《浮力》全章复习与巩固基础知识讲解Word格式文档下载.docx
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气gV排
要点三、物体的浮沉条件
1.物体的浮沉条件:
浸没在水中的物体的浮沉决定于它受到的重力和浮力的大小关系。
(1)物体浸没在液体中时:
液gV排
,G
物V物g;
①如果F浮
G物,物体下沉,
物
液;
②如果F浮
G物,物体上浮,
③如果F浮
G物,物体悬浮,
液。
(2)漂浮在液面上的物体:
G物
,
展开为:
液gV排物V物g,
因为:
V排V物,
所以:
物液。
(3)沉底的物体:
F浮G物F支,
F浮G物,物液。
2.浮力的应用
(1)轮船、气球、飞艇的浮沉原理——调节重力、浮力的关系:
①要使密度大于水的物质做成的物体浮于水面可采用“空心”办法,增大体积从而增大浮力,
使物体浮于水面,用钢铁做成轮船,就是根据这一道理。
②潜水艇靠改变自身的重力来实现上浮和下潜。
当F浮>G时,潜水艇上浮;
当水箱中充水时,
自身重力增大,增大到F浮=G时,可悬浮于某一位置航行;
水箱中再充水,至F浮<G时,则潜水艇下沉。
③利用密度小于空气的气体,通过改变气囊里气体的质量来改变自身的体积,从而改变所受浮
2地址:
0第2页共12页
力的大小,来实现升降,气球和飞艇就是利用空气浮力升空的。
(2)密度计的原理及用途:
密度计是用来测定液体密度的仪器,它根据漂浮时的受力平衡及阿基米德原理而制成的,密度
计在待测液体里呈漂浮状态,所受浮力大小不变,都等于它的重力,根据浮力公式,
F浮=G排=ρ液gV排,液体密度较大的时候,密度计露出部分多,反之就少,所以密度计上的刻度
数是上面较小而下面较大,密度计上的数值表示待测液体密度是水密度的倍数。
如“,”表示该液体密
33
度是×
10kg/m。
1.物体浮沉条件
浮沉状况
物理现象
运动状态
条件
物液密度关系
与
的关系
上浮
在液体中向上运动
向上运动
浮
漂浮
浮在液面上
静止在液面上
停留在液体中任何深
悬悬浮
静止在液体中
度的地方
下沉
在液体中向下运动
向下运动
沉
沉底
停留在容器底部
静止在容器底部
2.计算浮力的方法:
(1)根据浮力产生的原因:
F浮=F向上-F向下,一般用于已知物体在液体中的深度,且形状规则的物体。
(2)根据阿基米德原理:
F浮=G排液=ρ液gV排,这个公式对任何受到浮力的物体都适用。
(3)称重法:
F浮=G物-F拉,将挂在弹簧秤下的物体浸在液体中,静止时,物体受到重力,浮力和竖直向上的拉力。
这三个力平衡。
(4)根据漂浮、悬浮条件:
F浮=G物,这个公式只适用于计算漂浮或悬浮物体的浮力。
注:
运用上述方法求浮力时,要明确它们的适用范围,弄清已知条件,不可乱套公式。
【典型例题】
类型一、浮沉条件的应用
3地址:
0第3页共12页
1.如图所示,甲、乙两杯盐水的密度分别为ρ甲、ρ乙,同一只鸡蛋先后放入甲、乙两杯中,在甲
杯中处于悬浮状态。
所受浮力为F甲,在乙杯中处于漂浮状态,所受浮力为F乙。
以下判断正确的是()
A.ρ甲<ρ乙、F甲<F乙B.ρ甲<ρ乙、F甲=F乙
C.ρ甲>ρ乙、F甲<F乙D.ρ甲>ρ乙、F甲>F乙
【答案】B
【解析】鸡蛋在甲盐水中悬浮,所以鸡蛋的密度等于甲盐水的密度;
在乙盐水中漂浮,所以鸡蛋的密度
小于乙盐水的密度.因此乙的密度大于甲的密度;
鸡蛋在甲中悬浮,所以此时浮力等于重力;
在乙中漂
浮,浮力也等于重力,因此在甲和乙中所受浮力相等。
【总结升华】此题主要考查了浮沉条件的应用,一定要掌握物体浮沉情况与密度的关系。
同时要搞清不
同状态下物体所受重力与浮力的大小关系。
举一反三:
【变式】如图所示,质量相同的A、B、C三个小球,静止时分别在水中的三个位置,下列说法正确的是
()
A.A球受到的浮力最大B.B球受到的浮力最小
C.C球受到的浮力最大D.三个球受到的浮力一样
【答案】D
2.(2012南京)用手将一重为5N的物体全部压入水中,物体排开的水重8N,此时物体受到的浮
力为N,放手后物体将(选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”),待物体静止时所受浮
力为N,排开水的体积是m3。
【答案】8;
上浮;
5;
5×
10-4
【解析】
(1)物体受到的浮力:
F浮G排8N;
4地址:
0第4页共12页
(2)∵物体重G=5N,∴F浮G排,∴放手后物体将上浮;
(3)待物体静止时,漂浮在水面上:
G5N,
此时排开水的体积:
5N
5
10
4
3
。
V排=
1.0103kg/m3
m
水g
10N/kg
【总结升华】物体的浮沉条件是我们应该熟知的重要知识,根据它可以判断物体浮沉,也可以在已知浮
沉的情况下判断浮力与重力的关系。
解此类题目要将阿基米德原理和物体的浮沉条件结合使用。
举一反三:
【变式】一个物体所受的重力为10N,将其全部浸没在水中时.排开的水所受的重力为20N.此时它所
受的浮力N,放手后物体将(选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”)。
【答案】20;
类型二、液面升降
3.(2012包头)将冰块放在浓盐水中,液面位置如图所示,若冰完全熔化,杯中液面高度将()
A.上升B.下降C.不变D.无法确定
【思路点拨】
(1)冰漂浮在浓盐水中,求出冰块排开浓盐水的体积。
(2)求出当冰熔化之后水的体积。
(3)比较上面的两个体积,如果冰化成水的体积大于冰块排开浓盐水的体积,液面上升;
如果冰化成水的体积等于冰块排开浓盐水的体积,液面不变;
如果冰化成水的体积小于冰块排开浓盐水的体积,液
面下降。
【答案】A
【解析】冰块漂浮在浓盐水中,所以:
F浮G冰
即:
盐水gV排冰gV冰
冰排开液体的体积:
V排=冰V冰——①
盐水
5地址:
0第5页共12页
冰熔化成水之后,状态变化,质量不变,所以:
m冰m水
冰V冰水V水
冰V冰
冰融化成水的体积:
V水=——②
水
∵盐水水
∴比较①式和②式可得:
V水V排
∴若冰完全熔化,杯中液面上升。
【总结升华】本题考查了学生对质量是物体属性、密度公式、阿基米德原理、物体的漂浮条件的掌握和
运用,根据冰化水质量不变和漂浮条件找出关系式V水V排是本题的解题关键。
【变式】如图所示,漂浮在水面上的木块下悬挂着一实心铁块G,若把悬吊铁块的绳子剪断,铁块将沉
入水底,这时容器中水面将___________;
若将铁块从悬吊改为将铁块从水中提上来,放到木块上,这
时容器中的水面与铁块吊在木块下时相比将___________(填“上升”、“下降”或“不变”)
【答案】下降;
不变
类型三、密度计
4.(2011雅安)如图所示,某同学在一薄壁平底玻璃管中装入沙子,管口密封,制成一个“密度
计”,用来测量液体密度。
已知,试管和沙子总质量为40g,试管底面积为2.5cm2。
当放入某未知密度
的液体中静止时,“密度计”漂浮在液面上,浸入液体中的体积为50cm3。
(提示:
计算中取g=10N/kg)
(1)“密度计”受到的浮力是多大?
(2)这种液体的密度是多大?
(3)液体对“密度计”底面的压强是多大
6地址:
0第6页共12页
【思路点拨】
(1)由于密度计漂浮在液水面上,因此可以利用漂浮在液面上的物体受到的浮力等于其重
力来求得浮力的大小。
(2)根据密度计的横截面积和浸入的深度,可以求得其排开液体的体积,利用阿基米德原理可以求得所在液体的密度。
(3)方法1;
根据密度计下表面浸入的深度和求出的液体密度,结合液体压强的计算公式,可以求得液体对密度计的底部压强;
方法2:
根据浮力产生的原因可知,漂浮在液面上的物体受到的浮力等于液体对它向上的压力,由此可以求得此时液体对密度计的压力,又知道其横截面积,结合压强的计算公式可以求得其底部受到的液体压强。
【答案与解析】
(1)“密度计”的重力:
Gmg40103kg10N/kg
0.4N,
由于“密度计”漂浮在未知液体中,浮力等于重力,
所以,“密度计”受到的浮力:
F浮G0.4N。
(2)根据阿基米德原理:
F浮液gV排,
变形得,这种液体密度为:
液=
=
0.4N
106m3
0.8103kg/m3,
gV排
10N/kg50
(3)方法1:
“密度计”浸入液体中的深度:
h
50cm3
0.2m,
S
2.5cm
220cm
液体对“密度计”底面的压强:
P
液gh
0.8
103kg/m3
0.2m
1.6
103Pa。
“密度计”漂浮在液面上时,底面受到水的压力等于它的浮力即:
F
“密度计”底面受到水的压强为:
0.4N
2.5
104m2
【总结升华】本题考查了阿基米德原理、物体的浮沉条件、液体压强的计算。
解决此题难点是将阿基米
德原理和物体的浮沉条件结合。
求液体对密度计底部压强常用的方法是第一种。
7地址:
0第7页共12页
【变式】在学习了密度计之后,周明同学在家里自己制作了一个密度计。
其方法是在一个一段开口的玻
璃管内放置了一枚螺丝钉。
然后将其开口向上放入水中使其漂浮如图所示。
这样就制成了一个简单的密
度计。
他先用刻度尺测出整个玻璃管的长度为20cm。
当把它放进水里时测得刚好有一半的玻璃管露出水
面。
(1)周明同学在玻璃管的底部放入螺丝钉的目的是。
(2)当把他放进某种未知液体中,密度计静止时露出液面的长度为12cm。
则该种未知液体的密度为
(3)在测定盐水的密度时,周明不小心在玻璃管内滴入了几滴水.则他测得的盐水的密度将会(填
“偏大”、“偏小”、“不变”)
【答案】
(1)使密度计能够竖直漂浮在液体中;
(2)×
103kg/m3;
(3)偏小
(1)密度计重心偏低越稳定,为了使密度计能够竖直漂浮在液体中,所以在玻璃管的底部放入
螺丝钉;
(2)密度计在水液体中都处于漂浮状态,所以浮力都等于重力,浮力相等。
由阿基米德原理得:
F浮=水gV排水=液gV排液,
1.0103kg/m30.1m液0.08m,
解得:
液1.25103kg/m3,
(3)在玻璃管内滴入了几滴水后,玻璃管自身重力增加,始终处于漂浮状态,若测盐水的密度时,此时玻璃管管浸入盐水中的体积增加,根据密度计的刻度特点,越往下,数值越小,则测得的盐水的密度
将会偏小。
类型三、综合应用与实验探究
5.某地在湖面上修建一座大桥,下图甲是使用吊车向湖底投放圆柱形石料的示意图。
在整个投放过
8地址:
0第8页共12页
程中,石料以恒定速度v=0.1m/s下降,图乙是钢丝绳的拉力F随时间t变化的图象(从t=0时刻开始
投放到石料刚好接触湖底前)。
忽略水的摩擦阻力,g取10N/kg。
求:
(1)石料浸没水中时受到的浮力;
(2)石料的密度。
(1)分析钢绳拉力随时间t变化的图象,当石块没有浸入水中时,拉力等于重力,据此求
出小石料的质量;
当石块完全浸没后,拉力等于重力减去浮力,据此求出石料受到的浮力;
(2)根据阿基米德原理求石料排开水的体积(石料的体积),知道石料重,利用重力公式求石料的质量,
最后利用密度公式求石料的密度。
【答案】500N;
×
10kg∕m
(1)由图可知,当石块没有浸入水中时,拉力等于重力,即:
F=G=1400N,
石料的质量:
G
1400N
140kg,
g
当石块浸没后,浮力等于重力减去拉力:
F浮GF拉
900N500N;
水gV排,得:
V排=
500N
5102m3,
液g1.0
因为石料完全浸没,所以:
V石
石料的密度:
石=m石=
140kg
2.8103kg/m3
5102m3
【总结升华】这是一道图象信息题,解决本题的关键是,通过图乙确定石料的重力、钢丝绳受到的拉力。
并会利用称重法计算出石料受到的浮力。
9地址:
0第9页共12页
【变式】底面积为50cm2的平底圆柱形容器内盛满某种液体后,置于水平桌面(容器壁厚不计),液体的
压强与深度的关系如图甲所示。
现将一个质量为0.08kg金属块A用轻质细线悬挂在弹簧测力计下,再
缓慢浸没于容器内的液体中,待金属块静止后,测力计的示数如图乙所示,(g=10N/kg),求:
(1)液体的密度;
(2)金属块所受到的浮力;
(3)金属块的体积;
(4)剪断细线后,金属块下沉到容器底部,此时容器对桌面的压强比只盛满液体时对桌面的压强增大了多少
【答案与解析】
(1)由图知,当h4cm
102m时,P
4102Pa,
根据压强公式:
液gh,
可得:
液
4102Pa
1.0
103kg/m3;
gh
10N/kg4
102m
(2)金属块的重力:
Gmg
0.08kg
10N/kg0.8N,
弹簧测力计的示数:
F示0.5N,
物体受到的浮力:
F浮GF示0.8N0.5N0.3N;
(3)∵金属块完全浸没,
∴V金属V排=F浮=
0.3N
3105m3;
(4)容器对桌面的压力增大值:
F压
G金
F浮0.8N0.3N
0.5N,
容器对桌面的压强增大值:
0.5N
100Pa
50
10地址:
0第10页共12页
答:
(1)液体的密度为×
103kg/m3;
(2)金属块所受到的浮力为;
-53
(3)金属块的体积为3×
10m;
(4)剪断细线后,金属块下沉到容器底部,此时容器对桌面的压强比只盛满液体时对桌面的压强增大
了100Pa。
6.如图所示是一个量筒和一个玻璃制成的小试管,另有适量的水,请你设计一个实验,测出这个小
试管的密度①写出简要的实验步骤;
②根据实验中测得的物理量(用字母符号表示)写出试管密度的表达
式。
1.实验步骤:
2.表达式:
【答案】实验步骤:
①在量筒中倒入适量的水,记下水面所对的刻度值V1;
②将小试管放入量筒中的水里,使其漂浮在水面上,记下水面所对的刻度值V2;
③使小试管浸没在量筒中的水里,所对的刻度值V3;
④根据测得的实验数据计算玻璃试管的密度。
表达式:
【解析】要测量试管的密度,需要测量试管的质量和体积,根据题目所提供的实验器材,试管的体积可
以用“排水法”测出,试管的质量可以通过让试管漂浮在水面上,测出试管排开水的体积,计算试管所
受到的浮力后,得到试管的重力,从而得出试管质量。
【总结升华】类似的,测量牙膏皮、木块、蜡块、土豆、橡皮泥等可塑性物质以及能放入量筒中的小瓷
11地址:
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杯等物质的密度都可以采用这种方法。
12地址:
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- 浮力 复习 巩固 基础知识 讲解