浮力好讲义.docx
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浮力好讲义.docx
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浮力好讲义
浮力
一、认识浮力
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。
解释:
1、物体进入液体后,因为上面的液体有重力,所以会对它的上表面有向下的压力,因为液体有流动性,所以左右的液体也会对他产生右左的压力,而由于它压着下面的液体,力的作用是相互的,所以下面的液体也对它的下表面有向上的压力。
也就是说,物体浸在液体中,四面都受到液体对它的压力,而这些压力的施力物体有都是液体,所以我们可以用一个效果一样的力来代替它们,这样这个力就是这几个里的合力,而这个里就是浮力,所以可以说浮力就是液体对物体施加所有压力的合力。
2、细致的分析可知,压力等于压强乘以受力面积,而对于浸入液体的物体向上与向下、向左与向右的受力面积都是一样的,所以只要压强相等,则压力一定相等。
先说左右的,我们在左面找到一个压强,在右面总能找到一个和它相同深度(即压强相等)的点,与他的压强抵消。
所以左右压力的合力为0。
其次是上下两个面,也可以分析出只要我在上面找到一点,在下面总能找到对应的一点,这点的压强要比上面的压强要大,所以想上的压力大于想下的压力,则上下表面受到液体的压力的合力就等于浮力。
3、综上所述,物体受到的左右压力合力为0,相当于不受理,而上下的压力合力不等于向上
的压力减去想下的压力,所以可以说浮力就是物体上下表面受到也题给它的压力差。
推论1、物体浸在液体中不一定受到浮力。
主要看它下面有没有液体,如果有,则受到浮力,没有则不受到浮力。
(例:
方形物体与地面紧密接触,或桥墩等)
推论2、物体漂浮时,浮力等于液体对物体想上的压力。
因为物体漂浮时,上表面没有液体,所以也就没有向下的压力,这是浮力就等于向上的压力。
推论3、浮力与液体压强的关系:
当物体受到浮力时,则浮力的大小等于上下的压强差乘以他们的受力面积。
1.如图所示,一个长方体浸在液体中,进行比较,你会知道浮力产生的原因。
因为hA hB ,(填大于、小于或等于)
所以PA PB,(根据P=ρ液gh可知)
所以FA FB ,(根据F=PS可知)
2、浮力产生的原因是由于()
(A)液体(或气体)对物体有压力;
(B)液体(或气体)对物体有压力差;
(C)液体(或气体)有质量;
(D)物体对液体(或气体)有压力.
3多选.物体M悬浮在水中,水对物体M竖直向下的压力为F1,竖直向上的压力为F2。
则下列选项正确的是
A.F1大于F2 B.F1与F2是一对平衡力
C.F1与F2的合力方向竖直向上 D.F1与F2的合力大小等于物体M的重力大小
4.一位物理实验小组的同学利用一只可乐瓶与一只乒乓球做“研究浮力产生原因”的实验,如图15所示,将一只塑料可乐瓶剪去底部,把一只乒乓球放在瓶内,从上面倒入水,观察到有少量水从乒乓球与瓶颈缝隙中流出,如图15甲所示,但乒乓球并不上浮,这说明了_____________________。
若用手堵住瓶口如图15乙所示,可观察到乒乓球浮起,这说明了______________________。
(2分)
5.(多选)如图9所示,在底面积是S1的圆柱形容器中注入水,把一横截面积为S2、高为h的圆柱体立在水中,圆柱体露出水面静止,此时水深为H,则下列说法中正确的是
A.水对容器底部的压强为p=ρ水gH
B.水对容器底部的压力为F压=ρ水gh(S1—S2)
图9
C.水对容器底部的压力为F压=ρ水gHS1
D.圆柱体所受的浮力为F浮=ρ水gS2h
6.如图9所示,将一长方体竖直放置在水中,它恰好能悬浮在水中,现将此长方体物块水平放入水中,对比两次物块在水中的状态,下列说法正确的是
A.物块不再悬浮在水中,上、下表面所受水的压强差一定相等
B.物块不再悬浮在水中,上、下表面所受水的压强差可能不等
C.物块仍能悬浮在水中,上、下表面所受水的压强差可能不等
D.物块仍能悬浮在水中,上、下表面所受水的压力差可能不等
7.如图5所示,有一个梯形物体浸没在某种液体中(物体与容器底不紧密接触),液体的密度为ρ,深度为H,物体高度为h,体积为V,较大的下底面面积为S/,较小的上底面面积为S//,容器的底面面积为S,则该物体受到水向下的压力F是
A.ρg(HS/—V)B.ρgV—ρghS/
C.ρghS/—ρgVD.ρg(H—h)S//
8.如图,一个半径为r,质量为m的半球,放在容器内,半球的底面与容器底部紧密接触,容器内装有密度为ρ的液体,液面高为H。
已知球体的体积公式是V=4πr3/3,球表面积公式是S球=4πr2,圆面积公式是S圆=πr2,则由于液体重力产生的对半球表面向下的压力为。
二、浮力的大小阿基米德定律:
1、利用弹簧测力计测浮力:
首先用弹簧测力计拉着物体在空气中静止测出物体的重力,在让物体浸入在液体中,再用弹簧测力计测出此时的拉力。
用重力减拉力即可求出浮力。
2、阿基米德定律:
浸在液体(或气体)中的物体收到的浮力大小它排开的液体(或气体)受到的重力。
3、实验探究阿基米德原理:
⑴、器材:
溢水杯、水、弹簧测力计、细线、重物、小桶(能后收集溢水杯中溢出水)
⑵、步骤:
1、用弹簧测力计通过细线拉着物体空气中测出物体的重力记为G,在用弹簧测力计测出小桶的重力即为G桶。
溢水杯中装满水,讲小桶放在溢水口出,用弹簧测力计通过细线拉着物体缓慢的浸入水中,读出弹簧测力计的示数记为F。
在用弹簧测力计拉着小桶测出桶与溢出水的总重力记为G总。
4、公式及公式推导:
数学表达式:
5、关于阿基米德原理的几点说明:
(1)本定律包含三点内容:
①浮力的施力者和受力者;②浮力的方向;③浮力的大小。
(2)物体所受的浮力的大小只与物体排开液体的体积及液体的密度有关,而与物体浸在液体中的深度、物体的质量、密度及物体的形状均无关。
(3)适用范围:
本定律对于物体在液体或气体中都适用。
专题一物体的浮沉条件
1.力的条件:
当F浮>G物时,物体将,最后;当F浮 练习1.当把重为6牛的物体放在盛满水的溢水杯中时,溢水杯溢出了5牛的水,则该物体在水中将处于状态。 2.一个物体体积是100分米3,重200牛,浸没在水中将(g=10牛/千克)。 3.两手分别拿着一个木块和一个石块(已知石块的体积大于木块的体积),把它们都浸没在水中,同时松开手,小木块上浮,大石块下沉,则它们受到的浮力() A.因为木块上浮,所以受到的浮力较大 B.因为石块下沉,所以受到的浮力较小 C.因为木块体积较小,所以受到的浮力较大D.因为石块体积较大,所以受到的浮力较大 2.质量条件: 当M排>M物时,物体将,最后;当M排 专题二漂浮的物体上下的体积之比 1.将细木棍下部缠上铁丝后放入水中能直立漂浮,如图所示.若将露出水面的部分木棍剪断,则剩余部分将 () A.保持不动 B.要下沉一点 C.要上浮一点 D.不好判断 2.一木块的密度为0.6×103kg/m3,漂浮在水面上时。 求V排∶V物=? 3.有一木块放入水中,静止时有3/4的体积浸入水中,将它放入另一种液体中时,有3/5的体积浸入液体中,求: 木块的密度? 另一种液体的密度? 专题三浮力、密度大小的判断 1.不同物体处于同一液体中: 练习1.如下左图,体积相同、密度不同的三个小球静止于水中,所受浮力从大到小的顺序为,小球密度从大到小的顺序为,小球重力从大到小的顺序为。 练习2.如上右图,质量相同、密度不同的三个小球静止于水中,所受浮力从大到小的顺序为,小球密度从大到小的顺序为,小球体积从大到小的顺序为。 2.同一物体处于不同液体中: 练习1甲、乙、丙三个容器中装着密度不同的液体,把一个小球分别放入其中,静止时如图所示。 则小球所受浮力从大到小的顺序为,液体密度从大到小的顺序为。 练习2.如图所示: 三个相同的小球分别静止于三种液体中。 则三个小球所受浮力从大到小的顺序为。 专题四浸没物体的重力与浮力 练习: 在弹簧测力计下挂一个实心物体,弹簧测力计的示数为F,如果把物体浸没在水中,弹簧测力计的示数为F/5,求该物体的密度? 专题五浮力的大小与液面的升降 1.质量相等的木块和铁块,分别放入装有等量水的烧杯里,当静止,液面较高的是。 2.如图,木块上放一个小铁块静止在水面上,若用细线将铁块悬挂在木块下放在水中,水面将( )A.上升 B.下降C.不变 D.无法判断 3.烧杯中的水面上浮着一块冰,若过一会冰融化了,烧杯中的水面将。 4.将一个实心铁块放在一个盒中,再将小盒放在烧杯中,小盒漂浮在水面上,若将铁块从盒中拿出并放到烧杯的水中,烧杯中的水面将;如果盒中放的不是铁块,而是木块,最后 烧杯中的水面将;如果原来小盒中不是铁块,也不是木块,而是一定量的水,将来把这些水舀入烧杯中,则最后烧杯中的水面将。 专题六利用物体平衡进行相关讨论 1.一艘轮船从海里驶到河里,其浮力,它排开水的体积。 2.将一个皮球缓慢压入水中的过程中,所施加的压力会越来越。 3.某海滨浴场,水底布满了石头,在海水中游泳的人由深水走向浅水的过程中,赤脚踩在石块上的感觉有没有变化? 为什么? 。 4.假设地球对物体的引力突然变为原来的1/2(其它的物理规律不变),对于一艘航行在海洋中的轮船,它的质量将_____,它的吃水深度将____.(填“变大”、“变小”或“不变”) 5.完全浸没在水中的乒乓球,放手后从运动到静止的过程中,其浮力大小变化情况() A.浮力不断变大,但小于重力。 B.浮力不变,但浮力大于重力。 C.浮力先不变,后变小,且始终大于重力直至静止时,浮力才等于重力。 D.浮力先大于重力,后小于重力。 6、如右图所示,将一块挂在弹簧测力计下的圆柱体金属缓慢浸入水中(水足够深),在圆柱体接触容器底之前,能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体下表面到水面的距离h关系的图象是〔〕 三、浮尘条件 1、浮力在液体中的五个状体: 1、平衡的有飘浮、悬浮、沉底2、不平和的有上浮与下沉 (1)飘浮;物体在液体中静止并且有一部分尽在液体中,这样的状态就是飘浮。 对于飘浮的物体有一下几个特点: 1、只受两个力(重力、浮力)这两个力二力平衡,合力为零,重力等于浮力。 2、上表面没有液体下表面有液体,根据浮力产生原因,浮力等于液体对物体向上的压力。 3、V排小于V物,4、ρ物小于ρ液。 (2)沉底: 1、物体收三个力(向下受到的重力与向上受到的浮力和支持力)作用,属于三里平衡,合力为零(浮力等于重力减去支持力)。 2、一般情况下,我们认为沉底就是完全浸没,所以有V排等于V物。 3、ρ物大于ρ液 (3)悬浮: 1、1、只受两个力(重力、浮力)这两个力二力平衡,合力为零。 2、悬浮一定是完全浸没,所以有V排等于V物。 4、ρ物等于ρ液。 (4)上浮: 只受两个力(重力、浮力)这两个力不平衡,浮力大于重力。 (5)下沉: 只受两个力(重力、浮力)这两个力不平衡,浮力小于重力。 2、规律总结: : 漂浮问题“五规律”: (历年中考频率较高,) 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,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。 例: 用一个质量可以忽略不计的薄塑料袋装满水,挂在弹簧秤上,将其浸没在水中,则弹簧秤读数 (). A.小于袋中水重B.等于袋中水重 C.大于袋中水重D.等于零 例: 某物体重为0.5N,把它放在盛有水的烧杯中,溢出0.3N的水,则它受到的浮力 A.一定为0.3NB.可能为0.2NC.一定为0.5ND.可能为0.4N 例: 如下图,三个完全相同的铁球分别放入煤油、水和水银中,受到浮力最大的是_____中的铁球,受到浮力最小的是______中的铁球. 1-14 例: 如图1-14所示,四个体积相同和形状一样的小球,放入盛水的容器中,浮沉情况如图示,待四个小球静止时,受到浮力最小的球是() A.铜球B.木球C.铁球D.铝球 例: 分别挂在两个弹簧测力计上的小球甲和乙,当它们完全浸入水中时,两个弹簧测力计的示数减少相同的数值,则这两个球必须具有相同的 A.密度B.体积C.质量D.重力 练习..如图所示,两只完全相同的盛水容器放在磅秤上,用细线悬挂质量相同的实心铅球和铝球,全部没入水中,此时容器中水面高度相同,设绳的拉力分别为T1和T2,磅秤的示数分别为F1和F2,则 ( ) A.F1=F2,T1=T2 B.F1>F2,T1<T2 C.F1=F2,T1>T2 D.F1<F2,T1>T2 例: 体积相同的A、B两个物体浸在某种液体中,静止时如图9所示,比较A、B两个物体的质量的大小,应为: () A.A比B的质量大B.A比B的质量小 C.A、B的质量一样大D.若其中有空心的,就无法判断 例: 如图5所示,把一个质量为50g的小球放入密度为ρ1的液体,小球漂浮在液体表面,排开液体的质量是m1;若将小球放入密度为ρ2的液体,它悬浮在液体中,排开液体的质量是m2;当把小球放入盛水的容器中时,它会沉入水底,则小球排开水的质量 A.m水=50gB.m水<50gC.m水>50gD.m1<m2<m水 例: 将适量的橡皮泥捏黏在铅笔的一端(能使铅笔竖直浮在液体中),这就制成了一个很有用的简易仪器.将它分别放到盛有不同液体的杯中,静止时的情景如图5所示,对于这个简易仪器所运用的知识或用途,下列说法中不正确的是 A.运用了二力平衡的知识B.运用了物体的漂浮条件 C.用它可以比较不同液体密度的大小D.用它可以测出液体密度的大小 例、有一方木块,把它放入水中时,露出水面的部分是其总体积的2/5,把木块放入另一种液体时,露出液面的部分是它总体积的1/3.求: 木块的密度及液体的密度. 例: 同一木球漂浮在不同液体表面上,那么 A.没入液面以下体积较多者,受到的浮力较大B.露在液面上体积较多者,受到的浮力较大 C.在两种液体中,无论没入液面以下,或者露在液面以上的体积多还是少,所受浮力一样大 D.不知木球是实心还是空心,无法判断 例: 密度是0.6×103kg/m3的木块,体积是4m3当它浮在水面上时,取g=10N/kg,求: (1)木块重力; (2)木块受到的浮力;(3)木块排开水的体积;(4)木块露出水面的体积. 例: 一空心铁球和一个木球质量相等,均漂浮在水面上,则它们浸在水中的体积_______.(填”一样大”或“不一样大”) 例: 有甲、乙、丙三个质量相等、高度相等的长方体物块,底面积S甲<S乙<S丙。 将其分别放入A、B、C三种液体中,静止时如图9所示,甲悬浮在A液体中,乙和丙浸入液体的深度均为自身高度的五分之三。 三种液体液面相平。 下列判断正确的是 A.物块甲的密度最大 B.液体B对容器底的压强最大 C.物块甲、乙、丙受到的浮力相等 D.物块乙、丙下表面受到的压强相等 课上练习 例1如图所示,同一物体在甲液体中悬浮(图a),在乙液体中漂浮(图b)。 比较物体在两种液体中所受浮力F甲和F乙的大小,及两种液体的密度 甲和 乙的大小,正确的是() A.F甲=F乙, 甲= 乙B.F甲=F乙, 甲< 乙 C.F甲<F乙, 甲= 乙D.F甲>F乙, 甲> 乙 ☆思路导航☆ 同一物体,重力一定,放入不同液体中是漂浮、悬浮还是沉底,取决于所受液体的浮力大小,因此可根据物体在液体中的浮沉状态来比较所受浮力的大小。 如果同一物体在不同液体中所受浮力相同,则可利用F浮= 液V排g,通过比较V排来比较液体的密度大小。 例2将一实心物体先后放入足量的水和酒精中,物体静止时,所受浮力分别为6N和5N,判定物体在水和酒精中的浮沉状态可能是( 酒=0.8×103kg/m3)() A.在水中漂浮,在酒精中漂浮B.在水中漂浮,在酒精中沉底 C.在水中悬浮,在酒精中漂浮D.在水中沉底,在酒精中沉底 ☆思路导航☆ 本题要先假设物体在水中和酒精中的状态,再确定其浮力大小。 例3、已知甲、乙两个实心球密度之比为 甲: 乙=1: 2,体积之比V甲: V乙=2: 3,放入足够深的某种液体中自由静止后,所受浮力之比为F甲: F乙=2: 5,则此两个物体在该液体中自由静止时所处的状态是() A.甲、乙都漂浮在液面上B.甲漂浮,乙沉底 C.甲、乙都沉底D.甲悬浮在液体中,乙沉底 例4.将图6中边长为20cm的正方体物块A,浸在50cm深的水中静止时。 如果物块A的上表面距水面的距离为5cm,则(g取10N//kg) A.物块A在水中可能下沉 B.物块A在水中可能漂浮或悬浮 C.物块A在水中一定悬浮,所受浮力为80N D.物块A在水中只能漂浮,所受浮力为60N 例5一个竖直放置在水平桌面上的圆柱形容器,内装密度为ρ的液体。 将木块B放入该液体中,静止后木块B露出液面的体积与其总体积之比为7: 12,把金属块A放在木块B上面,木块B刚好没入液体中(如图5所示)。 若已知金属块A的体积与木块B的体积之比为9: 24,则金属块A的密度为() A. B. C. D. 例6、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7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 例7.甲溢水杯盛满密度为1的液体,乙溢水杯盛满密度为2的液体。 将密度为的小球 A轻轻放入甲溢水杯,小球A浸没在液体中,甲溢水杯溢出液体的质量是32g。 将 小球B轻轻放入乙溢水杯,小球B漂浮,且有1/6的体积露出液面,乙溢水杯溢出 液体的质量是40g。 已知小球A与小球B完全相同,大于1则下列选项正确的是 A.小球A的质量为32gB.小球B的质量为8gC.1与2之比为23D.1与2之比为2425 课后练习 1 用弹簧测力计拉住一个重为43N的空心铜球,全部浸在水中时,弹簧测力计的示数为33.25N,此铜球的空心部分的体积是________m3.(已知铜的密度为8.9×103kg/m3) 2 将重为4.5N、体积为0.5dm3的铜球浸没在水后放手,铜球静止后所受的浮力是________N. 3把一实心金属块浸在盛满酒精的杯中静止后,溢出酒精8g( 酒精=0.8×103kg/m3),若把这一金属块浸在盛满水的杯子中静止后,从杯中溢出水的质量是 ( ) A.15g B.12.5g C.10g D.8g 4 体积是50cm3,质量是45g的物体,将其缓缓放入装满水的烧杯中,物体静止后,溢出水的质量是________g.将其缓缓放入装满酒精的烧杯中,溢出酒精的质量是________g.( 酒=0.8×103kg/m3) 5已知质量相等的两个实心小球A和B,它们的密度之比A∶B=1∶2,现将A、B放入盛有足够多水的容器中,当A、B两球静止时,水对A、B两球的浮力之比FA∶FB=8∶5,则 A=________kg/m3, B=________kg/m3.( 水=1×103kg/m3) 6.(崇文1模)如图5所示,把一个质量为50g的小球放入密度为ρ1的液体,小球漂浮在液体表面,排开液体的质量是m1;若将小球放入密度为ρ2的液体,它悬浮在液体中,排开液体的质量是m2;当把小球放入盛水的容器中时,它会沉入水底,则小球排开水的质量 A.m水=50g B.m水<50g C.m水>50g D.m1<m2<m水 7多.如图7所示,一个重为10N的物体A漂浮在水面,此时 物体A受到水的压力的合力 A.一定等于10N B.可能等于0 C.一定等于A所受的重力 D.可能小于10N 8.某同学为探究力之间的关系做了如图6所示的实验。 台秤上的烧杯和水共重49N。 当将弹簧测力计下端吊着一个质量为2.7kg的铝块,在铝块逐渐浸入直至没入水面的过程中(不接触容器),有关弹簧测力计和台秤示数的说法,正确的是(ρ=7.8×103kg/m3,g=9.8 N/kg) A.弹簧测力计和台秤示数之和是75.46N B.弹簧测力计的示数是58.8N,台秤示数是16.66N C.弹簧测力计的示数是26.46N,台秤示数是58.8N D.以上说法都不正确 9.如图9所示,在底面积是S1的圆柱形容器中注入水,把一横截面积为S2、高为h的圆柱体立在水中,圆柱体露出水面静止,此时水深为H,则下列说法中正确的是 A.水对容器底部的压强为p=ρ水gH B.水对容器底部的压力为F压=ρ水gh(S1—S2) C.水对容器底部的压力为F压=ρ水gHS1 图9 D.圆柱体所受的浮力为F浮=ρ水gS2h 10.如图9所示,在弹簧测力计的挂钩下悬挂一个小水桶,桶与水的总质量为5kg.用细线系一个质量为1.78kg的铜球,用手提细线上端将小球缓慢浸没在水中,使其在水中静止,且不与桶壁、桶底接触.当铜球在水中静止时,弹簧测力计的示数是N。 ( =8.9×103kg/m3、g取10N/kg) 11.如图2所示,将两只同样的烧杯盛满水放在天平的两盘上天平平衡。 将一木块放在右盘的杯中,木块漂浮在水面上,现将溢出的水取走,此时天平 () A.右边上移 B.保持平衡 C.右边下移 D.无法确定 12.如图5所示,三个完全一样的容器内装有质量相同的不同液体,现将三个完全一样的铁球分别放入三个容器里,则三个容器底对铁球的支持力 A.甲的最小B.乙的最小C.丙的最小D.一样大 12.同一个正方体先后放入a、b、c三种液体中,静止时如图6所示,下列判断正确的是 A.物体受到的浮力相等 图6 B.物体上下表面所受的压力差相等 C.液体的密度ρa<ρb<ρc D.物体下表面受到液体的压强相等 14如图5所示,一木块竖直浮于盛水的容器中,当将它取出后横置于杯口时,则下面说法不正确的是 A.杯底和地面受到的压力和压强都不变 B.杯底受到的压力和压强都减小 C.杯底受的压强增大,地面受的压强不变 D.杯底和地面受到的压力和压强都变小 15.如图6所示,在水平桌面上放置一个装满水的杯子,杯内水对杯底的压强为 ,杯子对桌面的压强为 。 若将一物块M轻轻地放入杯中,当物块M静止后,下列说法中错误的是 A.
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