中考物理基礎(chǔ)篇第20講浮力浮力的計(jì)算（附強(qiáng)化訓(xùn)練題）.docx

第20講 浮力 浮力的計(jì)算20.1學(xué)習(xí)提要20.1.1 浮力的性質(zhì)和特點(diǎn)1. 感受浮力在水面上放一只盒子或一塊泡沫塑料，如圖20-1所示，讓它浮在水面上，然后用手慢慢將它向下按，手感覺到有一個(gè)向上頂?shù)牧?，水?duì)盒子、泡沫塑料等物體有向上托的力，即是浮力。圖20-12. 浮力的性質(zhì)浮力是浸在液體或氣體里的物體受到液體或氣體向上的力，它是由于液體或氣體對(duì)浸入其中的物體上下表面的壓力差而產(chǎn)生的，按力的性質(zhì)分類，浮力屬于彈力。3. 浮力的特點(diǎn)（1）浮力的施力物體是流體（液體、氣體的總稱），受力物體是浸入流體中的物體。（2）浮力的方向總是豎直向上的。（3）對(duì)物體有浮力作用的流體其內(nèi)部必定有自身產(chǎn)生的壓強(qiáng)。若流體處于失重情況，其自身產(chǎn)生的壓強(qiáng)為零，處在其內(nèi)部的物體也就不受浮力作用。4. 浮力大小的測(cè)定（1）在彈簧測(cè)力計(jì)下端用細(xì)線懸掛一金屬塊，如圖20-2（a）所示，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1。（2）將金屬塊浸在盛有水的燒杯中，如圖20-2（b）所示，記下彈黌測(cè)力計(jì)的示數(shù)F2。（3）彈簧測(cè)力計(jì)的兩次示數(shù)差（F1F2）就是金屬塊受到的浮力大小。圖20-25. 阿基米德原理浸在液體里的物體受到豎直向上的浮力，浮力的大小等于物體排開的液體受到的重力，這就是阿基米德原理。由公式表示為。6. 對(duì)阿基米德原理的說明（1）阿基米德原理既適用于液體，也適用于氣體。在應(yīng)用公式時(shí)各物理量單位取國際單位中的主單位。（2）公式，所求得的是物體排開液體的重力,而不是物體的重力。（3）公式中的是物體浸在液體內(nèi)的體積，而不是物體的體積。（4）浮力的大小只與物體排開液體的體積及液體的密度有關(guān)，而與所浸液體的深度、物體的質(zhì)量、密度、形狀等條件無關(guān)。（5）物體浸在幾種分層的液體中時(shí)（如圖20-3所示），排開液體、的體積分別為、，則物體受到的浮力大小為。即浮力大小為排開所有液體的總重。圖20-3 20.1.2 計(jì)算浮力的幾種基本方法1. 測(cè)量法根據(jù)用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)浮力大小的方法，可得。公式中F1是表示物體掛在彈簧測(cè)力計(jì)下，在空氣中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，如圖20-4（a）所示；F2是表示物體浸在液體中時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，如圖20-4（b）所示。對(duì)物體進(jìn)行受力分析，由于物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，根據(jù)力的平衡條件，在空氣中：F1=G，在液體中：F2+F浮 =G，所以，。（a） 圖20-4 （b）2. 壓力差根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因是由于浸在液體中的物體受到液體對(duì)其上下表面產(chǎn)生的壓力差，可得。公式中F向上是表示物體浸在液體中物體下表面受到的豎直向上的壓力，F(xiàn)向下是表示物體上表面受到的豎直向下的壓力。如果物體上表面恰好在液面或在液面以上，則F向下 =0，所以公式就可以表示為。3. 阿基米德原理阿基米德原理的數(shù)學(xué)表達(dá)式是 。4. 平衡法當(dāng)物體處于漂浮或懸浮狀態(tài)時(shí)，物體只受兩個(gè)力的作用，物體處于二力平衡狀態(tài)，浮力和物體的重力大小相等，即。20.1.3物體的浮沉條件1. 物體在液體中的三種靜態(tài)當(dāng)實(shí)心均勻物體靜止在液體中，對(duì)物體進(jìn)行受力分析可知，物體受二力或三力而處于平衡狀態(tài)。由于物體的重力，浮力，根據(jù)V排與V物的關(guān)系，可得與的關(guān)系。（1）漂?。篎浮=G物，V排液物，如圖20-5（a）所示。（2）懸浮：F浮=G物，V排液=V物，液=物，如圖20-5（b）所示。（3）沉底：F浮+N支=G物，V排液=V物，液G物時(shí)，物體上浮，物體在逐漸浮出水面的過程中，V排逐漸變小，浮力逐漸變小，最后達(dá)到平衡態(tài)，浮力等于重力，物體漂浮在液面。（2）下沉：當(dāng)F浮F向下，所以向上壓力和向下壓力之差就產(chǎn)生了浮力，F(xiàn)浮= F向上-F向下=液g（h+a）a2-液gha2=液ga3=液gV排圖20-620. 2. 2有些物體浸在液體中卻不受浮力作用的原因如圖20-7(a)所示，如果物體與容器底部緊密接觸,也就是物體底部不受到液體豎直向 上的壓力，物體只受到液體對(duì)它豎直向下的壓力。在這種情況下，物體就不受到浮力的作用。如圖20 - 7(b)所示，如果物體AB部分與容器底部緊密接觸，也就是液體對(duì)AE部分沒有 豎直向上的壓力，但是液體對(duì)物體的GH和CD部分都有豎直向上的壓力。對(duì)物體進(jìn)行受力 分析如下：（a） 圖20-7 （b）F向上=液gh1（SGH+SCD）F向下=液gh2SEF，比較F向上和F向下的大小關(guān)系，有三種情況：（1）如果F向上 F向下，則物體受到浮力；（2）如果F向上= F向下，則物體不受浮力；（3）如果F向上 F鐵 B. F木 F鐵 C. F木= F鐵 D.無法確定【點(diǎn)撥】 首先要確定在水中木塊和鐵塊靜止時(shí)所處的位置，然后選擇適當(dāng)?shù)母×竭M(jìn)行討論?！窘獯稹扛鶕?jù)它們的密度關(guān)系，即木水，很容易判斷木塊漂浮在水面上，鐵塊在水中沉底。由于木塊的V木排小于木塊的體積V木，鐵塊的V鐵排等于鐵塊的體積V鐵，又V木=V鐵 ，即V木排 V鐵排。根據(jù)F浮=液g V排，液g相同，有F木V溢C、可能是V排V溢【點(diǎn)撥】物體浸沒在盛滿水的容器中，彼物體排開的液體全部溢出容器且等于物體的體 積。在未盛滿水的容器中，被物體排開的液體只有部分溢出容器。【解析】如果容器盛滿水，則V排=V溢；如果容器未盛滿水，則V排V溢【答案】D【反思】如果物體未完全浸沒在盛有水的容器中，則物體排開水的體積V排與V溢出水的體積及物體體積之間有何關(guān)系？20. 3. 4理解沉浮的條件例4 用手把體積為510-4 m3、重力為6 N的小球，浸沒在水中，放手以后這個(gè)小球?qū)（選填“上浮”、“下沉”和“懸浮”）。【點(diǎn)撥】物體浸沒在液體中V排=V物，這樣就可以計(jì)算出浮力，再比較浮力和重力的大 小關(guān)系，就可以知道物體的浮沉情況?！窘馕觥縑排=V物=510-4 m3F浮=液gV排=103kg/m39.8N/kg510-4 m3=4.9N由于F浮G，所以物體將下沉?！敬鸢浮肯鲁??！痉此肌磕芊駨奈矬w密度和液體密度的大小關(guān)系來得到物體的浮沉情況呢？20. 3. 5浮力問題的受力分析例5 1978年夏天，法國、意大利、西班牙等國的科學(xué)工作者乘坐容積為3. 3104 m3的 充氦氣球升入高空。如果氣體本身所受的重力（不包括里面的氦氣)是它在低空所受浮力的 1/4，氣球在低空飛行時(shí)可吊起最重物體的質(zhì)量是多少？（常溫下一個(gè)大氣壓下空氣的密度為1. 29kg/m3，氦氣的密度為 0. 18 kg/m3)?！军c(diǎn)撥】 （1）正確進(jìn)行受力分析至關(guān)重要，對(duì)氦氣球進(jìn)行受力分析，如圖20-8所示。（2）注意空氣和氦氣的密度不同?！窘馕觥坑蒄浮=G得F浮=G物+G球+G氦，代入得F浮=G物+1/4F浮+G氦，所以G物=3/4F浮-G氦，有m物g=3/4空氣gV-氦gV可得m物=3/4空氣V-氦V=（3/41. 293. 3104 -0. 183. 3104）（kg）【答案】2.6104kg。【反思】氣球問題要緊抓F浮=G這個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，但要注意這里的重力應(yīng)是貨物重和氣球自重、氣體重力之和。23.4 強(qiáng)化訓(xùn)練A卷1、 浮力就是液體(或氣體)對(duì)物體_與_的合力，浮力的方向總是_。2、 重0. 49 N的木塊漂浮在水面，木塊受到的浮力為_N，木塊下底面受到水的壓力為_N。3、 把重力為5 N、體積為510-4 m3的金屬球全部浸入盛滿水的容器內(nèi)，溢出水的重力為_N，金屬球受到的浮力的大小為_N，浮力和重力的合力為_N，方向_。4、 一金屬塊所受的重力為26. 5 N，用彈簧測(cè)力計(jì)吊著，將金屬塊浸沒在水里，這時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為16.7N，該金屬塊受到水對(duì)它的浮力為_N。5、 個(gè)空心金屬盒懸浮在水中，往水中倒人一些濃鹽水后，金屬盒將_（選填“上浮”、“懸浮”或“下沉”）。6、 浸在液體里的物體受到浮力的大小一定等于（ ）A、 物體受到的重力B、液體受到的重力C、與物體同體積的液體受到的重力D、物體排開的液體受到的重力7、 下列敘述中正確的是（ ）A、 浮在液面上的物體受到浮力，沉到液體底部的物體不受到浮力B、 浮力產(chǎn)生的原因是因?yàn)橐后w對(duì)浸在其中的物體有壓力差C、 物體只在空氣中受到浮力，在其他氣體中不受到浮力D、 浸沒在液體里的柱狀物體，若其底部與容器底部密切結(jié)合，則物體可能受到浮力8、 把木塊按人水中，放手后木塊上浮，最后漂浮在水面，對(duì)于在上浮過程中木塊所受的浮力，下列判斷中正確的是（ ）A、 露出水面前，浮力逐漸變大，露出水面后，浮力逐漸變小B、 露出水面前，浮力不變，露出水面后，浮力逐漸變小C、 浮力一直在減小D、 浮力一直在增大9、 在一個(gè)不計(jì)重力的塑料袋中裝滿水，扎緊袋口，用彈簧測(cè)力計(jì)稱得重力為4. 9 N，當(dāng)把塑料袋浸沒在水中時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為（ ）A、4.9NB、0NC、9.8ND、無法確定10、 容器里盛有重50 N的水,現(xiàn)將重8 N的木塊放人水中，木塊浮于水面，測(cè)得有3 N 的水溢出容器外，則木塊排開水的重力等于（ ）A、4.9NB、3NC、5ND、8N11、 質(zhì)量相等的木塊(木= 0. 6 103 kg/m3 )和冰塊(ft* = 0. 9103 kg/m3),均漂浮在水面上，它們所受的浮力分別為F木和F冰，浸在水中的體積分別V木和V冰，則有 （ ）A、F木=F冰，V木F冰，V木V冰C、F木F冰，V木鐵鋁），各自用細(xì)線系住以后浸沒在水中，如果細(xì)線對(duì)小球的拉力都相等，則三個(gè)小球的體積和質(zhì)量之間的關(guān)系為（ ）A、m銅m鐵m鋁，V銅V鐵V鋁B、m銅m鐵V鐵V鋁C、m銅m鐵m鋁，V銅V鐵V鋁D、m銅m鐵V鐵V鋁15、 將小球放人盛滿酒精(酒精為0.8103 kg/m3)的溢杯中，從溢杯中溢出0.8N的酒精，若將該小球放人盛滿水的溢杯中，這時(shí)從溢杯中溢出的水重（ ）A、 可能為0.8 NB、可能為0.9NC、可能為1ND、以上三種都有可能16、正方體物塊的體積為10-3 m3，全部浸沒在水中，它的上表面與水面平行，下表面受到水向上的壓力是29.4 N。求：（1）物塊上表面受到水的壓強(qiáng)和壓力；（2）物塊下表面離水面的距離；（3）物塊受到水的浮力。17、 鋁塊的質(zhì)量為1.08kg，招的密度為2.7103kg/m3，把它全部浸沒在水里，求：鋁塊排開水的體積；（2）鋁塊所受的浮力。18、 如圖20-9所示,有一密度為=l. 2103 kg/m3、完全均勻的立方體塊，懸浮在兩種不相混合的液體的分界面上，它在上層濃體中的體積是V1，在下層液體中的體積是V2， V1 : V2 =2 : 3，已知上層液體的密度是A = 0.75 103 kg/m3，求出下層液體的密度2.19、 小葉在地面上能舉起100 N的物體,若用相同的力，小葉在水中能舉起（物體不露出）水面多重的鐵球？（鐵= 7. 8 103 kg/m3 )20、 體積為2 m3的木塊浮在水面時(shí)，有3/5的體積露出水面，求:（1)木塊受到的浮力；（2）木塊受到的重力；（3）木塊的密度。B卷1、 物體浸沒在液體中，受到的浮力為10 N，若液體對(duì)它向下的壓力為7 N，則液體對(duì)它向上的壓力為 N。2、 已知銅的密度大于鐵的密度。把體積相同的實(shí)心銅球和實(shí)心鐵球全部浸沒在酒精里，有銅球受到的浮力 鐵球受到的浮力；把質(zhì)量相等的實(shí)心銅球和實(shí)心鐵球全部浸沒在酒精里，銅球受到的浮力 鐵球受到的浮力(選填“大于”、“小于”或“等于”)。3、 將重力為20 N的物體放人盛有水的容器內(nèi)，測(cè)得溢出的水的重力為3 N，物體受到的浮力大小可能的范圍是 。4、 將體積相同的實(shí)心鉛球和實(shí)心木球浸沒在水中，當(dāng)剛釋放時(shí)，鉛球受到的浮力 木球受到的浮力；當(dāng)兩球最終靜止時(shí)，鉛球受到的浮力 木球受到的浮力(選填“大于”、“等于”或“小于”）。5、 木塊的重力為4.9 N，漂浮在水面上時(shí)有1/5的體積露出水面，則木塊受到的浮力3N，木塊浸在水中的體積為 m3，木塊的總體積為 m3。6、 如圖20-10所示,體積相同的甲、乙、丙三個(gè)小球靜止在水中，則三球中受到浮力最大的是（ ）圖20-10 A、甲球 B、乙球 C、丙球 D、樣大7、將實(shí)心鐵球和實(shí)心鋁球浸沒在水中，測(cè)得兩球所受的浮力相同，已知，則兩球的質(zhì)量大小關(guān)系是( ) A、鐵球質(zhì)量大 B、鋁球質(zhì)量大 C、兩球質(zhì)量相等 D、無法比較8、質(zhì)量相等的空心鐵球、空心鋁球和實(shí)心蠟塊，都能漂浮在水面上，這時(shí)它們浸入水中的體積的大小是（ ） A、空心鐵球最大 B、空心鋁球最大 C、實(shí)心蠟塊最大 D、樣大9、質(zhì)量是10 kg、密度為0.4X103 kg/m3的木塊，在水中靜止時(shí)，它所受的浮力等于（ ） A、10 kg B、25 kg C、98 N D、245 N10、在水平桌面上放著三個(gè)完全相同的容器，在里面各放一個(gè)完全相同的木球，然后分別在容器中倒入三種密度不同的液體，使其液面達(dá)到相同的高度，這時(shí)木球浮在液面的情況如圖20-11所示，試比較這三種液體對(duì)容器底部的壓力關(guān)系是 （）圖20-11 A、F甲F乙F丙 B、F甲=F乙=F丙 C、F甲F乙F甲F丙11、兩實(shí)心金屬塊甲和乙，它們的密度之比為4:3，質(zhì)量之比為3:4，現(xiàn)將它們都浸沒在水中，則此兩金屬塊受到浮力的大小是（ ） A、F甲F乙 B、F甲F乙 C、F甲=F乙 D、無法判斷12、木塊放在酒精中靜止時(shí)，露出液面的體積為V，把它放人水中靜止時(shí)，露出液面的體積應(yīng)是 （ ） A、等于V B、小于V C、大于V D、無法確定13、由不同材料制成的體積相同的4個(gè)實(shí)心小球甲、乙、丙、丁，在圖20 - 12中表示的是把它們投入水中后靜止不動(dòng)時(shí)的情況，由此可知它們中受到重力最小的是( )圖20-12 A、甲 B、乙 C、丙 D、丁14、 一個(gè)鐵球在空氣中稱重2.45 N，浸沒在水中稱重為1.96 N，鐵的密度是7. 8103 kg/m3，求：（1）鐵球受到水的浮力；（2）鐵球的體積；（3）鐵球的質(zhì)量。15、 將體積為300 cm3、密度為0.6103 kg/m3的木塊按入水中，放手后木塊上浮，當(dāng)它露出水面的體積為80 cm3時(shí)，木塊是上浮、還是靜止在水面上不動(dòng)？16、 如圖20-13所示，一重為1.96104 N的實(shí)心正方體A放入水中后，當(dāng)受到豎直向下的合力為7.84104N時(shí)，物體A恰能完全浸沒在水中，求：（1）物體受到豎直向下的壓力F；（2）物體A的體積V；（3）物體A的底面積；（4）如果撤去壓力物體A露出水面的體積為多大？ 圖20-1317、 木塊放在水中，則在水面上露出全部體積的1/2，將物體A放在木塊上，則木塊露出水面的體積為1/3，拿掉物體A，把物體B放在木塊上，則木塊露出水面的體積為全部體積的1/4，求A、B兩物體的重力之比。18、 如圖20-14所示，密度為的一木塊C，上面放一塊密度為的實(shí)心物體A，木塊頂部剛好與水面相齊，在同樣的木塊下面掛另一密度為的實(shí)心物體B，木塊也剛好全部浸入水中，若A、B、C的體積相等，且，求：。 圖20-14作業(yè)參考答案與解析A卷1、 【答案】向上壓力，向下壓力，豎直向上 【解析】略2、 【答案】0.49,0.49 【解析】略3、 【答案】4.9,4.9,0.1，豎直向下 【解析】略4、 【答案】9.8 【解析】略5、