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1、第33卷第12期中学物理教学参考Vol.33No.122004年12月PhysicsTeachinginMiddleSchoolsDec.2004初中教学园地水坝的受力分析及水坝的形状刘友强(贵州省遵义市一中563000)人们为了利用水的巨大的能量,需要在江河上修为作用在拦水坝拦水面上的某一点,这相当于是水压建拦水大坝,以提高上游的水位,从而增大水的重力势力的作用点,这一点在什么位置?能.一般情况下,水坝的截面为一梯形,即水坝的下部有人认为,既然水的平均压强在水深的一半处,则要比上部修得厚.在初中5物理6第一册第十章第三节该压力的作用点也应该在水深的一半处,是这样吗?/液体压强的计算0课文后的
2、/想想议议0:工程师们为如图2所示,拦水面受到水的压力F,设其作用点什么要把拦河坝设计成下宽上窄的形状?对此常见这离水底的距离为l,该力既样的回答:由于水的压强随深度的增加而增大,水坝下有将拦水坝沿力的方向平推部比上部受到水的压强大,为了防止水坝被水压坏,所的趋势,也有将拦水坝推动以坝的下部比上部修得厚.后沿坝底转动的趋势,则拦现在修建的拦水大坝,一般都是钢筋混凝土结构.水坝实际受到的力对坝底的以常见的混凝土重力坝为例,若坝体采用低标号的50力矩与等效力F对坝底的6号混凝土,每平方厘米可以承受压力4.9@10Pa,这力矩应相等,有h相当于水下500m深处的压强,若采用更高标号的混图2凝土,能承
3、受的压强还要更大,而目前世界上最高的水QpdS#(h-x)0坝还不到350m(按:前苏联罗根斯基土建水坝高度达h334.5m,为世界最高坝)可见水坝是不会被水压坏的,=Qgx#dx#(h-x)=Fl,那为什么要把水坝修成下宽上窄的形状呢?Q0一、水坝的受力特点h12由液体的压强公式p=Qgh知道,坝体的拦水面即QgLQx(h-x)dx=2QgLhl,0受到水的压强与水的深度成h正比,水越深,则压强就越于是1x2h-1x3=1h2l,23
4、02大.(这就是上述答案的由1来)水对坝体的拦水面的压可得l=h.3力如何计算呢?由上解答可知,水对拦水坝总压力的作用点(实际如图1所示,设拦水坝上为一水平的
5、作用线)并不在水深的中点处,而是在距宽为L,水深为h,为了简化h坝底处.讨论,设拦水面为竖直的,则图13拦水面受到水的压力为二、水对拦水坝的压力的作用效果hh水对拦水坝的压力,产生了两个效果:其一是使水pdS=Qgx#Ldx=QgLxdx坝沿坝外立面底部端点(图3中的O点,见下页)转F=QQ0动;其二是使水坝整体沿水流方向向下游平移,转动的Q0hh12121结果对拦水坝有倾覆作用,其倾覆力矩为F@,而=QgL#x=QgLh=Qgh#Lh.32
6、022坝体依靠自身的重力G产生的抗倾覆力矩为G@d,Lh即为拦水坝水下部分的面积,由上式可知,拦h水坝受到水的压力,等于水深度的一半处的压强(相当为了坝
7、体不致倾覆,须使G@d>F@3.于是拦水坝受到的平均压强)与拦水坝水下面积的乘由上式可知,当水深h、坝宽L一定时,为了增大积.拦水坝水下整个部分都受到水的压力,根据等效的坝体的稳定性,须增大坝体的重力G,以及增大下游面方法,我们可以把水下整个部分受到的压力等效地认#25#第33卷第12期中学物理教学参考Vol.33No.122004年12月PhysicsTeachinginMiddleSchoolsDec.2004初中教学园地/水的沸腾0实验失败的原因分析王淑兰(新疆克拉玛依市第七中学834000)初中物理教学中,/水的沸腾0实验是一个简单易过热现象并不稳定,稍有搅动或加入少许的冷水,液体做的
8、学生实验,但往往因为实验前疏于考虑,实验中重便会重新沸腾,使温度降到沸点.0解决了学生的困惑,视不足,导致实验的失败率很高.俗话说:失败乃成功增强了学生的探索信心.提高了学生在实验中遇到实之母.引导学生对实验失败原因的探究,既发展学生的际问题时,能正确的面对,在探研中取得更多的收获和探究能力,又培养学生实事求是的科学态度.下面就笔乐趣.者在教学中发现的失败的原因做一分析.其次,讨论实验过程中的操作原因:我们组织学生首先,我们组织学生来讨论实验中水本身的原因探讨,学生发现加热过程中,要将酒精灯的火焰调大,发现有二:其一是取水的多少要适量,如果取水太多,同时用外焰加热.相反,如果酒精灯的火焰太小,
9、水在沸腾前加热时间过长,影响沸腾过程中现象的重点观相同时间吸收热量少,温度升高的较慢,要沸腾需时间察,影响课堂效果;其二是水的来源,例如,有同学取饮就长,同样影响实验现象的重点观察;还有同学想出在水机里已加热沸腾过的水,实验中,虽然水温已过沸烧杯上加一个盖子,来减少热量的散失,减少加热时点,但水的内部产生汽泡不多,汽泡也很小,水的沸腾间,既能保证实验效果,同时还避免了实验过程中能量现象不明显,导致
