内容正文:
第5讲 浮力
一、知识导航
1、浮力
(1)浮力产生的原因是液体或气体对浸入其中的物体产生的向上的压力与向下的压力差,用公式表示为:F浮=F向上-F向下.
(2)浮力的方向:竖直向上
2、阿基米德原理
(1)内容:浸在液体中的物体所受的浮力,大小等于被物体排开的液体受到的重力。
(2)公式:F浮=G排=ρ液gV排
(3)液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而与物体的质量、体积、重力、形状、浸没的深度等均无关。
当物体全部浸没在液体中时,V排=V物;当物体的一部分浸入液体中时,V排<V物,且
V物=V排+V露。阿基米德原理也适用于气体.
3、 计算浮力的方法
(1)称重法:F浮=G-F
用弹簧测力计测出物体的重力G,再把物体浸入液体,读出此时弹簧测力计的示数F,则物体受到的浮力F浮=G-F
(2)压力差法:F浮=F向上-F向下
(3)阿基米德原理法:F浮=G排=ρ液gV排
二、典例剖析
例题1浸在液体里的物体受到浮力的大小一定等于( )
A.物体受到的重力 B.液体受到的重力
C.与物体同体积的水受到的重力 D.物体排开的液体受到的重力
举一反三:
下列关于浮力的说法,正确的是( )
A.只有浸在液体里的物体才受到浮力,在空气中的物体不受浮力
B.乒乓球和玻璃球均浸在水中,则乒乓球受到浮力,玻璃球不受浮力
C.物体浸在液体中,由于受到浮力,物体的重力要变小
D.铁球浸没在水中缓慢下沉时,弹簧测力计示数不变,说明铁球所受浮力不变
例题2弹簧测力计下挂一长方体物体,将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中如图甲;图乙是弹簧测力计示数F与物体下降高度h变化关系的图像,则下列说法中正确的是( )
A.物体的体积是500cm3
B.物体受到的最大浮力是5N
C.物体的密度是2.25×103kg/m3
D.物体刚浸没时下表面受到水的压力是9N
举一反三:
水上救援往往需要打捞沉没的货物,我们将该情景简化为如图所示的物理过程,假设物体浸没在水深h=0.5m的容器底部(非密合),现利用弹簧测力计将物体从水中匀速提出,当物体有一半体积露出水面时,弹簧测力计示数为3N,当物体全部离开水面后,弹簧测力计示数为5N,已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3.取g=10N/kg。则( )
A.物体在水面下上升的过程中所受浮力逐渐减小
B.物体在容器底部时,受到的浮力为2N
C.物体在容器底部时,水对其底部的压强为5×104Pa
D.物体的密度为1.25×103kg/m3
例题3两个物体分别挂在弹簧测力计上,将它们同时浸没到水中,发现两个弹簧测力计的示数不为零,但减小值相同.由此可以判断( )
A.两个物体一定处在液体中相同深度 B.两物体所受的浮力相同
C.在水中时,弹簧测力计示数是相同的 D.在空气中,弹簧测力计示数是相同的
举一反三:
为了验证阿基米德原理,小明在一只塑料袋(塑料袋很轻很薄)中装入大半袋水,用弹簧测力计测出盛有水的塑料袋所受重力的大小。再将塑料袋慢慢浸入水中,观察到测力计的示数变 ,说明盛水的塑料袋排开 越大,受到的浮力越大。继续将塑料袋慢慢浸入水中,当观察到 现象时,弹簧测力计的示数为零,由此验证了阿基米德原理。小华准备将塑料袋装满水做同样的实验,操作时发现,塑料袋尚未完全浸入水中弹簧测力计的示数已为零,这是
原故。
例题4小明用弹簧测力计、圆柱体、两个相同的圆柱形容器,分别装有一定量的水和盐水,对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究,其装置和弹簧测力计示数如图所示.
(1)分析图甲、乙、丙,说明浮力的大小与 有关.
(2)为了探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度有无关系,可选用 图的装置来进行操作.
(3)圆柱体浸没在水中时受到的浮力是 N,圆柱体的体积是 m3.(g取l0N/kg)
(4)用图示实验数据测出盐水的密度是 kg/m3.
举一反三:
小华在探究浮力大小与哪些因素有关的实验中,做了如图所示的实验:
(1)比较甲和乙可知,物体受到的浮力F浮=____。(用图中的物理量符号表示)
(2)分析乙和丙可知,弹簧测力计测得拉力大小关系是:F1 F2(选填“>”、“=”或“<”)。
(3)通过乙和丁的探究,不能得到浮力大小与液体密度的关系,其原因是 不同。
例题5如图所示,一根细线相连的金属球和木球一起正在水中匀速下沉,金属球和木球体积大小相同