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浮力问题总结
一、解决浮力必须搞清一下几个基本概念:
1.物重:G = mg = ________
2.阿基米德原理:F浮 = G排液 = m排液g = ________
3.力的平衡关系:F浮=G物 二力平衡对应的状态有 浮和 浮。
三力平衡:如图1所示:物重为G,当弹簧测力计的示数为F时,铁块A受到的浮力F浮 = 。容器底对铝球B 的支持力为N时, 铝球B受到的浮力F浮 = 。细绳对木块C的拉力为F时,木块C受到的浮力F浮 = 。木块D受到的浮力F浮 = 。
ml
ml
100
80
60
40
20
A
B
C
图1
D
E
A
B
图3
A
B
图2
C
图4
图6
图5
4.物体的密度ρ物与液体的密度ρ液如图2所示:
木块A上浮时F浮_____GA ,ρ液____ρA;空心铝球B悬浮时F浮___GB ,ρ液___ρB;铁块C下沉时F浮___GC ,ρ液___ρC。
5.浸在(浸入)与浸没(没入)
如图3所示,浸在(浸入)盐水中的木块A排开盐水的体积v排______v 木,浸在盐水中的鸡蛋Bv排______v蛋 。浸没(没入)液体中的物体v排______v物 。(浸入一般指物体部分在液体里,浸没指物体全部在液体里)
6.物体的体积v物、排开液体积v排、露出液面的体积v露
如图4所示,石块排开水的体积为_______cm3;如图5所示,把一个蜡块放入盛满水的容器中,蜡块静止时,溢出10 cm3水,则蜡块排开水的体积为_______cm3;如图6所示,一圆柱形容器内装有水,容器的底面积为100 cm 2;将一个体积为200 cm3的木球放入容器内的水中,木球静止时,水面升高2cm(水未溢出),则木球排开水的体积为_______cm3。(分清排开和排出(溢出)的区别)
二、浮力问题有以下解决方法。
1.称重法 2.二力平衡 3.阿基米德原理 4.浮力产生原因(该法不大要求)
以上方法会结合以下问题运用,但主要是首先判断物体状态,找出问题中不变的物理量,比如体积不变或密度不变或质量不变,或一直受力平衡等
三、有关浮力的几类问题。(有些问题是交叉的,解决方法也是组合的)
1.漂浮类
1.在远洋轮船的船舷上,都漆着五条“吃水线”,又称“载重线”,如图所示。其中标有W的是北太平洋载重线,标有S的是印度洋载重线。当船从北太平洋驶向印度洋时,轮船受到的浮力以及太平洋与印度洋的海水密度ρ1和ρ2 关系,有( )
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
对于漂浮类问题,可由漂浮条件F浮=G入手,而且,只要静止时候是漂浮状态,抓住F浮=G物这一二力平衡要点,看到这种状态,首先要想到二力平衡,尽管有时侯可能排不上用场。
试一试.有一重为2N的金属筒,口朝上放人水中,总体积的露出水面。在筒内装入125cm3的某种液体后,水面恰好与筒口相平。求(1)装入液体后金属筒受到的浮力?(2)筒内液体的密度?(取g=10N/kg)
2.悬浮类(平衡在液体内部)
1..潜水艇从河面下10m深处,驶进海面下10m深处,受到的压强,浮力、重力如何变化?
该题目中首先要知道潜艇状态是:悬浮,不变的物理量是排开水的体积,然后分别根据二力平衡,阿基米德原理。再根据二力平衡求解
3.确定状态类
1.一只苹果的质量为140g、体积为1.8×10-4m3,用手将其浸没在水中时,苹果受到的浮力为 N(g取10N/kg),松手后苹果将 (选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”).(2009年中考物理)
由于不知道苹果静止时所处的状态(漂浮、悬浮、沉底),不能确定苹果排开水的体积。可先假设苹果浸没在水中,计算出它所受的最大浮力,然后与其重力相比较,确定它静止的位置,进而求出浮力。
由求出苹果的平均密度,然后与水的密度相比较,确定苹果静止时所处的位置,然后再求浮力。
2.右图所示,在清水中鸡蛋沉底,加盐后,鸡蛋最终会漂浮在液体表面,这是因为
4.密度相关类
1.一只苹果漂浮在水中时,约有1/l0的体积位于水面之上,如图所示请求出苹果受到的浮力大小.(g取10N/kg)
这类问题首先知道状态为漂浮,故首先想到二力平衡,所以有F浮=G物,根据阿基米德和物体重力即可得到,过程是F浮=ρ液V排g= G物=ρ物V物g 这里注意:V排 V物的关系。
2.弹簧测力计测量一块石头的密度,一杯液体的密度?(可用水)
用细线把石头系在弹簧测力计上,读出在空气中读数G和石头浸没在水中时的读数F1,则可计算出石块的密度,再读出石块浸没在另一个液体中时的读数 F2,还可以求出另一种液体的密度
3. 用弹簧测力计测石块,其重为9.8N,若把石块的一半浸没于水中,弹簧测力计的读数为7.84N,(ρ煤油=0.8×103kg/m3)
则:⑴.此石块所受到的浮力是多大?
⑵.这种石块的密度是多少?
⑶.若把石块全部浸入煤油中,弹簧测力计的读数将变为多大?
4.一个不规则的实心物体,质量为55g,放入装满纯水的烧杯中,沉入底部,排开0.5N的水。然后向烧杯中加盐并搅拌,直到物体悬浮为止。<g=10N/kg>求⑴物体在纯水中所受浮力⑵求物体的体积⑶求物体悬浮时盐水的密度
5.球体相关类
1.如图12—2所示三个体积相同的实心球体在液体中静止,那么__球所受到的浮力最小,___球所受到的浮力最大,与液体密度相同的是___球,三球中密度最小的是___球。
此类问题主要抓住关键的条件:体积相同、材料(密度)相同、质量相同。然后浮力问题有解决方法解决。
2.质量相等的甲、乙、丙三个实心小球,放入水中后,甲球漂浮、乙球悬浮、丙球下沉。位置如图所示,则( )
图7
A.三个球所受的浮力是F甲<F乙<F丙
B.三个小球的密度是ρ甲>ρ乙>ρ丙
C.三个小球的体积是V甲<V乙<V丙
D.三个小球所在深度处的压强是P甲<P乙<P丙
3.有木球、铁球、铜球,它们在水中静止情况如图12所示(铜球沉人水底),则____球一定是空心的,
____球受的浮力小于它受的重力。
4.把体积相等、质量不等的三个小球A、B、C放入同种液体中,静止后的位置如图7所示,它们所受的浮力分别为FA、FB、FC,则这三个力大小关系是 。
5.三个质量相同的实心铁球,分别浸在足够多的酒精、水、水银槽中静止时,三个球受到的浮力是 [ ]
甲
乙
图3
A.酒精中最大 B.水中最大 C.水银中最大 D.一样大
6.如图3所示,将一只玩具青蛙放入水中,它能漂浮于水面;把它放入另一种液体中,
它却沉入底部。则在这两种情况下这只玩具青蛙受到的浮力大小F甲 F乙。
两种液体的密度ρ甲 ρ乙。(均填“<”,“>”或“=”)
7.体积相同的实心铁球和木球,放在水中静止时,其所受的浮力是( )
A铁球大于木球,B木球大于铁球,C大小相等。
8.体积相同的实心铝球和实心铁球,漂浮在水银面上,则( ),
A铅球所受的浮力较大,B铁球所受的浮力较大,C两球所受浮力相等,D无法判断。
9.某密度计分别放入煤油,水,硫酸中,则密度计所受的浮力是( )
A在煤油中最大,B在水中最大,C在硫酸中最大,D都一样。
6空心类问题(简单的空心问题)
1.一个铁块在空气中称重3.16N,全部浸没在水中重2.5N,问这个铁块是空心的还是实心的?
2.一空心铜球,质量为89g,将其浸没在水中时恰好悬浮,则铜球空心部分体积为()(
3.铁球的体积是1dm^3,挂在弹簧测力计下有一示数,将这个铁球浸没在水中,弹簧测力计示数为原来的4/5.求(1)铁球受到的浮力; (2)铁球受到的重力; (3)铁球是空心还是实心?
7.图表类
1.如图甲所示,将一挂在弹簧下的圆柱体金属块缓慢浸入水中(水足够深),在圆柱体接触容器底之前,图乙中能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体下表面到水面距离h关系的图像是( )
2.小明看到鸡蛋浮在盐水面上,他沿杯壁缓慢加入清水使鸡蛋下沉.在此过程中,鸡蛋受到的浮力F随时间t的变化图像可能是下图8-5中的( )
图8-5
8.其他以
1.10N的水可产生浮力
A.一定等于 B.一定大于 C.能产生比10N大的多的浮力 D.一定小于
2.一只装载着石头的小船浮在水池中,如果船上的人把石头投入水中,则( )
A池中的水面要升高些,B池中的水面降低些,C池中的水面无变化。
3.一块冰浮在盛有水的容器中,当冰全部溶化后,水没有溢出,则容器里水面的高度将会:( )
A,上升; B,下降; C,不变; D,无法判断。
四、浮力部分重要及易错的知识点如下
1、正确理解阿基米德原理:
浸在液体中的物体受到向上的浮力、浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力,这就是阿基米德原理,其数学表达式是:F浮=G排液=ρ液gV排。
对阿基米德原理及其公式的理解,应注意以下几个问题:
(1)浮力的大小由液体密度ρ液和排开液体的体积V排两个因素决定。浮力大小与物体自身的重力、物体的体积、物体的密度及物体的形状无关。浸没在液体中的物体受到的浮力不随深度的变化而改变。
(2)阿基米德原理对浸没或部分浸在液体中的物体都适用。
(3)当物体浸没在液体中时,V排=V物,当物体部分浸在液体中时,V排<V物,(V物=V排+V露)。
当液体密度ρ液一定时,V排越大,浮力也越大。
(4)阿基米德原理也适用于气体,其计算公式是:F浮=ρ气gV排。
2、如何判断物体的浮沉:判断物体浮沉的方法有两种:
(1)受力比较法:
浸没在液体中的物体受到重力和浮力的作用。
F浮>G物,物体上浮; F浮<G物,物体下浮; F浮=G物,物体悬浮;
(2)密度比较法:
浸没在液体中的物体,只要比较物体的密度ρ物和液体的密度ρ液的大小,就可以判断物体的浮沉。
ρ液>ρ物,物体上浮; ρ液<ρ物,物体下浮; ρ液=ρ物,物体悬浮;
对于质量分布不均匀的物体,如空心球,求出物体的平均密度,也可以用比较密度的方法来判断物体的浮沉。
3、正确理解漂浮条件:
漂浮问题是浮力问题的重要组成部分,解决浮力问题的关键是理解物体的漂浮条件F浮=G物。
(1)因为F浮=ρ液gV排, G物=ρ物gV物, 又因为F浮=G物(漂浮条件) 所以,ρ液gV排=ρ物gV物,
由物体漂浮时V排<V物可得ρ液>ρ物,即物体的密度小于液体密度时,物体将浮在液面上。此时,V物=V排+V露。
(2)根据漂浮条件F浮=G物, 得:ρ液gV排=ρ物gV物, V排= •V物
同一物体在不同液体中漂浮时,ρ物、V物不变;物体排开液体的体积V排与液体的密度ρ液成反比。ρ液越大,V排反而越小。
4、浮力 综合题的一般解题步骤:
(1)明确研究对象,判断它所处的状态。
当物体浸没时,V排=V物, 当物体漂浮时,V排+V露=V物,
(2)分析研究对象的受力情况,画出力的示意图,在图中标出已知力的符号、量值和未知力的符号。
(3)根据力的平衡原理列方程,代入公式、数值 、进行计算,得出结果。
不可能所有题目都出现,但是类型基本就这几种,关键要做到基础扎实,举一反三,触类旁通,多思考
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