冰熔化后液面升降問題.doc

關于冰熔化后液面升降問題的拓展性思考冰浮于液面的問題是生活中的常見問題,在各類試卷中經常出現(xiàn),但由于這類問題的現(xiàn)象不太明顯,觀察需要的時間較長,不為一般的學生所重視.即使一部分學生有意識地去進行觀察,出會現(xiàn)因為問題類型比較多,而結論只有“升”和“降”兩種,常常出現(xiàn)而把現(xiàn)象和條件的對應關系混淆的現(xiàn)象，導致認識的偏差。為了更深刻地理解引起液面“升”、“降”的原因，準確把握條件和現(xiàn)象之間的關系?？梢詫⒏黝悊栴}進行分類處理，并以純水上浮純冰問題為基點，逐步展開思考形成系統(tǒng)的認識。更重要的是可以通過這些問題的討論和思考，把許多有關物體浮沉及液面變化問題連成一個整體。1、基本問題：純水水面上浮有純冰.當冰熔化時液面將不變?！痉治觥抠|量為m的冰漂浮于水面上時，所受的浮力等于其重力，即F浮=G物=mg=水gV排，則 而冰熔化成水時其質量不變仍為m,所以得到的水體積V水= m/水=V排，即這塊冰熔化所得到的水正好將冰漂浮在水面上時所排開的水的“小坑”填滿，所以液面不變，即不升也不降。如圖1所示由。此還可以推導得出：當冰熔化時，水對容器底的壓強不變。2、純水水面上浮有含木塊或氣泡等密度小于水的物質時. 當冰熔化則液面將不變如果冰塊中含有木塊，當冰塊浮于水面上時，它們受到的總浮力等于它們的總重力，如果把它們分開，讓它們仍然漂浮于原來的水面則，它們所受的總的浮力仍然等于它們的總重力，即總的V排沒有改變，所以液面不變；而冰塊浮于純水上時，冰熔化，水面又是不變的，所以含有木塊的冰浮于純水水面時，冰熔化液面將不會變化。如圖2所示。3、純水水面上浮有含石塊等密度大于水的物質時. 當冰熔化則液面將下降.可用小盒載小鐵球,然后將小鐵球放入水中時，水面的升降的例題進行參照分析。當小鐵球在盒中且漂浮于水面時，它們所受的浮力等于它們的總重力；設想將小鐵球取出用細線吊在盒子的下方且仍然漂浮于水面時，它們所受的浮力仍然等于其總重力；又設想將細線斷開，則小鐵球會下沉，而在小鐵球下降的過程中，小鐵球的體積未發(fā)生變化，所以其所受的浮力不變，但盒子由于所受的向下的拉力沒了，盒子要平衡，盒子所受到的浮力必然會減小，即盒子會上浮一些，這將會引起液面的下降。其原因是：漂浮時它們所受的浮力等于其總重力，而當小鐵球沉入小中后，它們所受的總浮力就會減小，這就會引起V排的減小，這就會引起液面的下降。如圖3所示。 同理當含有小石塊的冰漂浮于水面時，可以設想將石塊與冰先進行分離，先弄清冰與石塊分離時的液面升降情況，再結合純水面上浮有純塊，冰熔化時的液面的升降情況進行判斷。如圖4所示。就很低容易得出含有石塊的冰浮于水面時，冰熔化則液面將下降討論：（1）將一個小湖中的小船上的石塊投入水中,湖中的水面的升降情況是下降。（2）環(huán)衛(wèi)工人用鐵爪將小湖中碎石 (或淤泥),撈到小船上，則湖中水面將上升。（此題中的的液面的變化方向與將小船上的石塊投入水中時，液面的變化方向相反）（3）將浮于水桶中水面上的碗沉入水中時,桶中的水面將下降。（4）將沉在水桶底的碗輕輕撈起來讓它浮在水面上.則桶中的水面將上升。利用這類問題中的液面的變化關系，可以討論如何利用量筒、水、小玻璃杯來測量玻璃的密度。如圖5所示其密度表達式為4.延伸拓展： .一塊0攝氏度的冰放在盛有0攝氏度的水的容器中，已知冰塊與容器底部接觸并相互間有壓力，則當冰完全熔化為0攝氏度的水后，容器中水面的位置將上升。 上升 冰的密度略小于水的密度，冰已經對容器低部產生壓力了，說明受到的浮力小于冰塊的重力，也就是說排開的水的體積沒有冰的體積大。所以冰沒有完全浸沒在水中。當冰融化后，水面位置肯定要上升。.一塊冰內含有一塊小石頭,質量為230g，放入盛有0攝氏度水的量筒中，正好懸浮于水中，此時水面上升了4.6cm，冰溶化后，水面又下降了0.44cm，如果量筒的內橫截面積為50cm，冰的密度為0.910 kg/m,則小石頭的密度為?水=230/230=1通過下降的體積算出冰的體積V-O.9V/1=0.44*50V=220CM3根據(jù)重力和浮力相同230*g=1*g*220+（230-0.9*220）/=3.2g/m5、純冰浮于不同液面上,當冰熔化時的液面升降情況的討論?？梢砸约儽∮诩兯砻?，冰熔化液面不變?yōu)榛c逐步展開討論。若一塊純冰漂浮于鹽水表面上，可以設想成當這塊純冰浮在純水上時向水中加鹽，則鹽水的密度將會逐漸變大，而冰塊始終漂浮，其浮力始終等于重力，隨著鹽水的密度的增大，V排將會逐漸變小，即冰塊將上浮一些，這樣冰塊熔化后得到的水的體積將比它排開的鹽水的體積要大，也就是冰塊熔化后液面將上升一些。（如圖6所示）若一塊純冰漂浮于酒精和水的混合物的表面上，可以設想成當這塊純冰浮在純水上時向水中加酒精，則混合物的密度將會逐漸變小，只要冰塊始終漂浮，其浮力始終等于重力，隨著鹽水的密度的減小，V排將會逐漸變大，即冰塊將下沉一些，這樣冰塊熔化后得到的水的體積將比它排開的混合物的體積要小，也就是冰塊熔化后液面將下降一些。（如圖7所示）通過將這些問題系列化的集中討論，特別是借助于一些逐漸過度性的圖形展示，可以使同學們對這類易混淆，不易用公式進行簡單推導就能得出結論的問題有了一個整體性認識。在同學們形成了一定的感性認識，能正確地進行方向的判斷之后，再利用相關公式進行理論推導，則更能使加深對它的理解。一. 純冰浮于純水上，熔化后液面無變化。二. 冰中含有雜質，漂浮在純水上時：1. 若冰中所含雜質密