(2)若G物=F浮或ρ物=ρ液物体悬浮
(3)若G物>F浮或ρ物>ρ液物体下沉
本节内容
一、复习目标
1、进一步熟悉求浮力的4种方法。
2、加强浮力与生活的应用,培养解题技巧。
二、要点梳理
1、正确理解阿基米德原理(F浮=G排=ρ液gv排)①公式中ρ液是指液体的密度而非物体密度。
②公式中V排指物体排开液体的体积即浸入部分的体种(V排=V浸);只有当物体浸没在液体中时,才有V排=V物。
③由公式F浮=P液gv排可知,浮力的大小只与液体的密度和排开液体的体积有关,而与物体的密度、体积、质量、形状以及沉没在液体中的深度无关。
④阿基米德原理也适用于气体。
2、学会运用力和运动的关系和力的平衡关系分析、解决浮力的问题。
(1)对沉浮条件的理解:
若物体最初浸没在液体中,则只受浮力和重力作用,方向相反;通过F浮与G物的大小比较,不难确定其运动状态。
若F浮>G物,物体上浮,当浮出液面时,因排开液体的体积减少,导致浮力减少,直到F浮=G物,物体才获得平衡,即处于漂浮状态。
(2)求解浮力的一般方法:
①直接求解法。
主要用于解决较为简单的求浮力的问题。
主要有:
视重法F浮=G-F;
平衡法F浮=G物;
原理法F浮=G排=ρ液gv排
②综合分析法。
主要用于解决综合性较强的浮力问题。
步骤为:
A、明确物体所处的状态;
B、对物体进行受力分析,根据物体的状态列出物体受力的平衡关系;
C、结合已知条件,确定物体V排、V物的关系;
D、将F浮=ρ液gv排、G物=ρ物gv物代入力的平衡关系式列方程、求解。
典型题分析:
例1、“曹冲称象”是家喻户晓的典故。
某校兴趣小组模仿这一现象,制作了一把“浮力秤”。
将厚底直筒形状的玻璃杯浸入水中,如图13-5所示。
已知玻璃杯的质量为200g,底面积为30cm2,高度为15cm。
(水的密度ρ水=1×103kg/m3)
求:
⑴将杯子开口向上竖直放入水中时(注:
水未进入杯内),杯子受到的浮力。
⑵此时杯子浸入水中的深度(即为该浮力秤的零刻度位置)。
⑶此浮力秤的最大称量(即量程)。
分析与解:
(1)杯子漂浮于水面,受重力、浮力的作用,它们大小相等。
由此可以求出浮力。
(2)由已知的浮力大小,运用阿基米德原理,可以求解此时杯子浸末水中的深度。
(3)此浮力秤处于最大称量时,没入水中的深度为15cm,根据杯子的体积和阿基米德原理,就可以求出此时的浮力,而浮力秤的最大称量则等于最大浮力减去杯子自身的重。
具体求解过程如下:
⑴杯子的重量为G杯
G杯=mg=0.2kg×10N/kg=2N
∵杯子在水中处于漂浮状态,根据二力平衡的条件
杯子受到的浮力F浮=G杯=2N
⑵设杯子浸入水中时,浸入的深度为h,有
F浮=G排=ρgSh
∴h=
=(2N)/(103kg/m3×10N/kg×30×10-4m2)=
m
⑶当往杯子内放被测物时,若杯子下沉到水面刚好到杯口(水未进杯内)
此时杯子下沉的深度为h′=15×10-2m
受到的浮力F′浮=ρgSh′=103kg/m3×10N/kg×30×10-4m2×15×10-2m=4.5N
设能称量的最大值为F
F=F′浮-G杯=4.5N-2N=2.5N
巩固与提升:
1、漂浮在“死海”水面上静止不动的人,所受浮力大小他所受重力大小。
(选填“等于”、“大于”或“小于”)
2、一个物体所受的重力为10N,将其全部浸没在水中时,所排开的水所受的重力为20N,此时它所受的浮力为N,放手后物体将(选填“上浮”、“下沉“或“悬浮”),物体静止时所受浮力为______________N.
3、一艘轮船的排水量为20000t,它的自重9.8×107N,它可以装载_____Kg的货物。
4.一艘轮船自重4×107N,最大载货量是1.5×108N,则这艘轮船的最大排水量是_______t,如果船在港口将货物卸下6×107N,则轮船所受浮力是_____N,它的排水体积减少_____.(设船在内河航行,取g=10N/kg)
5、将体积相同的三个实心小球,分别放入盛有水的A、B、C三个容器中,静止后的位置如图13-7所示,若三个小球所受的浮力分别用FA、FB、FC表示,则它们的大小关系是______;_______容器中的小球密度最大.
6、关于浮力、浮沉条件,下列说法中正确的是
A.轮船从海里行驶到河里所受浮力减小
B.浸没在液体中的物体所受浮力的大小随深度的增加而增大
C.阿基米德原理只适用于浸在液体中的物体,不适用于气体中的物体
D.医学上将人的血液滴入硫酸铜溶液中,如果血液恰好悬浮,则说明两者密度相同
7.在远洋轮船的船舷上,都漆着五条‘‘吃水线”,又称“载重线”,如图3所示。
其
中标有W的是北大西洋载重线,标有S的是印度洋载重线。
当船从北大西洋驶向印度洋时,
轮船受到的浮力变化情况以及北大西洋与印度洋的海水密度ρl和ρ2的关系为
A.浮力增大,ρ1=ρ2
B.浮力减小,ρ1=ρ2
C.浮力不变,ρ1>ρ2
D.浮力不变ρ1<ρ2
8、在弹簧测力计下挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,圆柱体浸没后继续下降,直到圆柱体底面与烧杯底部接触为止,如图17所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图像。
求:
(1)分析图像可知,圆柱体重力是________N;
(2)圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是______N;
(3)圆柱体的体积是_________m3;
(4)圆柱体的密度是_________kg/m3;
(5)分析图像BC段,可得结论:
物体浸没液体
之前,浸入液体的深度越深,受到的浮力越
________(选填“大”或“小”);
(6)分析图像CD段,可得结论:
__________________________________________。
9.小明用如图所示装置研究浮力大小跟物体排开液体体积关系实验时,将一个挂在弹簧测力计下的金属圆柱体缓慢地浸入水中(水足够深),在接触容器底之前,分别记下圆柱体下面所处的深度h、弹簧测力计相应的示数F,实验数据如下表:
实验次数
1
2
3
4
5
h(cm)
0
4
8
10
12
F(N)
6.75
5.75
4.75
4.25
4.25
(1)由实验数据可知,金属块重_______N,完全浸没时受到的浮力是_______N.
(2)表中第1次到第3次实验数据,说明了浸在液体中的物体受到浮力大小与物体排开液体体积__________(填“有关”或“无关”);
h
分析表中第4次和第5次实验数据,说明了浸没在液体中的物体受到浮力大小与深度_____(填“有关”或“无关”).
(3)下图中能正确反映F和h关系的图像是____________.
课后练习:
得 分
评卷人
1.某同学学习了浮力的有关知识后,制作了一台浮力秤,
可方便地称量物体的质量,其构造如图甲所示。
已知小筒底面积为0.001米2,小筒和秤盘总重为0.6牛。
(1)如图甲,当秤盘上不放物体时,小筒受到的浮力是牛;
(2)如图甲,当秤盘上不放物体时,应在小筒A处标出该浮力秤的刻度;
(1)如图乙,在秤盘上放一物体后,小筒浸入水中的深度h为0.1米,则该物体的质量为多少?
(g=10牛/千克)
2.如图13所示,在空气中用弹簧测力计测得物体重为2.7N,将其一半浸入水中,此时弹簧测力计的示数变为2.2N,求:
(g取10N/kg)
(1)物体所受的浮力大小;
(2)物体的密度为多少。
3、如图13-14所示,放在水平桌面上的薄壁圆柱形容器重4N,底面积100cm2,弹簧测力计的挂钩上挂着重为10N的物块,现将物块浸没水中,容器内水面由16cm上升到20cm(g=10N/kg).求:
(1)物块未放入水中时,容器底受到的水的压强;
(2)物块的密度;
(3)物块受到的浮力;
(4)物块浸没水中后,容器对桌面的压强.
4、密度为0.9×103kg/m3质量为8.1千克石蜡,
(1)放入足量水中,石蜡受到的浮力多大?
(2)若放入密度为0.8×103kg/m3煤油中,浮力是多少?
5、有一木块漂浮在水中时有2/5的体积露出水面,放在另一种液体中时有3/4浸在液体中,求木块密度和另一种液体的密度.
初中物理试卷
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