初中物理-浮力-知识点总结及练习题-含答案(1).doc
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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date初中物理-浮力-知识点总结及练习题-含答案(1)光现象第九章浮力1、浮力的定义:一切浸入液体(气体)的物体都受到液体(气体)对它竖直向上的力 叫浮力。2、浮力方向:总是竖直向上,施力物体:液(气)体3、浮力产生的原因(实质):液(气)体对物体向上的压力大于向下的压力,向上、向下的压力差 即浮力。浸在液体中的物体,总要受到液体对它各个面的压力(前后,左右两侧面受到的压力
2、相等),液体对物体向上和向下的压力之差,就是液体对浸入的物体的浮力。即 。压力差越大,物体所受浮力越大。当物体处于漂浮状态时,浮力等于液体对物体向上的压力,即。4、物体的浮沉条件:(1)前提条件:物体浸没在液体中,且只受浮力和重力。GF浮GF浮(2)请根据示意图完成下空。F浮GF浮G 下沉 悬浮 上浮 漂浮 F浮 G F浮 = G 液物 液 物(3)、说明: 密度均匀的物体悬浮(或漂浮)在某液体中,若把物体切成大小不等的两块,则大块、小块都悬浮(或漂浮)。一物体漂浮在密度为的液体中,若露出体积为物体总体积的1/3,则物体密度为(2/3) F浮G分析:F浮 = G 则:液V排g =物Vg 物=(
3、 V排V)液= 2 3液 悬浮与漂浮的比较相同: F浮 = G 不同:悬浮液 =物 ;V排=V物漂浮液 物;V排V物判断物体浮沉(状态)有两种方法:比较F浮 与G或比较液与物 。 物体吊在测力计上,在空中重力为G,浸在密度为的液体中,示数为F则物体密度为:物= G/ (G-F)冰或冰中含有木块、蜡块、等密度小于水的物体,冰化为水后液面不变,冰中含有铁块、石块等密大于水的物体,冰化为水后液面下降。5、阿基米德原理:(1)、内容:浸入液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。1.实验:浮力大小与物体排开液体所受的重力的关系用弹簧测力计测出物体所受的重力G1,小桶所受的重力G
4、2; 把物体浸入液体,读出这时测力计的示数为F1,(计算出物体所受的浮力F浮=G1-F1)并且收集物体所排开的液体;测出小桶和物体排开的液体所受的总重力G3,计算出物体排开液体所受的重力G排=G3-G2。 (2)、公式表示:F浮 = G排 =液V排g 从公式中可以看出:液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积(物体浸入液体的体积)有关,而与物体的质量、体积、重力、形状 、浸没的深度等均无关。(3)、适用条件:液体(或气体)状态F浮与G物V排与V物对实心物体物与液上浮F浮G物V排=V物物液悬浮F浮G物物=液漂浮F浮G物V排V物物水)的密度. 实验原理 F浮GF拉(称重法) 步骤a 用弹簧
5、测力计先测出小石块在空气中的重力记为G石;b 用弹簧测力计悬吊着小石块,使之浸没在水杯中,并记下此时弹簧测力计的示数为F拉;c 由F浮F拉G可求得小石块浸没在水中受到的浮力为F浮G石F拉;d 由F浮液gV排和Gmg物gV物及V物V排得石 水例二 利用量筒、水、细针测出不沉于水的蜡块(物水)密度. 实验原理 F浮G(漂浮法) 步骤a 先往量筒中倒入适量的水,记下水的体积为V0;b 然后往量筒中放入小蜡块,待小蜡块静止后,记下水面现在所对应的刻度为V1,即蜡块漂浮时V排V1V0;c 用细针将蜡块全部按入水中,记下现在水面刻度为V2,此时蜡块的体积为V蜡V2V0;d 利用漂浮条件F浮G,即水gV排蜡
6、gV蜡得出蜡 水B.测液体的密度第一种方法 原理 F浮GF拉和F浮液gV排.(称重法)器材 弹簧测力计、烧杯、适量的水、适量的待测液体和一个密度大于水和液体的物体.过程 用上述器材分别测出物体在水中和待测液体中的浮力,则有 即:液 第二种方法原理 F浮G物(漂浮法)器材 量筒、水和待测液体、一个密度比水和待测液体小的物体.过程 用上述器材分别测出物体在水中和待测液体中的V排即可,即:由G物F浮水和G物F浮液可知水gV排水液gV排液,也即液6.掌握计算浮力大小的四种方法.A.称重法.利用弹簧测力计两次读数不等来计算浮力.基本公式 F浮GF拉(式中的G和F拉分别为称在空气中的物体和称在液体中的同一
7、物体时弹簧测力计的读数)适用范围 此式适用于液体中下沉的物体.常用于题中已知用弹簧测力计称物体重的情况.B.压力差法.利用浮力产生的原因来计算浮力.基本公式 F浮F向上F向下.适用范围 此法用于判断物体是否受到浮力或计算浸没深度已知的规则物体所受的浮力.C.原理法.利用阿基米德原理来计算浮力.基本公式 F浮G排液或F浮液gV排液.适用范围 普遍适用.D.平衡法.利用物体漂浮或悬浮的条件来计算浮力.基本公式 F浮G物、F浮N支G物、F浮G物F拉.适用范围 漂浮体、悬浮体、沉底、连接体等.其中称重法、原理法、平衡法是常用的计算浮力的方法.其它方法一般都要与原理法联合使用,才能顺利完成浮力问题的解答
8、.7.求解浮力问题的一般步骤a 明确研究对象b 明确研究对象所处的运动状态.(漂浮、悬浮、沉底、上浮或下沉等)c 对研究对象进行受力分析,并画出受力示意图.(除分析重力、浮力外,还要注意是否有其它相关联的物体对它有拉力、压力等)d 列出物体处于平衡状态下的力的平衡方程(在展开方程时,应注意抓住题中的关键字“全浸”、“部分浸”、“漂浮”、“沉底”、“露出水面”等)e 解方程求出未知量.(三)物体的浮沉条件1. 物体的浮沉条件(1)物体上浮条件:,对实心物体。(2)物体下沉条件:,(3)物体悬浮条件:,。以上三点给我们指明判断物体的沉浮或悬浮既可从力的角度,即重力的浮力的大小关系,也可以从密度角度
9、,即物体密度和液体密度的大小关系来判断。2. 物体上浮的终止状态是漂浮,物体处于漂浮状态时,(物体部分露出液面),它与悬浮的区别是:物体悬浮时,物体漂浮时。3. 物体浮沉条件的应用(1)轮船的排水量:排水量就是轮船装满货物时排开水的质量。因为轮船漂浮在水面上,所以此时船受的浮力等于船排开水的重力。即。(2)气球和飞艇的升降靠调整气囊中气体的质量来实现。(3)潜水艇的下潜和上浮靠改变自身受到的重力来实现。(4)密度计是测量液体密度的仪器,根据物体漂浮时,物体浸入液体体积的大小与液体密度成反比的原理制成。(四)求浮力的几种常用方法1. 阿基米德原理。当已知液体的密度和物体排开液体的体积,可根据求出
10、浮力。2. 压力差法。如果已知或根据题给条件能求出浸在液体中的物体上下表面所受液体的压力,要根据求出浮力。3. 示重差法,就是物体在空气中的重与物体在液体中的重的差值等于浮力。即。4. 从平衡力的角度建立求浮力的方程。如果物体在液体中处于漂浮或悬浮状态,则物体受重力和浮力作用,且此二力平衡,。如果物体受三个力而处于平衡状态。则要分析出重力和浮力以外的第三个力的方向,当第三个力方向与重力同向时,则,当第三个力方向与重力方向相反,则。(五)物体排开液体的体积的几种表达方法1. 当物体部分浸入液体时,如果题中给出露出或浸入物体体积的几分之几,例如物体露出液面1/3,则。也就是用几分之几物体的体积来表
11、达。如果题中给出露出液面的具体体积值,则用来表达,即。2. 当物体全部浸入液体时,物体排开液体的体积等于物体体积,则。如果物体是空心体可用表达。【典型例题】例1 有一金属块,在空气中称得重3.8N,将它浸没在盛满水的溢水杯中时,有50mL的水从溢水杯中流入量筒,求:(1)金属块的体积;(2)金属块在水中受到的浮力;(3)金属块在水中时弹簧秤的读数;(4)金属的密度是多少?分析:首先应该知道金属块的密度大于水的密度,所以金属块浸没在盛满水的溢水杯中溢出水的体积等于金属块体积,即。根据阿基米德原理,可解得浮力。再根据示重差法,可解得金属块在水中时弹簧秤的读数,即。金属块的密度应根据解得。解:(1)
12、金属块的体积等于溢出水的体积。(2)。(3)(4)例2 如图1所示,物体漂浮在圆柱形容器的水面上,B物体上放着一个物体A时,B排开水的体积为;若将A取下放入水中静止后,A、B两物体排开水的总体积为V2,且,求容器底对物体A的支持力的多少?图1分析:A、B分开之前漂浮在水面上,则有,将A取下投入水中静止后,物体B仍漂浮在水面上,则有,而A沉入容器底部受三个力作用,即重力、支持力、浮力。则有,以上三个方程相减得:可求出N。解:原情况A、B叠放在一起时,漂浮在水面上,则有: A、B分开后B仍漂浮,A沉入水底,则有: 得:,而 例3 如图2所示,一圆柱形容器底面积为,重为10N,把它放在水平桌面上。容
13、器内放置一边长为,密度为的立方体木块,求:(1)桌面受的压强;(2)向容器内慢慢注水,恰好使木块对容器底的压力为零,此时木块下底面受到的压强多大?容器内水深多少?(。)图2分析:注水前,桌面受到的压强,应等于桌面受到的压力除以容器的底面积。即。当慢慢向容器中注水,恰使木块对容器底压力为零时,说明木块此时只受二个力:重力和浮力。物体处于漂浮状态。而浮力又等于木块底部所受水的压力,进而根据可求出木块底部受到的压强,然后再根据求出此时水的深度。解:(1)。(2)当时,木块对容器底压力为0,此时,即:,所以 例4 高为20cm的柱形容器内盛有10cm深的水,如图3所示。现将一密度为,高为15cm的柱形
14、物块竖直放入水中,已知容器底面积为物块底面积的3倍,则物块静止在水中时(与容器底不密合)物块对容器底的压强与水对容器底的压强之比是多少? 图3分析:将物块投入水中后,水面要升高,此时,即。进而求出,由于物块对容器底有压强,可分析出物块受三个力作用。即,因为物块对容器底的压力和容器底对物块的支持力是相互作用力,它们等值反向,所以求出支持力即也就知道了压力,然后根据求出物块对容器底的压强。而水对容器底的压强,则可根据求出,最后再求出两个压强之比。解:设木块投入水中后,水面升高,水深为 物块对容器底的压强为 水对容器底的压强例5 一边长为的正方体悬浮在密度为的液体中,若上表面到液面的距离为,则正方体
15、上、下表面受到的压力多大?物体受到的浮力是多大?解析:欲知正方体上下表面受到的压力,先应根据液体的压强公式求出压强:,然后据得即可求出压力和浮力。答案:物体上表面受到的压力为:(方向向下)物体下表面受到的压力为:(方向向上)物体受到的浮力:(浮力产生的原因)方法提炼:此题用浮力产生的原因即压力差法求浮力,可以加深对浸没在液体里的物体受到的浮力与深度无关的理解,亦可巩固液体的压强等知识。例6 一个密封的空心球浮在水面上时,露出水面的体积是总体积的2/5,若在空腔内注入100克水,空心球恰好可停在水中的任意位置,这个球的体积多大?解析:根据题意可先画出球的受力示意图,根据已知条件,空球漂浮,装水后
16、悬浮,列出两个等式进行计算。答案:空球漂浮时。(1)注入水后。 球悬浮,(2)(2)(1):所以拓展延伸:解答物理习题,要了解物理过程,配以物体受力示意图,会加深对题意的理解,本题亦可理解为潜水艇的工作原理,潜水艇在水中,当排出一点水后,因为潜水艇体积不变,受浮力不变,潜水艇上浮,最后呈漂浮状态,漂浮在水面时,逐渐向水舱中注水,潜水艇下沉,最后全部没入水中。由此可见,同学们在做完题时,一定要学会思维的拓展与延伸,学会举一反三。例7 给你足够的水,量筒一只,怎样测定小瓷酒杯的密度(酒杯的直径小于量筒的直径)请写出主要实验步骤及密度表达式。解析:测固体密度的方法有多种,有直接的方法:用天平测质量、
17、量筒(量杯)测体积;有间接的方法:利用物体漂浮时排开液体的重力等于物体的重力,求出物体的质量,再利用排水法测物体的体积,算出物体的密度,本题应使用间接方法测小瓷酒杯的密度。答案:1. 在量筒里倒入适量的水,记下水面到达的刻度2. 把小酒杯漂浮在水面上,记下水面到达的刻度3. 把小酒杯沉没在水中,记下水面到达的刻度4. 计算:小酒杯漂浮在水面上小酒杯沉没在水中时,它排开水的体积为,即瓷杯自身瓷的体积。拓展延伸:利用浮力测物质的密度,主要有两类方法:(1)用弹簧秤测出物体在空气中的重力和浸没在液体中的弹簧秤的示数,用算出物质密度。(2)用漂浮在液面的方法,则学们可以设想,假如没有量筒(量杯),能否
18、用浮在液面的方法测出物质的密度?【模拟试题】一. 填空题:1. 一个2N的钩码,挂在弹簧秤上,当钩码浸没在水中时弹簧示数1.2N,这个钩码受到的浮力是 N。2. 把一个木块浸入水中,当木块浮在水面不动时,浸入水中的体积是木块体积的4/5,木块的密度是 ,如果把它浸没在煤油里,煤油的密度是,这时木块处于 状态。3. 质量相同的甲乙两球,它们的密度比是,若将甲球浸没在液体A中,乙球浸没在液体B中,已知,则甲、乙两球所受浮力比是 。4. 使体积为的长方形金属块全部没入水中,当它受到向上的压力是20N时,它受到水向下的压力是 N,若此金属块投入水中的深度增加,它受到水向上的压力为30N,则金属块受到的
19、浮力为 N。5. 如图1所示,A是铁块,B是木块,若将A取下直接投入水中,则容器中水面将 ,此时水对容器底的压强将 。图16. 一艘轮船的最大排水量为,它满载货物驶入港口,此时船受到的浮力为 N,卸下全部货物后,排水量为,则船重 N。此时船受到的浮力为 N。7. 一物体体积为,重29.4N。把它放入水中,则它浸入水的体积是 ,它受到的浮力是 。8. 体积为的正方体木块,浮在水面上,它受到的浮力是 N。如果放进装满水的水槽里,它受到的浮力为 N。(,)9. 为使质量为270g的铝球悬浮于水中,它的体积应为 m3,球的空心部分体积为 m3()10. 将密度计放入密度为的液体中,液面在刻度A处,放在
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