempo es más corto, el movimiento es más rápido ⑶ Compara la distancia recorrida por unidad de tiempo.

Clasificación: (según la ruta del movimiento) (1) Movimiento curvo (2) Movimiento rectilíneo

Ⅰ Movimiento lineal uniforme:

A. : velocidad constante, el movimiento a lo largo de una línea recta se llama movimiento lineal uniforme.

Definición: En el movimiento lineal uniforme, la velocidad es igual a la distancia recorrida por el objeto en movimiento en la unidad de tiempo.

Significado físico: La velocidad es una cantidad física que expresa qué tan rápido se mueve un objeto

Fórmula de cálculo:

Unidad de velocidad: m/. s en el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de transporte km/h m/s es la unidad más grande de las dos unidades.

Conversión: 1m/s=3,6km/h.

II Movimiento de velocidad variable:

Definición: El movimiento con velocidad variable se denomina movimiento de velocidad variable.

Velocidad promedio = distancia total ÷ tiempo total

Significado físico: Indica la velocidad promedio del movimiento de velocidad variable

→El efecto de la fuerza

1. El concepto de fuerza: La fuerza es el efecto de un objeto sobre un objeto.

2. Naturaleza de la fuerza: Los efectos de las fuerzas entre objetos son mutuos (las fuerzas de interacción son iguales en magnitud y opuestas en dirección bajo cualquier circunstancia, y actúan sobre objetos diferentes). Cuando dos objetos interactúan, el objeto que ejerce la fuerza es también el objeto que recibe la fuerza; a la inversa, el objeto que recibe la fuerza también es el objeto que ejerce la fuerza;

3. El efecto de la fuerza: La fuerza puede cambiar el estado de movimiento de un objeto. La fuerza puede cambiar la forma de un objeto.

4. Unidad de fuerza: La unidad de fuerza en el Sistema Internacional de Unidades es Newton, abreviado como Newton, representado por N.

Comprensión perceptiva de la fuerza: La fuerza utilizada para recoger dos huevos es aproximadamente 1N.

5. Medición de la fuerza:

(1) Dinamómetro: herramienta para medir la fuerza.

(2) Dinamómetro de resorte:

6. Los tres elementos de la fuerza: magnitud, dirección y punto de acción. 7. Diagrama esquemático de la fuerza →Inercia y ley de inercia

1. Primera ley de Newton: Todos los objetos siempre permanecen en reposo o se mueven en línea recta a una velocidad constante cuando no actúa ninguna fuerza.

2. Inercia:

⑴Definición: La propiedad de un objeto de permanecer en movimiento se llama inercia.

⑵Explicación: La inercia es una propiedad de un objeto. Todos los objetos tienen inercia bajo cualquier circunstancia.

→Equilibrio de dos fuerzas

1. Definición: Cuando dos fuerzas actúan sobre un objeto, si puede mantener un estado de reposo o un estado de movimiento lineal uniforme, se llama equilibrio de dos fuerzas. 2. Condiciones para el equilibrio de dos fuerzas: Dos fuerzas actúan sobre el mismo objeto, son iguales en magnitud y de dirección opuesta, y las dos fuerzas están en línea recta

3. estado de movimiento: Condiciones para la fuerza sobre el objeto Movimiento del objeto Descripción del estado: La fuerza no es la causa de generar (mantener) el movimiento La fuerza resultante debido a fuerzas desequilibradas no es 0. La fuerza es la causa de cambiar el estado de movimiento. de un objeto.

1. Presión:

①Definición: presión vertical La fuerza sobre la superficie de un objeto se llama presión.

② La presión no siempre es causada por la gravedad. Generalmente cuando se coloca un objeto sobre la mesa, si el objeto no está sujeto a otras fuerzas, la presión F = la gravedad del objeto G

③ Experimentos para estudiar los factores que afectan el efecto de la presión:

Los libros de texto A y B explican: Cuando el área estresada es la misma, cuanto mayor es la presión, más obvio es el efecto de la presión. B y C indican que cuando la presión es la misma, cuanto menor sea el área que soporta la fuerza, más obvio será el efecto de la presión. Para resumir los dos experimentos, la conclusión es: el efecto de la presión está relacionado con la presión y el área que soporta la fuerza.

2. Presión:

①Definición: La presión sobre un objeto por unidad de área se llama presión.

②Significado físico: La presión es una cantidad física que expresa el efecto de la presión.

③Fórmula p=F/S Las unidades de cada cantidad son: p: Pascal (Pa); Newton (N)S: metro 2 (m2).

④ Comprensión de la unidad de presión Pa: cuando se coloca un periódico plano, la presión sobre la mesa es de aproximadamente 0,5 Pa. La presión que ejerce un adulto sobre el suelo cuando está de pie es aproximadamente: 1,5×104Pa.

⑤Métodos para aumentar o disminuir la presión: cambiar la presión, cambiar el área de soporte de fuerza y ​​cambiar los dos primeros al mismo tiempo

→La presión del líquido

1. La razón por la que se genera presión dentro del líquido: el líquido está sujeto a la gravedad y tiene fluidez 2. Las reglas de la presión del líquido:

⑴ Hay presión en todas las direcciones dentro del líquido

⑵ En la misma profundidad, la presión en todas las direcciones es igual;

⑶ A medida que aumenta la profundidad, aumenta la presión del líquido;

⑷La presión del líquido también está relacionada con la densidad del líquido. Cuando la profundidad es la misma, cuanto mayor es la densidad del líquido, mayor es la presión.

3. Fórmula de presión del líquido: p=ρgh (→Haga clic para ingresar a "Fórmula mecánica-Resumen de fórmula de presión")

⑴ Las condiciones aplicables para la fórmula son: líquido

⑵. Las unidades de cantidades físicas en la fórmula son: p: Pa; g: N/kg; h: m

⑶. de un líquido solo está relacionado con la densidad del líquido y la densidad del líquido está relacionado con la profundidad, pero no tiene nada que ver con la masa, el volumen, la gravedad del líquido, el área del fondo del recipiente. y la forma del recipiente. El famoso experimento del barril roto de Pascal ilustra plenamente este punto.

4. Conector: ⑴ Definición: Un recipiente con un extremo superior abierto y una parte inferior conectada.

⑵ Principio: Cuando se coloca un líquido en el conector y el líquido no fluye. , el líquido en cada recipiente mantiene las superficies planas

⑶ Aplicación: teteras, medidores de nivel de agua de calderas, alimentadores automáticos de agua de lácteos, esclusas de barcos, etc., todos funcionan según el principio del conector.

→Presión atmosférica

1. Determinación de la presión atmosférica - Experimento de Torricelli (experimento clave).

⑴ Proceso experimental: llenar un tubo de vidrio de aproximadamente 1 m de largo con un extremo cerrado con mercurio, tapar la boca del tubo y luego insertarlo boca abajo en el tanque de mercurio y soltar el dedo que bloqueaba la boca. del tubo. Si la superficie cae un poco, dejará de caer. En este momento, la diferencia de altura entre las superficies de mercurio interior y exterior del tubo es de aproximadamente 760 mm.

⑵ Análisis principal: coloque una pieza de líquido en el tubo en un lugar que esté nivelado con la superficie del líquido fuera del tubo. Debido a que el líquido no se mueve, la pieza de líquido se equilibra con la presión superior e inferior. . Es decir, la presión atmosférica ascendente = la presión generada por la columna de mercurio.

⑶ Conclusión: Presión atmosférica p0=760mmHg=1900pxHg=1.01×105Pa (su valor cambia con el cambio de la presión atmosférica externa)

⑷ Explicación:

a El propósito de llenar el tubo de vidrio con mercurio antes del experimento es que después de invertir el tubo de vidrio, haya un vacío sobre el mercurio; si no se llena, el resultado de la medición será demasiado pequeño;

b Si el mercurio se cambia por agua en este experimento, la longitud del tubo de vidrio debe ser de 10,3 m.

c Si el tubo de vidrio se levanta o presiona ligeramente hacia abajo, el. La diferencia de altura entre el interior y el exterior del tubo será la misma. Cambie, incline el tubo de vidrio, la altura seguirá siendo la misma y la longitud se hará más larga.

2. Presión atmosférica estándar: la presión atmosférica que soporta una columna de mercurio de 1900 px se llama presión atmosférica estándar. 1Presión atmosférica estándar=760 mmHg=1900pxHg=1.013×105Pa, que puede soportar una altura de columna de agua de aproximadamente 10,3 m

3. Cambios en la presión atmosférica

La presión atmosférica disminuye al aumentar la altitud. dentro de los 2000 metros sobre el nivel del mar. Se puede estimar que la presión atmosférica disminuye aproximadamente 1 mm por cada 12 metros de altura. El cambio de la presión atmosférica con la altura es desigual. La presión atmosférica disminuye más rápido en altitudes bajas y más lento en altitudes elevadas. El valor de la presión atmosférica varía según la ubicación y el clima, los cambios estacionales.

En general, la presión atmosférica es mayor en los días soleados que en los días nublados, y mayor en invierno que en verano.

4. Herramientas de medición:

⑴ Definición: El instrumento que mide la presión atmosférica se llama barómetro.

⑵ Categoría: barómetro de mercurio y barómetro aneroide

5. Aplicación: bomba de agua de pistón y bomba de agua centrífuga. →La relación entre la presión del fluido y el caudal

1. La relación entre la presión del gas y el caudal: En gases y líquidos, cuanto mayor es el caudal, menor es la presión. 2. La sustentación del avión → flotabilidad 1. El tamaño de la fuerza de flotación

La fuerza de flotabilidad sobre un objeto sumergido en un líquido es igual a la gravedad del líquido que desplaza. Este es el famoso Arquímedes. principio (lo mismo se aplica a los gases).

2. Fórmula: F flotador = G fila = ρ líquido V fila g (→Haga clic para ingresar a "Fórmulas mecánicas-Resumen de fórmulas de flotabilidad")

Se puede ver en la fórmula : Líquido La fuerza de flotabilidad sobre un objeto está relacionada con la densidad del líquido y el volumen del líquido desplazado por el objeto, pero no tiene nada que ver con la masa, el volumen, la gravedad, la forma, la profundidad de inmersión, etc.

→Aplicación de la flotabilidad

1. Condiciones de flotación y hundimiento de los objetos:

Cuando la fuerza de flotabilidad sobre un objeto sumergido en un líquido es mayor que la gravedad, el objeto flota; cuando la fuerza de flotabilidad que experimenta es menor que la gravedad, el objeto se hunde; cuando la fuerza de flotabilidad que experimenta es igual a la gravedad, se suspende en el líquido o flota en la superficie del líquido; Aplicación de flotabilidad

Transportadores: Utilice métodos huecos para aumentar el desplazamiento.

Submarino: Cambia su peso para flotar y hundirse.

Globos y dirigibles: cambia la fuerza de flotabilidad que reciben para lograr ascender y descender.

→Trabajo

1. Trabajo en mecánica

①El significado de trabajo: si una fuerza actúa sobre un objeto, el objeto se mueve en la dirección de la fuerza. Si recorre una distancia determinada, en mecánica se dice que esa fuerza ha realizado trabajo.

② El trabajo mencionado en mecánica incluye dos factores necesarios: uno es la fuerza que actúa sobre el objeto; el otro es la distancia que el objeto se mueve en la dirección de esta fuerza.

③Tres situaciones en las que no se realiza trabajo: fuerza sin distancia, fuerza sin distancia, fuerza y ​​distancia perpendicular.

2. Cálculo del trabajo: (→Haga clic para ingresar a "Fórmula de Mecánica- Trabajo" Resumen de fórmulas》)

①En física, el producto de la fuerza por la distancia recorrida en la dirección de la fuerza se llama trabajo.

②Fórmula: W=FS ③Unidad de trabajo: Joule (J), 1J= 1N·m.

④ Nota: ① Distinga qué fuerza actúa sobre el objeto. F es esta fuerza al calcular; ② S en la fórmula debe ser la distancia recorrida en la dirección de la fuerza, enfatizando la correspondencia. ③ La unidad de trabajo "julio" (N·m = Joke) no debe confundirse con la unidad del producto de la fuerza por el brazo de momento (N·m, que no se puede escribir como "Joke").

→Eficiencia mecánica

1. Trabajo útil y trabajo extra

①Definición de trabajo útil: Trabajo que es útil para las personas, trabajo útil es trabajo que debe ser hecho .

Ejemplo: Levantar un objeto pesado W es útil = Gh

②Trabajo extra:

Definición de trabajo extra: trabajo que no es necesario pero que debe realizarse

p>

Ejemplo: Use un bloque de polea para levantar un objeto pesado W = G en movimiento h (G en movimiento: indica el peso de la polea en movimiento)

③Trabajo total:

Definición de trabajo total: trabajo útil La suma del trabajo adicional se denomina trabajo total. Ese es el trabajo realizado por la fuerza motriz.

Fórmula: W total = W útil + W cantidad, W total = FS

2. Eficiencia mecánica

①Definición: relación entre trabajo útil y trabajo total. .

②Fórmula: η=W útil/W total

③Métodos para mejorar la eficiencia mecánica: reducir el peso mecánico y reducir la fricción entre piezas.

④Explicación: La eficiencia mecánica se expresa comúnmente como un porcentaje. La eficiencia mecánica siempre es menor que 1. ①Significado físico: la potencia es una cantidad física que expresa la velocidad del trabajo. ②Definición: El trabajo realizado por unidad de tiempo se llama potencia ③Fórmula: P=W/t ④Unidad: Watt (W), kilowatt (kW) 1W=1J/s 1kW=10W

→Energía cinética y energía potencial

1. Energía cinética

① Energía: Un objeto puede realizar trabajo en el exterior (pero no necesariamente realizar trabajo), lo que significa que el objeto tiene energía, denominada energía.

②Energía cinética: La energía que tiene un objeto debido a su movimiento se llama energía cinética.

③Para objetos con la misma masa, cuanto mayor es su velocidad de movimiento, mayor es su energía cinética; para objetos que se mueven a la misma velocidad, cuanto mayor es su masa, mayor es su energía cinética.

2. Energía potencial

① Energía potencial gravitacional: La energía que tiene un objeto al ser elevado se llama energía potencial gravitacional.

Cuanto más alto se eleva un objeto, mayor es su masa y mayor su energía potencial gravitatoria.

② Energía potencial elástica: La energía que tiene un objeto debido a la deformación elástica se llama energía potencial elástica.

Cuanto mayor sea la deformación elástica de un objeto, mayor será su energía potencial elástica.

③Energía potencial: la energía potencial gravitacional y la energía potencial elástica se denominan colectivamente energía potencial. (→Haga clic para ingresar a "Fórmulas mecánicas - Resumen de fórmulas de energía cinética y energía potencial")

→Energía mecánica y su transformación

1. denominada colectivamente energía mecánica.

Si solo se convierten entre sí energía cinética y energía potencial, la energía mecánica total no cambia, es decir, la energía mecánica se conserva.

2. La regla de conversión entre energía cinética y energía potencial gravitacional:

① Si un objeto con una determinada masa acelera para caer, la energía cinética aumenta, la energía potencial gravitacional disminuye, y la energía potencial gravitacional se convierte en energía cinética;

②Si un objeto con una determinada masa desacelera y se eleva, su energía cinética disminuirá, su energía potencial gravitacional aumentará y su energía cinética se convertirá. en energía potencial gravitacional;

3. Conversión entre energía cinética y energía potencial elástica Regla:

① Si la energía cinética de un objeto disminuye y la energía potencial elástica de otro objeto aumenta, la energía cinética se convierte en energía potencial elástica

② Si ​​la energía cinética de un objeto aumenta y la energía potencial elástica de otro objeto disminuye, la energía potencial elástica se convierte en energía cinética.

2. Preguntas de cálculo de física y mecánica de la escuela secundaria:

1. Hay 1 kilogramo de agua en la tetera. El área del fondo de la tetera es de aproximadamente 0,003 m2. la profundidad del agua es de 0,1 m. Encuentre la presión del agua sobre el fondo del hervidor.

Respuesta: P=ρgh=1000 kg/m 3×9.8 N/kg×0.1 m=980 Pa

(1 punto por fórmula, 2 puntos por sustitución, 1 punto por resultado)

2. Sobre una mesa horizontal, los recipientes cilíndricos de paredes delgadas A y B contienen 1,8 kg de alcohol y 2 kg de agua respectivamente. El área base de A es 0,016㎡ y el área base de B es 0,01㎡. (Densidad de alcohol conocida = 0,8 g/cm3). Encuentre:

(1) El volumen de agua;

(2) La presión p del agua en el fondo del recipiente;

(3) Si de los recipientes A y B Si se extraen volúmenes iguales de alcohol y agua de un recipiente, ¿es posible igualar las presiones ejercidas por el alcohol y el agua en el fondo de sus respectivos recipientes?

Si es posible, calcule

el volumen extraído ΔV; si no es posible, explique el motivo.

Respuesta:

3. Preguntas sobre experimentos de mecánica física de la escuela secundaria:

1. Para explorar los factores relacionados con la presión dentro del líquido, Xiaohua Utilizará una película de goma para atar un extremo de un tubo de vidrio con ambos extremos abiertos, lo sumergirá en un vaso de precipitados lleno de agua y aumentará continuamente la profundidad del tubo de vidrio sumergido en el agua. El proceso de operación experimental y los fenómenos experimentales son. mostrado en las Figuras 7(a), (b) y (c). Continuó el experimento e inyectó alcohol y agua salada en el tubo de vidrio respectivamente para nivelarlo con la superficie del agua en el vaso. El proceso de operación experimental y los fenómenos experimentales se muestran en las Figuras 7 (d) y (e). (Se sabe que ρ agua salada > ρ agua > ρ alcohol)

(1) La conclusión preliminar que se puede resumir observando y comparando las figuras (a), (b) y (c) es: _______________________________________,

(2) La conclusión preliminar que se puede extraer de la observación y comparación de las Figuras 7(d) y (e) es: _______________________________________.

2. Completa los ítems relevantes en los siguientes experimentos:

(1) En el experimento de "determinar la densidad de una sustancia", utiliza una balanza para medir la masa de la misma. bloque de aluminio. El bloque de aluminio se coloca en la placa ______ (opcional "izquierda" o "derecha") de la balanza para pesar. Compare los dos experimentos de "explorar la relación entre la masa y el volumen de una sustancia" y "determinar la densidad de una sustancia". El propósito del experimento es ______ (opcional "igual" o "diferente") y la cantidad física. a medir ______ (opcional "igual" o "no igual").

(2) Para explorar si la presión interna del líquido está relacionada con el tipo de líquido, se deben llenar dos cilindros de gran volumen con ______ tipos de líquidos.

Durante el experimento, la caja metálica del manómetro debe colocarse a una profundidad de ______ dentro del líquido de los dos cilindros medidores. (Elija "igual" o "diferente" para ambos)

Respuestas a las preguntas sobre experimentos de física y mecánica de la escuela secundaria:

1) La presión dentro del mismo líquido aumenta. con aumento de profundidad.

(2) A la misma profundidad de diferentes líquidos, la densidad del líquido es mayor y la presión del líquido también es mayor.

2. (1) Izquierda, diferente, igual (2) Diferente, igual