第21讲 浮力的应用 21.1学习提要 21.1.1 计算浮力的推导公式 （仅使用于物体漂浮或悬浮状态) 这是一个经常在浮力计算中用到的公式，熟练掌握这个公式，许多问题就可以迎刃而解。公式的推导过程如下 以物体漂浮为例，如图21 - 1所示。 图21-1 F浮 = G物 ρ液gV排 = ρ物gV物 故 物体如果处于悬浮状态，同理可证。 21.1.2 浮沉条件的应用 1. 轮船 轮船漂浮在水面，受到两个力的作用，根据漂浮条件，F浮=G总=G船+G货。轮船是用钢板焊成的空心体，比起相同质量的实心钢材，能排开更多的水，从而产生巨大的浮力来平衡船体和所载的货物所受的重力。例如一艘排水量为30万吨的油轮，如果油轮自身质量为6万吨，那么它最多可装载24万吨的原油。 图21-2 图21-3 图21-4 2. 潜水艇 如图21 - 2所示，当改变自重至F浮G总潜水艇上浮。其自重的改变是通过压缩空气跟水舱组合工作而实现的。 3. 气球和飞艇 如图21 - 3所示，气球和飞艇的升空和下降，主要是靠改变它们所受到的浮力大小和自重大小来实现的。它的主要部分是气囊，其内充的是密度较小的热空气或氦气。 4. 密度计 如图21 -4所示，密度计可直接测量液体的密度，它根据漂浮条件F浮=G物而工作，所以它在不同的液体中受到的浮力都相等，其排开液体的体积与液体密度之间的关系为。 密度计的刻度有两个特点：第一，刻度越髙，密度越小；第二，刻度的间距不均匀，上面疏，下面密。可概括为八个字“上小下大，上疏下密”。 密度计分为两种：一种叫比轻计，用于测定比水的密度小的液体密度；另一种叫比重计，用于测定比水的密度大的液体密度。 5. 其他应用 （1）利用盐水选种 适当调配盐水的密度，这样使密度大于盐水的种子下沉，使密度小于盐水的种子漂浮，达到选种的目的。 （2）测定血液密度 取一滴血液滴入硫酸铜溶液里，若悬浮，则血液的密度等于该溶液的密度。 （3）打捞沉船 如图21 - 5所示，打捞沉船时利用体积巨大的密封钢筒（浮筒）来打捞，往浮筒里注水使它下沉，若把浮筒与沉船拴牢后，将浮筒中的水排出，使所受浮力大于船重，沉船就可上浮了。 图21-5 21.2 难点释疑 21. 2.1利用浮力測定物质的密度 在实验中，由于器材的缺少，不能用常规的方法测密度，如缺少天平或缺少量筒等。而前面所学的浮力知识中，可以找到V排与V物（或F浮与G物）的关系。 方法一：用弹簧测力计测得物体重力为G，物体全部浸没在液体后弹簧测力计的示纹变为F。则 G=ρ物gV ① F浮=G-F=ρ液gV ② ①/②得到 若ρ液已知，则 若ρ物已知，则 方法二：用量筒测得物体漂浮在液面上所排开的液体体积Vi，以及物体的总体积V2。由漂浮条件， F浮=G物，即ρ液gV排=ρ物gV物 有 ρ液gV1=ρ物gV2 若ρ物已知，则 =v^ 若ρ液已知，则 21. 2. 2密度计的刻度“上小下大、上疏下密”的原因 设想密度计OC是一根规则的柱形物体，如图21-6（a）所示。A、B是密度计的三等分点，有 VOA = VAB = VBC。 图21-6 在图21-6（b）中，密度计A点和密度为ρ1的液体液面相平齐，则 F浮1=G物，ρ1 g VOA =ρ物gV物 ρ1 gV物=ρ物 gV物，ρ1=3ρ物 所以A点应标上ρA=3ρ物。 在图21 – 6（c）中，密度计B点和密度为ρ2的液体液面相平齐，则 F浮2=G物，ρ2 g VOB =ρ物gV物 ρ2 gV物=ρ物 gV物，ρ2 = ρ物 所以B点应标上ρB = ρ物。 在图21-6（d）中，密度计C点和密度为ρ3的液体液面相平齐，则 F浮3=G物，ρ3 g VOC =ρ物gV物 ρ3gV物=ρ物 gV物，ρ3 =ρ物 所以C点应标上ρC =ρ物。 由上述可见，密度计刻度是不均匀的，所以ρx =2ρ物以应标在A、B之间，所以密度计的刻度 是“上小下大、上疏下密”。 22.3 例题解析 21. 3.1利用浮力知识测物体的密度 例1 通过实验测量小木块的密度ρ。除待测小木块外，可以提供 ... ...
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