如图6-1-2所示,A、B两个物体静止在水中,A物体漂浮,B物体悬浮,则它们受到的浮力都与其重力相等。若没有提供两物体重力大小、排液体积大小的关系,就不能比较出A、B物体重力大小的关系,能够比较出的是它们密度之间的关系。因为物件漂浮,则有
,B物体悬浮,则有
,可判定
。
【例题分析】
例1.弹簧秤下挂一金属块,当金属块没在水中时,弹簧秤的示数是29.4牛,这个金属块所受的重力是 牛。(已知金属的密度是 分析与解:
例题中弹簧秤下面挂着的金属块是研究对象。对金属块浸没在水中静止时,受到浮力、拉力和重力的作用,且处于三力平衡状态,如图6-1-3所示。其中金属块受到的拉力的大小等于弹簧秤的示数。
)
即
。
,将公式、数值代入,
因为金属块全部浸没在水中,所以 而 可得 即
=
,因为。
所以 已知
、
就可计算出金属块的重力。
的体积露出水面,如图6-1-4(甲)
例2.一木块放在水中静止时,有13.5所示。现将一体积为5
的金属块放在木块的上面,木块刚好全部浸在水中,如图6-
。
1-4(乙)所示,则金属块的密度为
分析与解:这是涉及两个物理状态的浮力问题,分析的步骤是,首先确定木块为研究对象。第一个状态如甲图所示,木块漂浮,满足漂浮条件:
。第二个状态如乙图,
,
木块全部浸在液体中,金属块与木块作为整体漂浮在水面,满足漂浮条件:其中
表示木块全部浸没在水中时,受到的浮力。
①
解:
②-①得 代入公式
②
代入数据 金属块的密度为
。
说明:(1)涉及两个物理状态的浮力问题。往往要对两个状态下的物体分别进行受力分析,且根据力的平衡原理,列出两个方程,通过解方程得出结果。
本题通过两个方程相减,减少未知量,化解、得出结果的。这种方法再称为“差值法”。 (2)本题还可以这样分析,木块单独浮在水面上时,浮力等于重力。将金属块放在木块上时,可认为二者作为一个整体仍漂浮。木块受到的总浮力等于它们的总重力。(简称为增量法)压上金属块后木块浸在水中的体积增大,浮力也随之增大。增大的浮力等于加上去的金属块重。即:
排等于没有放上金属块时木块露出水面的体积。
。
。 。
代入公式: 所以: 其中 即 代入数据: 所以:
②-①得 代入公式
②
代入数据 金属块的密度为
。
说明:(1)涉及两个物理状态的浮力问题。往往要对两个状态下的物体分别进行受力分析,且根据力的平衡原理,列出两个方程,通过解方程得出结果。
本题通过两个方程相减,减少未知量,化解、得出结果的。这种方法再称为“差值法”。 (2)本题还可以这样分析,木块单独浮在水面上时,浮力等于重力。将金属块放在木块上时,可认为二者作为一个整体仍漂浮。木块受到的总浮力等于它们的总重力。(简称为增量法)压上金属块后木块浸在水中的体积增大,浮力也随之增大。增大的浮力等于加上去的金属块重。即:
排等于没有放上金属块时木块露出水面的体积。
。
。 。
代入公式: 所以: 其中 即 代入数据: 所以: