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浮力
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一、本节学习指导
本节中,我们要抓住浮力和重力的关系,然后认清物体在液体中产生的四种情况。关于浮力相关的计算题也较为复杂,我们要多做练习。本节有配套学习视频。
二、知识要点
1、浮力的定义:一切浸入液体(气体)的物体都受到液体(气体)对它竖直向上的力叫浮力。
2、浮力方向:竖直向上,施力物体:液(气)体。
3、浮力产生的原因(实质):液(气)体对物体向上的压力大于向下的压力,向上、向下的压力差即浮力。
4、物体的浮沉条件:
(1)前提条件:物体浸没在液体中,且只受浮力和重力。
下沉 悬浮 上浮 漂浮
F浮 < G F浮 = G F浮 >G F浮 = G
ρ液 <ρ物 ρ液 =ρ物 ρ液>ρ物 ρ液 >ρ物
(2)说明:
①密度均匀的物体悬浮(或漂浮)在某液体中,若把物体切成大小不等的两块,则大块、小块都悬浮(或漂浮)。
②一物体漂浮在密度为ρ的液体中,若露出体积为物体总体积的1/3,则物体密度为2/3
ρ。推导:F浮 =G 则:
③悬浮与漂浮的比较
相同:F浮 =G物:不同:悬浮ρ液=ρ物 ;V排=V物,漂浮ρ液<ρ物;V排<V物
④判断物体浮沉(状态)有两种方法:比较(F浮)与G或比较(ρ液)与ρ物。
⑤物体吊在测力计上,在空中重力为G,浸在密度为ρ的液体中,示数为F则物体密度为:ρ物=Gρ/(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=ρ液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、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读数差法:F浮= G-F(用弹簧测力计测浮力)。
②压力差法:F浮= F向上 - F向下(用浮力产生的原因求浮力)
③漂浮、悬浮时,F浮=G (二力平衡求浮力;)
④F浮=G排 或F浮=ρ液V排g (阿基米德原理求浮力,知道物体排开液体的质量或体积时常用)
⑤根据浮沉条件比较浮力(知道物体质量时常用)
例:如图所示,密度为0.6×103kg/m3的正方体木块,放入盛有水的容器中,此时,木块的下表面距水面3cm,请根据所学的物理知识,至少计算出与木块有关的8个物理量。(g取10N/kg)
解:⑴木块下表面受到水的压强
⑵木块的边长:因为木块漂浮,所以,则,,。
⑶木块的底面积:
⑷木块的体积:
⑸木块排开水的体积:
⑹木块受到的浮力
⑺木块的物重:
⑻木块的质量:
三、经验之谈:
当物体在液体中受到的浮力等于重力时,会有漂浮和悬浮两种,此时我们要看物体的密度和液体的密度,当密度不相等时就是漂浮,相等时是悬浮,这点要区分开。关于浮力的计算,我们首先要认真审题,判断其属于4中情况中的那种,然后根据浮力和重力的关系求出浮力。
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