4判断物体浮沉(状态)有两种方法:
比较F浮与G或比较p液与p物
5物体吊在测力计上,在空中重力为G浸在密度为p的液体中,示数为F则物体密
度为:
卩物=Gp/(G-F)
6冰或冰中含有木块、蜡块、等密度小于水的物体,冰化为水后液面不变,冰中含有铁块、石块等密大于水的物体,冰化为水后液面下降。
5、阿基米德原理:
(1)、内容:
浸入液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。
(2)、公式表示:
F浮=G排=p«V排g从公式中可以看出:
液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而与物体的质量、体积、重力、形状、浸没的深度等均无关。
(3)、适用条件:
液体(或气体)
6•漂浮问题“五规律”
规律一:
物体漂浮在液体中,所受的浮力等于它受的重力;
规律二:
同一物体在不同液体里漂浮,所受浮力相同;
规律三:
同一物体在不同液体里漂浮,在密度大的液体里浸入的体积小;
规律四:
漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,物体密度就是液体密度的几分之几;
规律五:
将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力等于液体对物体增大的浮力。
7、浮力的利用:
(1)、轮船:
工作原理:
要使密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的物体必须把它做成空心的,使它能够排开更多的水。
排水量:
轮船满载时排开水的质量。
单位t由排水量m可计算出:
排开液体的体积V排=m/p液;排开液体的重力6排=mg;轮船受到的浮力F浮=mg轮船和货物共重G=mg。
(2)、潜水艇:
工作原理:
潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重力来实现的。
(3)、气球和飞艇:
工作原理:
气球是利用空气的浮力升空的。
气球里充的是密度小于空气的气体如:
氢气、氦气或热空气。
为了能定向航行而不随风飘荡,人们把气球发展成为飞艇。
(4)、密度计:
原理:
利用物体的漂浮条件来进行工作。
构造:
下面的铝粒能使密度计直立在液体中。
刻度:
刻度线从上到下,对应的液体密度越来越大
8浮力计算题方法总结:
(1)、确定研究对象,认准要研究的物体。
(2)、分析物体受力情况画出受力示意图,判断物体在液体中所处的状态(看是否静止或做匀速直线运动)。
(3)、选择合适的方法列出等式(一般考虑平衡条件)。
计算浮力方法:
1、示重差法,就是物体在空气中的重与物体在液体中的重的差值等于浮力。
即
例1:
弹簧秤下挂一铁块,静止时弹簧秤的示数是4N,将铁块一半浸入水中时,弹簧秤
的示数为3.5N,这时铁块所受的浮力是Np铁:
卩水=。
2、压力差法:
应用Fs=F向上一F向下求浮力。
这是浮力的最基本的原理。
例2:
2.如图所示:
某物块浸没在水中时,下表面受到水的压力为2.3牛,上表面受到水的压力为1.5牛,则该物块受到水的浮力为___牛,方向为。
3、公式法:
F浮=p液gW=Gp液
例3:
将体积是50cm的物体浸没在水中,它受到的浮力多大?
若此物体有一半浸在煤油中,它所受的浮力多大?
(p煤油=0.8X10'kg/m3)g取10N/kg
4、受力分析法:
如果物体在液体中处于漂浮或悬浮状态,则物体受重力和浮力作用,且此二力平衡,则F浮=0物。
如果物体受三个力而处于平衡状态。
则要分析出重力和浮力以外的第三个力的方向,当第三个力方向与重力同向时,则F浮=G^+F,当第三个力方向与重力方向相反,则F浮=G^-F3。
例4:
把质量是200g的塑料块放入水中,静止时塑料块有一半露出水面。
(g取10N/kg)求:
(1)塑料块在水中受到的浮力?
(2)塑料块的体积和密度?
5、排水量法:
f浮=排水量(千克)>g
轮船的满载重量,一般是以排水量表示的,即是排开水的质量,船也是浮体,根据浮体平衡条件也得:
船受到的总F浮=0总,而排水量(千克)>g,就是船排开水的重,即是浮力,又是船、货的总重力。
6、应用阿基米德原理和浮沉条件解浮力综合题
例5:
重10N体积为0.8dm3的物体浸没在水中,如果它只受浮力和重力两个力的作用,问:
此物体是上浮、下沉还是悬浮?
(g取10N/kg)
例6:
将质量是890g的铜块放入水中时,它受的浮力多大?
若将铜块放入水银中,当铜块静止时所受的浮力多大?
(P铜=8.9g/cm3,p水银=13.6g/cmf)(g取10N/kg)
浮力典型题型:
1浮力比较题
例1甲、乙、丙三个体积相同的实心小球,关于三个小球下面说法正确的是()
A.三个球受到的浮力关系为F乙〉F丙B.甲vF乙=F丙
C.三个球的密度关系为p甲Vp乙Vp丙D.三个球的密度关系为p甲〉p乙〉p丙
例2、将重力相同的木块和铁块放入水中静止后,则()
A木块受的浮力大B铁块受的浮力大
C木块和铁块所受浮力一样大D、无法判断谁受的浮力大
例3、甲、乙两个完全相同的密度计放在AB两种液体中,如图43所示,则甲、乙密度计受浮力F甲、F乙和AB液体密度比较()
A.F甲>F乙,pA>pbB.F甲=卩乙,pa=pb
C.F甲VF乙,pAVpBD.F甲=卩乙,pA>pB
2.浮力变化题
一般情况下,在同种液体中,关注V排的变化情况,如果液体发生改变,一般用浮沉条件来分析。
例1.一个充气的气球下面挂一个金属块,把它们放入水中某处恰能静止,如果把金属块及气球的位置轻轻向上移一些,则金属块和气球()
A.仍能静止B.向下运动C.向上运动D.上下晃动
解释:
由于气球的位置轻轻向上移,所以受到水的压强变小,导致气泡体积变大,浮力变大,超过了重力,因此选C。
例2、金鱼缸中小金鱼口中吐出的小气泡,在升至水面的过程中体积逐渐变大,这个过程中气泡所受浮力将()
例3、潜水艇从潜行变为上浮,在浮出水面之前,所受海水的压强和浮力变化情况正确的是()
A.压强减小,浮力不变B.压强增大,浮力不变
C.压强不变,浮力变大D.压强不变,浮力变小
3.判断容器底部压力变化情况
例1:
静止在水平桌面上的容器里盛有液体,液体对容器底部的压力不一定等于液体重力
例2:
木块下方吊着一铁块悬浮在水中,如果将绳子剪断,当铁块和木块静止时,水对容器
底部的压强和压力的变化()
A.压强不变,压力不变B.压强变小,压力变大
C.压强变大,压力变小D.压强变小,压力变小
4.空气浮力
例1已知空气的密度为1.29kg/m3估算人体在空气中受到的浮力.
分析:
成年人质量在60kg左右,人的密度和水的密度相当,为ixio^'kg/m3,利用密度公式求出人的体积,再利用阿基米德原理求出人受的浮力•人体在空气中受到的浮力约为0.774N.例2:
一个载重气球在空气中匀速上升时,受到的浮力为2000N,若在所载重物中再加200N的物体,这时气球就能匀速下降,假设气球上升和下降时所受的浮力和阻力大小不变,则气球的重力为
N,受到的阻力为N.
答案为:
1900100。
(在计算空气中浮力时,重物受到的浮力忽略不计)
5.油水混合题
例1:
如图所示,边长为10cm的立方体木块,浮在油和水的分界面上,它浸在水里的深度
5cm,其余部分浸在油里,若水深20cm,油深10cm,容器的底面积是20cm2,求:
木块受到的浮力及木块的密度(P油=0.6X03kg/m3,g取10N/kg)
6.冰融化
例1.漂浮在水面的冰块融化后,液面会升高吗?
容器底部的压强会发生变化吗?
例2.如图所示,在一只装着水的杯子中漂浮着一块冰,而在冰和水的上面又覆盖着一层油,当冰完全融化后,水面高度,总液面高度•(填“上升”“不变”或“下降”
例3.在如图所示的装有水的杯中漂浮着一块冰,冰块内有一实心小铁块.当冰全部融化后,
杯中的液面将会(填“升高”“降低”或“不变”.
练习题
1.如图所示的木块浸没在水中,细线对木块的拉力是2N。
剪断细线,待木块静止后,将木块露出水面的部分切去,再在剩余的木块上加1N向下的压力时,木块有20cm3的体积露出水面.求木块的密度。
(g取10N/kg)
——-
水
2.底面积为400cnf的圆柱形容器内装有适量的水,将其竖直放在水平桌面上,把边长为10cm的正方体木块A放入水后,再在木块A的上方放一物体B,物体B恰好没入水中,如图(a)所示.已知物体B的密度为6X103kg/m3。
质量为0.6kg。
(取g=10N/kg)求:
(1)木块A的密度。
(2)
若将B放入水中,如图(b)所示,求水对容器底部压强的变化。
3.
有块金和银的合金,质量为596克,将它浸没在水中称,弹簧测力计示数为5.56牛,试求这块合金中,金和银的质量各是多少?
(p金=19.3g/cmp银=10.5g/cmii)
4.如图所示,将一边长为10cm,质量为0.8kg的正方体物体A,用一根不可伸长的细线悬挂在装有水的容器中,容器的底面积为300cm2,下部有一关闭着的出水小阀门K,此时细线刚好拉直,且受到的拉力为零,求:
(I)若细线最大承受的拉力为5N,则开启出水阀门K后,流出多少kg水,细线则刚好被拉断。
(取g=10N/kg)
5.旅游用的游艇上常常备有救生衣(一种颜色比较鲜艳的背心,并用密度比较小的发泡材料做成内胆),请你用下面给定的要求和数据来设计救生衣:
①按能救护的人的质量为80kg设计;②为了保护人的安全,穿上该救生衣能使人的10%的体积露出水面;③发泡材料的密度为0.01采03kg/m3;④做救生衣的面料及其他辅料的质量不计;⑤人的密度可近似地取1X103kg/m3.请计算做一件这种救生衣的发泡材料的最小质量。
6.如图所示,边长为10cm的立方体木块,浮在油和水的分界面上,它浸在水里的深度5cm,其余部分浸在油里,若水深20cm,油深10cm,容器的底面积是20cm?
,求:
(1)容器底部受到的压力
(2)木块受到的浮力及木块的密度(p»=0.6103kg/m3,g取10N/kg)
7.在底面积为50cm2的圆柱形容器内盛水,当放一个物体在容器内水中后,该物体有25cm3的体积露出液面,而容器底部受到水的压强增大了2M02Pa,求(I)物体的质量
(2)物体的密度(g取10N/kg)
&如图所示容器,上部横截面积为S1m2,底部面积为S2m2,容器中盛有某种液体,有一空心金属球用细绳系住,绳的另一端挂在容器底部,此时球全部浸没在液体中,绳对球的拉力为TN,问将细绳剪断待空心金属球静止时液体对容器底部的压力是增大还是减少?
变化了多少?
9.如图所示,把甲铁块放在木块上,木块恰好浸没于水中,把乙块系在这个木块下面,木块也恰好浸没水中,已知铁的密度为7.9103kg/m3。
求:
甲、乙铁块的质量比。
10.有一高为b,横截面为正方形(正方形的边长为a,a:
b=1:
8)的薄壳容器B,容积为VRxi/cm3,质量为m=100g,现装入体积为1/2V的某种液体A,并将容器B封闭放入水中,该容器恰好能悬浮在水中不动,如图所示,如果容器B内空气质量不计,求:
(1)液体A的密度
(2)
当装入液体A的体积为1/3V时,容器B保持竖直状态,B底受到水的压强。
B
1.
【答案】
木块密度为0.6>103kg/m3
2.
【答案】
33
A物体密度为0.510kg/m.液体对容器底压强减少了125Pa
3.
【答案】
m金=386gm银=210g
4.
【答案】1kg
5.
【答案】m救=0.08(kg)
6.
【答案】
(1)52N
(2)8N0.8X03kg/m3
7.
【答案】
0.1kg0.8103kg/m3
&
【答案】
压力减小TS2/S1牛
9.
【答案】
69:
79。
10.
【答案】
①1.8103kg/m3②2.8103N/m3
11.
【答案】
(1)9N
(2)129N(3)100N