“代數(shù)式”在物理學(xué)中的應(yīng)用較為廣泛,在這里我主要談一下其在初中物理中“壓強(qiáng)與浮力”方面的應(yīng)用。
1 不直接用代數(shù)式的值,而采用代數(shù)式
下面舉一個(gè)例子來說明,如圖所示,置于水平桌面上的容器裝有某種液體,液體的體積為2.0×10-3m3,液體深為0.5m,A若容器重為20N,底面積為2.0×10-3m2,容器底受到液體的壓強(qiáng)為5.0×103Pa:求:
(1)液體的壓強(qiáng)。
(2)距容器底高為0.2m處A點(diǎn)的液體的壓強(qiáng)。
解 (1)由p= gh,可得
pgh=5.0×103N/m29.8N/kg×0.5m=1.02×103kg/m3。
(2)pA=ρghA=1.02×103kg/m3×9.8N/kg×0.3m=2.998 8×103Pa。
對(duì)于(2)的結(jié)果我們先不去討論它計(jì)算的結(jié)果是否正確,只要計(jì)算的過程就已經(jīng)頭痛,那么有沒有一些方法更容易計(jì)算此題。當(dāng)然有,對(duì)于(2)式中用到的液體的密度ρ,我們可采用(1)中的代數(shù)式ρ=pgh 代入(2)中,那么我們的計(jì)算就簡單得多了,計(jì)算如下:
pA=ρghA=pghghA=phhA=3×103Pa。
可見,這種方法比前面的方法要簡單得多,因?yàn)間的值難計(jì)算而約去了,所以計(jì)算簡單,正確率高。
2 利用“代數(shù)式”約分、化簡、再代入數(shù)據(jù)計(jì)算
我們對(duì)一些復(fù)雜的代數(shù)式進(jìn)行化簡,在物理學(xué)中的用處也非常大。下面用一個(gè)例題說明:
質(zhì)量相等的甲、乙兩實(shí)心球,密度之比ρ甲∶ρ乙=3∶2,將甲、乙分別浸沒在液體A和B中,而兩種液體密度之比為ρA∶ρB=5∶4,則甲、乙兩球所受浮力之比為多少?
解析 此題由于沒告訴F浮=ρ液gV排中ρ液、V排的具體值,所以只能求出其代數(shù)式。
解 F甲=ρAgV甲=ρAρ甲m甲g。①
F乙=ρBgv乙=ρBgm乙ρ乙=ρBρ乙m乙g。②
因?yàn)棣血住忙血?3∶2,ρA∶ρB=5∶4,m甲=m乙,
所以F甲F乙=ρAρ甲×ρ乙ρB=ρAρ甲×ρ乙ρ甲=56。
通過以上兩個(gè)例子我們可以看出,重力常數(shù)g的值在許多情況下都是可以約掉的,而不需代入9.8N/kg進(jìn)行計(jì)算,在物理學(xué)中還有許多的物理量,有時(shí)直接代入計(jì)算會(huì)很費(fèi)時(shí)且出錯(cuò),所以我們?cè)谧鲱愃频念}時(shí)應(yīng)先化簡再求值。
當(dāng)然,“代數(shù)式”的運(yùn)用并不緊緊局限于初中物理“壓強(qiáng)與浮力”方面,在其它學(xué)科,其它學(xué)習(xí)階段(高中、大學(xué)等)應(yīng)用都非常廣泛。