内容正文:
专题11 浮力
考点01 浮力 1
考点02 浮力的应用 1
考点03 液面升降 2
题型01 浮力的概念 3
题型02 阿基米德原理的应用 6
题型03 物体的沉浮 8
题型04 探究影响浮力大小的因素 10
题型05 浮力的综合计算 12
考点01 浮力
当物体浸在液体或气体中时会受到一个竖直向上托的力,这个力就是浮力。
要点诠释:
1. 一切浸在液体或气体里的物体都受到竖直向上的浮力。
2. 浮力=物体重-物体在液体中的弹簧秤读数,即F浮=G-F′。
3. 阿基米德原理:浸在液体里的物体受的浮力,大小等于它排开的液体受的重力。
用公式表示为:F浮=G排。
(1)根据阿基米德原理可得出计算浮力大小的数学表达式;F浮=G排=m液g=ρ液gV排。
(2)阿基米德原理既适用于液体也适用于气体。
考点02 浮力的应用
1.浸在液体中物体的浮沉条件
(1)物体上浮、下沉是运动过程,此时物体受非平衡力作用。
下沉的结果是沉到液体底部,上浮的结果是浮出液面,最后漂浮在液面。
(2)漂浮与悬浮的共同点都是浮力等于重力,在平衡力的作用下静止不动。
但漂浮是物体在液面的平衡状态,物体的一部分浸入液体中。
悬浮是物体浸没在液体内部的平衡状态,整个物体浸没在液体中。
上浮 漂浮 悬浮 下沉
ρ物<ρ液 ρ物<ρ液 ρ物=ρ液 ρ物>ρ液
G物<F浮 G物=F浮 G物=F浮 G物>F浮
2.应用
(1)轮船
①原理:把密度大于水的钢铁制成空心的轮船,使它排开水的体积增大,从而来增大它所受的浮力,故轮船能漂浮在水面上。
②排水量:轮船满载时排开的水的质量。
(2)潜水艇
原理:潜水艇体积一定,靠水舱充水、排水来改变自身重力,使重力小于、大于或等于浮力来实现上浮、下潜或悬浮的。
(3)气球和气艇
原理:气球和飞艇体内充有密度小于空气的气体(氢气、氨气、热空气),
通过改变气囊里的气体质量来改变自身体积,从而改变所受浮力大小。
3.浮力的计算方法
压力差法:F浮=F向上-F向下
阿基米德原理法:F浮=G排=ρ液gV排
力的平衡法:受力分析
考点03 液面升降
确定液面的升降,只要比较变化后的V排与变化前的V排的大小。
1. 冰熔化后液面升降
(1)纯冰在液体中,冰熔化后液面升降。
① ,如冰浮于盐水中,冰熔化后,液面上升。
② ,冰熔化后,液面下降。
③ ,液面不变。
(2)冰中含杂质,冰熔化后,水面升降。
① ,若冰中有铁、铜、铝、石块等,冰熔化后,水面下降。
② ,如冰中有木块、蜡、气泡,冰熔化后,水面不变。
③ ,水面不变。
2. 漂浮在液面的“载体”
当把所载的物体取出放入液体中时,如,容器中液面下降,当时,容器中液面不变。
考点四、几个规律问题
1. 同一物体浮在不同液体中
是一个定值,都等于,此时与成反比(密度计原理,轮船浮在海中或浮在江河中,一木块分别浮在不同液体中)。
2. 同种物质组成的不同物体,浮在同一种液体中
,为一定值,等于(浮在液体中的物体,将露出液面部分切去,物体上浮又露出液面,为定值,等于)。
3. 漂浮在液体中的物体
浮力的变化等于物体重力的变化。
题型01 浮力的概念
【备考方略】
1.浮力的产生:液体具有流动性,在重力作用下,向容器壁、容器底流动而产生压力。由于力的作用是相互的,容器底和容器壁也对液体产生一个反作用力,作用力反作用力在液体之间相互作用,就产生了压强。压强大小相等、方向相反,并与深度成正比;同一水平面上,液体向各个方向产生的压强相同。在没有任何外力的情况下,液体保持静止状态。
2.因为液体具有压强,它们之间才会相互支持,相互联系而形成一个有机的整体。液体中任何一点液体压强的变化,都会形成压强差,从而产生浮力。浮力的方向竖直向上。
有人说一个位于容器底面上的物体,并和容器底面密切接触,那它就只能受到向下作用于物体表面的液体压力下,所以这个物体不受浮力作用。
这种说法并不是完全正确的,它成立需要两个条件:
1.物体的侧表面必须是竖直方向的,不能倾斜;
2.物体的下表面必须在技术上保证与容器底紧密接触,不能有液体渗入其间。
沉在水底的物体实际上是受到三个力的作用:受的水的浮力,容器对它的支持力,以及自身重力,这时受力情况:F浮+F支=G物。
【典例1】(2022·四川攀枝花市)如图,体积相同的两个物体A、B用不可伸长的细线系住,放入水中后,A刚好完全漫没入水中,细线被拉直。已知A重6N,B受到的浮力为8N,A、B密度之比为3:5,以下说法中不正确的是( )。(ρ水=1.0×103kg/m3)
A.B