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浮力专题优秀

浮力专题

知识要点:

浮力的本质:

浸在液体或气体里的物体向上和向下的表面受到的压力差.公式:

F浮=F下-F上 

  1、正确理解阿基米德原理:

  浸在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,这就是阿基米德原理,其数学表达式是:

F浮=G排液=ρ液gV排。

  对阿基米德原理及其公式的理解,应注意以下几个问题:

 

  

(1)浮力的大小由液体密度ρ液和排开液体的体积V排两个因素决定。

浮力大小与物体自身的重力、物体的体积、物体的密度及物体的形状无关。

浸没在液体中的物体受到的浮力不随深度的变化而改变。

  

(2)阿基米德原理对浸没或部分浸在液体中的物体都适用。

  (3)当物体浸没在液体中时,V排=V物,当物体部分浸在液体中时,V排

  当液体密度ρ液一定时,V排越大,浮力也越大。

  (4)阿基米德原理也适用于气体,其计算公式是:

F浮=ρ气gV排。

2、如何判断物体的浮沉:

判断物体浮沉的方法有两种:

  

(1)受力比较法:

  浸没在液体中的物体受到重力和浮力的作用。

  F浮>G物,物体上浮;最终漂浮

  F浮

  F浮=G物,物体悬浮;

(2)密度比较法:

  浸没在液体中的物体,只要比较物体的密度ρ物和液体的密度ρ液的大小,就可以判断物体的浮沉。

  ρ液>ρ物,物体上浮;最终漂浮

  ρ液<ρ物,物体下沉;最终沉底

  ρ液=ρ物,物体悬浮;

  对于质量分布不均匀的物体,如空心球,求出物体的平均密度,也可以用比较密度的方法来判断物体的浮沉。

  3、正确理解漂浮条件:

  漂浮问题是浮力问题的重要组成部分,解决浮力问题的关键是理解物体的漂浮条件F浮=G物。

  

(1)因为F浮=ρ液gV排,

  G物=ρ物gV物,

  又因为F浮=G物(漂浮条件)

  所以,ρ液gV排=ρ物gV物,

  由物体漂浮时V排ρ物,

  即物体的密度小于液体密度时,物体将浮在液面上。

此时,V物=V排+V露。

 

(2)根据漂浮条件F浮=G物,  得:

ρ液gV排=ρ物gV物,  V排=

·V物

  同一物体在不同液体中漂浮时,ρ物、V物不变;物体排开液体的体积V排与液体的密度ρ液成反比。

ρ液越大,V排反而越小。

  4、计算浮力的一般方法:

  计算浮力的方法一般归纳为以下四种:

  

(1)根据浮力产生的原因F浮=F向上-F向下,一般用于已知物体在液体中的深度,且形状规则的物体。

  

(2)根据阿基米德原理:

F浮=G排液=m液g=ρ液gV排,这个公式对任何受到浮力的物体都适用。

计算时要已知ρ液和V排。

  (3)根据力的平衡原理:

将挂在弹簧秤下的物体浸在液体中,静止时,物体受到重力,浮力和竖直向上的拉力。

这三个力平衡:

即F浮=G物-F拉

  (4)根据漂浮、悬浮条件:

F浮=G物,这个公式只适用于计算漂浮或悬浮物体的浮力。

  运用上述方法求浮力时,要明确它们的适用范围,弄清已知条件,不可乱套公式。

  5、浮力综合题的一般解题步骤:

  

(1)明确研究对象,判断它所处的状态。

  当物体浸没时,V排=V物,当物体漂浮时,V排+V露=V物

  

(2)分析研究对象的受力情况,画出力的示意图,在图中标出已知力的符号、量值和未知力的符号。

  (3)根据力的平衡原理列方程,代入公式、数值、进行计算,得出结果。

  典型例题解析:

  例1、边长1dm的正方形铝块,浸没在水中,它的上表面离水面20cm,求铝块受的浮力?

(ρ铝=2.7×103kg/m3)

  解法一:

 

  解法二:

 

说明:

  

(1)解法一适用于规则物体,解法二说明浮力大小只与ρ液、V排有关,与物体密度和深度无关。

  

(2)题中铝块密度是多余条件,用以检验对阿基米德原理的理解。

若误将ρ铝、代入公式,求出的将是物体重力。

在用公式求浮力时,要在字母右下方加上脚标。

  例2、容积为1000m3的氢气球,吊篮和球壳的质量为150kg,在空气密度1.29kg/m3的条件下,这气球能载多少吨的物体停留在空中?

现在需要载900kg的物体而保持平衡,应放掉多少立方米的氢气?

(氢气密度为0.09kg/m3).

  解:

 

  例3、如图3所示,底面积为80cm2的容器中盛有深30cm的水。

将一质量为540g的实心铝球投入水中。

问:

  

(1)铝球浸没在水中时受到的浮力是多大?

  

(2)投入铝球后,水对容器底部的压强增加了多少?

  (3)若用一根最多能承受4N拉力的细绳系住铝球缓慢向上拉,当铝球露出水面的体积

为多大时绳子会拉断?

(已知ρ铝=2.7×103kg/m3,取g=10N/kg)。

  解:

 

  例4、如图4所示的直筒形容器的底面积为100cm2,筒内有用密度不同的材料制成的a、b两实心小球。

已知a球的体积为80cm3,是b球体积的3.4倍。

两球用细线相连能悬浮在水中。

现剪断细线,

a球上浮,稳定后水对容器底的压强变化了40Pa。

试求:

  

(1)细线被剪断前后水面的高度差。

  

(2)a、b两球的密度。

(本题g取近似值10N/kg)

  解:

  

 

例5、一木块在水中静止时,有13.5cm3的体积露出水面,若将体积为5cm的金属块放在木块上,木块刚好全部浸在水中,求:

金属块密度?

  解:

这是两个不同状态下的浮力问题,分析步骤是:

 

(1)确定木块为研究对象,第一个状态是木块漂浮在水面,第二个状态是木块浸没水中,金属块与木块作为整体漂浮在水面。

(2)分析木块受力,画出力的示意图。

  

  (3)根据力的平衡原理列方程求解:

  甲图中:

乙图中:

说明:

  

(1)涉及两种物理状态下的浮力问题,往往要对两个不同状态下的物体分别进行受力分析,再根据力的平衡原理列出两个方程,并通过解方程求出结果来。

  

(2)本题的另一种解法是:

木块增大的浮力等于金属块重,即ΔF浮=G金,请思考后继续解答。

 

 

例6、一木块浮于足够高的圆柱形盛水容器中,如图7所示,它浸入水中部分的体积是75cm3,它在水面上的部分是25cm3。

(g取10N/kg)求:

  

(1)木块受到的浮力; 

  

(2)木块的密度; 

  *(3)若未投入木块时,水对容器底部的压力为F0。

试分别表示出木块漂浮时、木块浸没时,水对容器底部的压力F1和F2; 

  *(4)从未投入木块到漂浮,从漂浮到浸没的三个状态中,水对容器底部第二次增加的压力为木块浸没时水对容器底部压力的n分之一,求n的取值范围。

  解析:

 

 浮力典型题型归类

题型一浮力大小比较

A同种液体中的浮力比较

1、如右图,浸没在水中一定深度的木块,从开始上浮到最后静止在水面上一段时间。

这一过程浮力的变化是()

(A)先减少,后不变(B)先不变,后减少,再保持不变

(C)先不变,后减少(D)先不变,后增大,再保持不变

2、体积相同形状不同的铝块、铁块、铅块,浸没在水中不同深度的地方,则()

A、铝块受到的浮力最大B、铅块受到的浮力最小

C、铁块受到的浮力最大D、受到的浮力一样大

3、三个体积相同而材料不同的球A、B、C,分别静止在不同深度的水

里,以下说法正确的是()

A.A球所受的浮力最小

B.A球所受的浮力最大

C.B球的密度最大

D.C球的密度最小

4、同第三题图,将三个小球放入水中,A球漂浮在水面上(部分露在水面以上),B球悬浮在水中,C球沉至容器底(对容器底有压力)。

已知A、B两球质量相等,B、C两球体积相等。

则下列说法正确的是()

A、C球的体积大于A球的体积B、A球所受浮力大于C球所受浮力

C、B球所受浮力大于C球所受浮力D、三球所受浮力相等

B不同种液体中浮力的比较

1、将同一物体放在不同液体中的三种情况如图所示,比较

它受到的浮力大小,其中浮力最小的是()

A、图甲B、图乙C、图丙D、无法比较

2、将一个生鸡蛋放进盛有清水的杯中,鸡蛋下沉至杯底,

如图甲所示。

向水中加适量盐并使其溶解,鸡蛋恰好处于悬浮状态,如图乙所示。

继续加

盐并使其溶解,鸡蛋处于漂浮状态,如图丙所示。

三种状态下鸡蛋所受的浮力分别为F甲

F乙、F丙,则F甲、F乙、F丙的关系为()

A、F甲<乙

C、F甲=F乙>F丙D、F甲>F乙>F丙

3、在装有液体的甲、乙两烧杯中,同时放入两个完全相同的物体,如图示,当物体静止后两烧杯内液面恰好相平。

若液体对甲、乙两烧杯底部压强分别是p甲,、p乙,液体对两物体的浮力分别是F甲、F乙,则对它们的判断正确的是()

A.p甲>p乙,F甲=F乙  B.p甲=p乙,F甲>F乙

C.p甲=p乙,F甲<F乙  D.p甲<p乙,F甲=F乙

题型二浮力与图像

1、在图甲中,石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降.直至全部没入水中。

图乙是钢绳拉力随时间t变化的图像,若不计水的摩擦力,则可算出该石料的密度为(g=10N/㎏)()

A.1.6×103kg/m3

B.2.3×103㎏/m3

C.2.8×l03㎏/m3

D.3.2×103㎏/m3

2、如图甲所示,将一挂在弹簧秤下的圆柱体金属块缓慢浸入水中(水足够深),在圆柱体接触容器底之前,图乙中能正确反映弹簧秤示数F和圆柱体下表面到水面距离A关系的图是 (  )

 

ABCD

题型三浮力与受力分析

1、用弹簧测力计称得容器和水的总重为5N(如图4甲所示).将体积为10cm3的物体A全部投入水中,弹簧测力计的示数T1为0.4N(如图4乙所示).若将容器、水和浸投水中的物体A用弹簧测力计一起称量(如图4丙所示),弹簧测力计的示数为T2.则()

A.浸没水中的物体A所受浮力为0.1N

B.浸没没水中的物体A所受浮力为0.4N

C.弹簧测力计的示数T2为5.5N

D.弹簧测力计的示数T2为5.1N

2、装有金属球的小容器A漂浮在盛有水的圆柱形大容器

B的水面上,所受的浮力为Fl,如图所示,若把金属从A中拿出投入水中

沉到B的低部时,小容器A所受的浮力大小为F2,池底对金属球的支持

大小为N,那么 (  )

A.金属球所受重力的大小为Fl-F2

B.小容器所受重力的大小为F2

C.小容器所受浮力减小了N

D.大容器底部受水的压力减小了N

题型四密度计和浮力秤问题

1.如图8所示,某同学在薄壁平底试管中装入一些沙子,管口密封,制成一个“土密度计”。

当把它放入水中竖直漂浮时,试管露出水面的高度为5cm;当把它放入某液体中竖直漂浮时,试管露出液面的高度为7cm.若试管和沙子的总质量为30g,试管的横截面积为1.5cm2,水的密度为1×103kg/m3.求:

(1)在水中漂浮时,水对试管底部的压强.

(2)某液体的密度.(取g=10N/kg,保留两位小数)

 

2.如图乙,在秤盘上放一物体后,小筒浸入水中的深度h为0.1米,则该物体的质量为多少?

(g=10牛/千克)某,,,所示.已知小筒底面积为10cm2,高度为20cm,盘中不放时,小筒浸入水中深度为8cm,问:

(1),当盘上不放时,小筒和盘总重力是牛;

(2),当盘上不放时,应在小筒A处标出刻度;

(3)该能称出最大是多少kg?

(g=10N/kg)

(4)该班乙同学认为该能称出最大太小,请提出条改进建议.

(5)丙认为,在大玻璃容器外表面同样以标注刻度值.这与在小玻璃容器上标注刻度值相比较,哪种方法更好?

为什么?

 

题型五应用浮力测密度

1、有一个弹簧测力计挂着一个实质圆柱体,当圆柱体逐渐浸入装有水的柱形烧杯过程中(如图11所示),观察记录弹簧测力计的示数变化如下表所示。

(g=10N/kg)

圆柱体浸入深度h(cm)

0

0.6

1.2

1.8

2.4

3.0

3.6

4.2

4.8

6

测力计示数F(N)

3

2.85

2.70

2.55

2.4

2.4

2.4

2.4

2.4

2.4

试根据表中所给条件求:

(1)当圆柱体浸入深度为0.3cm时其底面所受的压强;

(2)圆柱体的质量;

(3)圆柱体的密度。

 

2、一个不规则的实心物体,质量55g,放入装满纯水的烧杯中,沉入底部,排开0.5N的水。

然后向烧杯中加盐并搅拌,直到物体悬浮为止。

g=10N/kg)求:

(1)物体在纯水中所受的浮力;

(2)物体的体积:

(3)物体悬浮时盐水的密度。

 

题型六浮力与压强的综合

1、体积为1.0×10-3米3的正方体木块,投入如图所示的装有水的容器中,静止后露出水面的高度为5×l0-2米,容器的底面积为0.04米2.(g取10牛/克)求:

①木块受到的浮力;

②木块的重力;

③投入木块后,容器底增加的压强;

2.如图所示,将质量为0.6kg,边长为0.1m的正方体木块放在水平桌面上,其底面积为200cm2,内有25cm高的水的圆柱形容器中。

(g=10N/kg,ρ水=1×103kg/m3)求:

(1)木块的密度是多少?

(2)未放木块时,水对容器底的压强是多大?

(3)容器对桌面的压强放木块后增加了多少?

(4)要使木块刚好浸没在水中,至少要在木块上放多少千克的钩码?

 

题型七受力分析的有关计算

要点:

物体受竖直方向上三个力平衡,分析受力情况并弄清力的关系。

1、如图所示,容器中装有水,水中有一个木块被细线系着,已知水重200N,水深为0.5m,木块的体积为4dm3,木块的密度为0.6×103kg/m3,试求:

(1)水对容器底面的压强是多少?

(2)木块受到的浮力是多大?

(3)此时

细绳对木块的拉力是多大?

(4)若绳子断了,最终木块漂浮在水面上时,

所受的浮力为多大?

 

2、在弹簧测力计下挂一个物体,将物体沉没在水中,弹簧测力计的示数为5N,若将物体从弹簧测力计上取下,并放入装有酒精的容器,容器底部对容器的支持力为6N。

求此物体的体积和密度。

 

题型八液面升降的问题

要点:

比较变化前后液面的关键是比较变化前后的V排的变化情况。

1、一块冰浮于水中,冰完全熔化成水后,液面是否变化。

 

2、一小池塘里有一条小船,船上载有石块,如果将船上有石块扔进池水中,池塘的水面将()

A.上升B.下降C.不变D.无法判断

中考集粹:

1.一个物体所受的重力为10N,将其全部浸没在水中时,所排开的水所受的重力为20N,此时它所受的浮力为N,放手后物体将(选填“上浮”、“下沉“或“悬浮”)

2.如图所示,将两块相同的橡皮泥做成实心球形和碗形,分别放入相同的甲、乙两杯水中,静止时甲杯中橡皮泥所受的浮力___________乙杯中橡皮泥所受的浮力(选填“大于”、“小于”或“等于”),________杯中水面升高得多。

3.将体积相同的三个实心小球,分别放入盛有水的A、B、C三个容器中,静止后的位置如图所示,若三个小球所受的浮力分别用FA、FB、FC表示,则它们的大小关系是_____________;________容器中的小球密度最大.

4.如图所示,体积相同的甲、乙、丙三个物体浸没在水中。

甲上浮、乙悬浮、丙下沉,在甲露出水面之前,关于它们所受浮力的说法正确的是

A甲受到的浮力B乙受到的浮力大

C丙受到的浮力大D甲、乙、丙受到的浮力一样大。

5.如图所示,纵坐标表示物体的质量,横坐标表示物体的体积.图像a、b分别表示物体甲、乙的质量与体积的关系.下列说法中正确的是

A.将物体甲放入水中一定浮在水面B、将物体乙放入水中一定沉入水底

C.将体积相等的甲、乙物体捆在一起放入水中一定沉入水底

D.将体积相等的甲、乙物体捆在一起放入水中一定浮在水面

6.关于物体受到的浮力,下列说法中正确的是

A.漂在水面的物体比沉在水底的物体受到的浮力大

B.物体排开水的体积越大受到的浮力越大

C.物体没入水中越深受到的浮力越大D.物体的密度越大受到的浮力越大

7.池底的小鱼口中吐出的气泡在升至水面的过程中,体积会逐渐变大,则气泡受到的浮力和气泡内气体压强的变化情况是()

A.浮力不变,压强不变B.浮力变小,压强变小

C.浮力变大,压强变大D.浮力变大,压强变小

8.在远洋轮船的船舷上,都漆着五条"吃水线",又称"载重线",如图2所示.其中标有W的是北大西洋载重线,标有S的是印度洋载重线.当船从北大西洋驶向印度洋时,轮船受到的浮力以及北大西洋与印度洋的海水密度ρ1和ρ2的关系,有()

A.浮力增大,ρ1=ρ2B.浮力减小,ρ1=ρ2

C.浮力不变,ρ1>ρ2D.浮力不变,ρ1<ρ2

9.鱼鳔是鱼体内可以涨缩的气囊,是鱼类的沉浮器官。

鱼鳔主要是通过改变下列哪一个因素来实现沉浮的()

A、鱼的重力B、鱼的质量C、鱼排开水的体积D、鱼受到的压强

10.一个均匀圆柱体悬浮在液体中,如果把圆柱体截为大小不等的两部分,再放入该液体中,则

A.两部分都上浮B.两部分都悬浮

C.体积大的上浮,体积小的下沉D.体积小的上浮,体积大的下沉

11.如图所示,将一只玩具青蛙放入水中,它能漂浮于水面;把它放入另一种液体中,它却沉入底部。

则在这两种情况下这只玩具青蛙受到的浮力大小相比较()

A.在水中受到的浮力较大B.在液体中受到的浮力较大

C.受到的浮力一样大D.无法比较浮力大小

12.一个盛有盐水的容器中悬浮着一个鸡蛋,容器放在斜面上,如图所示。

图上画出了几个力的方向,你认为鸡蛋所受浮力的方向应是

A.F1B.F2C.F3D.F4

13.关于浮力、浮沉条件,下列说法中正确的是()

A.轮船从海里行驶到河里所受浮力减小

B.浸没在液体中的物体所受浮力的大小随深度的增加而增大

C.阿基米德原理只适用于浸在液体中的物体,不适用于气体中的物体

D.医学上将人的血液滴入硫酸铜溶液中,如果血液恰好悬浮,则说明两者密度相同

14.把重为5N,体积为600cm3的物体投入水中,若不计水的阻力,当物体静止时,下列说法正确的是(g取10N/㎏)()

A.物体漂浮,F浮=6NB.物体悬浮,F浮=5N

C.物体漂浮,F浮=5ND.物体沉在水底,F浮=6N

15.如图甲所示,一只烧杯中盛有石蜡油、水和水银三种液体,液体之间不相溶合.将一实心铅块(铅的密度是11.3g/cm3)轻轻放入该烧杯中,图乙中能正确显示出铅块静止时位置的图是()

 

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