浮力经典例题

2020-02-21 17:41

初中物理浮力例题解析

例1 下列说法中正确的是 ( ) A.物体浸没在水中越深,受的浮力越大 B.密度较大的物体在水中受的浮力大 C.重的物体受的浮力小

D.同体积的铁块和木块浸没在水中受的浮力一样大 精析 阿基米德原理的数学表达式为:F浮=

?液gV排,公式表明了物体受到的浮力大

小只跟液体的密度和物体排开液体的体积有关.根据公式分析题目叙述的内容,问题就可以迎刃而解了.

解 A选项:物体浸没在水中,无论深度如何,V排不变,水的密度不变,F浮不变.A选项不正确.

B选项:物体所受的浮力与物体密度的大小没有直接的关系,B选项不正确. C选项:重力的大小对物体所受的浮力无影响.例如:大铁块比小铁块要重一些,但将两者浸没于水中,大铁块受的浮力反而大些,因为大铁块的V排大.C选项不正确. D选项:同体积的铁块和木块,浸没于水中,V排相同,木块受的浮力一样大. 答案 D

注意:物体所受的浮力跟物体自身的重力、自身的密度、自身的形状无关.

例2 质量为79g的铁块,密度是7.9g/cm3,这个铁块的质量是多少?重多少?将这个铁块浸没于水中,排开水的质量是多少?所受浮力是多少?(g取10N/kg) 精析 这道题考查学生对计算物体重力和计算浮力的公式的区别. 计算物体重力:G=

?水相同,F浮铁=F浮木,铁块和

?物gV物

?液gV排.可以说:从计算的方法上没有本质的区

计算物体在液体中受的浮力:F浮=别,但计算的结果却完全不同. 已知:m=79g=0.079kg 求:m铁、G铁、m排、F浮

解 m铁=0.079kg

?铁=7.9g/cm3

G铁=m铁g=0.079kg×10N/kg=0.79N

m铁 V排=V铁= m排=

?铁79g37.8g/cm==10 cm3

?液gV排=1g/cm3×10 cm3=10g=0.01kg

F浮=m浮g—0.01kg×10N/kg=0.1N

从上面的计算看出,铁块的重力和铁块浸没在水中受的浮力大小完全不同,但计算方法委相似,关键 是区别硬背,乱套公式.

例3 (广州市中考试题)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)

已知:G=43N,浸没水中F=33.2N 求:V空

解 可在求得浮力的基础上,得到整个球的体积,进一步求出实心部分体积,最后得到结果.

F浮=G—F=43N—33.2N=9.8N

?液和?物,区别V排和V物,在理解的基础上进行计算,而不是死记

9.8N?水g1.0?103kg/m3?9.8N/kg—

V排===1×103m3

浸没:V=V排=1×103m3

F浮m铜 球中所含铜的体积V铜=

G铜=

?铜?铜g

43N331.0?10kg/m?9.8N/kg

≈0.49×103m3

V空=V—V铜=1×103m3—0.49×103m3

=0.51×103m3

答案 0.51×103m3

例4 体积相同的A、B、C三个物体,放入水中静止后,处于图1—5—1所示的状态,试比较三个物体受的重力GA、GB、GC和密度

?、?、?. ABC

图1—5—1

精析 不同物体的重力可借助浮力的知识来比较. 解法1 由图来判断物体的状态:A、B漂浮,C悬浮. 由状态对物体进行受力分析: GA=F浮A,GB=F浮B,GC=F浮C. 比较A、B、C三个物体受的浮力 ∵ VA排<VB排<VC排, 根据F浮=

?液相同.

?液gV排,可知:

F浮A<F浮B<F浮C, ∵ GA<GB<GC.

Gm? 比较物体密度=V=gV

?<?<?

ABC

解法2 由物体的浮沉条件可知: A、B漂浮 ∴

?<?水,?<?水,?=?水,

ABC

?水gV排=?gV

AA?水Gv排=?Gv BB

A、B漂浮于水面:F浮A=GA F浮B=GB 由图:VB排>VA排 ∴

比较密度:

?<?

BA

?>?>?

CBA

?Vg,就可比较出物体重力:G>G>G.

CBA

比较出密度后,由G=mg=

上述分析看出:由物体的状态,作出正确的受力分析与阿基米德原理相结合是解决问题的关键.

答案 C的重力和密度最大,B居中,A最小. 例5 将一个蜡块(

?蜡=0.9×103kg/m3)分别放入酒精、水和盐水中静止后,试比较

它受的浮力大小和排开液体的体积大小.(

?盐水

?水>?蜡>?酒精

精析 确定状态→受力分析→比较浮力→比较V排.

此题考查学生能否在判断状态的基础上,对问题进行分析,而不是急于用阿基米德原理去解题.

解 蜡块放入不同液体中,先判断蜡块处于静止时的状态. ∵

?盐水

?水>?蜡>?酒精

∴ 蜡块在酒精中下沉,最后沉底;在水和盐水中最后处于漂浮状态. 设蜡块在酒精、水、盐水中受的浮力分别为F1、F2和F3,蜡块重力为G.

对蜡块进行受力分析:F1<G,F2=G,F3=G.同一物体,重力G不变,所以F1<F2=F3

F浮 根据阿基米德原理:V排= 酒精中:V排酒精=V物

?液g

F2 水中:V排水=

?水g

F3

盐水中:V排排水=

?盐水g

酒精 水 盐水 (a) (b) (c)

图1—5—2

∵ F2=F3,

?水<?盐水

∴ V排水>V排盐水 而V排酒精>V排水>V排盐水

把状态用图1—5—2大致表示出来.

答案 蜡块在酒精中受的浮力最小,排液体积最大;在水和盐水中受的浮力相等,排水

体积大于排开盐水体积.

例6 (广州市中考试题)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.

精析 此题考查学生是否注意了在解题前先要对物体作“状态的判定”,即铜球静止时是漂浮于水面,还是沉于水中.有的学生拿到题后,就认定V排=0.5 dm3,然后根据F浮=

?液gV排,求出浮力F浮=4.9N.

【分析】 当题目未说明铜球静止时处于什么状态,可以用下面两种方法判定物体的状态.

解法1 求出铜球的密度:

?球=

mV球=

GgV球4.5N310N/kg?0.5dm?(g取10N/kg)球=

=0.9kg/dm3=0.9kg/dm3×103kg/m3 这是一个空心铜球,且

?球<?水,所以球静止后,将漂浮于水面,得F浮=G=4.5N.

?液gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.5

解法2 求出铜球浸没在水中时受的浮力F浮=×103m3=5N.

答案 4.5N

例7 (广州市中考试题)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

精析 分析出金属块在酒精和水中的状态,是解决问题的关键. 解 ∵

?金属

?酒精

?金属

?水

∴ 金属块在酒精和水中均下沉,完全浸没. V金属=V排水=V排酒精

m排酒精

由m排酒精=8g 得V排酒精=

?酒精

8g30.8g/cm==10cm3

金属块在水中:V排水=V金属块=10cm3 m排水= 答案 C

?水V排水=1g/cm3×10cm3 =10g

在上面的解题中,好像我们并没有用阿基米德原理的公式F浮=G排.但实际上,因为


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