浮力公式推算.doc

公式推算假設(shè)有一正方體沉于水中，F(xiàn)浮=gh2*S-gh1*S（可適用于完全或稍微浸沒(méi)在水中）=gS*h =液gV排(通用)=G排液當(dāng)物體懸浮或漂浮時(shí)，F(xiàn) 浮=G物=m物g說(shuō)明（1）h2為正方體下表面到水面距離，h1為正方體上表面到水面距離，h為正方體之高。（2）“F浮=液gV排=G排液”最重要。F浮=液gV排的公式推導(dǎo)：浮力=排開液體所受重力F浮=G(物體所受重力)排液=m排液g =液gV排所以有F浮+G=0（3）給出沉浮條件（實(shí)心物體，如果是空心物體，則下面公式中的密度表示物體的平均密度，即物體的總質(zhì)量除以總體積得到的結(jié)果）對(duì)于浸沒(méi)在液體中的物體1.若F浮G物，即物液，物體上浮2.若F浮液，物體下浮3.若F浮=G物，即物=液，物體懸浮 4.物液， 沉底，G物=F浮+F杯底對(duì)物的支持力（三力平衡）露排比公式如果漂?。ㄟ@是重要前提?。?，則：物液=V排V物。 其中，V物=V排+V露它的變形公式1（液-物）液=V露V物2 物（液-物）=V排V露證明：漂浮 F浮=G物，即液gV排=物gV物，即液V排=物V物，即物液=V排V物（交叉相乘）四種公式示重差法（稱重法）：F浮=G-F拉（空氣中重力減去彈簧測(cè)力計(jì)拉力）（用彈簧測(cè)力計(jì)）公式法：F浮=G排=m排g=液gV排漂浮法：F浮=G物（又叫平衡法）壓力差法：F浮=F-F（上下壓力差）特例：當(dāng)物體和容器底部緊密接觸時(shí)，即物體下部沒(méi)有液體。此時(shí)物體沒(méi)有受到液體向上的壓力，即F浮=0阿基米德原理物體浸在液體中排開液體的重力等于物體浸在液體中受到的浮力。即F浮=G液排=液gV排。（V排表示物體排開液體的體積）理論應(yīng)用1如何調(diào)節(jié)浮力的大小木頭漂浮于水面是因?yàn)槟静牡拿芏刃∮谒拿芏?。把樹木挖成“空心”就成了?dú)木舟，自身重力變小，可承載較多人，獨(dú)木舟排開水的體積變大，增大了可利用的浮力.牙膏卷成一團(tuán)，沉于水底，而“空心”的牙膏皮可浮在水面上，說(shuō)明“空心”可調(diào)節(jié)浮力與重力的關(guān)系。采用“空心”增大體積，從而增大浮力，使物體能漂浮在液面上. 2輪船輪船能漂浮在水面的原理：鋼鐵制造的輪船，由于船體做成空心的，使它排開水的體積增大，受到的浮力增大，這時(shí)船受到的浮力等于自身的重力，所以能浮在水面上。它是利用物體漂浮在液面的條件F浮=G來(lái)工作的，只要船的重力不變，無(wú)論船在海里還是河里，它受到的浮力不變。（只是海水河水密度不同，輪船的吃水線不同）根據(jù)阿基米德原理，F(xiàn)浮=液gV排，它在海里和河里浸入水中的體積不同.輪船的大小通常用它的排水量來(lái)表示。所謂排水量就是指輪船在滿載時(shí)排開水的質(zhì)量.輪船滿載時(shí)受到的浮力F浮=G排=m排g.而輪船是漂浮在液面上的，F(xiàn)浮=G船+G貨=m船g+m貨g，因此有m排=m船+m貨。 3潛水艇浸沒(méi)在水中的潛水艇排開水的體積，無(wú)論下潛多深，始終不變，所以潛水艇所受的浮力始終不變.潛水艇的上浮和下沉是靠壓縮空氣調(diào)節(jié)水艙里水的多少來(lái)控制自身的重力而實(shí)現(xiàn)的（改變自身重力：排水充水）。若要下沉，可充水，使F浮G.在潛水艇浮出海面的過(guò)程中，因?yàn)榕砰_水的體積減小，所以浮力逐漸減小，當(dāng)它在海面上行駛時(shí)，受到的浮力大小等于潛水艇的重力（漂?。?4氣球和飛艇氣球和飛艇里充的是密度小于空氣的氣體，熱氣球里充的是被燃燒器加熱、體積膨脹、密度變小了的熱空氣.F浮=空氣gV,G球=氣gV+G殼，當(dāng)F浮G球時(shí)，氣球或飛艇可升上天空。若要使充氦氣或氫氣的氣球或飛艇降回地面，可以放出球內(nèi)的一部分氣體，使氣球積縮小，浮力減小，使浮力小于G球.對(duì)于熱氣球，只要停止加熱，熱空氣冷卻，氣球體積就會(huì)縮小，減小浮力，使浮力小于G球而降回地面。（同理，熱空氣的向上，冷空氣的向下，形成了對(duì)流：風(fēng)）5密度計(jì)密度計(jì)是利用物體浮在液面的條件來(lái)工作的，用密度計(jì)測(cè)量液體的密度時(shí)，它受到的浮力總等于它的重力，由于密度計(jì)制作好后它的重力就確定了，所以它在不同液體中漂浮時(shí)所受到的浮力都相同，根據(jù)可知：待測(cè)液體的密度越大，密度計(jì)浸入液體中的體積則越小，露出部分的體積就越大；反之待測(cè)液體密度越小，密度計(jì)浸入液體中的體積則越大，露出部分的體積就越小，所以密度計(jì)上的刻度值是“上小下大”。6. 煮湯圓湯圓剛放入水中時(shí)，湯圓受到的浮力小于重力；湯圓煮熟時(shí)，它的體積增大，浮力也隨之增大。湯圓剛放入水中時(shí)：F浮液體，（湯圓）下沉；湯圓煮熟時(shí)：煮熟后湯圓體積增大，浮力也增大，F(xiàn)浮力G，上??；物G物，物體上浮，直至漂浮幾點(diǎn)疑問(wèn)附著在水底的氣泡為什么不上??？很多時(shí)候我們會(huì)看到一些氣泡附著在水下的物體上不上浮，如果知道有關(guān)“粘滯性”的知識(shí)的話就不會(huì)感到奇怪了。超流體中不會(huì)出現(xiàn)有氣泡不上浮的現(xiàn)象，但日常所見(jiàn)的水不是超流體，水是有粘滯性的，雖然很小。熬碗糨糊，就會(huì)看到更多的氣泡不上浮現(xiàn)象的。小氣泡不會(huì)上浮，是由于水分子與容器壁間具有一種相互吸附的力，這個(gè)力十分微小，浮力總是比它要大的！加熱的水中會(huì)產(chǎn)生氣泡，是因?yàn)殡S著水溫的升高，水對(duì)空氣的溶解能力下降，飽和后多余的空氣被析解出來(lái)并聚集形成氣泡。在此過(guò)程中由于容器壁是粗糙的，氣泡很容易首先被吸附在容器壁上，如果沒(méi)有浮力作用這些氣泡將會(huì)永遠(yuǎn)被吸附在同一位置上，直到氣泡中的空氣被再次溶解，顯然通常情況下是不會(huì)有這么頑強(qiáng)的氣泡的。你用透明的杯子盛一杯可樂(lè)，杯壁上會(huì)有很多氣泡吧？放上兩天，還有氣泡么？因?yàn)閴毫p小而溢出的二氧化碳在敞口杯中是不可能被二次溶解的，它們上哪兒了？水的粘滯性和粗糙的容器壁的吸附力是能讓小氣泡暫時(shí)升不起來(lái)，但這并不證明它們沒(méi)受浮力作用。只要時(shí)間足夠長(zhǎng)，浮力最終是會(huì)戰(zhàn)勝其它力的效應(yīng)，最終把氣泡推上來(lái)的。失重狀態(tài)下還有浮力么？失重狀態(tài)有兩種情況，一是完全失重，二是不完全失重。在地球表面附近，當(dāng)物體有向下的加速度時(shí)，物體即處于失重狀態(tài)，如果加速度小于自由落體加速度，則處于不完全失重狀態(tài)，如果加速度等于自由落體加速度，則物體處于完全失重狀態(tài)。當(dāng)液體和浸入在液體內(nèi)部的物體處于完全失重狀態(tài)的情況下，物體不受到浮力的作用；而處于不完全失重的狀態(tài)下，浮力仍存在，但比通常情況下的浮力要減小一些。這是由于當(dāng)液體不受重力時(shí)，其無(wú)法流動(dòng)，且在無(wú)重力時(shí)流體內(nèi)壓強(qiáng)不再存在，而浮力產(chǎn)生原因?yàn)槲矬w受到的上下表面壓力差（前提是壓強(qiáng)差），所以完全失重時(shí)物體將不再受到浮力。同一物質(zhì)間是否存在浮力作用？沒(méi)有其它物體的時(shí)候，只要有密度差，熱水和冷水間也是有浮力作用的，否則熱循環(huán)就是不可能的。熱對(duì)流的產(chǎn)生就是由于熱水密度比較小所以被冷水的浮力推上來(lái)了，雖然冷水和熱水并不是兩種物體。當(dāng)然，熱量除了對(duì)流之外還有擴(kuò)散、輻射等多種傳播方式，某些加熱器位于上部的“熱得快”能加熱到底部的水是很正常的，水導(dǎo)熱本來(lái)就是很快的。即使流體中沒(méi)有其它物體，只要有密度差、有引力，就有浮力現(xiàn)象。接觸當(dāng)然是必要的，否則浮力不可能隔空傳遞。位于容器底部的物體是否仍然受浮力作用？有人說(shuō)一個(gè)位于容器底面上的物體，并和容器底面密切接觸，那它就只能受到向下作用于物體表面的液體壓力下，所以這個(gè)物體不受浮力作用。上面這段話并不是完全正確的，它成立需要兩個(gè)條件：1.物體的側(cè)表面必須是豎直方向的，不能傾斜；2.物體的下表面必須在技術(shù)上保證與容器底緊密接觸，不能有液體滲入其間。沉在水底的物體實(shí)際上是受到三個(gè)力的作用：受的水的浮力，容器對(duì)它的支持力，以及自身重力這時(shí)受力情況：F浮+F支=G物當(dāng)然如果物體是在水底與容器接觸的地方?jīng)]有空氣（真空）時(shí)，那么物體就沒(méi)有受到水的浮力作用。不同液體間的分層現(xiàn)象不同液體間的分層現(xiàn)象仍是浮力作用的結(jié)果，其根本原因是不同液體的密度不同（見(jiàn)前面的物體的浮沉條件），而不分層的混合液如果并沒(méi)有相互溶解的話，可能就是它們的密度極其接近，這和水中氣泡暫時(shí)不上浮的現(xiàn)象是類似的。靜置一段時(shí)間，或者用離心機(jī)加速度強(qiáng)化重力效應(yīng)，它們是能夠被沉淀或分離出層次來(lái)的。液體分層時(shí)，計(jì)算浮力的V排在哪里？有的學(xué)生對(duì)于油漂浮在水面上的現(xiàn)象，認(rèn)為油根本沒(méi)有排開水，怎么會(huì)受到浮力呢？比如肉湯碗中水面上的一層油，它的V排是多少呢？其實(shí)上面的問(wèn)題中，由于容器的形狀限制，油排開的水根本不能通過(guò)溢出碗等方式顯現(xiàn)出來(lái)，但并不是油沒(méi)有排開水，只是我們沒(méi)有看到。有下面兩個(gè)方法將這個(gè)V排顯示出來(lái)：1.將水倒在光滑的水泥地面上，水漬會(huì)有一定的面積，此時(shí)，在水漬中央輕輕倒上一些油，你會(huì)發(fā)現(xiàn)在油的擠壓下，水漬的分布面積擴(kuò)大了，這表明油確實(shí)排開了水。2.取一個(gè)兩端開口的U形管（連通器），放入一些水，在其中一個(gè)管口倒入油，你會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)管中的水面會(huì)下降一些，而另一個(gè)管中的水面相應(yīng)地上升，這兩個(gè)管中水面的高度差，再乘以管的截面積，就是油排開的水的體積。液體能否浮起比其自身重力更大的物體：有人根據(jù)阿基米德原理的表述認(rèn)為液體不能浮起比其自身重力更大的物體，其實(shí)這是一個(gè)錯(cuò)誤的推論，原因是原理中表述的是“浮力等于物體排開的液體受到的重力”，注意這里的關(guān)鍵是“排開”，通