浮力专题优秀知识讲解.docx
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浮力专题优秀知识讲解.docx
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浮力专题优秀知识讲解
浮力专题--优秀
浮力专题
知识要点:
浮力的本质:
浸在液体或气体里的物体向上和向下的表面受到的压力差.公式:
F浮=F下-F上
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 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;最终漂浮 F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;最终漂浮 ρ液<ρ物,物体下沉;最终沉底 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 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、计算浮力的一般方法: 计算浮力的方法一般归纳为以下四种: (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=m液g=ρ液gV排,这个公式对任何受到浮力的物体都适用。 计算时要已知ρ液和V排。 (3)根据力的平衡原理: 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: 即F浮=G物-F拉 (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。 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。 5、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。 典型例题解析: 例1、边长1dm的正方形铝块,浸没在水中,它的上表面离水面20cm,求铝块受的浮力? (ρ铝=2.7×103kg/m3) 解法一: 解法二: 说明: (1)解法一适用于规则物体,解法二说明浮力大小只与ρ液、V排有关,与物体密度和深度无关。 (2)题中铝块密度是多余条件,用以检验对阿基米德原理的理解。 若误将ρ铝、代入公式,求出的将是物体重力。 在用公式求浮力时,要在字母右下方加上脚标。 例2、容积为1000m3的氢气球,吊篮和球壳的质量为150kg,在空气密度1.29kg/m3的条件下,这气球能载多少吨的物体停留在空中? 现在需要载900kg的物体而保持平衡,应放掉多少立方米的氢气? (氢气密度为0.09kg/m3). 解: 例3、如图3所示,底面积为80cm2的容器中盛有深30cm的水。 将一质量为540g的实心铝球投入水中。 问: (1)铝球浸没在水中时受到的浮力是多大? (2)投入铝球后,水对容器底部的压强增加了多少? (3)若用一根最多能承受4N拉力的细绳系住铝球缓慢向上拉,当铝球露出水面的体积 为多大时绳子会拉断? (已知ρ铝=2.7×103kg/m3,取g=10N/kg)。 解: 例4、如图4所示的直筒形容器的底面积为100cm2,筒内有用密度不同的材料制成的a、b两实心小球。 已知a球的体积为80cm3,是b球体积的3.4倍。 两球用细线相连能悬浮在水中。 现剪断细线, a球上浮,稳定后水对容器底的压强变化了40Pa。 试求: (1)细线被剪断前后水面的高度差。 (2)a、b两球的密度。 (本题g取近似值10N/kg) 解: 例5、一木块在水中静止时,有13.5cm3的体积露出水面,若将体积为5cm的金属块放在木块上,木块刚好全部浸在水中,求: 金属块密度? 解: 这是两个不同状态下的浮力问题,分析步骤是: (1)确定木块为研究对象,第一个状态是木块漂浮在水面,第二个状态是木块浸没水中,金属块与木块作为整体漂浮在水面。 (2)分析木块受力,画出力的示意图。 (3)根据力的平衡原理列方程求解: 甲图中: 乙图中: 说明: (1)涉及两种物理状态下的浮力问题,往往要对两个不同状态下的物体分别进行受力分析,再根据力的平衡原理列出两个方程,并通过解方程求出结果来。 (2)本题的另一种解法是: 木块增大的浮力等于金属块重,即ΔF浮=G金,请思考后继续解答。 例6、一木块浮于足够高的圆柱形盛水容器中,如图7所示,它浸入水中部分的体积是75cm3,它在水面上的部分是25cm3。 (g取10N/kg)求: (1)木块受到的浮力; (2)木块的密度; *(3)若未投入木块时,水对容器底部的压力为F0。 试分别表示出木块漂浮时、木块浸没时,水对容器底部的压力F1和F2; *(4)从未投入木块到漂浮,从漂浮到浸没的三个状态中,水对容器底部第二次增加的压力为木块浸没时水对容器底部压力的n分之一,求n的取值范围。 解析: 浮力典型题型归类 题型一浮力大小比较 A同种液体中的浮力比较 1、如右图,浸没在水中一定深度的木块,从开始上浮到最后静止在水面上一段时间。 这一过程浮力的变化是() (A)先减少,后不变(B)先不变,后减少,再保持不变 (C)先不变,后减少(D)先不变,后增大,再保持不变 2、体积相同形状不同的铝块、铁块、铅块,浸没在水中不同深度的地方,则() A、铝块受到的浮力最大B、铅块受到的浮力最小 C、铁块受到的浮力最大D、受到的浮力一样大 3、三个体积相同而材料不同的球A、B、C,分别静止在不同深度的水 里,以下说法正确的是() A.A球所受的浮力最小 B.A球所受的浮力最大 C.B球的密度最大 D.C球的密度最小 4、同第三题图,将三个小球放入水中,A球漂浮在水面上(部分露在水面以上),B球悬浮在水中,C球沉至容器底(对容器底有压力)。 已知A、B两球质量相等,B、C两球体积相等。 则下列说法正确的是() A、C球的体积大于A球的体积B、A球所受浮力大于C球所受浮力 C、B球所受浮力大于C球所受浮力D、三球所受浮力相等 B不同种液体中浮力的比较 1、将同一物体放在不同液体中的三种情况如图所示,比较 它受到的浮力大小,其中浮力最小的是() A、图甲B、图乙C、图丙D、无法比较 2、将一个生鸡蛋放进盛有清水的杯中,鸡蛋下沉至杯底, 如图甲所示。 向水中加适量盐并使其溶解,鸡蛋恰好处于悬浮状态,如图乙所示。 继续加 盐并使其溶解,鸡蛋处于漂浮状态,如图丙所示。 三种状态下鸡蛋所受的浮力分别为F甲 F乙、F丙,则F甲、F乙、F丙的关系为() A、F甲<乙 C、F甲=F乙>F丙D、F甲>F乙>F丙 3、在装有液体的甲、乙两烧杯中,同时放入两个完全相同的物体,如图示,当物体静止后两烧杯内液面恰好相平。 若液体对甲、乙两烧杯底部压强分别是p甲,、p乙,液体对两物体的浮力分别是F甲、F乙,则对它们的判断正确的是() A.p甲>p乙,F甲=F乙 B.p甲=p乙,F甲>F乙 C.p甲=p乙,F甲<F乙 D.p甲<p乙,F甲=F乙 题型二浮力与图像 1、在图甲中,石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降.直至全部没入水中。 图乙是钢绳拉力随时间t变化的图像,若不计水的摩擦力,则可算出该石料的密度为(g=10N/㎏)() A.1.6×103kg/m3 B.2.3×103㎏/m3 C.2.8×l03㎏/m3 D.3.2×103㎏/m3 2、如图甲所示,将一挂在弹簧秤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秤示数F和圆柱体下表面到水面距离A关系的图是 ( ) ABCD 题型三浮力与受力分析 1、用弹簧测力计称得容器和水的总重为5N(如图4甲所示).将体积为10cm3的物体A全部投入水中,弹簧测力计的示数T1为0.4N(如图4乙所示).若将容器、水和浸投水中的物体A用弹簧测力计一起称量(如图4丙所示),弹簧测力计的示数为T2.则() A.浸没水中的物体A所受浮力为0.1N B.浸没没水中的物体A所受浮力为0.4N C.弹簧测力计的示数T2为5.5N D.弹簧测力计的示数T2为5.1N 2、装有金属球的小容器A漂浮在盛有水的圆柱形大容器 B的水面上,所受的浮力为Fl,如图所示,若把金属从A中拿出投入水中 沉到B的低部时,小容器A所受的浮力大小为F2,池底对金属球的支持 大小为N,那么 ( ) A.金属球所受重力的大小为Fl-F2 B.小容器所受重力的大小为F2 C.小容器所受浮力减小了N D.大容器底部受水的压力减小了N 题型四密度计和浮力秤问题 1.如图8所示,某同学在薄壁平底试管中装入一些沙子,管口密封,制成一个“土密度计”。 当把它放入水中竖直漂浮时,试管露出水面的高度为5cm;当把它放入某液体中竖直漂浮时,试管露出液面的高度为7cm.若试管和沙子的总质量为30g,试管的横截面积为1.5cm2,水的密度为1×103kg/m3.求: (1)在水中漂浮时,水对试管底部的压强. (2)某液体的密度.(取g=10N/kg,保留两位小数) 2.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)某,,,所示.已知小筒底面积为10cm2,高度为20cm,盘中不放时,小筒浸入水中深度为8cm,问: (1),当盘上不放时,小筒和盘总重力是牛; (2),当盘上不放时,应在小筒A处标出刻度; (3)该能称出最大是多少kg? (g=10N/kg) (4)该班乙同学认为该能称出最大太小,请提出条改进建议. (5)丙认为,在大玻璃容器外表面同样以标注刻度值.这与在小玻璃容器上标注刻度值相比较,哪种方法更好? 为什么? 题型五应用浮力测密度 1、有一个弹簧测力计挂着一个实质圆柱体,当圆柱体逐渐浸入装有水的柱形烧杯过程中(如图11所示),观察记录弹簧测力计的示数变化如下表所示。 (g=10N/kg) 圆柱体浸入深度h(cm) 0 0.6 1.2 1.8 2.4 3.0 3.6 4.2 4.8 6 测力计示数F(N) 3 2.85 2.70 2.55 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 试根据表中所给条件求: (1)当圆柱体浸入深度为0.3cm时其底面所受的压强; (2)圆柱体的质量; (3)圆柱体的密度。 2、一个不规则的实心物体,质量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: (1)物体在纯水中所受的浮力; (2)物体的体积: (3)物体悬浮时盐水的密度。 题型六浮力与压强的综合 1、体积为1.0×10-3米3的正方体木块,投入如图所示的装有水的容器中,静止后露出水面的高度为5×l0-2米,容器的底面积为0.04米2.(g取10牛/克)求: ①木块受到的浮力; ②木块的重力; ③投入木块后,容器底增加的压强; 2.如图所示,将质量为0.6kg,边长为0.1m的正方体木块放在水平桌面上,其底面积为200cm2,内有25cm高的水的圆柱形容器中。 (g=10N/kg,ρ水=1×103kg/m3)求: (1)木块的密度是多少? (2)未放木块时,水对容器底的压强是多大? (3)容器对桌面的压强放木块后增加了多少? (4)要使木块刚好浸没在水中,至少要在木块上放多少千克的钩码? 题型七受力分析的有关计算 要点: 物体受竖直方向上三个力平衡,分析受力情况并弄清力的关系。 1、如图所示,容器中装有水,水中有一个木块被细线系着,已知水重200N,水深为0.5m,木块的体积为4dm3,木块的密度为0.6×103kg/m3,试求: (1)水对容器底面的压强是多少? (2)木块受到的浮力是多大? (3)此时 细绳对木块的拉力是多大? (4)若绳子断了,最终木块漂浮在水面上时, 所受的浮力为多大? 2、在弹簧测力计下挂一个物体,将物体沉没在水中,弹簧测力计的示数为5N,若将物体从弹簧测力计上取下,并放入装有酒精的容器,容器底部对容器的支持力为6N。 求此物体的体积和密度。 题型八液面升降的问题 要点: 比较变化前后液面的关键是比较变化前后的V排的变化情况。 1、一块冰浮于水中,冰完全熔化成水后,液面是否变化。 2、一小池塘里有一条小船,船上载有石块,如果将船上有石块扔进池水中,池塘的水面将() A.上升B.下降C.不变D.无法判断 中考集粹: 1.一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”) 2.如图所示,将两块相同的橡皮泥做成实心球形和碗形,分别放入相同的甲、乙两杯水中,静止时甲杯中橡皮泥所受的浮力___________乙杯中橡皮泥所受的浮力(选填“大于”、“小于”或“等于”),________杯中水面升高得多。 3.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. 4.如图所示,体积相同的甲、乙、丙三个物体浸没在水中。 甲上浮、乙悬浮、丙下沉,在甲露出水面之前,关于它们所受浮力的说法正确的是 A甲受到的浮力B乙受到的浮力大 C丙受到的浮力大D甲、乙、丙受到的浮力一样大。 5.如图所示,纵坐标表示物体的质量,横坐标表示物体的体积.图像a、b分别表示物体甲、乙的质量与体积的关系.下列说法中正确的是 A.将物体甲放入水中一定浮在水面B、将物体乙放入水中一定沉入水底 C.将体积相等的甲、乙物体捆在一起放入水中一定沉入水底 D.将体积相等的甲、乙物体捆在一起放入水中一定浮在水面 6.关于物体受到的浮力,下列说法中正确的是 A.漂在水面的物体比沉在水底的物体受到的浮力大 B.物体排开水的体积越大受到的浮力越大 C.物体没入水中越深受到的浮力越大D.物体的密度越大受到的浮力越大 7.池底的小鱼口中吐出的气泡在升至水面的过程中,体积会逐渐变大,则气泡受到的浮力和气泡内气体压强的变化情况是() A.浮力不变,压强不变B.浮力变小,压强变小 C.浮力变大,压强变大D.浮力变大,压强变小 8.在远洋轮船的船舷上,都漆着五条"吃水线",又称"载重线",如图2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,轮船受到的浮力以及北大西洋与印度洋的海水密度ρ1和ρ2的关系,有() A.浮力增大,ρ1=ρ2B.浮力减小,ρ1=ρ2 C.浮力不变,ρ1>ρ2D.浮力不变,ρ1<ρ2 9.鱼鳔是鱼体内可以涨缩的气囊,是鱼类的沉浮器官。 鱼鳔主要是通过改变下列哪一个因素来实现沉浮的() A、鱼的重力B、鱼的质量C、鱼排开水的体积D、鱼受到的压强 10.一个均匀圆柱体悬浮在液体中,如果把圆柱体截为大小不等的两部分,再放入该液体中,则 A.两部分都上浮B.两部分都悬浮 C.体积大的上浮,体积小的下沉D.体积小的上浮,体积大的下沉 11.如图所示,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相比较() A.在水中受到的浮力较大B.在液体中受到的浮力较大 C.受到的浮力一样大D.无法比较浮力大小 12.一个盛有盐水的容器中悬浮着一个鸡蛋,容器放在斜面上,如图所示。 图上画出了几个力的方向,你认为鸡蛋所受浮力的方向应是 A.F1B.F2C.F3D.F4 13.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 14.把重为5N,体积为600cm3的物体投入水中,若不计水的阻力,当物体静止时,下列说法正确的是(g取10N/㎏)() A.物体漂浮,F浮=6NB.物体悬浮,F浮=5N C.物体漂浮,F浮=5ND.物体沉在水底,F浮=6N 15.如图甲所示,一只烧杯中盛有石蜡油、水和水银三种液体,液体之间不相溶合.将一实心铅块(铅的密度是11.3g/cm3)轻轻放入该烧杯中,图乙中能正确显示出铅块静止时位置的图是()
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