浮力 物体沉浮的条件(2)

2019-01-12 13:13

考向3 物体的浮沉条件

判断物体浮沉的条件:通常情况下,判断物体的浮沉有两种方法:一是根据力的关系来判断,即根据浮力和重力的大小关系,结合浮沉条件来判断;二是根据物体密度与液体密度的关系来判断。

解读:总有同学认为“上浮的物体受到的浮力大,下沉的物体受到的浮力小”,这种说法是不正确的。事实上物体的沉浮决定于物体受到的浮力和物体重力的大小关系,而不是只决定于物体受到的浮力大小。大石块受到的浮力再大,只要还小于自身的重力,就不会上浮;小木块受到的浮力再小,只要还大于自身的重力,就不会下沉。

[来源:学科网]

悬浮与漂浮有相似之处,也有重要区别。相似之处是:物体都处于平衡状态,各自所受重力和浮力是大小相等的一对平衡力。重要区别是:(1)它们在液体中的位置不同,悬浮是物体可以静止在液体内部任一地方,而漂浮则是物体静止在液体表面上;(2)处于悬浮状态的物体,其密度与液体密度相等,处于漂浮状态的物体,其密度小于液体的密度,其体积大于物体排开液体的体积。

典型例题 如图所示,质量相同,而形状不同的甲、乙两实心物体,分别静止在水面以下1米和2米深处,由此可以判定( ) A.甲物体受到的浮力大于乙物体受到的浮力 B.甲物体受到的浮力等于乙物体受到的浮力 C.甲物体受到的浮力小于乙物体受到的浮力 D.甲物体的密度比乙物体小

针对练习1 鸡蛋漂浮在盐水中,若向盐水中缓慢加入清水,鸡蛋会逐渐下沉,由漂浮变成悬浮,则此过程开始和最后鸡蛋所受的浮力( ) A.保持不变 B.逐渐增大 C.逐渐减小 D.无法判断

针对练习2 如图所示,将苹果放在水中,静止后会漂浮在水面上。若将苹果露出水面的部分切掉,余下部分重新放入水中,则余下苹果将

A.漂浮 B.悬浮 C.下沉 D.无法确定

针对练习3 将一小木块分别放入盐水、纯水、酒精中漂浮时,木块受到的浮力情况是( ) A在盐水中最大 B.在纯水中最大 C.在酒精中最大 D.在三种液体中一样大

第02讲 阿基米德原理 浮力的应用

考向1 阿基米德原理

探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系

(1)实验器材:溢水杯、弹簧测力计、金属块、水、小桶 (2)实验步骤:

①如图甲所示,用测力计测出金属块的重力;

②如图乙所示,把被测物体浸没在盛满水的溢水杯中,读出这时测力计的示数。同时,用小桶收集物体排开的水;

③如图丙所示,测出小桶和物体排开的水所受的总重力; ④如图丁所示,测量出小桶所受的重力。

[来源学*科*网]

结论1.内容:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力

2.公式:F浮?G排?m排g??液gV排

解读:在应用阿基米德原理时应注意①―浸在‖包含两种情况:一是物体有一部分浸在液体中,此时

;二是物体全部没入液体中,此时

。 。

②―浮力的大小等于物体排开液体所受的重力‖,这里要注意浮力本身是力,只能和力相等,很多同学常把这句话说成―浮力大小等于物体排开液体的体积‖。力和体积不是同一物理量,不具有可比性;这里所受的重力,不是物体所受的重力,而是被排开液体所受的重力。 ③由

,可以看出,浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积两个因

素有关,而跟物体本身的体积、密度、形状,与在液体中是否运动,液体的多少等因素无关

④阿基米德原理也适用于气体。浸没在气体里的物体受到浮力的大小,等于它排开的气体所受的重力。 即

典型例题 如图甲所示,长方体金属块在细绳竖直向上拉力作用下从水中开始一直竖直向上做匀速直线运动,上升到离水面一定的高度处。图乙是绳子拉力F随时间t变化的图像,取g=10N/Kg。根据图像信息,下列判断正确的是( ) A.该金属块重力的大小为34N

B.浸没在水中的金属块受到的浮力大小是20N C.在t1至t2时间段金属块在水中受到的浮力逐渐增大 D.该金属块的密度是3.4×103kg/m3 针对练习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

[来源学科网ZXXK] D.同体积的铁块和木块浸没在水中受的浮力一样大

针对练习2小张看到鸡蛋浮在盐水面上,如图所示,他沿杯璧缓慢加入清水使鸡蛋下沉。在此过程中,鸡蛋受到的浮力F随时间t的变化图像可能是下图中的()

A B C D

针对练习3质量相同的甲、乙、丙、丁4个小球,分别静止在水中的不同深度处,如右图所示,则这4个小球在水中所受浮力最小的是

A.甲 B.乙 C.丙 D.丁 考向2 浮力的应用

(1)轮船是采用空心的方法来增大浮力的。轮船的排水量:轮船满载时排开水的质量。轮船从河里驶入海里,由于水的密度变大,轮船浸入水的体积会变小,所以会上浮一些,但是受到的浮力不变(始终等于轮船所受的重力)。 (2)潜水艇是靠改变自身的重力来实现上浮或下潜。

(3)气球和飞艇是靠充入密度小于空气的气体来实现升空的;靠改变自身体积的大小来改变浮力的。

(4)密度计是漂浮在液面上来工作的,它的刻度是―上小下大‖。

[来源学科网ZXXK]

注意:轮船在不同的水中(如江水、海水)都处在漂浮状态所受浮力相等;靠改变自身重力实现浮与沉,在没有露出水面之前潜水艇受到的浮力不变。气球升空时气球里充密度小于空气的气体。

典型例题 以下是浮力知识的应用,说法正确的是 ( ) A.一艘轮船在海里和河里航行时,所受浮力一样大 B.一艘轮船在海里和河里航行时,在海里受的浮力大 C.密度计漂浮在不同液体中,所受浮力不同

D.密度计在不同液体中漂浮,浸入液体体积越大,所测得的液体密度越大

针对练习1 潜水艇在水中能够浮沉,你认为它主要是靠改变 ( ) A.所受的浮力 B.水的密度 C.自身的重力 D.水的压强

针对练习2 某物体的质量为0.06千克,将它放入装满水的溢水杯中,溢出50毫升的水,则此物体的沉浮情况( )

A.上浮,最终漂浮 B.悬浮在水中 C.下沉到容器底部 D.条件不足,无法判断

针对练习3 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土仪器.将它分别放到盛有不同液体的杯中,静止时的情景如图所示. 对于这个土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

[来源学+科+网Z+X+X+K]

B.可以测出液体密度的大小 C.可以比较不同液体密度的大小 D.运用了物体的漂浮条件 考向3 浮力的计算

1.称重法:把物体挂在弹簧测力计上,记下弹簧测力计的示数为G,再把物体浸入液体中,记下弹簧测力计的示数F,则F浮=G-F。

2.原理法(根据阿基米德原理):利用阿基米德原理,F浮=G排=m排g=ρ液gV排,普遍适用于计算任何形状物体受到的浮力。

3.漂浮或悬浮条件:物体漂浮或悬浮时,物体处于平衡状态:F浮=G。

解读:(1)计算浮力时,可以依据物体所处状态和题目已知条件选择适当的方法来计算;(2)将阿基米德原理与物体漂浮、悬浮条件结合在一起来计算浮力大小;(3)漂浮、悬浮的物体F浮=G排=G物,m排=m物。

典型例题 一个密度为0.6×103kg/m3的木块,体积为0.02 m3,用绳子系在底面积为1000cm2的柱形容器底,使木块完全没入水中,如图所示。求:(1)此时木块所受的浮力是多少?(2)绳子的拉力是多少?(3)剪断绳子,木块静止后,容器底所受压强改变了多少?

针对练习 1 一木块漂浮在水面上,其浸入水中的体积为1.5×10大小。

针对练习 2 一边长为2cm的正方体实心铝块,密度为2.7x103kg/m3,先按图甲所示把铝块挂在弹簧测力计下静止,然后按图乙所示用弹簧秤吊着慢慢浸没在盛水的,容器中,容器的底面积100cm2,铝块浸没后水末溢出,g取10N/kg。根据以上提供的数据和物理情景,可以求出哪些物理量?(求出五个物理量即可,要求写出详细求解过程)

-4

米3,求木块受到的浮力

针对练习3 如图所示,质量为1.2kg的木块浮在水面上静止不动,求: (1)这时木块受到的浮力是多大? (2)此时木块浸在水中的体积为多少?

(3)该木块体积是2×10-3m3,要使木块刚好浸没在水中,至少需要多大的力向下压木块?


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