初中物理浮力典型例题解析
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,?水相同,F
浮铁
=F浮木,铁块和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=?物gV物
计算物体在液体中受的浮力:F浮=?液gV排.可以说:从计算的方法上没有本质的区别,但计算的结果却完全不同. 已知:m=79g=0.079kg ?铁=7.9g/cm3
求:m铁、G铁、m排、F浮
解 m铁=0.079kg
G铁=m铁g=0.079kg×10N/kg=0.79N
V排=V铁=
m铁?=79g3铁7.8g/cm3=10 cm m=1g/cm3
×10 cm3
排=?液gV排=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?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8.9×103
kg/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
V浮9.8N—3排=
F?水g=
1.0?103kg/m3?9.8N/kg=1×10m3
浸没:V=V—33
排=1×10m 球中所含铜的体积Vm铜铜铜=
?=
G铜?铜g
=
43N1.0?103kg/m3?9.8N/kg
≈0.49×10—3
m3
V—33—33
空=V—V铜=1×10m—0.49×10m
=0.51×10—3
m3
答案 0.51×10—3m3
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?A、?B、
?C.
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,?液相同. 根据F浮=?液gV排,可知: F浮A<F浮B<F浮C, ∵ GA<GB<GC.
比较物体密度?=mV=GgV
?A<?B<?C
解法2 由物体的浮沉条件可知:
A、B漂浮 ∴
?A<?水,?B<?水,?C=?水,
A、B漂浮于水面:F浮A=GA ?水gVA排=?AgV F浮B=GB ?水GvB排=?BGv
由图:VB排>VA排 ∴ ?B<?A
比较密度:?C>?B>?A
比较出密度后,由G=mg=?Vg,就可比较出物体重力:GC>GB>GA.
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(?3
3
蜡=0.9×10kg/m)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 根据阿基米德原理:VF浮排=?
液g 酒精中:V排酒精=V物 水中:VF排水=
2?
水g 盐水中:VF排排水=
3?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V3
排=0.5 dm,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:?m球=
V=G(g取10N/kg)?球=球gV球4.5N10N/kg?0.5dm3=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.
解法2 求出铜球浸没在水中时受的浮力F浮
=
?液gV
排
=1×
103
kg/m3
×10N/kg×0.5×10-3
m3
=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(?3
酒精=0.8×10kg/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 由m8g3排酒精=8g 得V排酒精=
m排酒精?=
0.8g/cm3=10cm 酒精 金属块在水中:V3
3
排水
=V
金属块
=10cm m
排水
=?水V
排水
=1g/cm×
10cm3
=10g 答案 C
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G排=m排液g,而其中m排液=?液V排,所以实质上还是利用了阿基米德原理分析了问题.
例8 体积是50cm3
,质量是45g的物体,将其缓缓放入装满水的烧杯中,物体静止后,溢出水的质量是________g.将其缓缓放入装满酒精的烧杯中,溢出酒精的质量是________g.(?3
3
酒=0.8×10kg/m) 解 判断此物体在水中和酒精中的状态