智能抽水电热茶壶价格茶壶的力学原理

时间：2018-12-28 03:28:28　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　茶壶是日常生活中泡茶的器皿，主要由壶底、壶身、壶把、壶嘴、壶口、壶盖等部分组成.壶身壶盖上常印有精美的图案，或山水或花鸟或虫鱼，妙趣横生，还有的刻有清新淡雅的诗文，让我们一边在诗情画意中品尝香茗的同时，一边了解茶壶中的力学原理.
　　
　　
　　小小茶壶包含了丰富的力学原理，细心的同学会发现壶盖上都有一个小孔，它有什么作用呢？如果没有这个小孔，随着茶水从壶嘴流出，壶中茶水上方被封住的气体的压强就会因体积的增大而减小（原理：一定质量的气体，体积越大压强越小），而小于外界大气压，这样作用于壶嘴的大气压就把茶水压着，茶水就倒不出来.而在壶盖上开一个小孔，使得茶水上方的气体与外界相通，这样茶水上方气压和壶嘴处气压相等，倒茶时茶水在自身重力作用下而流出.
　　细心观察比较，我们还发现壶嘴与壶口总是一样高的.为什么要这样设计呢？因为壶嘴与壶身构成了连通器，而连通器的原理：装同种液体且静止时，液面总保持相平.证明如下：如图所示，设想容器底部有一薄塑料片CD，当液体不流动时，薄片CD处于静止状态，则其受力平衡，即F左=F右，（F左是薄片左边的液体对它的压力，F右是薄片右边的液体对它的压力）可知p左・S左=p右・S右，对于薄片CD，其受力面积一定，即S左=S右，故p左=p右，由液体压强公式得ρ左gh左=ρ右gh右.当连通器里注入的是同种液体（例如水）时，ρ左=ρ右，得h左=h右，即液面（水面）相平，也就是说壶嘴与壶身里的水面总是相平的.如果壶嘴比壶身低，茶壶就不能装满；如果壶嘴比壶身高，倒茶时，茶水就会从壶口处流出.
　　
　　
　　由于壶身一般呈弧形，这就造成茶水对壶底的压力不等于茶水的重力.
　　例1如图平底茶壶的质量是0.4kg，底面积是4×10-3m2，内盛0.6kg的开水，水面高度在图中已标出，放置在面积为1m2的水平桌面中央.试求:（1）由于水的重力而使水对茶壶底部产生的压力；（2）茶壶对桌面的压强.（g=10N／kg）
　　
　　
　　解析（1）p1=ρgh
　　=103×10×0.12=1.2×103（Pa），
　　F1=p1S=1.2×103×4×10-3=4.8（N）.
　　（2）G1=m1g=0.4×10=4（N），
　　G2=m2g=0.6×10=6（N），
　　F2=G=G1+G2=4+6=10（N），
　　p2=F2／S=10／4×10-3=2.5×103（Pa）.
　　从解答中可以看出水对壶底的压力4.8N小于水重6N，因为只有柱形容器，液体对底部的压力才等于液体重力.
　　例2歇后语：茶壶里煮饺子，有货倒不出.若真在茶壶里煮饺子，生饺子所受浮力
　　重力（选填“大于”“等于”或“小于”）而下沉.饺子煮熟后体积，浮力
　　重力（选填“大于”“等于”或“小于”）而上浮.最终饺子静止时，浮力重力（选填“大于”“等于”或“小于”）.
　　解析根据物体浮沉条件，生饺子所受浮力小于重力而下沉；饺子煮熟后由于热胀冷缩体积增大，根据阿基米德原理，浮力增大，浮力大于重力而上浮；最终饺子漂浮时，二力平衡，浮力等于重力.
　　例3用茶壶泡茶时，先把茶叶放入壶中，接着冲入开水，起初茶叶都浮了上来，是由于，如果这时快速转动茶壶，发现茶叶几乎不动，是由于，过一会儿，茶叶又慢慢沉入壶底，是由于
　　.
　　解析干燥茶叶的密度比水小，所以能漂浮在水面上；茶叶原来是静止的，快速转动茶壶，茶叶由于惯性还要保持原来的静止状态，所以茶叶几乎不动；茶叶吸足了水分，重力大于浮力而下沉.
　　例4“五一”期间，小明一家到宜兴去旅游，买了一只紫砂茶壶，精美的茶壶引起了小明的极大兴趣，他很想知道紫砂的密度和所用材料的体积.于是他用天平测出壶盖的质量为44.4g，再把壶盖放入装满水的溢水杯中，测得溢出水的质量是14.8g，（1）请你算出紫砂的密度.（2）若测得整个空茶壶（包括壶盖）的质量为159g，则该茶壶所用材料的体积多大？
　　解析（1）V=m1／ρ水=14.8／1=14.8（cm3），
　　ρ=m／V=44.4／14.8=3（g／cm3）.
　　（2）Ｖ总=m总／ρ=159／3=53（cm3）.
　　小小茶壶包竟包含了大气压、连通器、压强、浮力、惯性、密度这么多力学知识，真可谓：处处留心皆学问.
　　
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