内容正文:
专题18 浮力
【思维导图】
【知识点回顾】
1.浮力
浸在液体(或气体)中的物体,受到液体(或气体)________称作浮力。
2.方向:________。
3.产生原因:物体上下表面受到的液体(或气体)的________,浮力是液体(或气体)给物体的压力的合力。
1.内容:浸在液体中的物体所受的浮力,大小等于它________。
2.公式:F浮=G排=________。
由公式可知浮力的大小取决于液体的密度和排开液体的体积。
浸没在水中的石块受到的浮力跟它排开的水重有什么关系?
考点3 直接运用阿基米德原理或公式的变形进行简单的计算
有关浮力的分析与计算
1.阿基米德原理:F浮=G排=________。
2.称重法:F浮=________,其中F为物体浸入液体时弹簧测力计的读数。
注意:称重法分析浮力时需注意测力计的示数不是浮力的大小而是拉力的大小。
3.平衡条件法:________,一般指物体在液体中处于悬浮或漂浮状态。
1.物体在液体中的浮沉条件
上浮
下沉
漂浮
悬浮
沉底
F浮>G
F浮<G
F浮=G
F浮=G
F浮+N=G
实
心
体
ρ液>ρ物
ρ液<ρ物
ρ液>ρ物
V排<V物
ρ液=ρ物
V排=V物
ρ液<ρ物
处于动态(运动状态不断改变),受力不平衡
是“上浮”过程的最终状态
可以停留在液体的任何深度处
是“下沉”过程的最终状态
处于静态,受平衡力作用
2.浮沉条件的应用:潜水艇是通过改变____________来实现浮沉的;密度计的工作原理是物体的____________条件,其刻度特点是上小下大,上疏下密;用硫酸铜溶液测血液的密度的原理是____________条件。
考点1 1.向上托起的力 2.竖直向上 3.压力差
考点2 1.排开的液体所受的重力 2.ρ液V排g
考点3 1.ρ液V排g 2.G物-F 3.F浮=G物
考点4 2.自身的重力 漂浮 悬浮
【例题精析】
[例题1] (2022•湖州)两个边长相同、材料不同的实心正方体甲和乙,用质量不计的细线连接,轻轻放入某液体中,静止后悬浮,细线处于绷紧状态,如图所示。则( )
A.甲受到的浮力比乙受到的浮力大
B.甲的密度与液体的密度相等
C.如果将细线剪断,甲、乙再次静止后,容器底部受到的压力大小不变
D.如果将细线剪断,甲、乙再次静止后,容器底部受到液体的压强不变
【解答】解:A、甲和乙两个正方体边长相同,则根据体积公式可知其体积相等,两个正方体都浸没在同一液体中,则其排开液体的体积相等,根据F浮=ρ液gV排可知,甲受到的浮力等于乙受到的浮力,故A错误;
B、把甲和乙作为一个整体,甲和乙在液体中静止时悬浮,根据物体浮沉条件可知,甲和乙的平均密度等于液体的密度,而甲和乙由不同材料制成,其密度不同,所以甲的密度与液体的密度不相等,故B错误;
C、柱形容器中,容器底部受到的压力大小等于容器内液体和物体的总重力,如果将细线剪断,甲、乙再次静止后,容器内液体和物体的总重力不变,则容器底部受到的压力大小不变,故C正确;
D、根据题意可知,细线处于绷紧状态,如果将细线剪断,甲、乙再次静止后,甲将漂浮在液面上,则甲和乙排开液体的总体积变小,液体深度变小,根据p=ρ液gh可知,容器底部受到液体的压强变小,故D错误。
故选:C。
[例题2] (2022•浙江)学习了物体的浮沉条件后,小舟做了如下实验:在两个薄气球中加满温水,扎紧后剪去多余部分,分别浸没于盛有冷水与热水的玻璃杯中(如图)。若不计气球自重,放手后两气球的运动情况是( )
A.冷水、热水中都下沉
B.冷水中下沉,热水中上升
C.冷水、热水中都上升
D.冷水中上升,热水中下沉
【解答】解:温水的密度小于冷水的密度,由物体的浮沉条件可知,装温水的气球在冷水中上浮;
温水的密度大于热水的密度,由物体的浮沉条件可知,装温水的气球在热水中下沉,故D正确。
故选:D。
[例题3] (2021•宁波)将密度为0.9g/cm3、边长为10cm的立方体冰块,放入盛有水的柱状容器中,静止时冰块有2cm露出水面,如图所示。对容器缓慢加热,直至冰块完全熔化。在冰熔化过程中,下列判断与事实不符的是( )
A.冰吸收热量,温度保持不变
B.水面高度始终保持不变
C.冰块漂浮之后,受到的浮力逐渐变小
D.水对容器底部的压力最多增大1.0N
【解答】解:
A、冰是晶体,在冰熔化过程中,吸收热量,温度不变;故A正确;
B、由图可知,静止时冰块排开水的体积为:V排=S冰(L冰﹣h露)=L冰2(L冰﹣h露)=(10cm)2×(10cm﹣2cm)=800cm3;
当冰块完全熔化后,熔化为水的质量和冰的质量相同,即:ρ水V冰化水=ρ冰V冰,所以,V冰