初中物理巧解液面升降问题竞赛题

初中物理-巧解液面升降问题

初中物理中,有关液面升降问题,由于似是实非的变化很多,且对综合应用知识的能力要求较高,因此,它一直是令老师和学生头疼的问题,本文在传统解法的基础上,独家提出一种全新而且简单巧妙的分析思路!为便于初次接触此类问题的读者对之有个全面的理解,所以本文先简单介绍这类题的传统解法。

分析液面升降的主要类型有:

A、纯冰在纯水中熔化;

B、纯冰在盐水(或其它密度比水大的液体)中熔化;

C、纯冰在密度比水小的液体中熔化;

D、含有木块(或其它密度比水小的固体)的冰块在纯水中熔化;

E、含有石块(或其它密度比水大的固体)的冰块在纯水中熔化;

F、含有煤油(或其它密度比水小的液体)的冰块在纯水中熔化;

再加上用装载石块、木块、煤油等的木船来替代冰块等等变化,实在难以逐条列出!但一理通则全部通,下面本文以A、E、F三类为例加以分析。

㈠传统的常规解法,即比较两个体积的大小。

例1:有一块冰浮在容器的水面上,当冰块完全熔化后,水面高度将怎样变化?

解:冰块熔化前排开水的体积(即图中斜线部分)为:

初中物理巧解液面升降问题竞赛题

V排=F浮/ρ水g=G冰/ρ水g=m浮/ρ水

(∵漂浮时F浮=G冰)

冰块化成的水的体积为:

V=m水/ρ水=m浮/ρ水

(∵冰化成水后质量不变)

所以液面高度不变(相当于冰块化成的水刚好填补满了图中的斜线部分)例2:有一块冰中含有小石块,浮在容器的水面上,当冰块完全熔化后,水面高度怎样变化?

解:冰块熔化前排开水的体积为:

V排=F浮/ρ水g=G总/ρ水g=(G冰+G石)/ρ水g=(m冰+m水)/ρ水①

熔化后的体积为冰化成的水的体积加上沉在容器底的石块的体积,即:

V=V水+V石=m水/ρ水+m石/ρ石=m冰/ρ水+m石/ρ石②

比较①②式,∵ρ石>ρ水,∴V

所以液面下降。

例3:有一块冰中含有液态的煤油,浮在容器内的水面上,当冰块完全熔化后,液面高度将怎样变化?

解:冰块熔化前排开水的体积为:

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