流體靜力學的基本原理范例6篇

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流體靜力學的基本原理范文1

論文關鍵詞:高職院校;流體力學;學習興趣

“流體力學”課程是我國高等院校工科專業的一門主干專業基礎課,涉及土木、能源、醫學、環境、化工等許多領域。該課程是聯系前期“高等數學”、“理論力學”等基礎課程和后續專業課程的橋梁和紐帶,在學生能力培養和知識體系構建過程中起著“承上啟下”的作用。流體力學因曾經在20世紀五六十年代對航空航天事業的巨大推動而倍受世人矚目。近年來,流體力學廣泛深入地向邊緣學科交叉滲透,這就要求相關領域的工作者要善于從錯綜復雜的工程實際中獨立地提出問題和解決問題。

民辦高職院校的學生入學成績較差、自主學習的能力較差。很多學生對流體力學現象認識模糊,學生普遍感覺流體力學概念抽象,難以理解,對“流體力學”產生畏難情緒和厭學現象,學習積極性不高。2011年,江蘇省高職院校招生實行注冊入學,更意味著生源素質的良莠不齊,這對工科專業的民辦高職院校的“流體力學”課程教學是個嚴峻的挑戰。

一、民辦高職院校學生的特點

1.入學成績較差

民辦高職院校在高等院校中處于較低的地位,這尤其體現在招生中,往往是錄取批次的最后一批。這就意味著入學的學生往往入學成績較差,從這幾年金肯職業技術學院(以下簡稱“我?!保┑匿浫〕煽儊砜?,從90分~330分都有,大多是在180分左右。因此民辦高職院校的學生往往數學物理基礎較差,計算能力較差,影響他們對工科課程的學習。

2.自主學習的能力較差

從和學生的交流情況來看,學生在課后很少主動學習、看相關的書籍,甚至連作業都有不能按時保質完成的時候。

二、如何調動學生學習“流體力學”的主觀能動性

民辦高職院校和公辦本科院校以及公辦高職院校有很大的區別,使得在“流體力學”課程教學中不能照搬上述公辦院校的方法,而要根據民辦高職院校的特點來實行教學。

陶行知在《中國教育改造》中指出:“大凡選擇職業科目之標準,不在適與不適,而在最適與非最適。所謂最適者有二,一曰才能,二曰興味。才能足以樂業。”學習最有興趣的專業,因其興趣,才會有樂趣,才會安于學習。托爾斯泰說過:“成功的教學所需要的不是強制,而是激發學生的興趣?!睂γ褶k高職院校的學生更應注重興趣的培養。

1.教學內容優化,降低難度

(1)教學內容精簡,理論夠用為度。鑒于高職院校學生的特點,再結合高職專業所實現的目標——技能性人才,根據各專業的側重點,對教學內容進行優化。理論難度夠用為度,不求理論的系統性和完整性。以給排水工程專業為例,流體靜力學經優化后,保留靜壓強及其特性、靜力學基本方程的應用、平面和曲面的靜水總壓力的內容,側重基本概念、基本定律和方程式,取消了平衡微分方程的內容。對我校學生而言,難以聽懂,不如加強基本知識的介紹,如能透徹理解,對工作和生活更有用。

(2)教學內容體現職業特點。應該在教學內容中體現本專業的專業內容。對于面向給排水工程專業開設的“流體力學”課程,其專業和自來水、污水的運輸和輸送緊密相關,都離不開管、泵的設計與使用,這就涉及到流體力學的許多方面。例如,分析流體在管道內的流動規律、壓力、阻力、流速和輸量的關系時,應向學生指出此處知識點的學習是為了根據流動規律和各參數關系來設計管徑、校核管材強度、布置管線以及選擇泵的大小和類型、設計泵的安裝位置等,把知識點融入到職業特點中,編成例題進行講解。有些概念和理論是學生首次在“流體力學”里學到的,并且會貫穿到整個專業知識的學習過程中,例如雷諾數、水頭損失、沿程水損等,所以,對于此類知識的反復強調也是非常必要的。把“流體力學”和“泵與風機”、“管道工程”、“水處理工程”等專業課聯系在一起,相關知識點能做到心中有數,為以后專業知識的學習打下堅實的基礎。優化內容的同時,也不同程度地降低了學習內容的難度,這在客觀上為提高學生的學習積極性鋪平了道路。

2.活躍教學課堂氣氛,營造輕松的學習環境

(1)用重大事件激發學生學習“流體力學”的自覺性、主動性和積極性。在教學中適當地穿插講述一些有關的重大事故、重大災害和重大建設項目(統稱“重大事件”),對于學生認識現在的學習與未來工作之間的關系、提高學習自覺性、培養熱愛專業的思想和嚴謹的科學作風很有幫助,同時也有助于活躍課堂氣氛。

在講授“流體靜力學”這一章節內容時,可舉1993年青海溝后水庫垮壩事件。1993年8月27日夜間,庫容為330萬m3的青海省海南藏族自治州溝后水庫在庫水位低于設計水位0.75m3的情況下突然垮壩失事,造成288人死亡,40人失蹤,直接經濟損失1.53億元。水利部專家組調查認定,溝后水庫在設計上有缺陷,施工中又存在嚴重質量問題,運行管理工作薄弱,這次垮壩屬于重大責任事故。結合流體靜力學講述這一事件時指出:不管在什么崗位,責任心和專業技術素質也許會關系到千百人生命財產的安全。

(2)用工程或生活實例讓學生感受到科學很奇妙,身邊處處有科學。興趣是學習的最大動力,教師應該讓學生直觀形象地了解流體力學的廣泛應用性以及內容的趣味性,將與日常生活或生產實際有關的例子介紹給學生?!傲黧w力學”的理論性較強,公式較多,學生理解比較困難。如果教師在課程的講解過程中,多穿插一些實際生活中的現象,與課本中的理論結合起來講,一定會大大提高學習興趣,使學生更好地熟記和應用知識。在靜力學章節的學習過程中,可舉“人能下潛多深?”的例子,幫助理解靜力學基本方程。小時候經常玩的一個游戲——吹紙條。拿出一個小紙條,讓它自然下垂。沿水平方向在它上面吹氣,紙條就會飄起,這是由于流動氣體的壓強小。而解釋流動氣體壓強為什么小,要借助伯努利方程來解釋?!罢九_安全線的由來”,“神奇的香蕉球”是如何踢出來的?這也要用伯努利方程來解釋。身邊的科學無處不在,只要仔細觀察,便能從中領悟到許多道理。

從奇妙的魚缸、小鳥喝水的杯子到飲水機的原理,介紹靜力學基本方程的應用及等壓面的概念。簡單的原理,小小的發明,卻給生活帶來極大的方便,這就是創造發明的價值所在。

(3)增加語言的藝術性,讓枯燥的流體力學變得優美和富有哲理。子曰:“學而時習之,不亦悅乎?”學習應該是快樂輕松的事。從幼兒園到小學,都倡導素質教育、快樂教育。高等教育也應該貫徹這一思想,學習才能持久。

傳統的課堂教學極容易枯燥乏味,使學生聽課索然無味,這必將不利于教學質量的提高。如果我們的授課語言優美,講述形象生動,把美的氣息、哲理的意味注入“流體力學”的教學,使學生學得輕松、自由,甚至浪漫,營造出輕松、快樂的學習氛圍。

在緒論中,可以談談流體力學中的人文文化。水與空氣都是流體的典型代表,是一切生命不可缺少的物質,自古至今人們對它的了解、探索和應用創造了豐富的文化物質成果?!俺烨Ю锴迩?,水隨天去秋無際”。秋風,天水一色,是大自然的美景,也是流體的流動現象。它們賦予我們靈感,承載著我們的喜怒哀樂。古圣人喜歡從哲理上描述水性,歌頌水德。老子說“智者樂水,仁者樂山”。老子的名言是“上善若水”。通過此類講述,使流體力學增加美的氣息,使力學融入人文,既說明我們的生活與其息息相關,又輕松了課堂氣氛。

在講授粘性流體流動存在著兩種流態時,可以借用古代文學中相關的名句,如描述湍流的有李白的“飛流直下三千尺,疑是銀河落九天”,描述層流的則有“半畝方塘一鑒開,天光云影共徘徊”等佳句。這樣可以幫助學生建立對流態十分形象而深刻的印象,從而有助于學生理解、掌握相關知識。

在教學過程中,還可穿插著向學生介紹定律知識背景的形成過程,以及相關科學家的工作,讓學生領悟科學思想,輕松接受相關知識。“牛頓粘性定律”是牛頓對流體力學的主要貢獻之一,是流體力學教學的重點內容。我們不僅僅要教給學生科學知識的本身,還應重視如何使學生感悟科學精神。此時穿插介紹牛頓的哲學思想和科學方法。牛頓用引力理論和運動三定律把天上行星和它們的衛星運動規律,同地上重力下墜的現象統一起來,實現了天上人間的統一,這是牛頓在自然哲學上的偉大貢獻。

3.突出實驗教學的特殊地位,讓學生樂在其中

突出實驗教學的特殊地位,使教學貼近實際,貼近生活。通過演示實驗、學生驗證性實驗、競賽型的設計性實驗、實驗錄像、照片、仿真實驗教學等多種方式貫穿教學的全過程,讓學生看到各類實驗最深刻、真實的一面,從而豐富學生的經驗,增強學生的見識,培養職業意識和實踐能力。

(1)開發課堂演示教具和演示實驗。開發一系列課堂教學演示教具,可以使學生耳目一新,課堂氣氛變得活躍起來。課堂演示教具和演示實驗的使用,必須簡單易行,價廉物美,且能解決教學問題,這對民辦高職院校的教師提出了較高的要求。講授表面張力和毛細管現象時,可演示毛巾浸濕的現象,順帶告訴學生如何在無人時給花草自動滴灌的方法;演示移液管移液凹面的現象時,告訴學生如何讀數,如何避免毛細管現象引起的誤差,同時可教學生化學實驗操作的細節。講述“流體靜力學”章節時,演示倒扣水杯的實驗,讓枯燥的方程變得形象,易于理解。從廢棄飲水機上拆下的“聰明頭”,介紹靜力學基本方程的實際應用。這些教具都非常簡單,也易于獲得,甚至無需額外花錢,學生也非常感興趣。

(2)應用多媒體教學演示。并不是所有的教學內容都能找到適合課堂演示的案例。隨著多媒體在教學中應用的普及,一些復雜的演示實驗和昂貴的演示教具可以通過多媒體教學來實現。如雷諾實驗、水躍實驗、水擊現象,在生產實踐中所應用的各種堰,都可一一演示,遠勝貧乏的語言描述。

(3)用設計性實驗讓學生參與其中,樂在其中。設計性實驗圍繞職業特色專題,依據學生的實際情況而設,如:“自動虹吸管的改進與應用”。指導教師根據學生對所學知識的掌握及興趣度,將他們分成幾個不同的實驗小組,然后指導和協助學生自己設計實驗方案,動手組裝,最后依據實驗結果給出實驗成績。

該實驗教學模式的優勢體現在以下幾個方面:激發學生的求知欲望和培養學生的創造能力;加深學生對理論知識的理解并向外延展;節省高校實驗室資金投入。

文中所提到的方法,最終需要教師來完成,這對教師提出了較高要求。雖然高職院校的教師的教學任務很繁重,尤其是民辦高職院校的教師,但這些方法都可以在平時的積累中完成,只需平時閱報、聽新聞、上網瀏覽、注意周遭事物,多和同行交流就可以做到。

流體靜力學的基本原理范文2

論文關鍵詞:流體力學;制冷與低溫工程;教學改革

目前,鄭州輕工業學院(以下簡稱“我院”)的制冷與低溫工程專業已被評為國家級特色專業。為了加強制冷與低溫工程專業學生能力的培養,造就人才,有必要對制冷與低溫工程專業的教學進行全面的改革。

“流體力學”是制冷與低溫工程專業的一門重要的專業基礎課,主要分為流體靜力學和流體動力學,研究流體平衡、運動規律、流體和周圍物體之間的相互作用力及其實際應用的科學。由于流動現象和流動規律及其影響因素十分復雜,故其具有理論性強、概念抽象和公式較多、實際工程應用廣、對學生的綜合分析處理問題的能力要求較高等特點。加上學生對流體流動機理普遍缺乏感性認識,導致“流體力學”課程歷來被公認為是教師難教、學生難學難懂的課程之一。因此,迫切需要進行“流體力學”課程教學改革,使學生學好本門課程,提高課程教學質量,使學生能更深刻地理解和掌握專業理論知識,培養學生的綜合分析應用能力和創新能力,全面提高專業素質。

分析目前我院制冷與低溫工程專業“流體力學”課程教學的現狀,發現存在以下主要問題:首先,“流體力學”理論性強,概念多而抽象,難以理解,學生普遍缺乏對流體力學問題的感性認識,學習興趣不高;其次,課程中公式繁多,推導過程復雜,且大多涉及到“高等數學”的偏微分方程,另還涉及到“大學物理”、“理論力學”、“材料力學”等方面的知識,學生理解困難;另外,學生對所學的知識不能靈活應用。因此怎樣激發學生的學習興趣,選擇合適的教學模式組織教學,全面實現該課程教學目標,提高教學質量,是該課程教學亟待解決的問題。

一、改革教學方法

學好“流體力學”這門課對于制冷與低溫工程專業的學生來說至關重要。讓學生理解流體靜止和運動的規律及其影響因素,不僅能為學生學習后續的專業課程提供必要的理論基礎,也能為學生以后分析解決實際工程中的實際問題提供理論指導。怎樣才能讓學生學好這門課,筆者結合自己的教學經驗,認為可以從以下幾方面著手。

1.激發學生學習興趣

學生是學習的主體,而“流體力學”又是大家公認難學的課程,因此學生的學習積極性高低決定著“流體力學”這門課教學的成敗。

要提高學生學習“流體力學”的積極性,首先要上好“緒論”課?!熬w論”課是學生接觸和了解“流體力學”這門課的窗口,也是教師的教學水平和教學方式的第一次展示,“緒論”課上得好不好直接影響到“流體力學”課程教學的成功與否。通過“緒論”課讓學生對“流體力學”的發展及其廣泛的工程實際應用有一個大致的了解,使他們充分意識到“流體力學”知識和我們的生活及國家的建設密切相關,深刻理解“流體力學”知識在今后的學習和解決實際工程問題中的重要作用。

教師在講授一些理論知識之前,可先舉出很多貼近生活的有趣實例或者先提一些問題來激發學生的學習興趣,啟發引導學生積極地思考。例如在講液體的粘性之前,可以先問學生:在水中游得快還是在油中游得快?為什么?又如在描述流體運動有兩種方式——拉格朗日法和歐拉法時,可以將在座的學生和教室里的每個座位作為研究對象來進行類比,從而讓學生很容易的理解兩種方式。通過舉例和提問的方式,讓學生帶著問題去學習,讓學生親身感受到參與教學活動是一件樂事、趣事,由愿學到愛學再到樂學。實踐表明:列舉事例或提問的方式可以避免學生學習的枯燥感,活躍課堂氣氛,不僅可以吸引學生的注意力,激發學生學習的主觀能動性,還可以使學生充分意識到本課程對今后學習和工作的重要意義,并且能加深學生對所學知識的理解和記憶,使學生分析問題和解決問題的能力得以提高。

另外,還應充分利用多媒體,通過圖片、動畫讓學生直觀了解各種流動現象,而不是停留在抽象層面,從而提高學生學習“流體力學”的興趣。

2.巧妙講解公式

為了定量地描述流動現象和分析流動機理,需要應用數學工具。學生要真正理解基本概念、重要公式,首先就要讀懂數學,然而讀懂了數學不一定意味著明白了數學符號背后所代表的物理意義?!傲黧w力學”教學實踐表明,學生從讀懂數學到理解流動問題的物理本質有一個過程。教師的一個重要任務就是做好各方面的工作,幫助學生完成從讀懂數學到理解流動的物理本質這一過程的轉變,進一步建立起科學的思維方式。

“流體力學”在分析介紹歐拉平衡微分方程、歐拉運動方程、連續方程、動量方程、伯努利方程等理論知識時都有大量的公式,這些公式涉及一些高數、物理、力學方面的知識,特別是大量的偏微分方程,加上“流體力學”的公式推導采用歐拉法,與物理及其他力學不同,學生的觀念不易改變,而且推導過程復雜,學生理解掌握很困難。如果過分強調“流體力學”知識的嚴密性和完整性,對每個公式的每個推導細節都逐一介紹,推導過程將會枯燥無味,學生只會被弄得糊里糊涂,興趣全無。而如果直接給出公式,讓學生死記硬背,只能讓學生不知其所以然,當然也就不能真正用所學知識來解決實際問題了。

根據多年的教學經驗,筆者認為:“流體力學”中公式的講解應將重點放在概念引入、理論模型建立的思想、基本原理和主要步驟以及公式的物理意義與應用限制上。首先對基本概念力爭講透,概念清楚了,公式的講解推演才有意義。然后重點使學生明確公式的物理意義及公式中各項參數的物理意義和幾何意義,只有真正理解了公式的物理意義,才能靈活使用公式解決實際工程問題。最后應強調公式的應用范圍及應用注意事項。由于流動的多樣性,“流體力學”中的很多方程都是在一定的條件下得到的,如伯努利方程就有多種形式(理想流體、實際流體、流體是否可壓等),在具體運用時,要根據具體情況選用正確的形式。

3.充分利用作業

學習的最終目的是讓學生能夠獨立自主地解決實際工程問題。如果基本原理掌握了,接下來就是如何用這個原理去解決實際問題。課后作業是檢查學生對所學知識理解、掌握程度的一種手段,同時也是培養學生分析、解決問題能力的一種方法。

首先應由學生獨立地完成一定量的課后練習題,這是“流體力學”學習過程的重要組成部分,解題過程實質就是利用“流體力學”的基本原理和基本方程分析和解決實際問題的一個訓練過程,課后習題可以幫助學生加深對基本概念和基本理論知識的理解。

然后再由教師通過習題課的方式,利用具有代表性的習題和一些學生普遍認為困難、出錯多的習題,講述流體力學原理在工程實例中的應用。在講解習題時,重在提供條理清晰的解題思路、詳細具體的解題步驟,使學生在此過程中掌握解決問題的正確方法和技巧,以便在以后的學習工作中舉一反三、觸類旁通、學以致用。這一過程增強了學生對流動過程物理本質的理解,將物理問題與數學工具有機地結合起來,有助于學生對與專業相關聯的實際工程問題進行認真思考,有效的增強了學生分析并解決實際問題的能力。

二、改革教學手段

多媒體教學以其形象、直觀、生動、具體、易于理解的教學特點,豐富的教學內容,被高等院校廣泛采用,并深受廣大師生的歡迎。

多媒體教學在“流體力學”教學過程中發揮著重要的作用。利用多媒體,可將“流體力學”中那些難以用語言描述的流動圖像、抽象難懂的知識點,如拉格朗日和歐拉法的描述,流線與跡線、層流、湍流等,通過圖片、動畫和視頻資料直觀形象地展現給學生,使其從感性認識開始建立清晰的物理概念,較容易地掌握相關內容,并使學生的邏輯思維、綜合分析能力得以提升。另外一些需占用大量時間寫板書表述的和不易通過板書表述的內容也可利用多媒體制作Power Point課件。如莫迪圖、水頭線、各種流場和一些典型的例題習題等。采用多媒體教學,授課的信息量增多了,教學內容更豐富了,學生在有限的時間內接收的知識更多了,學生的學習興趣提高了,學生的思路拓寬了,教學質量也提高了。

多媒體教學的發展并不意味著要摒棄傳統的板書教學。有很多學生認為板書能讓他們有更多的時間去思考消化一些抽象的東西,更有利于對基礎知識的理解和掌握。根據“流體力學”既有抽象復雜的流動機理又有大量的基本概念、基本方程的特點,在教學過程中應將多媒體教學與板書教學相結合,揚長避短,發揮各自的優勢,為教學工作更好地服務。如對某些特定的流動現象,可以通過多媒體教學,加深學生對流動現象和機理的理解。而對于較重要的公式及一些重點難點內容還是采用板書教學,例如流體力學基本方程的推導過程依然使用傳統教學中的板書,有利于學生集中注意力,讓學生更清楚地看清步驟、方法和解題思路。這樣既可留給學生足夠的思考時間,又可加深學生對重要知識的理解,從而獲得良好的教學效果。

流體靜力學的基本原理范文3

誤區一:物體只要浸在液體中,就受到浮力

其實阿基米德早在他的著作《論浮體》中明確闡述了關于流體靜力學中浮力的基本原理,即阿基米德原理,其內容可表述為:

1.如果一個物體全部浸在靜止的水中被水包圍,并處于平衡狀態,則水作用在此物體上的力的方向同重力的方向相反,大小等于被此物體排開的水的重力。

2.當物體漂浮在水面上時,物體上部分在水面上,下部分處在靜止的水中,物體要受到水向上的作用力,這個力的大小等于物體所排開的那部分水的重力。

上述內容中阿基米德提到的靜止的水對浸沒的或漂浮的物體的作用力就叫浮力。

針對上述內容產生了以下疑問:

疑問一:如果物體浸沒或部分浸沒在液體中,但下表面并不與水接觸,如被水浸沒的橋墩,沉入海底的船只,站在水中的人體等,是否受到水的浮力呢?

疑問二:如果水相對物體有流動,如魚在水中游,水中的行船等,這些物體受到的浮力是否也等于被此物體排開的水的重力呢?

上述結論的得出當時是以實驗為基礎的。一直以來,還流傳著阿基米德檢驗皇冠的故事,而阿基米德原理的理論支持要比此原理的得出晚近20個世紀。

而現今,對浮力的理解有以下三個版本。

版本一:實重與示重差觀點。用彈簧秤測出物體在空氣中的重F1(實重),再將物體浸沒或部分浸沒在液體中,讀出彈簧秤的讀數F2(示重),物體浸沒或部分浸沒在液體中所受到的浮力就等于(F1-F2)。

版本二:基于阿基米德原理得出的結論。浸沒或部分浸沒在液體中的物體所受到的浮力等于物體排開液體的重力,即F浮=ρ液gV排液=G排液。

版本三:“壓力差”觀點。浸沒或部分浸沒在液體中的物體所受到的浮力大小等于液體對物體各表面的壓力差,方向豎直向上。

基于上述三個版本,針對疑問一我們用版本一顯然不能解釋;用版本二來解釋又產生誤區;用版本三就能迎刃而解了。解法可參照以下事例:

試分析水對下列物體是否產生浮力。

我們用“壓力差”的觀點來分別解釋上圖中各物體是否受到水的浮力的情況。

由于上述四圖中的物體底部都與容器底部緊密接觸,其下表面沒有浸在水中,所以我們只需考慮除底面外的其他面所受到的水的壓力。A圖物體上表面受到水向下的壓力,四個側面受到水的壓力兩兩相互抵消,故水對物體的壓力差向下,而浮力的方向應向上,所以我們認為A圖中的物體的浮力應為0。B圖物體上表面受到水向下的壓力,四個側面受到水的壓力垂直側面傾斜向下,依據力的正交分解法,可將每個傾斜向下的力分解成水平方向上的力和豎直方向上的力,而水平方向上的力可兩兩相互抵消,豎直方向上的力合成向下,故B圖物體各表面受水的壓力差總體合成向下,所以我們認為B圖中的物體的浮力也應為0。同理,分析C圖物體,會發現如果上表面受到水向下的壓力大于或等于四個側面受到水的壓力經合成后向上的力,則水對物體的浮力為0。如果小于,則水對物體有浮力。而D圖中物體由于上表面在水面上,不受水的壓力。下方的四個側面全部浸入水中,上方的四個側面部分浸入水中,顯然下方的四個側面受到水的壓力經合成后向上的力大于下方的四個側面受到水的壓力經合成后向下的力,故水對物體一定存在浮力?;谝陨系姆治鑫覀儾浑y解釋疑問一中的案例。

我們知道,由壓力的概念我們又派生了壓強,壓強與流體的流速是有關系的。所以我們對于疑問二的解釋要考慮流體的流速對物體的影響。流體的流速快的地方對物體產生的壓強小,產生的壓力也小。浮力的定義是:浸在液體或氣體里的物體受到液體或氣體向上的托力,這個力就叫浮力。用阿基米德原理求出的浮力只是動態流體對物體產生的托力的近似值,故對動態流體就要考慮流體動力學的效應。

誤區二:物體只要浸在液體中,都可以用阿基米德定律求浮力

1.阿基米德原理只能適用于慣性系

圖1

【例1】 如圖1,在以加速度a下落的容器中的物體M,受到水對它的浮力是多少?

分析:根據牛頓第二定律,有:

G物-F浮=ma

ρ物gV物-F浮=ρ物V物a

F浮=ρ物gV物-ρ物V物a=ρ物V物(g-a)。

(1)當g=a時,物體受到的浮力為0,那么物體浸在液體中可以不受浮力嗎?其實并不為怪,只不過此時的物體和液體都已處于失重狀態,既然液體都已處于失重狀態了,又何談對物體表面的壓力差,所以此時物體的浮力就應該為0。

(2)當a>g時,物體受到的浮力為負,那么物體浸在液體中的浮力應該方向向上,怎么會向下呢?其實此時當容器以加速度a向下運動時,物體和水的加速度只能是g,不可能大于g。物體和液體也都處于失重狀態,所以此時物體的浮力也應該為0。如果容器是密封的,當容器以加速度a向下運動時,物體和水的加速度先是g,由于a>g,容器的運動會比水和物體的運動快,水和物體會相對于容器上移,直至它們都達到容器頂部,并受到容器頂部對之產生的向下的壓力,它們才與容器一起向下運動。

顯然上述兩種情況阿基米德原理已不再適用。

2.基米德原理對不同密度液體產生的浮力的解釋需謹慎

【例2】 如圖2所示,物體浸在密度為ρ1 、ρ2的液體中,求物體受到的浮力。

圖2

解:根據“壓力差”觀點可知,浸沒或部分浸沒在液體中的物體所受到的浮力大小等于液體對物體各表面的壓力差,方向豎直向上。

則:F浮=(p0+ρ1gh1+ρ1gh2+ρ2gh3)S-(p0+ρ1gh1)S

=ρ1gVA+ρ2gVB

=GA+GB。

對于單一物體A、B而言,我們不能根據浮力公式F浮=ρ液gV排去分別求物體A、B的浮力,F1=ρ液gVA ;F2=ρ液gVB。因為,據壓力的傳遞性,此時A的下表面的壓力為(p0+ρ1gh1)S+ GA不等于(p0+ρ1gh1+ρ1gh2)S。顯然,F1不再等于(ρ1gh1+ρ1gh2)S-ρ1gh1S。只能說A、B整體所受到的浮力為F浮=ρ1gVA+ρ2gVB。由此可見,此時的阿基米德原理對緊密連接體中的單一物體并不再適用。

總之,我們在求浮力時,不僅要對阿基米德原理的內涵和外延把握準確,而且在選擇求浮力的方法時更要謹慎。

(上接第71頁)

后,就知道1.5V的電池接在電路中每通過1C的電荷量,

電源就把1.5J的化學能轉化為電能;也可以認為干電池與外電路斷開時,兩極間電勢差是1.5V;還可以認為干電池把化學能轉化為電能的本領比蓄電池(電動勢2V)小。

雖然新教材知識更全面,更加貼近生活,學生理解非靜電力做功還是有一定的難度。但如果把這個問題進行分解,從功是能轉化的量度方面考慮,結合高一物理下學期所學的“做功的過程”是一個能量轉化的過程,由電源引入靜電力,由靜電力引入非靜電力,由非靜電力引入非靜電力做的功,由做功與電量的比值引入電動勢,這樣引入電動勢,比直接給出一個名詞費時間,但這是值得的,因為這里體現的是物理學的基本思想,通過做功研究能量的思想、用比值定義物理量的思想。再輔助一定數量的練習題,結合生活中的實例,如打開手機后蓋,讀取電池上的電動勢的數值以提高學生的興趣。

參考文獻

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