浮 力
一、知识结构:
1、浮力方向:竖直向上
2、浮力产生的原因:F浮=F向上-F向下
3、阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排
4、浮沉条件(1)上浮:F浮>G (2)悬浮:F浮=G (3)下沉:F浮5、计算方法:(1)F浮 =ρ液 g v排 (阿基米德原理) (2)F浮 =G-F (浮力的测定)
(3)F浮 =F向上 -F向 下(浮力产生的原因) (4)F浮 =G (漂浮或悬浮)
二、学习指导
1.你理解阿基米德原理吗?
阿基米德原理的内容是:浸在液体中的物体受到的浮力的大小等于被物体排开的液体的重力。对于这个原理的学习要注意以下几点:
①该原理是在实验基础上分析归纳得到的,它既适用于液体,也适用于气体。
②“浸在”的含义,包括物体全部浸在液体中即浸没,此时,物体排开液体体积等于物体自身体积;也包括物体部分浸在液体中,此时,物体排开液体体积小于物体自身体积。
③物体受到的浮力大小只跟液体密度,物体排开体积有关。当液体密度ρ液一定时,物体受到的浮力大小决定于物体排开的体积V排,此时,物体若全部浸没在液体里,则受到的浮力最大;当物排开液体的体积V排一定时,浮力大小决定于液体的密度,液体密度越大,受到的浮力也越大。
浮力大小与物体自身体积、物体材料、物体形状、运动状态、物体自重无关。当物体全部浸没在液体中时,浮力还与物体所在深度无关。你能设计一些实验验证上述的结论吗?
2.你会用浮力定律解有关的问题吗?
①首先确定研究对象及它所处的状态物体浸没在液体中时V排=V物;部分浸没时,V排<V
②正确分析研究对象的受力情况,在进行受力分析时,一定要考虑周到,先确定物体受到的重力和浮力,再分析物体是否还受到其它物体对它施加的力,例如用弹簧测力计拉着的物体受到向上的拉力;沉在容器底部的物体受到方向向上的支持力;将一重物压入液体中,物体受到向下的压力……,并画出物体受力示意图。
③根据物体所处的状态,依据力的平衡原理列等式。将相互联系的物理公式和已知条件代入,则可求解。
三、典型例题
例1、一个物体完全浸没在水中,受到的浮力是4牛,现将它完全浸没在密度是0.8×103千克/米3的液体中,它受到的浮力是多少
例2、有一木块,放入水中时有2\5的体积露出水面,放入某种液体中有3\4体积没入液体中,求木块和液体的密度?
例3、如图23所示,放在水平桌面上的薄壁圆柱形容器重4N,底面积100cm2,弹簧测力计的挂钩上挂着重为10N的物块,现将物块浸没水中,容器内水面由16cm上升到20 cm(g=10N/kg). 求:
(1) 物块未放入水中时,容器底受到的水的压强;
(2) 物块的密度;
(3) 物块受到的浮力;
(4)物块浸没水中后,容器对桌面的压强.
思考:一个不大的池塘内里有一艘装有石头的小船,如果把石头投入到水里,水面会发生改变吗?如果船上装的是木头呢?
四、模拟试题
1、弹簧测力计下挂一石块,下列情况中,弹簧测力计的示数最小的是 ( )
A、石块在空气中 B、石块在水中 C、石块在酒精中 D、石块在盐水中
2、关于浮力的下列说法中正确的是 ( )
A、同一物体浸没在水中越深,受到的浮力越大
B、同种材料制成体积相同的实心球和空心球,浸没在同种液体中,受到的浮力一样大
C、同一物体,分别浸没在水和酒精中,受到的浮力一样大
D、体积相同的铁块和铝块,浸没在同种液体中受到的浮力不同
3、某物体挂在弹簧测力计上,弹簧测力计示数为G,将物体浸没在密度ρ的液体中,弹簧测力计示数为G',该物体的密度为
A、 B、 C、 D、
4、粗细均匀的长直蜡烛底部粘一小铁片后置于水中,蜡烛可以直立漂浮在水面上,并有一部分露出水面,如图所示。若从水面处切掉蜡烛露在水面上的一段,剩余在水中的部分将会 ( )
A、 沉入水下 B、向上浮起,又有部分蜡烛露出水面
C、可以悬浮在水中草 D、条件不足,无法确定
5、气象探测气球在充满氢气后,所受浮力远远大于其重力。将该气球放出后,若气球体积基本保持不变,气球的运动情况是
A、一直不停地上升B、气球匀速上升
C、气球只能升到一定高度,并将停留在这一高度
D、升高到一定高度会下降,下降到一定高度后又会上升
6、如图所示,物体浸没在水中时,所受到的浮力为_______N;如果直接将该物体投入水中,该物体将_ _(填“上浮”、“悬浮”或 “下沉”);从图乙、丙可以看出浮力的大小与液体的___ 有关.
7、体积为100cm3 铝块(ρ铝=2.7×103kg/m3),它的一半浸入水中,受到的浮力是______ N,它浸没在酒精中受到的浮力是__________N。
8、弹簧测力计下挂着一个物体,当物体逐渐浸入水中时,弹簧测力计的示数逐渐__________,物体所受到的浮力逐渐_____________。
9、某同学要研究铁块所受的浮力是否与温度有关,如何去研究呢?请你帮他设计这次实验的全过程。要求:写出所需器材、研究步骤,设计一个实验数据记录表格。
10、用弹簧测力计在空气中称合金块重为2N,把合金块浸没在水中弹簧测力计的读数为1N。
(1)此合金块的密度为多大?
(2)若把它浸没在另一种液体里称,此时弹簧测力计的读数为0.8牛求该液体的密度。
11、打捞沉船时,常先将金属浮箱注满水,沉入水底,再用钢绳将其固定在沉船上,然后向浮箱中压入气体,排出浮箱内的水,这样浮箱就可上浮把沉船拉起。某次打捞作业中,所用的浮箱边长为2m的正方体,自重2000N。当浮箱上表面沉到距水面20m处时。求(g = 10N/kg):
(1)浮箱上表面受到水的压强; ⑵、浮箱受到水的浮力;
⑶、当把浮箱内水全部排出,浮箱与沉船一起匀速上浮时,浮箱对沉船的拉力;
⑷、当浮箱上表面浮到与水面相平时,此过程中浮力对浮箱做的功。
自我评价
1、(04西宁)运载火箭在发射过程中,若不计空气阻力,则下列说法正确的是( )
A.点火前火箭竖直立在发射台上时,只受重力作 B.点火后火箭升空时,受到重力和向上推力的作用
C.点火后火箭升空时,只受重力作用 D.点火后火箭升空时,只受向上推力的作用
3.(04长春)一个中学生的体重最接近( )
A.5N B.50N C.500N D.5000N
4.(04江西南昌)如图2所示,重为3N的贡柑,从树上落下的过程中,同时受到重力和空气阻力的作用. 关于贡柑所受合力的大小和方向,以下说法中正确的是:( )
A.大于3N,方向向上;B.小于3N,方向向上;
C.大于3N,方向向下;D.小于3N,方向向下.
5.(04长沙)宇航员从月球上采集一块矿石,带回地球后,这块矿石一定不变的是( )A位置 B质量 C重力 D温度
6.(04上海)下列估计值中合理的是 ( )
A 长跑运动员的体温可达46℃。 B 短跑运动员的速度可达72千米/时。
C 足球运动员的质量可达80千克。 D 举重运动员的举力可达5000牛。
7、葛洲坝水电站拦河大坝上游水位深50m,为检查坝底情况,潜水员潜入水中,当潜水员离坝底10m时,潜水员受到水的压强为 ( )
A、3.92×105Pa B、9.8×104Pa C、4.19×105Pa D、无法计算
8、如图所示,甲、乙、丙三个
物体质量相同,对桌面压强( )
A、甲最大 B、乙最大
C、丙最大 D、甲、乙、丙三个一样大 甲 乙 丙
9、一个人在公园结冰的湖面上行走,压破冰面掉进冰窟窿。工作人员需要接近冰窟窿去营救他。旁边有长、宽差不多的梯子和木板,为了救人,下列措施最好的是 ( )
A、立即跑向冰窟窿 B、将木板铺在冰上,从上面爬过去救落水者
C、将梯子铺在冰上,从上面爬过去救落水者 D、从冰上爬过去救落水者
10、如图所示,甲、乙是两种液体的压强P与深度h的关系图像,由图可知,甲液体的密度ρ甲 与乙液体的密度ρ乙 大小关系是 P/Pa ( )
A、ρ甲>ρ乙 B、ρ甲<ρ乙 乙
C、ρ甲=ρ乙 D、无法判断 甲
11、下列诸现象中,与钢笔吸水原理不同的( )
A、小孩用塑料管吸饮料 B、运动员做深呼吸 h/m
C、学生用圆珠笔写字 D、医生用针筒吸药水
12、刀、斧等用久了磨一磨是为了________________,书包带要扁而宽是为了_______,水坝下部造得宽些是由于__________________。
13、如图1,张红同学用吸管吸饮料时出现了一个怪现象,无论她怎么用力,饮料都吸不上来。你认为出现这种现象的原因是 ( )
A.吸管有孔 B.大气压偏小 C.吸管太细 D.吸管插得太深
14、 如图2,气球下面挂个小石子,悬浮在水中,轻轻触碰气球,则气球受到的浮力将 ( )
A.变大 B.变小 C.不变 D.上述三种情况都有可能
15、在广场上游玩时,小明将一充有氢气的气球系于一辆玩具小汽车上,并将玩具小汽车放置在光滑的水平地面上.无风时细绳处于竖直方向,如图3所示.当一阵风沿水平方向吹向气球时,说法正确的( )
A小汽车可能被拉离地面 B氢气球仍处于静止状态C小汽车一定沿地面滑动D小汽车仍处于静止状态
16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4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 B.运用了物体的漂浮条件
C.用它可以比较不同液体密度的大小 D.用它可以测出液体密度的大小
17、如图,两个形状、大小、材料完全相同的实心物体1和2,放在水平桌面上,它们对桌面产生的压力F或压强p的大小关系正确的是( )
A.F1=F2 B.F1>F2 C.p1=p2 D.p1>p2
18、—个边长为a的立方体铁块从图(甲)所示的实线位置(此时该立方体的下表面恰与水面齐平),下降至图中的虚线位置,则图(乙)中能正确反映铁块所受水的浮力的大小F和铁块下表面在水中的深度h关系的图像是( )
19、很多动物为了适应自身生存的环境,进化出了符合一定物理规律的身体部位,对此,从物理学的角度给出的解释中不正确的是 ( )
A.骆驼的脚很大,可以减小压力,从而使其在沙漠中自如行走
B.啄木鸟的嘴很尖细,可以增大压强,从而凿开树杆,捉到躲藏在深处的虫子
C.壁虎的脚掌上有许多“吸盘”,从而利用大气压使其在天花板上也不会掉下来
D.深水里的海鱼,捕到岸上时会死掉,主要原因是水面上的压强比深水处小得多
20、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
21、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.F1 B.F2 C.F3 D.F4
22、在下列现象中,应用了大气压作用的是( )
A.将风筝放上天 B.用针筒注射器把药液注入肌肉
C.用吸管吸饮料 D.火箭喷射高温燃气而升空
23.(04长春)2003年10月15日,我国成功的将“神州五号”飞船送上预定轨道。杨利伟在太空中以_________为参照物认为自己是静止的;杨利伟在太空中处于失重状态,他的质量____________(选填“变大”“变小”或“不变”)
24.(04北京丰台区)某同学用脚踢了一下足球,自己的脚却感到很疼,这个现象说明物体间力的作用是__________________的。
25.(04北京丰台区)用力捏一下空易拉罐,可以看到易拉罐变瘪了,说明力可以使物体发生_________。
26.(04辽宁大连)如图1所示,跳水运动员在向下压跳板的过程中,压跳板的力的作用效果是使跳板发生 .跳板弹起过程中,跳板推运动员的力的作用效果是使运动员的 发生改变.
27.(04临沂) 向空中抛出去的物体,由于受到( )作用,物体最终会落回地面上来。
28、用塑料瓶、透明胶带、螺母、麦管(或塑料管)、容器和水等,按图制作了一只潜水艇模型.为使潜水艇下沉,则必须从进排气管处 (吹气/吸气),潜水艇在下沉的过程中所受到水的压强 (减小/不变 /增大).
29、古人称黄河水是“一石水,六斗泥”。创意中学综合实践小组从黄河中取了2×10-3m3的水,称得质量为2.2kg,由此可知含泥沙的黄河水的密度为_____________kg/m3。一条货船在黄河中航行时,浸在水中的体积是30m3。船受到的浮力为____________N。在码头将货物卸下后,河水对船底压强大小的变化情况是 (本题g取10 N/kg)。
图1
图4
甲
丙
乙
图2
第5题图
F1
F2
F3
F4