人教版中考物理三轮专项复习 专项突破(四)　浮力的相关计算课件

中考三轮专项复习
物理人教版
专项突破(四)　浮力的相关计算
1.计算浮力的方法
(1)称重法:F浮=G-F(用弹簧测力计测浮力)。
(2)压力差法:F浮=F向上-F向下(用浮力产生的原因求浮力)。
(3)漂浮、悬浮:F浮=G物(二力平衡求浮力)。
(4)阿基米德原理:F浮=G物或F浮=ρgV排(知道物体排开液体的质量或体积时常用)。
2.浮力计算题方法总结
(1)确定研究对象,认准要研究的物体。
(2)分析物体受力情况,判断物体在液体中所处的状态(漂浮、悬浮、下沉、上浮)。
(3)根据浮沉条件列出等式(一般平衡状态的居多)。
3.必须弄清楚的一些概念
(1)物重G与视重F。(2)物重G与物体排开的液体重G排。(3)浸在(浸入)与浸没(没入)。(4)上浮、漂浮、悬浮。(5)物体的密度ρ物与液体的密度ρ液。(6)物体的体积V物、物体排开液体体积V物、物体露出液体的体积V露。
4.解浮力问题经常用到的一些规律和概念
(1)二力平衡条件(推广到三力平衡)。(2)密度。(3)液体内部压强规律。(4)浮力。(5)阿基米德原理。(6)物体浮沉条件。
5.漂浮问题“五规律”(历年中考考查频率较高)
规律一:物体漂浮在液体中,所受的浮力等于它受到的重力。
规律二:同一物体漂浮在不同液体里,所受浮力相同。
规律三:同一物体漂浮在不同液体里,在密度大的液体里浸入的体积小。
规律四:漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,物体密度就是液体密度的几分之几。
规律五:将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力等于液体对物体增大的浮力。
类型一　称重法
例1(2019·安徽一模)在弹簧测力计下悬挂一个铝球,在空气中测力计示数是5.4 N,把铝球浸没在水中时,弹簧测力计的示数是2.4 N,则铝球在水中受到的浮力为3　N,该铝球是空心　(选填“空心”或“实心”)的。(g取10 N/kg,ρ铝=2.7×103 kg/m3)。?
类型一　称重法
例1(2019·安徽一模)在弹簧测力计下悬挂一个铝球,在空气中测力计示数是5.4 N,把铝球浸没在水中时,弹簧测力计的示数是2.4 N,则铝球在水中受到的浮力为3　N,该铝球是空心　(选填“空心”或“实心”)的。(g取10 N/kg,ρ铝=2.7×103 kg/m3)。?
对应练1(2018·安徽六安一模)如图所示,一个重5.4 N的金属块用细线挂在弹簧测力计下,浸没水中后金属块受到的浮力是2 N,此时弹簧测力计的示数是3.4　 N。?
对应练1(2018·安徽六安一模)如图所示,一个重5.4 N的金属块用细线挂在弹簧测力计下,浸没水中后金属块受到的浮力是2 N,此时弹簧测力计的示数是3.4　 N。?
解析:此时弹簧测力计的示数
F=G-F浮=5.4 N-2 N=3.4 N。
类型二　阿基米德原理
例2(2019·安徽全椒县一模)如图所示,用细绳将质量为400 g,体积为500 cm3的木块系住,使木块浸没在液体中,当木块静止时细绳对木块的拉力为2 N,液体的深度为20 cm,则木块在液体中所受的浮力为6　N,液体对容器的压强为2 400　Pa。(g取10 N/kg)?
解析:木块的重力G=mg=0.4 kg×10 N/kg=4 N,
由题图可知,木块静止在液体中,木块受向上的浮力、向下的重力和向下的拉力,
由力的平衡条件可得,木块在液体中所受的浮力
F浮=G+F拉=4 N+2 N=6 N;
木块排开液体的体积:
V排=V=500 cm3=500×10-6 m3,
由F浮=ρ液V排g得液体的密度
液体对容器底部的压强
p=ρ液gh=1.2×103 kg/m3×10 N/kg×0.2 m=2 400 Pa。
对应练2(2019·湖南湘西州中考)一个体积为1×10-3 m3的铁球浸没在水中,它受到水对它的浮力为10　N(水的密度为1×103 kg/m3,g取10 N/kg)。?
对应练2(2019·湖南湘西州中考)一个体积为1×10-3 m3的铁球浸没在水中,它受到水对它的浮力为10　N(水的密度为1×103 kg/m3,g取10 N/kg)。?
解析:铁球浸没在水中时排开水的体积V排=V=1×10-3 m3,
铁球受到水的浮力F浮=ρ水gV排=1×103 kg/m3×10 N/kg×1×10-3 m3=10 N。
类型三　压力差法、平衡法(漂浮或悬浮)
例3(2019·湖北宜昌中考)
如图是我国自主研制的首款大型水陆两栖飞机“鲲龙AG600”,某次执行任务时它的质量为38 t,当它停在水面上时,排开水的体积是38　m3,受到的浮力为3.8×105　N。(g取10 N/kg,ρ水=1×103 kg/m3)?
类型三　压力差法、平衡法(漂浮或悬浮)
例3(2019·湖北宜昌中考)
如图是我国自主研制的首款大型水陆两栖飞机“鲲龙AG600”,某次执行任务时它的质量为38 t,当它停在水面上时,排开水的体积是38　m3,受到的浮力为3.8×105　N。(g取10 N/kg,ρ水=1×103 kg/m3)?
方法归纳压力差法是根据浮力的定义来计算浮力的,物体上下两表面的压力差就是浮力的大小。
平衡法是根据物体的漂浮或悬浮时重力与浮力是一对平衡力,来计算浮力。
对应练3“蛟龙号”是我国首台自主设计、自主集成研制、世界上下潜最深的作业型深海载人潜水器。“蛟龙号”体积约为30 m3,空载时质量约为22 t,最大荷载240 kg。
(1)“蛟龙号”空载漂浮在水面时受到的浮力为多大?
(2)若“蛟龙号”某次满载时下沉是采用注水方式实现的,则至少注入水的体积是多少?(海水密度取1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
对应练3“蛟龙号”是我国首台自主设计、自主集成研制、世界上下潜最深的作业型深海载人潜水器。“蛟龙号”体积约为30 m3,空载时质量约为22 t,最大荷载240 kg。
(1)“蛟龙号”空载漂浮在水面时受到的浮力为多大?
(2)若“蛟龙号”某次满载时下沉是采用注水方式实现的,则至少注入水的体积是多少?(海水密度取1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
答案:(1)2.2×105 N　(2)7.76 m3　
解析:(1)“蛟龙号”空载漂浮在水面时,根据漂浮条件可知潜艇受到浮力
F浮=G空载=m空载g=22×103 kg×10 N/kg=2.2×105 N;
(2)满载时需要下沉时潜水器排开海水的体积V排=V船=30 m3,
此时F浮'=ρ海gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×30 m3=3×105 N,
满载总重力G满=m满g=(22×103 kg+240 kg)×10 N/kg=2.224×105 N,
G注水=F浮'-G满=3×105 N-2.224×105 N=7.76×104 N,
则由G=mg=ρgV可得注入水的体积
1.(2019·湖南怀化中考)一个重为0.5 N的木块放入装有水的烧杯中,木块处于漂浮状态,则木块受到的浮力是0.5　N;若再沿烧杯壁往烧杯中缓慢地倒入浓盐水,则木块受到的浮力将不变　(选填“变大”“不变”或“变小”)。?
1.(2019·湖南怀化中考)一个重为0.5 N的木块放入装有水的烧杯中,木块处于漂浮状态,则木块受到的浮力是0.5　N;若再沿烧杯壁往烧杯中缓慢地倒入浓盐水,则木块受到的浮力将不变　(选填“变大”“不变”或“变小”)。?
解析:将重为0.5 N的木块放入装有水的烧杯中,静止时木块处于漂浮状态,所以木块所受浮力的大小为F浮=G=0.5 N;
木块漂浮,所以木块的密度小于水的密度,如果再沿烧杯壁往烧杯中缓慢地倒入浓盐水,木块的密度不变,水的密度变大,所以,木块仍然漂浮,所受浮力F浮'=G=0.5 N,所以浮力不变。
2.(2019·福建中考)如图,气球下面用细线悬挂一石块,它们恰好悬浮在水中。已知石块与气球的总重力为G总,则气球受到的浮力F浮<　G总(选填“>”“<”或“=”);若水温升高,石块将上浮　(选填“上浮”“下沉”或“保持悬浮”)。?
2.(2019·福建中考)如图,气球下面用细线悬挂一石块,它们恰好悬浮在水中。已知石块与气球的总重力为G总,则气球受到的浮力F浮<　G总(选填“>”“<”或“=”);若水温升高,石块将上浮　(选填“上浮”“下沉”或“保持悬浮”)。?
解析:气球下面用细线悬挂一石块,它们恰好悬浮在水中。
则F浮气球+F浮石块=G总,
所以气球受到的浮力F浮气球 水温升高时,气球内空气的体积变大,排开水的体积变大,
由F浮=ρ水V排g,
气球受到的浮力将变大;石块受到的重力不变,此时气球和石块受到的浮力大于自重,石块将上浮。
3.(2019·天津中考)小明在学习“阿基米德原理”时,做了如图所示的实验。由图可知物体A所受浮力为1　N;由阿基米德原理可知,丙图中弹簧测力计的示数应为15　N。?
3.(2019·天津中考)小明在学习“阿基米德原理”时,做了如图所示的实验。由图可知物体A所受浮力为1　N;由阿基米德原理可知,丙图中弹簧测力计的示数应为15　N。?
解析:物体浸没在液体中受到的浮力F浮=2 N-1 N=1 N;
根据阿基米德原理可知G排=F浮=1 N;
由于F丙-F丁=G排,所以,F丙=G排+F丁=1 N+0.5 N=1.5 N。
4.(2018·重庆中考)水平升降台面上有一个足够深、底面积为40 cm2的柱形容器,容器中水深20 cm,则水对容器底部的压强为2 000　Pa,现将底面积为10 cm2、高20 cm 的圆柱体A悬挂在固定的弹簧测力计下端,使A浸入水中,稳定后,A的下表面距水面4 cm,弹簧测力计的示数为0.8 N,如图所示,然后使升降台上升7 cm,再次稳定后,A所受的浮力为1.2　N。(已知弹簧受到的拉力每减小1 N,弹簧的长度就缩短1 cm,g取10 N/kg)?
解析:水对容器底部的压强
p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.2 m=2 000 Pa;
物体A下表面距水面4 cm时受到的浮力
F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×4×10×10-6 m3=0.4 N,
根据力的平衡,物体的重力
G=F浮+FT=0.4 N+0.8 N=1.2 N;
升降台上升7 cm,相当于物体A向下移动7 cm(假设A物体未向上移动)
此时物排开水的体积增加量
10×7×10-6 m3=7×10-5 m3,
液体在容器中上升的高度
综上,升降台上升7 cm,物体受到的浮力
F浮1=ρ水gV排'=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×12.4×10×10-6 m3=1.24 N>G,
物体将漂浮,所受浮力等于重力,F浮2=1.2 N。
5.(2018·广西桂林中考)如图所示,一段粗细、质量均匀的蜡块,重为G1,长为L,与一重为G2的铁块通过轻质细绳相连,竖立漂浮在水面上,露出水面的长度为L0,则蜡块和铁块所受水的浮力F浮=G1+G2　,若多次截掉蜡块露出水面的部分,直到蜡块上表面与水
解析:蜡块与铁块通过轻质细绳相连,竖立漂浮在水面上时,根据漂浮条件可知,F浮=G1+G2;
当蜡块漂浮时,根据阿基米德原理可得
6.(2019·内蒙古通辽中考)2018年5月13日,中国首艘国产航母001A型航空母舰离开大连港码头,开始海试。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)请问:
(1)航母001A设计排水量6.7×104 t,那么它满载时受到的浮力是多少?
(2)海面下8 m处的压强是多少?
(3)一位体重为600 N的歼15舰载机飞行员,每只脚与水平甲板的接触面积是200 cm2,则他双脚站立时对甲板的压强是多少?
6.(2019·内蒙古通辽中考)2018年5月13日,中国首艘国产航母001A型航空母舰离开大连港码头,开始海试。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)请问:
(1)航母001A设计排水量6.7×104 t,那么它满载时受到的浮力是多少?
(2)海面下8 m处的压强是多少?
(3)一位体重为600 N的歼15舰载机飞行员,每只脚与水平甲板的接触面积是200 cm2,则他双脚站立时对甲板的压强是多少?
答案:(1)6.7×108 N　(2)8×104 Pa　(3)1.5×104 Pa　
解析:(1)根据阿基米德原理可得,该航母满载时受到的浮力
F浮=G排=m排g=6.7×104×103 kg×10 N/kg=6.7×108 N;
(2)海面下8 m处的压强
p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×8 m=8×104 Pa;
(3)飞行员每只脚与水平甲板的接触面积是200 cm2,
所以飞行员双脚站立的受力面积S=2×200×10-4 m2=4×10-2 m2,
飞行员站立在水平甲板上,对甲板的压力F=G,
站立时对甲板的压强
7.(2019·安徽长丰县二模)如图甲,棱长为10 cm的正方体木块静止时部分体积浸入水中,如果在木块的上表面施加一个大小为4 N的竖直向下的力,木块刚好浸没在水中。(水的密度为1.0×103 kg/m3,酒精的密度为0.8×103 kg/m3)
(1)求木块的密度。
(2)如果把该木块放入酒精中静止时,如图乙所示,则木块下表面所处的深度为多少?
答案:(1)0.6×103 kg/m3　(2)7.5 cm
解析:(1)木块浸没在水中时,受到向下的重力G木和压力F,向上的浮力F浮,
木块处于平衡状态,所以G木+4 N=F浮,
因为G木=mg=ρ木gV木,F浮=ρ水gV排,
V木=V排
所以ρ木gV木+4 N=ρ水gV排,
解得ρ木=0.6×103 kg/m3。
(2)木块在酒精中漂浮,根据漂浮条件F浮=G木和阿基米德原理F浮=ρ酒精gV排'得:ρ木gV木=ρ酒精gV排',
解得V排'=7.5×10-4 m3;
则木块下表面所处酒精的深度为
8.(2019·安徽蚌埠二模)水平台面上的玻璃槽中装有适量的水,将一边长为20 cm的正方体物块轻轻放入水中,待其静止,如图甲所示。(已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)求该物块的密度;
(2)如图乙所示,用力F垂直向上作用在物块的上表面,使物块露出水面的高度为10 cm并保持静止,求此时力F的大小。
答案:(1)0.75×103 kg/m3　(2)20 N
解析:(1)正方体物块轻轻放入水中,当其静止时,处于漂浮状态,
解得ρ物=0.75×103 kg/m3;
(2)由题图可知,物体浸入水中的体积为物体体积的一半,由阿基米德原理可知,此时物体受到的浮力为
F浮'=ρ水gΔV排=1×103 kg/m3×10 N/kg×(0.2 m)2×0.1 m=40 N;
物体的重力为G=mg=ρ木gV=0.75×103 kg/m3×10 N/kg×(0.2 m)3=60 N;
则物块受到的拉力为F=G-F浮'=60 N-40 N=20 N。
谢谢
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