“浮力”考點(diǎn)解析 山東省高唐縣琉寺中學(xué) 李洪生 本部分的考點(diǎn)主要以填空題、選擇、計(jì)算和實(shí)驗(yàn)題型出現(xiàn),其中阿基米德原理和物體的漂浮條件應(yīng)用可以用實(shí)驗(yàn)題型出現(xiàn)。在計(jì)算題中,阿基米德原理、浮力產(chǎn)生的原因、物體的浮沉條件和物體的漂浮條件常常緊密聯(lián)系,增加了解題的難度,主要考查綜合分析和解決問(wèn)題的能力。
考點(diǎn)一:阿基米德原理及其應(yīng)用
阿基米德原理適用于所有液體和氣體。公式 ,決定因素是 。用稱重法測(cè)量浮力大小可以得出阿基米德原理。
例1 某同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究影響浮力大小的因素,做了如圖1所示的一系列實(shí)驗(yàn)。
?。?)對(duì)比分析②③兩次實(shí)驗(yàn),得出的結(jié)論是: ;
對(duì)比分析③④兩次實(shí)驗(yàn),得出的結(jié)論是: ;
對(duì)比分析④⑤兩次實(shí)驗(yàn),得出的結(jié)論是: ;
(2)綜合分析和歸納上述實(shí)驗(yàn),得到的較為完整的結(jié)論是:_______________________。
考點(diǎn)二:根據(jù)物體的浮沉條件判斷物體的沉浮
判斷物體的浮沉,這可以用以下兩種方法去確定:
(一)用物體的浮沉條件,如果(浸沒(méi)在液體中)F浮 G物,則物體懸浮,如果F浮 G物則物體下沉,如果F浮 G物則物體上浮最終靜止時(shí)漂浮,
?。ǘ┯忙岩汉挺盐锏拇笮£P(guān)系即當(dāng)ρ液=ρ物時(shí) 物體 ;當(dāng)ρ液<ρ物時(shí)物體 ;當(dāng)ρ液>ρ物時(shí)物體 最終漂浮。
例2 如圖2所示,將兩塊相同的橡皮泥做成實(shí)心球形和碗形,分別放入相同的甲、乙兩杯水中,靜止時(shí)甲杯中橡皮泥所受的浮力___________乙杯中橡皮泥所受的浮力(選填“大于”、“小于”或“等于”),______杯中水面升高得多。
考點(diǎn)三:浮力的計(jì)算
計(jì)算浮力有四種方法,但具體用哪種方法,一般思路是要先首先判斷物體的浮沉,確定物體的浮沉后,如果V排和ρ液都已知或者是能解決,就要以用阿基米德原理公式求解,否則就要其它方法。
例3 某人提起鋁塊的質(zhì)量最大是34千克。問(wèn)在水中能提起的鋁塊質(zhì)量是多少千克?(已知ρ鋁=2.7×103千克/米3 g=10N/kg )
分析與解:人能夠提起最重的重物,無(wú)論在空氣中還是在水中,人對(duì)重物所加的最大拉力是不變的;在空氣中對(duì)鋁塊進(jìn)行受力分析:受到的重力和拉力是一對(duì)平衡力。
即F拉=G=340N
在水中,對(duì)鋁塊進(jìn)行受力分析:受到的重力、拉力和浮力是平衡力。
則有:F拉+F?。紾’ 所以:F拉=G’—F浮
當(dāng)鋁塊全部進(jìn)入水中時(shí),受到的浮力最大,此時(shí)V排等于物體的體積,則有:
也就是說(shuō)人在水中能提起的鋁塊質(zhì)量是54千克。
考點(diǎn)四:阿基米德原理和物體浮沉條件的綜合應(yīng)用
例4 一個(gè)漂浮在小型游泳池水面上的小船,一個(gè)人從池里撈下面幾種物體放入船中,其中能使池中水面升高的是( )
A.從池中撈鐵塊 B.從水面上撈木塊
C.從池中撈石塊 D.將池中的一些水裝入船中
解析:要判斷池中水面上升、下降或是不變,應(yīng)比較被撈物體在撈起前排開(kāi)水的體積和船排開(kāi)水的體積以及撈起后和船作為一個(gè)整體漂浮時(shí)排開(kāi)水的體積的關(guān)系,也就是比較物體被撈起前后浮力的大小是否變化。從池中撈鐵塊或石塊前,船在水中漂浮,所受浮力等于船重力,鐵塊或石塊沉底,所受浮力小于重力,而撈起后與船作為一個(gè)整體漂浮,所受浮力等于船重加鐵塊或石塊重,所受浮力增大,排開(kāi)水的體積增大,池中水面升高。木塊撈起前后均漂浮在水面上,所受浮力不變,水面高度不變。水懸浮在水中時(shí)和撈到船上后,所受浮力不變,排開(kāi)水的體積不變,水面高度不變。
例5 如圖3所示,在燒杯中漂浮著一塊冰,冰中夾著一小塊石子。當(dāng)冰完全熔化為水時(shí),水面將如何變化?
解析:冰化成水,原來(lái)冰所排開(kāi)水的體積被水占據(jù),只要分析清楚冰未化成水前占有的體積V1冰化成水的體積V2之間的關(guān)系,即可得知水面的變化情況。若V1=V2,水面不動(dòng);V1<V2,水面上升;V1>V2,水面下降。
如果水面漂浮的是純凈的冰塊,它的重力G=ρ冰gV,排開(kāi)水的體積為V1,有ρ冰gV=ρ水gV1;冰化為水后,水的重力等于冰的重力,有ρ冰gV=ρ水gV2??梢钥闯鯲1=V2。冰化為水后水面既不上升也不下降,液面高度不變。“浮力”典例賞析 山東省高唐縣琉寺中學(xué) 李洪生1.浸沒(méi)在鹽水中的雞蛋(不沉底),所排開(kāi)鹽水的重力大約為( ?。?/p>
A.0.5N B.5N C.50N D.500N
思路解析:浸沒(méi)在鹽水中的雞蛋將懸浮,因此雞蛋的重力等于排開(kāi)水的重力,而一個(gè)雞蛋的重力大約為0.5N。
答案:A
2.把重5 N、體積為0.6cm3的物體投入水中,若不計(jì)水的阻力,當(dāng)物體靜止時(shí),下列說(shuō)法正確的是( ?。?/p>
A.物體上浮,F(xiàn)浮=6N B.物體懸浮,F(xiàn)浮=5N
C.物體漂浮,F(xiàn)浮=5N D.物體沉在水底,F(xiàn)浮=6N
思路解析:假設(shè)體積為0.6cm3的物體能浸沒(méi)于水中,則F浮=ρ液gV排=1.0g/cm3×10N/kg×0.6cm3=6N,大于物體自身的重力,因此物體最終漂浮于水面上,由漂浮條件可得F浮=G=5N。
答案:C
3.質(zhì)量相同的木塊和鋁塊都放入水中,木塊浮在水面上,鋁塊沉入水底。它們受的浮力大小是( ?。?/p>
A.木塊大 B.鋁塊大 C.一樣大 D.無(wú)法比較
思路解析:此題無(wú)法直接用阿基米德原理比較木塊的浮力和鋁塊的浮力,因?yàn)殡m然木塊體積大于鋁塊的體積,但由于漂浮在水面上,它在水下部分的體積與鋁塊的體積無(wú)法直接比較。此題可將相同的質(zhì)量(重力)作為比較的橋梁,利用浮沉條件中浮力與重力的關(guān)系得出結(jié)論。木塊在水中受的浮力等于木塊的重力,鋁塊受到的浮力小于鋁塊的重力,而木塊與鋁塊的重力相等,所以木塊受的浮力大于鋁塊受的浮力。
答案:A
4.如圖1所示,體積相同的甲、乙、丙三個(gè)物體浸沒(méi)在水中。甲上浮、乙懸浮、丙下沉,在甲露出水面之前,關(guān)于它們所受浮力的說(shuō)法正確的是( ?。?/p>
圖1
A.甲受到的浮力大 B.乙受到的浮力大
C.丙受到的浮力大 D.甲、乙、丙受到的浮力一樣大
思路解析:三球體積相同,由圖示可以知道,甲乙丙排開(kāi)的液體體積相同,所受浮力也一定相同。之所以甲上浮,是因?yàn)榧椎母×Υ笥谥亓?;乙懸浮說(shuō)明了它受到的浮力等于它的重力;丙下沉說(shuō)明它受到的浮力小于它的重力。所以D正確,ABC錯(cuò)。
答案:D
5.若要質(zhì)量相等的銅塊和鐵塊所受浮力相等,要把它們放在( ?。?/p>
A.水中 B.酒精中 C.水銀中 D.鹽水中
思路解析:質(zhì)量相等的銅塊、鐵塊體積不等,若放到A、B、D中,都要下沉,排開(kāi)液體的體積不等,浮力不等,只有放到水銀中才能漂?。ㄋy的密度較銅、鐵的大),浮力等于重力,故C是正確的。
答案:C
6.完全浸沒(méi)在水中的乒乓球,放手后從運(yùn)動(dòng)到靜止的過(guò)程中,其浮力大小的變化情況是( ?。?/p>
A.浮力不斷變大,但小于重力
B.浮力不變,但浮力大于重力
C.浮力先大于重力,后小于重力
D.浮力先不變,后變小,且始終大于重力直至靜止時(shí),浮力才等于重力
思路解析:浸沒(méi)后物體排開(kāi)液體的多少不再改變,浮力大小與物體在液體內(nèi)深度無(wú)關(guān)。因此乒乓球在水中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受浮力不變。當(dāng)球露出水面的過(guò)程中,它排開(kāi)液體的體積逐漸變小,浮力開(kāi)始變小。當(dāng)浮力等于重力時(shí),球靜止在水面上,呈漂浮狀態(tài)。
答案:D
7.由同種物質(zhì)做成的實(shí)心正方體,放在水中后有1/3部分露出水面,現(xiàn)將露出水面的部分切去,則剩余的部分( ?。?/p>
A.將有部分露出水面 B.將懸浮在水中
C.將下沉入水底 D.將有1/2部分露出水面
思路解析:假設(shè)將露出水面的部分切掉后,正方體仍保持原來(lái)的位置不動(dòng),那它受到的浮力也將不變,但此時(shí)它的重力已減小,小于它的浮力,當(dāng)它受到的浮力大于重力時(shí),它將上浮。由于切割后它的密度是不變的,因此它排開(kāi)液體的體積占總體積的比例是不變的。
答案:A
8.在遠(yuǎn)洋輪船的船舷上,都漆著五條“吃水線”,又稱“載重線”,如圖2所示。其中標(biāo)有W的是北大西洋載重線,標(biāo)有S的是印度洋載重線。當(dāng)船從北大西洋駛向印度洋時(shí),輪船受到的浮力以及北大西洋與印度洋的海水密度ρ1和ρ2的關(guān)系是( ?。?/p>
圖2
A.浮力增大,ρ1=ρ2 B.浮力減小,ρ1=ρ2
C.浮力不變,ρ1>ρ2 D.浮力不變,ρ1<ρ2
思路解析:輪船行駛在北大西洋和印度洋上都是漂浮的,它受到的浮力都等于船的重力,由于船的重力是不變的,所以船受到的浮力也不變。由圖可知輪船在北大西洋中排開(kāi)液體的體積較小,根據(jù)阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,當(dāng)F浮不變,V排較小時(shí),對(duì)應(yīng)的液體密度ρ液較大,因此北大西洋的海水密度較大。
答案:C
9.將適量的橡皮泥捏黏在鉛筆的一端(能使鉛筆豎直浮在液體中),這就制成了一個(gè)很有用的土儀器。將它分別放到盛有不同液體的杯中,靜止時(shí)的情景如圖3所示。對(duì)于這個(gè)土儀器所運(yùn)用的知識(shí)或用途,下列說(shuō)法中不正確的是( ?。?/p>
圖3
A.運(yùn)用了二力平衡的知識(shí) B.運(yùn)用了物體的漂浮條件
C.用它可以比較不同液體密度的大小 D.用它可以測(cè)出液體密度的大小
思路解析:此土儀器是根據(jù)物體的漂浮條件制成的,物體受到的浮力和重力是一對(duì)平衡力,A、B選項(xiàng)正確。它漂在不同密度的液體里,所受浮力大小是不變的,都等于土儀器自身的重力。根據(jù)阿基米德原理,浮力不變時(shí),V排越大ρ液越小,因此根據(jù)它浸入液體里的體積多少來(lái)比較液體的密度。此土儀器不能具體測(cè)出液體密度的大小,因?yàn)檫€沒(méi)有將它準(zhǔn)確地標(biāo)上刻度。
答案:D
10.通常在煮餃子時(shí),先將包好的餃子放入沸水中,餃子將沉在鍋底,這是為什么?待水沸騰后,餃子逐一浮出水面,這是為什么?煮一會(huì)兒后,往往需要向鍋中加入少許涼水,這又是為什么?
思路解析:煮餃子是日常生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象,開(kāi)始時(shí),由于餃子所受的浮力小于重力,所以下沉;水沸騰時(shí),由于餃子內(nèi)部的空氣受熱膨脹,體積增大,排開(kāi)水的體積也增大,所以餃子受到的浮力大于重力,上浮;而加入涼水的目的是降低水的溫度,達(dá)到止沸的目的。
答案:餃子所受的浮力小于重力,所以下沉;水沸騰后,餃子體積增大,排開(kāi)水的體積也增大,餃子受到的浮力大于重力,上浮;加入少許涼水目的是使沸水放熱,溫度降低,達(dá)到止沸的目的。“浮力”錯(cuò)例解析 “浮力”錯(cuò)例解析 山東省高唐縣琉寺中學(xué) 李洪生 例1 兩手分別拿著一個(gè)小木塊和一個(gè)大石塊浸沒(méi)在水中。同時(shí)松手,小木塊上?。笫瘔K下沉,所受浮力較大的物體是( )
A.小木塊 B.大石塊 C.一樣大 D.無(wú)法確定
錯(cuò)解:A
分析:本題易錯(cuò)選A原因是不理解物體浮沉條件。浮力的大小跟液體的密度以及物體排開(kāi)液體的體積有關(guān),而與物體在液體中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。石塊下沉是因?yàn)镕浮石<G石,木塊上浮是因?yàn)镕浮木>G木,從以上兩式并不能判斷出F浮石和F浮木的大小關(guān)系。由于小木塊和一個(gè)大石塊浸沒(méi)在水中即:V石排=V石,V木排=V木又因?yàn)閂石>V木因而V石排>V木排根據(jù)阿基米德原理F浮=ρ水gV排可知F浮石>F浮木所以本題應(yīng)選B。
正解:B
點(diǎn)評(píng):不明確物體的浮沉條件和影響浮力大小的因素的關(guān)系。浸沒(méi)在液體中的物體,只受重力和浮力作用時(shí),當(dāng)浮力等于重力,物體懸浮;當(dāng)浮力大于重力,物體上浮;當(dāng)浮力小于重力,物體下沉。由此可知,物體的浮沉取決于浮力和重力的大小,物體所受浮力的大小和物體的浮沉(運(yùn)動(dòng)狀態(tài))無(wú)關(guān)。
例2 一艘輪船從長(zhǎng)江駛?cè)霒|海,比較輪船在長(zhǎng)江與東海里所受的浮力,下列說(shuō)法中正確的是( )
A.由于輪船始終浮在水面上,所以它受到的浮力不變
B.由于海水的密度大,所以輪船在海洋里受到的浮力大
C.由于輪船排開(kāi)海水的體積小,所以它在海洋里受到的浮力小
D.由于輪船排開(kāi)海水的體積大,所以它在海洋里受到的浮力大
錯(cuò)解:A或C
分析:本題易錯(cuò)選B或C原因是不能全面考慮影響浮力大小的因素,考慮到海水的密度大,而忽略船排開(kāi)水的體積也發(fā)生了變化,誤認(rèn)為輪船從江面駛?cè)牒C?,受到的浮力變大;考慮到輪船排開(kāi)海水的體積小,而忽略液體的密度也發(fā)生了變化。輪船是漂浮在水面上,即F浮=G船,它從長(zhǎng)江駛?cè)霒|海時(shí),船的自身重力沒(méi)有變化,所以輪船在江水里和海洋里受到的浮力一樣大。所以本題應(yīng)選A。
正解:A
點(diǎn)評(píng):不能全面考慮影響浮力大小的因素。根據(jù)阿基米德原理可知,物體所受浮力的大小既和液體的密度有關(guān),又和物體排開(kāi)液體的體積有關(guān)。
例題:沉船打撈人員在水面下作業(yè),他在續(xù)繼下潛的過(guò)程中( )
A.所受浮力變大,壓強(qiáng)變大 B.所受浮力變大,壓強(qiáng)變小
C.所受浮力不變,壓強(qiáng)變大 D.所受浮力不變,壓強(qiáng)不變
錯(cuò)解:A
分析:本題易錯(cuò)選A原因是不明確物體浸沒(méi)在液體中時(shí)所受到的浮力大小不變即浸沒(méi)在液體中的物體受到的浮力和深度無(wú)關(guān),沉船打撈人員在水面下作業(yè)在續(xù)繼下潛的過(guò)程中,排開(kāi)液體的體積和水的密度都保持不變,根據(jù)阿基米德原理F浮=ρ水gV排可知沉船打撈人員所受浮力變大又因?yàn)橄聺摰倪^(guò)程中水的深度增加根據(jù)液體壓強(qiáng)公式P=ρgh可知沉船打撈人員所受壓強(qiáng)變大,所以本題應(yīng)選C。
正解:C
點(diǎn)評(píng):不明確物體浸沒(méi)在液體中時(shí)所受到的浮力大小不變。根據(jù)阿基米德原理可知,物體所受浮力的大小既和液體的密度有關(guān),又和物體排開(kāi)液體的體積有關(guān)。物體剛開(kāi)始浸入液體中時(shí),物體排開(kāi)液體的體積隨深度的增加而增大,物體所受的浮力也增大,但是當(dāng)物體全部浸沒(méi)時(shí)V排等于V物時(shí),物體所受的浮力大小不變。從三個(gè)方面認(rèn)識(shí)浮力 山東省高唐縣琉寺中學(xué) 李洪生一、什么是浮力?
平時(shí)我們將一個(gè)木塊放入水中,松開(kāi)手后,木塊會(huì)上浮,說(shuō)明木塊受到水對(duì)它向上的浮力;可將一石塊放入水中,松開(kāi)手后,它會(huì)下沉,石塊受不受浮力的作用呢?
為了驗(yàn)證石塊也受到浮力的作用,我們只要將石塊掛在彈簧秤下,測(cè)出石塊在空氣中時(shí)彈簧秤的示數(shù)和石塊在水中時(shí)彈簧秤的示數(shù)進(jìn)行比較就行了,如圖1所示。會(huì)發(fā)現(xiàn),石塊在空氣時(shí)對(duì)彈簧秤的拉力F1大于石塊在水中時(shí)對(duì)彈簧秤的拉力F2,這說(shuō)明,石塊在水中時(shí),水對(duì)它施加了一個(gè)向上托的力,這就是浮力。
可見(jiàn)計(jì)算浮力大小的公式可表示為:F浮=F1-F2。
例1 一個(gè)重為43.61N的銅球,全部浸沒(méi)水中時(shí),彈簧秤讀數(shù)為33.81N。問(wèn)此銅球受到的浮力是多大?
分析:該球受到的浮力是F浮=43.61N-33.81N=9.8N。
二、浮力是怎樣產(chǎn)生的?
因?yàn)橐后w內(nèi)部有壓強(qiáng),所以浸入液體內(nèi)部物體的上下兩表面受到的壓強(qiáng)是不相等的,以邊長(zhǎng)為a的正方體為例,如圖2所示。底面B浸入液體更深的位置,液體對(duì)它的壓強(qiáng)要大于對(duì)上表面A的壓強(qiáng),因?yàn)樗鼈兊拿娣e相等,所以液體對(duì)物體下表面的向上的壓力要大于液體對(duì)上表面向下的壓力,這兩個(gè)壓力的差就是浮力的大小,其方向豎直向上。
由此可知,計(jì)算浮力大小的公式為:F浮=F向上-F向下。
如果物體只受液體對(duì)它向下的壓力,向上的壓力為零,則物體不受浮力的作用。如用塞子塞住水槽下面出水口,水槽中注滿水時(shí),如圖3所示,雖然塞子的上表面受到水向下的壓力,但下表面由于沒(méi)有浸在水中,故沒(méi)有水對(duì)它產(chǎn)生向上的壓力,所以塞子不受浮力的作用。
例2 如圖4所示,一個(gè)三角形的物體浸沒(méi)在水中,則它_______(填“會(huì)”、“不會(huì)”)受到水對(duì)它的浮力。
分析:雖然物體下表面不是一個(gè)平面,好像下表面的面積為零,其實(shí)我們可以把這個(gè)三角形的物體看成由許多豎直放置的長(zhǎng)方體組成,如圖5所示。則每個(gè)小長(zhǎng)方體的上表面都對(duì)應(yīng)一個(gè)小的下表面(該表面由于小,可以看成是平的),故液體對(duì)這個(gè)小的長(zhǎng)方體也會(huì)產(chǎn)生向上的浮力,那么對(duì)整個(gè)物體而言,它也會(huì)受到液體對(duì)它向上的浮力的作用,所以應(yīng)填“會(huì)”。
三、實(shí)驗(yàn)研究物體的浮沉條件
物體在液體中到底是下沉還是上浮,要看它所受力的大小。如果物體受到向上的浮力大于向下的重力,則它會(huì)下沉;如果浮力小于重力,它會(huì)下沉;如果浮力等于重力,它就會(huì)停留在液體的任何深度。
例3 如圖6所示是三個(gè)體積相同而材料不同的物體甲、乙、丙,浸沒(méi)在同一液體中,它們的受力情況如圖所示,那么,上浮的物體是_____________,下沉的物體是__________,懸浮的物體是_____________。
分析:由圖中力對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度可知,甲的浮力等于重力,故會(huì)懸浮;乙的浮力小于重力,故會(huì)下沉;丙的浮力大于重力,故會(huì)是浮。例談對(duì)浮力的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí) 湖北省棗陽(yáng)市興隆二中 謝江濤 亢 鋒錯(cuò)誤一:只要物體浸在液體中,一定會(huì)受浮力
例1.有一根木樁,下端釘入水底的泥土中,已知木樁浸沒(méi)在水中的體積為0.1m3,則木樁所受的浮力為多大?
錯(cuò)因:不明確浮力產(chǎn)生的原因。浮力產(chǎn)生的原因是:浸在液體中的物體受到液體上下表面不同的壓力差,即F浮=F上-F下。由此可知只有F上>F下時(shí),物體才受浮力即浸入液體中的物體,物體不一定受浮力的作用。本題易誤用阿基米德原理求解。
即: F浮=ρ水g V排=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.1m3=980N
解析:液體或氣體對(duì)浸入其中的物體產(chǎn)生的向上的壓力與向下的壓力差是浮力產(chǎn)生的原因,木樁釘入泥土中,底部沒(méi)有受到水對(duì)它向上的壓力,卻受到水對(duì)它向下的壓力,故木樁沒(méi)有受到浮力的作用。因此浮力為0 N。雖然木樁也排開(kāi)了水,但不能用阿基米德原理來(lái)計(jì)算浮力。
錯(cuò)誤二:浮力的大小與物體浸沒(méi)在液體中的深度有關(guān),物體浸入越深,受到的浮力越大
例2.潛水艇從水面下5m深處下沉到10m深處,它受到的壓強(qiáng)與浮力應(yīng)是( )
A.壓強(qiáng)不變,浮力變小 B.壓強(qiáng)變大,浮力變大
C.壓強(qiáng)變大,浮力不變 D.壓強(qiáng)變大,浮力變小
錯(cuò)因:不明確物體浸沒(méi)在液體中時(shí)所受到的浮力大小不變。根據(jù)阿基米德原理可知,物體所受浮力的大小既和液體的密度有關(guān),又和物體排開(kāi)液體的體積有關(guān)。當(dāng)液體的密度一定時(shí),物體所受的浮力的大小與物體排開(kāi)液體的體積正比,即液體的密度一定時(shí),物體排開(kāi)液體的體積越大,物體所受的浮力也越大。物體剛開(kāi)始浸入液體中時(shí),物體排開(kāi)液體的體積隨深度的增加而增大,物體所受的浮力也增大,但是當(dāng)物體全部浸沒(méi)時(shí)V排等于V物時(shí),物體所受的浮力大小不變。
解析:由公式F浮=ρ液gV排可知,當(dāng)物體浸沒(méi)在液體中時(shí),排開(kāi)液體的體積和液體的密度不變,故浮力不變;而物體在液體中所受的壓強(qiáng)隨深度的增加而增加,因此壓強(qiáng)增大。正確答案應(yīng)選C。
錯(cuò)誤三:浮力的大小與物體的體積有關(guān),物體體積越大,受到的浮力越大
例3.關(guān)于浮力,下列說(shuō)法正確的是( )
A.體積相等的實(shí)心木球和鐵球,投入足夠多的水中,靜止后木球受到的浮力較大 B.質(zhì)量相等的實(shí)心木球和鐵球,投入足夠多的水中,靜止后鐵球受到的浮力較大 C.質(zhì)量相等的實(shí)心木球和鐵球,投入足夠多的水銀中,靜止后兩球受到的浮力相等 D.體積相等的實(shí)心木球和鐵球,投入足夠多的水銀中,靜止后兩球受到的浮力相等 錯(cuò)因:不明確V排和V物的關(guān)系。根據(jù)阿基米德原理可知,物體所受浮力的大小既和液體的密度有關(guān),又和物體排開(kāi)液體的體積有關(guān)。當(dāng)物體浸沒(méi)在液體中時(shí)V排等于V物,這時(shí)V物越大V排也越大,物體受到的浮力也越大;當(dāng)物體不是浸沒(méi)在液體中時(shí),物體所受的浮力與物體的體積無(wú)關(guān)。
解析:本題易錯(cuò)選B和D原因是不明確V排和V物的關(guān)系誤認(rèn)為V木大,F(xiàn)浮也一定大,而沒(méi)有理解公式F浮=ρ液gV排中V排的含義,混淆了V排和V物。只有浸沒(méi)在液體中的物體才有V排=V物。實(shí)心木球和鐵球的密度均小于水銀的密度,在水銀中靜止時(shí),均漂浮,F(xiàn)浮=G物而且V排均小于V物。因?yàn)閮汕蛸|(zhì)量相等,所受重力相等,所以兩球所受浮力相等。雖然V木>V鐵,但浮力一樣大,應(yīng)選C。
錯(cuò)誤四:液體的密度越大,對(duì)物體的浮力也越大。物體排開(kāi)液體的體積越大,物體所受的浮力越大
例4.一艘輪船從長(zhǎng)江駛?cè)霒|海,比較輪船在長(zhǎng)江與東海里所受的浮力,下列說(shuō)法中正確的是( ) A.由于輪船始終浮在水面上,所以它受到的浮力不變 B.由于海水的密度大,所以輪船在海洋里受到的浮力大 C.由于輪船排開(kāi)海水的體積小,所以它在海洋里受到的浮力小 D.由于輪船排開(kāi)海水的體積大,所以它在海洋里受到的浮力大
錯(cuò)因:不能全面考慮影響浮力大小的因素。根據(jù)阿基米德原理可知,物體所受浮力的大小既和液體的密度有關(guān),又和物體排開(kāi)液體的體積有關(guān)。當(dāng)物體排開(kāi)液體的體積一定時(shí),物體所受的浮力的大小與液體的密度成正比,即物體排開(kāi)液體的體積一定時(shí),液體的密度越大,物體所受的浮力也越大。當(dāng)液體的密度一定時(shí),物體所受的浮力的大小與物體排開(kāi)液體的體積正比,即液體的密度一定時(shí),物體排開(kāi)液體的體積越大,物體所受的浮力也越大。
解析:本題易錯(cuò)選B和C原因是不能全面考慮影響浮力大小的因素,考慮到海水的密度大,而忽略船排開(kāi)水的體積也發(fā)生了變化,誤認(rèn)為輪船從江面駛?cè)牒C?,受到的浮力變大;考慮到輪船排開(kāi)海水的體積小,而忽略液體的密度也發(fā)生了變化。輪船是漂浮在水面上,即F浮=G船,它從長(zhǎng)江駛?cè)霒|海時(shí),船的自身重力沒(méi)有變化,所以輪船在江水里和海洋里受到的浮力一樣大。所以本題應(yīng)選A。
錯(cuò)誤五:浮力大小與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān),上浮的物體所受浮力大,下沉的物體所受浮力小
例5.把體積相同的實(shí)心鐵塊和木塊,同時(shí)放入水中,當(dāng)它們靜止時(shí)( )
A.鐵塊下沉至水底,木塊漂浮在水面,木塊受到的浮力大
B.鐵塊下沉至水底,木塊漂浮在水面,鐵塊受到的浮力大
C.鐵塊和木塊體積相同,所受浮力一樣大
D.上述情況都有可能
錯(cuò)因:不明確物體的浮沉條件和影響浮力大小的因素的關(guān)系。浸沒(méi)在液體中的物體,只受重力和浮力作用時(shí),當(dāng)浮力等于重力,物體懸?。划?dāng)浮力大于重力,物體上?。划?dāng)浮力小于重力,物體下沉。由此可知,物體的浮沉取決于浮力和重力的大小,物體所受浮力的大小和物體的浮沉(運(yùn)動(dòng)狀態(tài))。
解析:物體的浮沉取決于自身重力和所受浮力的大小,僅依浮力的大小是不能決定物體在液體中的狀態(tài)。當(dāng)兩物體靜止后,鐵塊下沉至水底,而體積相同的木塊漂浮在水面(因?yàn)棣谚F>ρ水>ρ木),那么它們排開(kāi)水的體積V木排<V鐵排。根據(jù)公式 F浮=ρ液g V排。所以鐵塊受到的浮力大。故應(yīng)選B。浮力的計(jì)算方法 湖北省棗陽(yáng)市興隆鎮(zhèn)第二中學(xué) 謝江濤 周治軍浸入氣體和液體中的物體會(huì)受到氣體和液體對(duì)它豎直向上的浮力,那么,有哪些方法可以計(jì)算浮力的大小呢?下面介紹四種計(jì)算浮力的方法。
一、壓力差法
浸入氣體和液體中的物體,上下表面浸入氣體和液體的深度不同,上表面浸入的深度小,受到的向下壓力小,下表面浸入的深度大,受到的向上壓力大,從而使物體受到向上的合力,就是浮力,這是浮力產(chǎn)生的原因。浮力的大小等于下表面受到的向上壓力減去上表面受到的向下壓力,這種計(jì)算浮力的方法稱為壓力差法。公式:F=F向上-F向下
例1.一個(gè)長(zhǎng)方體的木塊浸沒(méi)在水中,上表面受到水向下的壓力20N,下表面受到水向上的壓力50 N,求該木塊在水中受到的浮力是多大?
解:由題意可得:F=F向上-F向下=50N-20N30 N
答:該木塊在水中受到的浮力是30N。
二、稱重法
先用彈簧稱稱出物體在空氣中的重量G,再用彈簧稱稱出物體浸入液體中時(shí)的重量F,兩次的示數(shù)差,就是物體受到的浮力,這種計(jì)算浮力的方法稱為稱重法。公式為:F?。紾-F
例2.鋁球掛在彈簧秤下,在空氣中示數(shù)為4牛,將鋁球浸沒(méi)在水中示數(shù)為1.8牛,則鋁球在水中受到的浮力是多大?
解:由題意可得:
F?。紾-F=4 N-1.8 N=2.2 N
答:鋁球在水中受到的浮力是2.2 N
三、平衡法
當(dāng)物體在液體表面或液體中靜止時(shí),有兩種特殊的狀態(tài)懸浮和漂浮,此時(shí),在豎直方向上,物體受到向下的重力和向上的浮力是對(duì)平衡力,重力的大小等于浮力的大小,這種方法稱為平衡法。公式:F浮=G。
例3.“武漢號(hào)”導(dǎo)彈驅(qū)逐艦在亞洲處于領(lǐng)先水平,參加了我國(guó)海軍首批赴亞丁灣﹑索馬里海域的護(hù)航任務(wù)?!拔錆h號(hào)”的排水量為7000t,是一種防空反潛反艦?zāi)芰獾倪h(yuǎn)洋驅(qū)逐艦。滿載時(shí),“武漢號(hào)” 受到的浮力有多大?(g=10牛/千克)
解:由題意可知,“武漢號(hào)”漂浮在水面上,浮力等于重力,即
F?。紾=mg=7000×1000Kg×10N/ Kg=70000000N
答:該冰塊在水中受到的浮力是70000000N。
例4.一艘重1000000 N的潛水艇,懸浮在水中,求該潛水艇在水中受到的浮力是多大?
解:由題意可知,潛水艇懸浮在水中,浮力等于重力,即F?。紾=1000000N
答:該物體在水中受到的浮力是1000000N
四、公式法
阿基米德原理:浸在液體(或氣體)里的物體受到向上的浮力,浮力的大小等于被該物體排開(kāi)的液體的重力,這種方法稱為公式法,其公式為F浮=G排=ρ液gV排。
例5.一艘小船排開(kāi)水的體積為10m?,求該小船受到的浮力多大?(g=10牛/千克)
解:由公式可得:F浮=ρ液gV排=1×10?㎏/m?×10N/ Kg×10m?= 100000N。
答:小船受到的浮力100000N |
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