浮力[下学期]

文档属性

名称 浮力[下学期]
格式 rar
文件大小 73.7KB
资源类型 教案
版本资源 苏科版
科目 物理
更新时间 2006-03-21 20:09:00

图片预览

文档简介

年级:初三 科目:物理
浮力
一、基础知识
(一)浮力的产生
(二)阿基米德原理
(三)计算浮力的方法
(四)物体的浮沉条件
(五)应用
二、典型应用
三、习题
(一)掌握篇
(二)提高篇
答案
【基础知识】:
一、浮力的产生:
浸在液体中的物体受到液体向上托起的力叫做浮力。
当一个正立方体浸在液体中处于某一位置A时,如图1所求,由于上,下两表面的深度不同,所受液体的压强不同,下表面受到的向上的压强大于上表面受到的向下的压强,从而使物体受到向上的压力大于向下的压力,这两个压力的差就是液体对物体的浮力。物体处于位置B,则浮力就是物体受到的向上的压力。浮力既是压力差。
二、阿基米德原理
1、文字表述
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。
2、数学表达式
3、几点说明
(1)本定律包含三点内容:①浮力的施力者和受力者;②浮力的方向;③浮力的大小。
(2)物体所受的浮力的大小只与物体排开液体的体积及液体的密度有关,而与物体浸在液体中的深度、物体的质量、密度及物体的形状均无关。
(3)适用范围:本定律对于物体在液体或气体中都适用。
三、计算浮力的方法:
1、根据浮力产生的原因计算
如果上下表面都与水面相平行的规则物体,且知道它的上、下表面在液体内的深度、上、下表面的面积及液体的密度,便可根据深度计算压强,再算出上、下压力差,即浮力来。
2、应用阿基米德原理计算
这是计算浮力的最基本的方法,只要和已知,或者可以由其他条件求得,即可利用进行计算。
3、利用平衡条件计算浮力
(1)当物体处于漂浮或悬浮状态,只受重力和浮力,。如果知道重力或根据其它条件求出重力,即可求出浮力。
(2)当物体在三个力的作用下处于平衡状态时,也可以利用三个力的关系求出浮力,例如,挂在弹簧秤上的物体浸入液体中时,(为物体浸在液体中时弹簧秤的示数)。又如,漂浮在液体表面的物体,下面还挂着另一个物体,则物体受到的浮力,只要知道和由其它条件得到另一物对它的拉力,即可求出浮力。
四、物体的浮沉条件
1、物体浮沉条件的分析与表达
讨论物体的浮沉问题的前提有二。一是物体浸没在液体中,二是物体只在重力和浮力作用下。
与的关系 与的关系 现象
< < 下沉
= = 悬浮
> > 上浮
物体浮沉条件的表达式中物的密度是指平均密度。
浸没在液体中的物体,若受力不平衡,合力不等于零,则物体的运动状态将发生改变,下沉的物体下沉到底时,将受到底部的支承力的作用,当三力平衡即时,物体静止于液体底部;上浮的物体上升至液面,部分体积露出时,逐渐减小,直至时,物体将漂浮于液面,处于平衡状态。
2、漂浮与悬浮的比较
漂浮与悬浮的共同点:二者都是平衡状态。
漂浮与悬浮的不同点:漂浮物体的,,是浮物体的,。
五、阿基米德原理及物体浮沉条件的应用
1、船
船属于漂浮物体,。
轮船的排水量是轮船满载时排开水的质量。根据轮船的排水量,即可求出轮船受到的浮力。
2、潜水艇、气球、飞艇
潜水艇、气球、飞艇共同一处是可以上浮、下沉、悬浮,不同之处只是控制的方法不同。
潜水艇是利用改变自重,实现它的上浮和下潜。气球和飞艇的升空和下降,主要是靠改变它们所受浮力来实现的。
【典型应用】:
1、必须弄清楚的一些概念
(1)物重G与弹簧秤的示数
弹簧秤的示数显示了,物体拉弹簧的力,或弹簧拉物体的力的大小,和是一对作用力和反作用力。在浮力问题中通常弹簧的示数,就给出了。如图2,物体在空气中静止,与二力平衡。如果物体浸在液体中静止,、、G三力平衡,此时。
(2)物重G与物体排开的液重
当物体完全浸没,。
(3)浸在(浸入)与浸没(没入)
浸在(浸入)是指物体一部分在液体中,或物体全部在液体中的两种情况。
浸没(没入)是指物体全部在液体中的一种情况。
(4)上浮、漂浮、悬浮
物体只受重力和浮力作用下,如果物体向上运动的状态叫做上浮;如果,物体静止在液面上的状态叫做漂浮,如果物体没入液体中静止叫做悬浮。
(5)物体的密度与液体的密度。
(6)物体的体积,物体排开液体的体积,物体露出液面的体积。
如图3所示,物体漂浮在液面上,是物体的体积,是物体浸入液体中的体积,是物体露出液面的体积。所以=+。
2、浮力的计算
例1:体积相同的铁球、铝球和木块,浸在液体中的情况如图4所示,则比较它们受到的浮力:
A.铁球受到的浮力最大
B.铝球受到的浮力最大
C.木块受到的浮力最大
D.它们受到的浮力一样大
分析与解:根据阿基米德原理可知,物体受到浮力的大小由两个因素决定,一是液体的密度,二是排开液体的体积。铁球 、铝块、木块浸在同一种液体中,相同,且它们的体积相同,全部浸没在液体中,因此它们排开液体的体积相等,所以铁球、铅块、木块受到的浮力一样大。
正确答案应为D。
说明:铁球、铝块、木块三个物体的密度不同,重力不同,形状不同,浸在液体中不同深度的地方,但却受到同样大小的浮力。说明浮力说明大小与组成物体的物质的密度,物体的重力、物体的形状及全浸物体在液体中的深度都无关。
例2:一个物体重为88.2牛,将其放入密度为千克/米3的液体中静止,受到的浮力为78.4牛,若此物体放入水中静止时,受到的浮力为 牛。
分析与解:判断物体有浮沉有两种方法:
(1)受力比较法:物体静止在水中,有三种情况,如果,可能漂浮或悬浮,如果,物体处于沉底静止状态。本题,静止在的液体中受到浮力则物体在此液体中沉底静止。
(2)密度比较法:计算出物体的密度,与水的密度相比较,确定其浮沉。
根据上个状态可计算
∴物体在水中静止时一定漂浮。
∴浮力与重力平衡,
例3:如图5所示,A、B两物体静止在水中,则:
A.两物体受到的浮力一定相等。
B.两物体受到的浮力不等,A物体受到的浮力大。
C.两物体的密度不等,B物体的密度大。
D.两物体的重力不等,B物体的重力大。
分析与解:两个物体静止在水中,其中A物体漂浮,B物体悬浮。则它们受到的浮力都与其重力相等。但题目中没有提供它们重力是否相等的条件,因而就不能从比较物体受到的浮力的大小。
题目中也没说明,A、B两个物体体积大小的情况,因而就不能根据来比较物体受到的浮力,也就不能推断出重力的大小。A、B、D三个选项都是错误的。
本题的正确答案应是C,这是利用物体的密度与液体的密度相比较得出的。
A物体漂浮:;B物体悬浮:。
液体的密度相同。
说明:由于漂浮和悬浮物体在液体中受到的浮力都等于它们受到的重力,所以常常将这两种情况混淆。因而在分析问题时,不但要注意抓住这两类现象的相同点。同时还要特别注意抓住它们之间的不同点,这正是解题的关键。漂浮物体。而悬浮的物体,。
例4:弹簧平下挂一金属块,当金属块浸没在水中时,弹簧秤的示数是29.4牛,这个金属块所受的重力是多少?(已知金属的密度为7.0×103千克/米3)。
分析与解:浮力问题的一般解题步骤:
(1)通过审题明确研究对象,确定它所处的状态。若物体浸没在液体中,;若物体浮在液面上,,因此。
(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。
例题中弹簧秤下面挂着的金属是研究对象。当金属块浸没在水中时,受到浮力、拉力、重力的作用。其受力示意图如图6所示。
将公式、数值代入
已知,就可推导计算金属块的重力。
例5:一木块浮在水面上,露出水面的体积为32厘米3,把露出水面的部分截去后,原水下部分又有24厘米3体积露出水面,求:(1)木块的体积。(2)木块的密度。
分析与解:
审题确定研究对象所处状态,画出状态图分析研究对象受力情况画出示意图。
解法一:
木块被截前后受力分别如图7(甲)(乙)所示。
其中(甲)图中
,(乙)图中,
(甲)图中
(乙)图中
代入公式展开
(1)-(2)式得:
代入(1)式
解法二:漂浮物体


即漂浮体静止时,被液面分成两部分,其中与物体整体之比为物体密度与液体密度之比,而且无论如何切割物体,因为物体密度均匀,密度不改变,那么剩余部分静止时,被液面分成两部分的体积比不变。
则本题中:
例6:一个实心小球分别被放入盛有足够多的水和酒精的容器中,小球受到的浮力分别为0.9牛和0.8牛,已知水和酒精的密度之比为5∶4,求小球的密度。
分析与解:
在通常求解浮力的题目中,物体浸在液体中的状态,无论是漂浮,悬浮还是沉底,都是已知的,而本题却未知,此题比较新颖和特殊,值得认真研究。
物块自由投入液体中时:(1);(2)。这一规律是计论“隐含物体”浮沉习题的基本出发点。
解法一:由物体自由投入液体中:,因
小球在酒精中沉底,即。又由题意:
两式解得:,可知小球在水中漂浮,则。
再由,代入公式,得
解法二:由题意:
两式解得:,又因物体投入液体中时,得,故小球在水中漂浮,,所以小球在酒精中沉底,即,再由。
【习题】:
一、掌握篇:
1、将一个物体挂在弹簧秤下,弹簧秤的示数是1.96牛,若把它浸没在水中时,弹簧秤的示数是1.47牛,则此物体的体积为 米3,物体的密度为 千克/米3。
2、质量相等的木块和冰块(
)漂浮在水中,木块受到的浮力 冰块受到的浮力,木块排开水的体积 冰排开受到的体积(填“大于”,“等于”“小于”)。
3、某物体浸没在水中时,弹簧平的示数是它在空气中称时的4/5,则物体的密度等于 千克/米3。
4、将铁块浸在水银中,它静止时浸在水银中的体积是总体积的 。()
5、一个正方体木块漂浮在水面上,水上部分与水下部分体积比为3∶7,则这个木块的密度为 千克/米3。
6、把一个木块和一铁块捆在一起放入水中,恰能悬浮,已知,则铁块与木块的质量之比是 。
7、一只密封的箱子体积是,质量是4千克,不慎落入水中,木箱在水中将( )
A.上浮 B.下沉 C.悬浮 D.无法判断
8、一木块放入盛满水的容器中,溢出水的质量是10克。若将它放入盛满酒精的容器中,溢出酒精的质量是:()()( )
A.8克 B.10克 C.12.5克 D.无法确定
9、将一个实心球分别放入水、盐水和水银中,如图8所示,实心球受到的浮力分别用、、表示,比较浮力大小,应为:( )
A.=> B.>>
C.>> D. >=
10、体积相同的A、B两个物体浸在某种液体中,静止时如图9所示,比较A、B两个物体的质量的大小,应为:( )
A.A比B的质量大
B.A比B的质量小
C.A、B的质量一样大
D.若其中有空心的,就无法判断
11、甲、乙两上实心的金属球,它们的质量相同,其密度分别是和。甲球挂在甲弹簧秤下,乙球挂在乙弹簧秤下,并且让金属球全部没入水中。这时:
A.甲、乙两球所受浮力之比为2∶1
B.甲、乙两球所受浮力之比是1∶2
C.甲、乙两弹簧秤示数之比是8∶9
D.甲、乙两弹簧平示数之比是11∶12
二、提高篇:
1、重90牛的球放入足够多的密度为0.8×103千克/米3的油中静止时,受到的浮力为80牛,该球放入足够多的水中静止,受到的浮力为 牛。
2、正立方体木块边长为a,密度是,且。它在水中静止时,受到的浮力是 ,如果木块有上、下表面都与液面保持平行,木块下表面在水中的深度是 。
3、将一方盒放入水中时,方盒浮在水面上,若在方盒底部均匀贴满3厘米厚的塑料后,方盒露出水面的部分减少了1.8厘米,则塑料的密度是 千克/米3。
4、甲、乙两个体积相等的实心球吊在两个弹簧秤下,分别浸没在水和酒精中静止。已知,比较两个弹簧秤示数大小,下列判断正确的是:( )
A.挂甲球的弹簧秤示数大
B.挂乙球的弹簧秤示数大
C.两个弹簧秤示数一样大
D.无法判断哪个弹簧乎的示数大
5、将铝、铁、铜 制成的三个实心金属球,用细线拴好,分别挂在三只完全相同的弹簧秤下,将三个金属球都浸没在水中,此时三只弹簧秤的示数相同,现在将三个金属提出水面则:
A.挂着铅球的弹簧秤示数最小
B.挂着铁球的弹簧秤示数最小
C.挂着铜球的弹簧秤示数最小
D.三个弹簧秤示数相同
6、质量相等的A、B、C三个小球,放在同一液体中,A球漂浮,B球悬浮,C球沉在容器底部,下列说法正确的是:
A.如果三个小球都是空心的,它们的体积可能相等
B.如果三个小球的材料相同,则A、B两球一定是空心的
C.如果三个小球材料是空心的,则A球体积最大,C球的体积最小
D.如果三个小球都是实心的,则A球的体积最大,C球的体积最小
7、如图10所示,在一个较大的容器的水面上放一木块,木块上放一个体积为1分米3,重7.84牛的物体,此时木块漂浮。如果将物体从木块上拿下并放入水中,当木块和物体都静止时,容器中的水面将:
A.上升 B.下降 C.不变 D.无法判断
8、一木块放在水中静止时,有13.5厘米3的体积露出水面,如图11(甲)所示,现将一体积为5厘米3的金属块放在木块上面,木块刚好全部浸在水中,如图11(乙)所示,求金属的密度?
9、边长为1 分米的正立方体木块,漂在酒精面上时,有一半的体积露出液面,如图12(甲)所示。将木块从底部去掉一部分,粘上体积同样的玻璃后,投入某种液体中,它们漂浮,如图12(乙)所示,此时液体对它竖直向上的压强为980帕,酒精的密度为0.8×103千克/米3,玻璃的密度为2.4×103千克/米3,胶的质量和体积可忽略,求:(1)木块的密度?(2)玻璃的质量?
10、一圆柱形容器的内截面积为150厘米2,内装一定量的水,一物体重7.84牛,用细绳挂着部分浸入水中,绳的拉力为0.49牛。现把物体露出水面的部分切除,则水对容器底的压强减小98帕,求物体原来的体积是多少?
【答案】:
一、掌握篇:
1、
2、等于;等于
3、
4、79∶136
5、
分析:漂浮体
6、39∶51
7、A
8、B
9、C
10、B
11、A、C
二、提高篇:
1、90
2、
3、
4、A
5、C
分析:分别以三个金属球为研究对象分析受力如图13所示
列出方程
代入公式
正确答案塑应为C。
6、B、C、D
7、C
8、
分析与解:
第一个状态如图14(甲)所示,以木块研究对象,第二个状态如图14(乙)所示,以金属和木块整体为研究对象。画出受力的示意图。
解:∵
(2)-(1)得
代入公式

9、(1);(2)千克
10、
分析与解:
图15中切除后剩余部分浮出水面的体积等于容器内水面下降部分体积,即。这是解题的关键。
解:第一状态中有:
设切除后水面下降深度为,减小体积为,则
又∵

第二状态中露出水面体积为


切除后剩余物体浮在水面有: