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18.“浮力及其计算”重难点突破与题型归类
一、浮力
1.定义:一切浸在液体(或气体)中的物体都会受到液体(或气体)对它竖直向上的力,这个力叫做浮力。
2.浮力方向:竖直向上(与重力方向相反)。
3.施力物体:液体(或气体)。
4.产生原因:上下表面压力差:F浮=F向上-F向下
注意:浮力其实是物体上、下表面所受压力的合力。
例1.判断下列物体是否受到浮力。
受浮力: A、B、C、D、F ;不受浮力: E、G ,只受到水向下的压力。
技巧:梯(正梯形G)柱(直柱体E)贴底无浮力。
二、称重法测浮力
1.用弹簧测力计测出物体的重力G;
2.读出物体浸在液体中时弹簧测力计的示数为F;
3该物体在液体中所受浮力F浮=G-F。
由图知:
(a)G=8N
(b)F浮1=G-F1=8N-7.6N=0.4N
(c)F浮2=G-F2=8N-7N=1N
(d)F浮3=G-F3 =8N-7N=1N
(e)F浮4=G-F4=8N-6.9N=1.1N
三、阿基米德原理
1.内容:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于排开液体的重力。
2.公式:F浮=G排
3.适用范围:液体和气体
4.探究阿基米德原理的实验
①测出空桶所 ②测出石块所 ③把石块浸没在装满水的溢 ④测出桶和排开
受的重力G桶 受的重力G石 水杯中,测出石块所受浮力 水所受的重力G总
此时弹簧测力计示数为F
由②和③得:石块所受的浮力:F浮=G石-F =10N-7N= 3N
由①和④得:石块排开水的重力:G排=G总-G桶=5N-2N=3N
综上:F浮=G排
5.推导公式
F浮= G排= m排g =ρ液g V排 F浮=ρ液g V排
V排的含义:
①物体排开液体的体积
②液面以下物体的体积
A.V排V物 B.V排V物 C.V排=V物 D.V排=V物
技巧:液面以下物等排。
四、浮力大小的影响因素
1.液体密度ρ液
2.物体排开液体的体积V排
例2.探究浮力大小影响因素的实验。
1.图②③④,保持了液体密度相同,研究浮力与排开水的体积的关系。
2.若想探究浮力与液体密度的关系,应选图⑤和⑥,根据①、⑥两图的实验数据,可知物体浸没在煤油中所受的浮力为2.4N。
3.图④⑤说明浮力大小与物体浸没的深度无关。
例3.弹簧测力计提着物体逐渐进入水中。
ρ液不变,V排变大,F浮变大 ρ液、V排变大,F浮不变
浮力变化图像 弹簧测力计示数变化图像
浮力:先变大后不变
弹簧测力计的示数:先变小后不变
五、浮力的五种计算方法
1.弹簧示数差法(称重法)
适用于有弹簧测力计两次读数的情况。
技巧:F浮=G-F示
例4.在弹簧测力计下悬挂物体,在空气中称示数为4.6N,把物体浸没在水中称示数为3.6N,则这个物体受到的浮力为 1 N。
解:F浮=G-F示=4.6N-6N=1N
2.浮力等鸡排(阿基米德原理)
运用于已知物体排开液体质量或重力的情况。尤其是轮船排水量问题。
技巧:F浮=G排=m排g
例5.把一个小球放入盛满某种液体的溢水杯中,小球浸没在杯底,从杯中溢出100g液体,则小球所受浮力为 1 N。
解析:F浮=G排=m排g= 0.1kg×10N/kg= 1N
例6.排水量为100t的轮船在海水中航行,所受浮力为 1×106 N。
解析:F浮=G排=m排g= 1×105kg×10N/kg= 106N
3.ρ液gV排(阿基米德推导式)
适用于已知ρ液和V排的情况。
技巧:F浮=ρ液gV排
例7.体积为100cm3的铝块,它的一半浸入水中时,受到的浮力为 0.5 N,它浸没在酒精中受到的浮力为 0.8 N。
解析:F浮1=ρ水gV排1=1.0×103kg/m3×10N/kg××100×10-6m3=0.5N
F浮2=ρ酒gV排2=0.8×103kg/m3×10N/kg×100×10-6m3=0.8N
4.上下压力差法(产生原因)
适用于已知F向上、F向下或p向上、p向下及上下底面积的情况。
技巧:F浮=F向上-F向下
例8.浸没在液体中的物体,它的上表面受到的压力为F1,下表面受到的压力为F2,则这个物体受到的浮力为( B )
A.F1-F2 B.F2-F1 C.F1+F2
5.受力平衡法
适用于物体处于平衡状态时(尤其漂浮考察居多)
例9.重为
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