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时间:2020-03-26
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1、浮力(专题复习)基本内容(一)、计算浮力的一般方法 浮力问题是密度、压强、力的平衡以及阿基米德原理,物体的浮沉条件等多方面知识的综合应用。涉及的概念多、规律多,知识的综合性强,所以在解有关浮力问题时,要注意归纳解题方法,明确解题的思路和步骤。 计算浮力一般可归纳为以下四种方法: ①根据浮力的产生原因:F浮=F向上-F向下,这种方法一般用于已知物体在液体中的深度,且形状规则的物体。 ②根据阿基米德原理:F浮=G排液=ρ液gV排。这个公式对任何受到浮力的物体都适用。计算时要已知ρ液、V排。
2、 ③根据力的平衡原理:将挂在弹簧秤下的物体浸在液体中静止时,对物体进行受力分析,物体受到竖直向下的重力与竖直向上的浮力及拉力。这三个力平衡,即G物=F浮+F拉,由此得F浮=G物-F拉。 ④根据漂浮、悬浮条件:F浮=G物。此式只适用于计算漂浮或悬浮物体所受到的浮力。 运用上述公式计算浮力时,一定要明确各公式的物理意义和适用范围,弄清题目的已知条件,切不要死记硬背,乱套公式。 (二)题型示例及解题的基本方法1、由F浮=G物-F拉求浮力。 当物体的密度比液体的密度大时,物体被一个力拉住悬浮
3、在液体中,则物体受到了三个力的作用,由同一直线上三力平衡,应用公式:F浮=G物-F拉,再由F浮=G物-F拉求浮力。例1:弹簧秤下挂一铁块,静止时弹簧秤的示数是4N,将铁块一半浸入水中时,弹簧秤的示数为3.5N,这时铁块所受的浮力是_________N。 解:F浮=G铁-F拉=4N-3.5N=0.5N 答案:浮力是0.5N。 说明:上题属于浮力问题中的一种常见题型,已知物体在空气中的重G物和物体浸入液体中弹簧秤示数F拉,就可以用F浮=G铁-F拉求浮力的大小。这是同一直线上三力
4、平衡的问题。2、应用F浮=F向上-F向下求浮力。这是浮力的最基本的原理。例2:边长为0.2m的正方形铁块浸没在水中,上表面距水面0.1m,求水对它的浮力是多大?(g取10N/kg) 分析与解:浮力的产生原因是液体对物体向上和向下的压力之差:即F浮=G向上-F向下,其中F向上是液体对物体下表面的向上的压力,它等于液体对物体下表面向上的压强P向上与正方体底面积S的乘积,即:F向上=P向上·S。 F向下是液体对物体上表面的向下的压力,它等于液体对物体上表面向下的压强P向下与正方体上表面面积的乘
5、积,即F向下=P向下·S。 本题已知正方体边长为0.2m,则它上、下表面的面积S=0.2m×0.2m=0.04m2. 由P=ρgh可知:P向上=ρ水gh下表面 其中下表面深度:h下表面=0.1m+0.2m=0.3m P向下=ρ水gh上表面 其中上表面深度h上表面=0.1m 将以上数据代入F浮=F向上-F向下即可求出浮力。 解:F浮=F向上-F向下=P向上S-P向下·S=(P向上- P向下)·S=ρ水g·S(h下表面-h上表面) =1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.
6、2m)2×(0.1m+0.2m-0.1m)=80N 答案:水对正方体的浮力是80N。3、应用F浮=ρ液gV排判断浮力的大小。例3:将体积相同的木球A,塑料球B,铜球都浸没在水中,如图所示,则( ) A、A球受的浮力最大; B、B球受的浮力最大; C、C球受的浮力最小; D、三个球所受的浮力大小相同 分析与解:根据阿基米德原理的表达式F浮=ρ液gV排可知,浮力F浮的大小只与液体密度ρ液和物体排开液体的体积V排有关。 根据题意:A、B、C三个球的体积相同,它们都浸没在水中,即ρ液、V排
7、都相同。 答案:正确的选项是D。4、应用F浮=ρ液gV排计算浮力大小例4:将体积是50cm3的物体浸没在水中,它受到的浮力多大?若此物体有一半浸在煤油中,它所受的浮力多大?(ρ煤油=0.8×103kg/m3)g取10N/kg 解:(1)物体浸没水中时,V排=V物=50×10-6m3 F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×50×10-6m3=0.5N (2)物体一半浸在煤油中:V排'= V物=25×10-6m3 F浮'=ρ煤油gV排'=0.8×103kg/m3×10N
8、/kg×25×10-6m3=0.2N 答:物体浸没水中时,受到的浮力是0.5N;当物体一半浸入煤油中时,受到的浮力是0.2N。 说明:应用阿基米德原理F浮=ρ液gV排计算浮力大小时应注意以下几个问题: (1)代入ρ液时要注意物体浸入的何种液体,若浸入水中应写ρ水,并将水的密度值代入,若浸入其它液体时,应代入其它液体密度。 (2)V排是物体排开液体的体积,它的大小不一定是物体的体积,当物体浸没液体中时,V排=V物,当物体部分浸在液体中时,V排
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