中小学教育资源及组卷应用平台 浮力专项(偏理解和基础计算) 【浮力的概念】 浸在流体内的物体受到流体竖直向上的作用力叫作浮力,浮力的定义式为F浮=G排(即物体所受的浮力等于物体处于稳定状态下所排开液体的重力),计算可用它的推导公式F浮=G排=ρ液gV排(ρ液为液体的密度,单位为kg/m ;g为常数,是重力与质量的比值,取g=9.8N/kg,粗略计算时可取10N/kg;V排表示排开液体的体积,单位为m )。同时,液体的浮力公式也适用于气体(把ρ液换为ρ气即可) 【物体的沉浮条件】 ρ物>ρ液,物体下沉 ,G物>F浮 ρ物>ρ液,物体沉底 ,G物=F浮+F支(是下沉的最终稳定状态) ρ物 =ρ液,物体悬浮 ,G物=F浮 ρ物<ρ液,物体上浮,G物<F浮 ρ物<ρ液,物体漂浮,G物=F浮(是上浮的最终稳定状态) 故物体在液体中共有漂浮、上浮、悬浮、下沉、沉底五种状态。 【实际应用】 1.空心法 木头漂浮于水面是因为木材的密度小于水的密度。把树木挖成“空心”就成了独木舟,独木舟排开水的体积变大,增大了可利用的浮力,利用“空心”增大排开液体的体积,从而增大浮力,使物体能漂浮在液面上。 2.轮船 轮船能漂浮在水面的原理:船体做成空心,使它排开水的体积增大,受到的浮力增大,这时船受到的浮力等于自身的重力,所以能浮在水面上。它是利用物体漂浮在液面的条件F浮=G物来工作的,只要船的重力不变,无论船在海里还是河里,它受到的浮力不变。 3.潜水艇 浸没在水中的潜水艇排开水的体积,无论下潜多深,始终不变,所以潜水艇所受的浮力始终不变.潜水艇的上浮和下沉是靠控制自身的重力而实现的 4.气球和飞艇(浮空器) 气球和飞艇里充的是密度小于空气的气体,热气球里充的是被燃烧器加热、体积膨胀、密度变小了的热空气。 5.密度计 测量物体密度的仪器是密度计。密度计受到的浮力总等于它的重力,在不同液体中漂浮时所受到的浮力都相同,密度计上的刻度值是“上小下大”。 6.盐水选种 长得很饱满的小麦种子,密度超过1.2×10 kg/m ,而干瘪的或被虫子蛀坏了的种子的密度都比饱满的种子的密度小得多。 【深入理解浮力的计算】 称重法 称重法测浮力的步骤:先测出石块的重力G;再测出石块在水中的拉力F;浮力F浮等于重力G减去拉力F,即F浮=G-F。 例题1; 一金属块重10N,浸入水中后测力计的示数为7N,则金属块受到的浮力大小?方向 应用1:一个重5N的石块,挂在弹簧测力计上,将它浸没在盛满水的溢水杯中时弹簧测力计的示数是3N,则石块受到的浮力是 N,溢出水的重力是_ N. 压力差法 根据浮力产生的原因F浮=F向上-F向下,一般用于已知物体在液体中的深度,且形状规则的物体。 例题2:正方体物体浸没在水中,下表面受到的压力是15N,上表面受到的压力是10N。则物体受到的浮力是多少? 应用2: 某正方体物块重20N,用绳子拉着浸没在水中,上表面受到水向下的压力为15N,下表面受到水向上的压力为24N,求: (1)物块上、下表面受到水给的压力差; (2)物块所受浮力大小; (3)绳子对物块的拉力为多少。 阿基米德原理 阿基米德原理是指,浸没在液体中的物体所受到的浮力大小等于物体排开的液体的重量。 公式:F浮=G排=ρ液gV排 例题3:(2019邵阳)体积为2.0×10-3m 的铝块浸没在水中时,受到的浮力为 N.(g取10 N/kg) 应用3: 一实心球重43N,把它浸没在一个盛满水的容器中时,其排开水的重力为10N,求: (1)实心球浸没在水中时受到的浮力是多大? (2)实心球的总体积是多少? 平衡法 悬浮或漂浮,F浮=G物 例题4:把重10N,体积为1.2x103cm3的物体投入水中,当物体静止时,物体的状态是 (填"漂浮"“悬浮"“沉到水底”) 应用4: 桌面上有一装满水的圆台形容器,将一个体积为50cm3,质量为60g的固体放入容器中的水里,固体 ... ...
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