haihongyuan.com
海量文库 文档专家
全站搜索:
您现在的位置:首页 > 初中教育 > 初中理化生初中理化生

第十二章 浮力

发布时间:2014-01-12 11:56:09  

第十二章 浮力

一、 教学要求:

1.

2.

3.

4. 知道什么是浮力,理解浮力产生的原因。 理解阿基米德原理,能应用阿基米德原理计算浮力和解决简单的问题。 理解物体的浮沉条件,能应用浮沉条件解决简单的问题。 知道轮船、潜水艇、气球、飞船的浮沉原理。

二、 重点、难点知识解析:

1、浮力及其产生原因:

浮力是液体(或气体)对浸在其中的物体所产生的向上的托力,浮力的施力体是液体(或气体),受力体是浸入液体(或气体)中的物体。物体浸在液体(或气体)中,将受到液体(或气体)对它的各个方向的压力,其中前后、左右压力分别抵消,向上压力大于向下压力,产生向上的压力差,这就是浮力。

2、物体的浮沉条件:

浸没在液体中的物体,同时受到重力G和F浮的作用,物体的沉与浮取决与G和F浮两个力大小

⑴当F浮>G时,物体将上浮

⑵当F浮<G时,物体将下沉

⑶当F浮=G时,物体就可以悬浮在液体中的任一深度

若用密度来判断物体的浮沉,对于均匀的实心体,有ρ液>ρ物,物体上浮; ρ液<ρ物,物体下沉;ρ液﹦ρ物,物体悬浮。若物体不是均匀的也不是实心体,ρ物应理解成物体的平均密度。 物体在液体中上浮与下沉,均属于变化过程,因此F合≠0,上浮的最终结果是物体漂浮在

/液面,有F浮=G物;下沉的最终结果是物体沉到底部,平衡时受到底部对物体向上的支持力N,F浮+N= G物

3、阿基米德原理

浸在液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体的重力。即F浮=G排=ρ液gV排,“浸在”包含两种情况,一是物体部分在液体中,有V排<V物,另一种是完全在液体中称为“浸没”,此时V物=V排;G排是物体排开的液体受到的重力;F浮=G排表示物体所受浮力大小等于物体排开的液体重力。此外,公式F浮=ρ液gV排,表明浮力大小仅与液体密度ρ液和被排的液体体积V排两因素有关。与物体在液体中的深度无关,也与物体形状、密度及运动状态等无关。阿基米德原理也适用于气体。

4、漂浮与悬浮

漂浮是物体部分浸在液体中,这时V排<V物,ρ液>ρ物,在漂浮条件下,如果要增大物体所受浮力,应将物体制成空心的,以扩大排水体积,轮船就是根据这一原理制造的。轮船大小是用它的排水量——满载时排开水的质量来表示,即:排水量=船自身质量+满载货物的质量。 悬浮是物体全部浸在液体中,这时V排=V物或ρ液﹦ρ物,悬浮表明物体可以停在液体中任一位置。

漂浮与悬浮都属于平衡状态,都有物体所受浮力等于物体的重力,即F浮=G物,但要注意两种情况中物体排开水的体积是不同的

三、 典型例题

例1、一个物体重60N,体积为5dm3,把它投入密度1.1×103kg/m3的盐水中,静止时它受到的浮力

A:大于60N B:等于60N

1

C:小于60N D:无法判断

解析:本题有三种解法

(1)比较密度法 物体质量m=G物/g,其平均密度ρ物=m/V物= G物/gV物=60N/5×10-3m3×

9.8N/Kg=1.3×103Kg/m3>1.1×103Kg/m3,物体下沉到底部,所受浮力小于物体重力。C正确

(2)比较重力法 物体浸没在盐水中,所受浮力等于物体排开盐水的重力,有G排=ρ盐gV

33-33盐=1.1×10Kg/m×9.8N/Kg×5×10m=53.9N<60N

(3)比较体积法 60N盐水的体积为 V=60N/1.1×103Kg/m3×9.8N/Kg=5.6×10-3m=5.6dm3

>5dm3,因而物体浸没在盐水中所受浮力小于60 N

正确选项为C

小结:做这类题型的关键是要弄清楚物体静止时所处的状态(漂浮、悬浮、沉

底),再确定浮力大小。

例2.用弹簧测力计测石块,其重力为9.8N,若把石块的一半浸在水中,弹簧测力计上的

读数为7.84N,则石块所受浮力为 N,石块的体积为 m3,石块的密度为 Kg/m3,若石块全浸于煤油中,弹簧测力计的读数将成为 N。

解析:石块有一半浸入水中,石块受到的F浮1=9.8N-7.84N=1.96N,由 F浮1=ρ水gV排 得V

33-43排= F浮1/ρ水g=1.96 N /1×10Kg/m×9.8N/Kg=2×10 m

石块体积 V=2V排=4×10-4 m3

石块质量 m=9.8N/9.8N/Kg=1 Kg

石块密度 ρ=m/v=1Kg/4×10-4 m3=2.5×103Kg/m3

石块全部浸没在煤油中,因ρ煤油=0.8×103Kg/m3,石块受煤油浮力F浮2=ρ煤油gV排=0.8×

103Kg/m3×9.8N/Kg×4×10-4 m3=3.14 N,弹簧测力计此时读数为T/=G—F浮2=9.8N—

3.14N=6.66N

应填:1.96 4×10-4 2.5×103 6.66

小结:此类题型应用物重减视重(物体浸入液体中时弹簧秤的示数)的方法求

出浮力,再应用阿基米德原理及密度的知识,即可求出物体体积及物体密度,也是一种测物体密度的方法。

例3、一支密度计分别放在甲、乙、丙三种不同液体中的情况如图12——1图所示,比较

三种液体的密度及密度计在三种液体中所受浮力。

甲 乙 丙

12——1图

解析:密度计是利用物体的漂浮条件来工作的,对于同一支密度计来讲,其受到的重力G

是一定的,根据物体漂浮条件可知,F浮=G,所以密度计在三种液体中所受的浮力大小相等,既有F甲=F乙=F丙=G,再由阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排,结合图示情况可知,密度计在乙中排开的液体最少,所以ρ乙最大;在甲液体中排开的液体最多,所以ρ甲最小。

答: F甲=F乙=F丙 ρ甲<ρ丙<ρ乙

小结:此类型题要根据漂浮条件及阿基米德原理去推证,切不要凭直觉回答问题。

四、练习题

2

(一)填空题

1.浮力产生的原因是 ,浮力的方向总是

2.浸没在液体里的物体受到两个力的作用,一个是 ,另一个是 。如果F浮>G,则物体 ,如果F浮<G,则物体 ,如果F浮=G,则物体 。

3.一块金属吊在弹簧秤下端,,在空气中弹簧秤读数是27.5N,现将金属块浸入水中后,弹簧秤读数是21.8N,则金属块受到的浮力是 N。

4.将质量是350g的物体放入装满水的烧杯中,静止时有0.3Kg的水溢出,则物体受到的浮力是 N,若将它浸没在酒精中,则受到的浮力是 N,(g=10N/Kg,ρ酒=0.8×103Kg/m3)

(二)选择题

5.将质量相同的木块和石块放入水中后,木块浮上来,石块沉下去。其中受到浮力的是()

A、木块 B、石块 C、木块石块 D、无法判断

6三个体积相同,由不同材料制成的球体甲、乙、丙放入同一种液体中,静止时的状态如图12-2所示,其中甲球漂浮,乙球悬浮,丙球沉底,则(1)它们所受浮力大小关系是()

A、 F甲>F乙>F丙

B、F甲<F乙<F丙

C、F甲<F乙=F丙

D、F甲=F乙=F丙

(2)它们自身重力大小的关系是()

A、G甲>G乙>G丙 B、G甲<G乙<G 丙 12——2图

C、G甲<G乙=G丙 D、G甲=G乙=G丙

7.一艘质量为1500t的轮船,装上5×103t的货物后刚好满载,它此时受到的浮力和轮船的排水量分别是()

A、1.47×107 N 1500t B、3.43×107 N 3500t

C、4.9×107 N 5000t D、6.37×107N 6500t

8.一物体悬浮在清水中,受到的浮力为F1,现将水中倒入一些盐水,等物体静止后,受到的浮力为F2,那么()

A、F1>F2 B、F1=F2 C、F1<F2 D、无法判断

9.将质量为150g的物体缓缓浸没在盛满水的杯子中,溢出120g水,放手后,物体最终会()

A、沉入水底 B、漂浮在水面 C、悬浮在水中 D、无法判断

10.将石块投入水中,从石块开始与水面接触到沉入底部的全过程中,它所受到的浮力变化情况为()

A、逐渐增大 B、逐渐减小 C、不变 D、先逐渐增大,后不变

三、计算题:

11.一空心铝球质量是540g,体积是600cm3。当把它放入足够多的水中,静止时所受浮力是多大?

12.把矿石挂在弹簧测力计上称,测力计的示数为9.8N,再把矿石浸没在水中称,测力计的示数为4.9N。求:(1)矿石受到的浮力 (2)矿石排开水的体积(3)矿石的体积(4)矿石的质量(5)矿石的密度

13.如图12—3所示,长方体金属块的底面积为4cm2,高5cm,

用细线系好浸没在水中,上表面在水面下10cm深处。试求:

(1)上表面受到水产生的压强和压力;

(2)下表面受到水产生的压强和压力;

(3)金属块受到的浮力。

12——3图

3

14.有一方木块,当它浮在水面上时,露出水面部分是它总体积的2/5,当把它放在某种液体中时,露出液面的部分是它总体积的1/3,求物体的密度和液体的密度。

15.有一体积为2dm3,密度为0.6×103Kg/m3的木块,用绳子将它栓在水池底部,如图12—4所示,求:

(1) 绳子对木块向下的拉力;

(2) 如果绳子断了,木块就上浮到水面,

此时露出水面的体积是多大?(g=10N/Kg)

12——4图

参考答案:

一、填空题

1. 物体受到液体向上和向下的压力差 竖直向上

2. 浮力 重力 上浮 下沉 悬浮

3. 5.7N

4. 3 2.4

二、选择题

5. C 6(1)C (2)B 7 D 8 B 9 A 10 D

三、计算题

11.5.29N

12.(1)4.9N (2)500cm3 (3)500cm3 (4)1Kg (5)2×103Kg/m3

13.(1)980Pa 0.392N (2)1470Pa 0.588N (3)0.196N

14.ρ物=0.6×103Kg/m3 ρ液=0.9×103Kg/m3

15.(1)8N (2)0.8×10-3m3

供稿人 长治六中 马小丽

作者简介:马小丽,女,1988年毕业于山西师大物理系,中学一级教师。

4

网站首页网站地图 站长统计
All rights reserved Powered by 海文库
copyright ©right 2010-2011。
文档资料库内容来自网络,如有侵犯请联系客服。zhit326@126.com