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中考物理总复习教学--浮力

发布时间:2013-09-17 21:34:34  

中考物理总复习教学--浮力

一、学习指导

1、 浮力

(1)

(2) (3) 水中的深度相同,由液体压强公式p=水的压强大小相等;由公式F=ps 大,压强大;上的和向下的压力差就是水对物体的浮力,即F浮=F?-F.

如果物体浸在其他液体中,所受浮力也是由于该液体对物体向上和向下的压力差产生 的.

(4)浸在液体中的物体,无论是全部浸没在液体里,还是只有一部分浸入液体里;无论是正 在上浮还是正在下沉,作用.只有如图2所示的情况中,紧密贴合,不受到液体向上的压力,才不受到液体的浮力作用,(5).漂浮在液面的物体, 到的浮力就等于液体对物体向上的压力

2.用弹簧秤测浮力

有一铁块要测量出它在水中所受的浮力,簧秤的示数G那么弹簧秤减少的示数,即:F浮=G-G?.

3.用阿基米德原理计算浮力

(1).阿基米德原理的内容:浸入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.

(2).阿基米德原理的数学表达式:

F浮=G排=?液gv排

式中G排即为被液体排开的液体的重,单位是牛;?液是物体所浸入的液体的密度,其单位必须用千克/米;v排表示被物体排开的液体的体积,单位必须用米,g=9.8牛/千克(或取10牛/千克).

(3).由阿基米德原理可知,浮力F浮的大小只跟液体的密度?液、物体排开液体的体积v排33有关,跟物体本身的形状、构成物体的材料的密度无关,此外和物体在液体中的情况,如物体浸没在液体中的深度、容器中液体体积的多少、物体在液体中是静止还是运动等,都无关.

(4).阿基米德原理也适用于气体,这就是:浸没在气体里的物体受到的浮力大小,等于它排开的气体所受到的重力.即:F浮=G排气=ρ

4.物体漂浮在液面的条件

如图3

因为 F

5. 如图4 重力 G 当F浮与F浮>G时,止.

当F浮=G时,物体所受的浮力和重力是一对平衡力,物体可悬浮在液体中的任意位置,保持静止或匀速直线运动状态.

6.利用物体和液体的密度关系判断物体的浮沉:

由阿基米德原理可得:F浮=?液gv排

物体的重力大小为:G物=?物gv物.

当物体浸没在液体中,v排=v物.

?液gv排=?物gv物.

整理后可得:?液=?物 气gv排

同样方法可推得:

当?液>?物时,则物体上浮;

当?液<?物时,则物体下沉.

7.浮力的作用

(1) 轮船: 轮船是采用“空心”法而浮在水面的,它所受到的浮力等于船的总重.

轮船的排水量是指轮船满载时排开的水的质量,即:排水量=船自身的质量+满载时货物的质量.

(2) 潜水艇:靠改变自身的重而实现上浮、下沉或停留在水中.

(3) 飞球和飞艇:利用空气的浮力升入高空.

(4) 密度计:是利用物体漂浮在液面的条件工作的,即F浮=G物.

密度计上标的刻度是被测液体的密度与水的密度之比,且大的刻度值在下面,小的刻度值在上面.

二、典例精析

例1 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是( ).

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.浮力先大于重力,后小于重力.

D.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.

分析

答案

例2 (1) 木(2) 木 分析 的知识。 强和压力,即:?向下=0,F向下=0

根据液体的压强公式 p= ?gh可求出浮体的下表面所受液体的压强,再由公式F=PS,可求出下表面所受液体向上的压力.

解 因为木块是漂浮,所以上、下表面所受液体的压力差:

F=F向上-F向下=F向上=PS=?ghs

=1.0×10千克/米×10牛/千克×(15-5)×10米×15×15×10米

=22.5牛

木块所受到浮力就等于木块所受水的压力差

F浮=F=22.5牛

答:木块上、下表面所受液体的压力差是22.5牛;木块所受浮力也等于22.5牛,方向竖直向上.

例3 如图所示,在盛水容器中,有4个体积完全相同的物体:A是一浮于水面的正方体木块;B是用线吊着浸没在水中的长方体铁块;C是悬浮在水中的空心钢球;D是圆台形石蜡块,它沉于容器底面并与容器底无缝隙紧密结合,试比较分析A、B、C、D所受浮力的情况.

33-2-42

分析 虽然A、B、C、D四个物体,它们的形状不同,组成的物体种类不同,有的是实心的、有的是空心的,浸入水中的深度也不同,但这些不同条件跟浮力的大小均无关,所以无需加以考虑.浮力的大小只跟液体的密度与排开液体的体积有关.因为它们是浸在同一种液体中,所以浮力的大小由

而定,但D物体与容器底紧密结合,故浮力为零.由此可知,

。 此题A、B、C、D四个物体所受浮力大小可以用下式来表示,即

例4 弹簧秤下挂一物体,在空气中弹簧秤的示数是392牛,浸没在水中时,弹簧秤的示数是342牛,求:(1)该物体的体积是多少?(2)构成该物体的材料密度是多少? 分析 由题意可知,该题应该用公式法求出该物体的体积和密度

先由物体在空气中和在水中的弹簧秤示数差求出其所受的浮力大小;再将阿基米德原理的公式F浮=?液gV排变形为v排=F浮

?液g,可求出物体浸没时的v排 ,也就等于物体的体积,

m,即可求出组成该物体的材料密度. v这是最为关键的一步,最后由密度公式?=

解 物体浸没在水中时所受的浮力:

F浮 = G-G?=392牛-342牛=50牛

物体排开水的体积:

V排=F浮

?水g=50牛-33=5×10米 1.0?103千克/米3?10牛/千克

物体的体积: V=V排=5×10米

物体的密度: ?=-33m392牛G133=?==7.84 ×10千克/米 vgv10牛?5?10?3米3

-33

33 答 (1)物体的体积是5×10米 (2)构成该物体的材料密度是7.84 ×10千克/米

3 ,同时投入水中,静止后所受浮力之比为____________;如果甲、乙两物体的质量相等,则 例5 体积相等的甲、乙两物体,其密度分别是0.8×103千克/米3和1.2×103千克/米在水中静止后所受浮力之比为__________.

分析:该题应首先分析判断密度不同的甲、乙两物体在水中静止所处的不同状态,然后根据不同的状态下的不同特点,运用合适的公式求解.

甲的密度?甲=0.8 ×10千克/米,小于水的密度,故甲投入水中后上浮直到静止后漂浮在水面,由浮体性质可知,甲所受的浮力与甲的重力相等,即F甲=G甲.

乙的密度?乙=1.2×10千克/米,大于水的密度,故乙投入水中后下沉直至静止在容器底部,运用阿基米德原理可求出其所受的浮力:

F乙=?水gV排

甲所受浮力:F甲=G甲=?甲gV甲

乙所受浮力:F乙=?水gV排=?水gV乙

而甲、乙的体积相等:V甲=V乙,∴甲、乙所受浮力之比为: 3333

F甲

F乙??甲gV甲?水gV乙??甲?水0.8?103千克/米34?? 1.0?103千克/米35

如果甲、乙两物体不是体积相等而是质量相等,则根据同样的分析方法可解得: 甲所受浮力:F甲=G甲=m甲g

乙所受浮力:F乙=?水gV排=?水gm乙 ?乙

而甲、乙质量相等,即m甲=m乙,所以甲、乙所受浮力之比:

m甲g?乙1.2?103千克/米36???? m乙?水1.0?103千克/米35F乙?水g?水F甲

即:应填4:5 ; 6:5.

例6 如图,现有一正方体的物体悬浮于密度为

的深度为h,那么下表面距液面的深度即为

理. 的液体中,其边长为L,上表面距液面.请根据浮力产生的原因推导阿基米德原

分析 由于对称关系,物块受到来自前后左右的压力应为平衡力,但上下表面所受的压力不同,

例7 如图所示,一个质量为1.58

(?铁=7.9×10千克/米实心木块的密度为0.5×10千克/米,体积为5分米铁块对容器底无压力?分析 木块与铁块用细线连结成了一个整体,浮力相等,即G总=F总块的V排,即可求出木块露出水面的体积.

解 铁块对容器底无压力时,则G总=F总

即:G木+G铁=F木+F铁

?木gV木+m铁g=?水gV排+?水g

代入数据整理后可得:

0.5×10千克/米×5×10米+1.58千克=1.0×10千克/米×V排+1.0×10千克/33-333333333m铁?铁

米×31.58千克 7.9?103千克/米3

-33

-33-33-33解得:V排=3.88×10米 木块露出水面体积:V=V木-V排=5×10米-3.88×10米=1.12×10米=1.12

分米

答:当木块露出水面体积是1.12分米时铁块对容器底无压力.

例8 如图所示体积不同,重力不同的A、B两个物体浸没在水中.用绳系住A物,拉力为F时A物体静止.用力F压B物体时,B物体也静止,若将A、B两物固定在一起放入水中,它们将( ).

A.上浮 B.下沉

C.悬浮 D.无法判定

33

分析:A物体静止,有

.B物体静止,有

将A、B二物系在一起,重力不变,仍为

力为

.分析

.两物系在一起放入水中,全浸时浮的关系,将A、B二物平衡时的关系式相加,得

可知

答案:C

,两物恰好悬浮在水中.

巩固练习

一、填空题

1. 要把浮在水面上的皮球慢慢地压入水底,在皮球未没入水中前,施加的压力是逐渐

______的,完全浸入水中后,所施加的压力将______.

2. 质量为250克的物体静止在水中,有一半体积露出水面,这个物体的体积是______

米,它的密度是______千克/米.

3. 体积是400厘米的塑料盒漂浮在水面上,其中有

的浮力是______牛.

4. 把质量是790克的铁块,用线挂在弹簧秤上,并放入水银中,弹簧秤的读数是______

牛.

5. 重是9.8牛的木块浮在水面,它的密度是0.5×10千克/米,木块受到的浮力是

______牛,要把木块全部浸入水中,需加________方向的力______牛.

6. 轮船的排水量就是轮船__________排开水的质量,某轮船的排量是7×10千克,船

自重为2.45×10牛,则这艘轮船最多只能装载

二、选择题

7. 如图所示,容器中盛的是水,由此可以断定[A. 铜球一定是空心的

B. 木球一定是空心的

C. 铁球一定是实心的

D. 铜球和铁球都一定是空心的8A. 铜球大于木球

B. 木球大于铜球

C. 大小相等

D. 无法比较

9.质量相同的铜、铁、铝三个金属球,投入水银达到静止状态后受到的浮力分别为F1、F2、F3,这三个力的大小关系是[ ]

A.F1>F2>F3 B. F1=F2=F3 C. F1<F2<F3 D.无法确定

10.一个木块漂浮在水面上,露出水面的部分占总体积的2,现将木块分成相等的两块,576333331的体积浸在水中,那么盒受到4将其中一块投入水中,那么,这一小块露出水面的部分占它体积的[ ]

A. 2324 B. C. D. 551010

11.将重为G牛的圆柱形木桩的尖端全部钉入河底,另一端露出水面,露出部分的体积为V米,河水淹没木桩时,下列说法中正确的是[ ]

A. 木桩所受浮力的大小等于G牛

B. 木桩所受浮力的大小增加了?水gV牛

C. 木桩不受水的浮力

D. 木桩所受浮力的大小等于它排开的水重

12.重力相同的实心铁块和铝块分别挂在两只弹簧秤的下端,然后把铁块、铝块都浸 没在煤油里,则[ ]

A. 挂铁块的弹簧秤读数大些

B. 挂铝块的弹簧秤读数大些

C. 两只弹簧秤的读数一样大

D. 无法确定两只弹簧秤的读数大小

三、计算题

13.一只氢气球体积为4.5分米,球壳的质量为4克,问需用多大的力才可拉住它?(空气密度是1.29千克/米,氢气密度0.09千克/米)

14.一个重29.4牛的木块漂浮在水面上,问木块浸入水中的体积是多少?若再加19.6牛的力竖直向下按木块,木块刚好被按没水中,则木块的密度为多大?

3333

参考答案

一、填空题

1. 变大、不变

2. 5×10、0.5×10

3. 0.98 -43

4. 0

5. 9.8、竖直向下、9.8

6. 满载时、4500

二、选择题

7.A 8. A 9. B 10. C 11. C 12. A

三、计算题

13.F浮=?气gV≈0.0569牛

G=mg=0.0392牛

G氢=?氢gV=0.004牛

∴ F=F浮-G-G氢=0.0137牛

14.V排=

浮F浮?水g?G-33=3×10米 ?水g=G+F=49牛

ˊ

排 V木=V='F浮

?水g=5×10米 -33

?木=

mG133??=0.6×10千克/米 VgV

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