2023年人教版八年级下学期物理重难点讲义第十章：浮力 解决浮力问题的四种方案（有解析）
文档属性
| 名称 | 2023年人教版八年级下学期物理重难点讲义第十章：浮力 解决浮力问题的四种方案（有解析） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 144.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-04-19 11:53:50 | ||
图片预览
文档简介
2023年人教版八年级下学期物理重难点讲义第十章：浮力 解决浮力问题的四种方案
第一方案 称重法
（1）物体受到的浮力大小等于物体在空气中测得的示数F1与物体置于液中测得的示数F2相减；两次称量求差法 F浮=F1-F2；
例题1.如图所示，弹簧测力计下面悬挂一个重16 N的物体，当把物体浸没在水中时，弹簧测力计示数为10 N，此时容器内水的深度为0.3 m（ρ水＝1.0×103 kg/m3，g＝10 N/kg），求：
（1）水对容器底部的压强；
（2）物体受到水的浮力；
（3）物体排开水的体积.
【答案】（1）水对容器底的压强是：p＝ρgh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.3 m＝3×103 Pa
（2）物体受到水的浮力是：F浮＝G－F＝16 N－10 N＝6 N
（3）由F浮＝ρ水gV排得：物体排开水的体积是：
V排＝＝＝6×10－4 m3.
第二方案： 压力差法
（1）浮力的产生原因：物体下表面受到向上的压力大于物体上表面受到的向下的压力；
（2）物体受到的浮力等于物体下表面受液体到向上的压力与物体上表面受到液体向下的压力差；公式表示 F浮=F向上-F向下。
例题2、容器中盛有水，有一个边长为10cm的立方体浸没在水中。已知它的下表面受到水向上的压力是20N．求：
（1）它的每个表面的表面积是多少m2？
（2）它的下表面受到的水的压强是多大？
（3）它的上表面受到的向下的压力是多大？
（4）它所受到的水的浮力是多大？（取g＝10N/kg）
【分析】（1）根据S＝a2求出立方体的每个表面积；
（2）根据p＝求出下表面受到水的压强；
（3）（4）先根据V＝a3求出立方体的体积，然后根据F浮＝ρ水gV排求出立方体受到的浮力，根据上下表面压力差求出立方体上表面受到的压力；
【解答】解：（1）每个表面的表面积：
S＝a2＝0.1m×0.1m＝0.01m2；
（2）它的下表面受到的水的压强：
p下＝＝＝2000Pa；
（3）（4）立方体的体积：
V＝a3＝（0.1m）3＝0.001m3；
立方体受到的浮力：
F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.001m3＝10N；
由于浮力等于上下表面的压力差，所以立方体上表面受到的压力：
F上＝F下﹣F浮＝20N﹣10N＝10N。
答：（1）它的每个表面的表面积是0.01m2；
（2）它的下表面受到的水的压强是2000Pa；
（3）它的上表面受到的向下的压力是10N；
（4）它所受到的水的浮力是10N。
第三方案： 阿基米德原理法
（1）阿基米德原理：浸入液体里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体受到的重力；
（2）公式表示：。
例题3、如图所示，水平桌面上有一个薄壁溢水杯，底面积是8×10﹣3m2，装满水后水深0.1m，总质量是0.95kg。把一个木块（不吸水）轻轻放入水中，待木块静止时，从杯中溢出水的质量是0.1kg。求：（水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）
（1）水对溢水杯底的压力。
（2）木块受到的浮力。
（3）溢水杯对桌面的压力。
【解析】解：
（1）水对溢水杯底的压强：
p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m＝1000Pa，
由p＝可得水对溢水杯底的压力：
F＝pS＝1000Pa×8×10﹣3m2＝8N；
（2）由阿基米德原理可得木块所受的浮力：
F浮＝G排＝m排g＝m溢g＝0.1kg×10N/kg＝1N；
（3）因为木块漂浮在水面上，所以F浮＝G排＝G木，
所以此时溢水杯对桌面的压力：
F＝G+G木﹣G排＝G＝mg＝0.95kg×10N/kg＝9.5N。
答：（1）水对溢水杯底的压力为8N；
（2）木块受到的浮力为1N；
（3）溢水杯对桌面的压力为9.5N。
第四方案 平衡法
平衡法求浮力：物体处于漂浮和悬浮状态时，物体受到的浮力与自身的重力是一对平衡力，可用“F浮=G”求浮力；下沉物体受到向上的拉力处于平衡状态时，可用力的平衡式F拉+F浮=G求浮力；上浮物体受到向下的拉力处于平衡状态时，可用力的平衡式 F浮=G+F拉求浮力。 如果二力平衡，物体只受重力和浮力时，物体处于漂浮或者悬浮状态时，浮力与自身的重力是一对平衡力，可用“F浮=G”求浮力。如果多力平衡，物体下沉时受到向上的拉力处于平衡状态时，可用力的平衡式F拉+F浮=G求浮力。
例题4．边长为10cm、质量为0.5kg的正方体木块漂浮在水面上，如图甲所示，已知ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg；
（1）求木块漂浮时，底部受到水的压力。
（2）求木块漂浮时，浸在水中的体积。
（3）把棱长为5cm的正方体金属块轻轻放在正方体木块的上表面中央，静止后金属块上表面恰好与水面相平，如图乙所示，求此时金属块对木块的压强。
【详解】
解：（1）在甲图中，因为木块漂浮，所以木块受到的浮力为
因为木块受到的浮力为
F浮=F下-F上=F下-0N=F下
所以木块底部受到水的压力为
F下=F浮=5N
（2）由阿基米德原理可得，木块浸在水中的体积为
（3）金属块的体积为
底面积为
在图乙中，金属块上表面恰好与水面相平，根据阿基米德原理可得，金属块受到的浮力为
同理可得，木块受到的浮力为
此时，金属块和木块受到的总浮力等于其总重力，即
F浮金+F浮木=G金+G木
故金属块的重力为
金属块对木块的压力为
由压强的计算公式可得，金属块对木块的压强为
答：（1）木块漂浮时，底部受到水的压力为5N；
（2）木块漂浮时，浸在水中的体积0.0005m3；
（3）金属块对木块的压强为2000Pa
第一方案 称重法
（1）物体受到的浮力大小等于物体在空气中测得的示数F1与物体置于液中测得的示数F2相减；两次称量求差法 F浮=F1-F2；
例题1.如图所示，弹簧测力计下面悬挂一个重16 N的物体，当把物体浸没在水中时，弹簧测力计示数为10 N，此时容器内水的深度为0.3 m（ρ水＝1.0×103 kg/m3，g＝10 N/kg），求：
（1）水对容器底部的压强；
（2）物体受到水的浮力；
（3）物体排开水的体积.
【答案】（1）水对容器底的压强是：p＝ρgh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.3 m＝3×103 Pa
（2）物体受到水的浮力是：F浮＝G－F＝16 N－10 N＝6 N
（3）由F浮＝ρ水gV排得：物体排开水的体积是：
V排＝＝＝6×10－4 m3.
第二方案： 压力差法
（1）浮力的产生原因：物体下表面受到向上的压力大于物体上表面受到的向下的压力；
（2）物体受到的浮力等于物体下表面受液体到向上的压力与物体上表面受到液体向下的压力差；公式表示 F浮=F向上-F向下。
例题2、容器中盛有水，有一个边长为10cm的立方体浸没在水中。已知它的下表面受到水向上的压力是20N．求：
（1）它的每个表面的表面积是多少m2？
（2）它的下表面受到的水的压强是多大？
（3）它的上表面受到的向下的压力是多大？
（4）它所受到的水的浮力是多大？（取g＝10N/kg）
【分析】（1）根据S＝a2求出立方体的每个表面积；
（2）根据p＝求出下表面受到水的压强；
（3）（4）先根据V＝a3求出立方体的体积，然后根据F浮＝ρ水gV排求出立方体受到的浮力，根据上下表面压力差求出立方体上表面受到的压力；
【解答】解：（1）每个表面的表面积：
S＝a2＝0.1m×0.1m＝0.01m2；
（2）它的下表面受到的水的压强：
p下＝＝＝2000Pa；
（3）（4）立方体的体积：
V＝a3＝（0.1m）3＝0.001m3；
立方体受到的浮力：
F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.001m3＝10N；
由于浮力等于上下表面的压力差，所以立方体上表面受到的压力：
F上＝F下﹣F浮＝20N﹣10N＝10N。
答：（1）它的每个表面的表面积是0.01m2；
（2）它的下表面受到的水的压强是2000Pa；
（3）它的上表面受到的向下的压力是10N；
（4）它所受到的水的浮力是10N。
第三方案： 阿基米德原理法
（1）阿基米德原理：浸入液体里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体受到的重力；
（2）公式表示：。
例题3、如图所示，水平桌面上有一个薄壁溢水杯，底面积是8×10﹣3m2，装满水后水深0.1m，总质量是0.95kg。把一个木块（不吸水）轻轻放入水中，待木块静止时，从杯中溢出水的质量是0.1kg。求：（水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）
（1）水对溢水杯底的压力。
（2）木块受到的浮力。
（3）溢水杯对桌面的压力。
【解析】解：
（1）水对溢水杯底的压强：
p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m＝1000Pa，
由p＝可得水对溢水杯底的压力：
F＝pS＝1000Pa×8×10﹣3m2＝8N；
（2）由阿基米德原理可得木块所受的浮力：
F浮＝G排＝m排g＝m溢g＝0.1kg×10N/kg＝1N；
（3）因为木块漂浮在水面上，所以F浮＝G排＝G木，
所以此时溢水杯对桌面的压力：
F＝G+G木﹣G排＝G＝mg＝0.95kg×10N/kg＝9.5N。
答：（1）水对溢水杯底的压力为8N；
（2）木块受到的浮力为1N；
（3）溢水杯对桌面的压力为9.5N。
第四方案 平衡法
平衡法求浮力：物体处于漂浮和悬浮状态时，物体受到的浮力与自身的重力是一对平衡力，可用“F浮=G”求浮力；下沉物体受到向上的拉力处于平衡状态时，可用力的平衡式F拉+F浮=G求浮力；上浮物体受到向下的拉力处于平衡状态时，可用力的平衡式 F浮=G+F拉求浮力。 如果二力平衡，物体只受重力和浮力时，物体处于漂浮或者悬浮状态时，浮力与自身的重力是一对平衡力，可用“F浮=G”求浮力。如果多力平衡，物体下沉时受到向上的拉力处于平衡状态时，可用力的平衡式F拉+F浮=G求浮力。
例题4．边长为10cm、质量为0.5kg的正方体木块漂浮在水面上，如图甲所示，已知ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg；
（1）求木块漂浮时，底部受到水的压力。
（2）求木块漂浮时，浸在水中的体积。
（3）把棱长为5cm的正方体金属块轻轻放在正方体木块的上表面中央，静止后金属块上表面恰好与水面相平，如图乙所示，求此时金属块对木块的压强。
【详解】
解：（1）在甲图中，因为木块漂浮，所以木块受到的浮力为
因为木块受到的浮力为
F浮=F下-F上=F下-0N=F下
所以木块底部受到水的压力为
F下=F浮=5N
（2）由阿基米德原理可得，木块浸在水中的体积为
（3）金属块的体积为
底面积为
在图乙中，金属块上表面恰好与水面相平，根据阿基米德原理可得，金属块受到的浮力为
同理可得，木块受到的浮力为
此时，金属块和木块受到的总浮力等于其总重力，即
F浮金+F浮木=G金+G木
故金属块的重力为
金属块对木块的压力为
由压强的计算公式可得，金属块对木块的压强为
答：（1）木块漂浮时，底部受到水的压力为5N；
（2）木块漂浮时，浸在水中的体积0.0005m3；
（3）金属块对木块的压强为2000Pa