内容正文:
专题复习 浮力
一、同步知识梳理
知识点1:什么是浮力
浸在液体(或气体)里的物体受到液体(或气体)对物体向上托的力叫做浮力
浮力的方向是竖直向上的。
知识点2:浮力产生的原因
浸在液体(或气体)里的物体受到的压力差就是液体(或气体)对物体的浮力。
由于浮力是物体受到的向上托的力,浮力的方向是竖直向上的,所以物体受到液体或气体向上的压力要大于它受到的向下的压力。这样,浸在液体或气体里的物体才受到浮力的作用。
知识点3:关于阿基米德原理
阿基米德原理的内容是:浸在液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。
数学表达式:。
可见:物体受到浮力的大小是由液体的密度,物体排开液体的体积两个因素决定的。而与物体浸在液体中的深度、物体的质量、密度及物体的形状无关。
阿基米德原理是从实验得出的,但从理论上也可以推导出来,书本对形状规则的物体所受浮力的大小给予了证明,那么对于形状不规则的物体又怎样证明呢?
如图1所示:假想在液体内划出形状不规则的任意部分液体,由于这部分液体是在其余部分液体的包围之中,所以它要受到各方位液体对它的压力,而所有这些压力的合力就是浮力。因为假想的划出来的这部分液体是静止的,根据二力平衡条件,其所受浮力大小必定等于它自身的重力大小,且浮力的方向必定与重力方向相反,即竖直向上,则。
现在再假设,将划出的这部分液体取掉,用形状、大小完全相同的物体代替,那么,这个物体所受周围液体压力的情况应当和取掉的液体刚才在液体中的情况完全一样,即这些压力的合力——浮力也应完全一样,所以此物体所受的浮力应等于则才的。所以,即浸在液体中的物体所受浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。(注意:在分析划定的液体所受浮力时,由于它静止,所以从二力平衡的角度可以得到。而取代液块的物体放在此处,松开手,物体并不一定能够静止不动,所以不能轻易地也认为它受到的浮力就等于物体自身的重力大小。)
知识点4:探究影响浮力大小的因素
对比分析②③两次实验,得出的结论是物体所受浮力大小与物体排开液体的体积有关;
对比分析③④两次实验,得出的结论是物体浸没时所受浮力大小与深度无关;
对比分析④⑤两次实验,得出的结论是物体所受浮力大小与液体密度有关;
二、同步题型分析
例1:下列说法中正确的是 ( )
A.物体浸没在水中越深,受的浮力越大
B.密度较大的物体在水中受的浮力大
C.重的物体受的浮力小
D.同体积的铁块和木块浸没在水中受的浮力一样大
解析: 阿基米德原理的数学表达式为:F浮=液gV排,公式表明了物体受到的浮力大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积有关.根据公式分析题目叙述的内容,问题就可以迎刃而解了.
A选项:物体浸没在水中,无论深度如何,V排不变,水的密度不变,F浮不变.A选项不正确.
B选项:物体所受的浮力与物体密度的大小没有直接的关系,B选项不正确.
C选项:重力的大小对物体所受的浮力无影响.例如:大铁块比小铁块要重一些,但将两者浸没于水中,大铁块受的浮力反而大些,因为大铁块的V排大.C选项不正确.
D选项:同体积的铁块和木块,浸没于水中,V排相同,水相同,F浮铁=F浮木,铁块和木块受的浮力一样大.
答案 D
例2:质量为79g的铁块,密度是7.9g/cm3,这个铁块的质量是多少?重多少?将这个铁块浸没于水中,排开水的质量是多少?所受浮力是多少?(g取10N/kg)
解析:m铁=0.079kg
G铁=m铁g=0.079kg×10N/kg=0.79N
V排=V铁===10 cm3
m排=液gV排=1g/cm3×10 cm3=10g=0.01kg
F浮=m浮g—0.01kg×10N/kg=0.1N
从上面的计算看出,铁块的重力和铁块浸没在水中受的浮力大小完全不同,但计算方法委相似,关键 是区别液和物,区别V排和V物,在理解的基础上进行计算,而不是死记硬背,乱套公式.
例3:用弹簧测力计拉住一个重为43N的空心铜球,全部浸在水中时,弹簧测力计的示数为33.25N,此铜球的空心部分的体积是________m3.(已知铜的密度为8.9×103kg/m3)
已知:G=43N,浸没水中F=33.2N
求:V空
解析: 可在求得浮力的基础上,得到整个球的体积,进一步求出实心部分体积,最后得到结果.
F浮=G—F=43N—33.2N=9.8N
V排===1×10—3m3
浸没:V=V排=1×10—3m3
球中所含铜的体积V铜==
=
≈0.49×10—3m3
V空=V—V铜=1×10—3m3—0.49×1