内容正文:
一 浮力的计算
【例1】 某同学用阿基米德原理测量一种未知液体的密度。他把一块石头用细绳悬挂在弹簧测力计的挂钩上,石头在空气中时弹簧测力计的示数是4 N,把石头浸没在该液体中时弹簧测力计的示数是2.9 N。求:(石头的密度为4×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)该石头的体积。
(2)石头浸没在该液体中时受到浮力的大小。
(3)该液体的密度。
解:(1)石头的质量:m===0.4 kg,
由ρ=得,石头的体积:
V===1×10-4 m3。
(2)石头浸没在液体中受到浮力的大小:
F浮=G-F示=4 N-2.9 N=1.1 N。
(3)石头浸没在该液体中时,排开液体的体积:
V排=V=1×10-4 m3,
由F浮=ρ液gV排得:
ρ液===1.1×103 kg/m3。
答:(1)该石头的体积为1×10-4 m3。
(2)石头浸没在该液体中时受到浮力的大小为1.1 N。
(3)该液体的密度为1.1×103 kg/m3。
类型 2 浮力大小的影响因素
【例2】 下图是几个力学实验,请完成下列实验过程。
(1)在“探究浮力的大小与哪些因素有关”时,某同学使用图甲所示的实验装置,实验结束后,根据实验数据绘制了弹簧测力计的示数F与物体A的下表面浸入水中的深度h的关系图像(如图乙所示),根据图像回答下列问题。
①物体A浸没在水中之前,弹簧测力计的示数随A的下表面浸入水中深度的增加而减小,说明浮力大小与__物体排开液体体积__(填“物体体积”或“物体排开液体体积”)有关。物体A浸没在水中后,所受的浮力大小为__1__N,且保持不变,说明浸没在水中的物体所受浮力的大小与它浸没在水中的深度__无关__(填“有关”或“无关”)。
②物体A的密度为__1.2×103__kg/m3。(g取10 N/kg)
(2)该同学采用如下方法测量B液体的密度,请你将实验数据补充完整。
①用天平测出烧杯和B液体的总质量为150.4 g。
②将B液体倒入量筒中一部分,读出体积为10 mL。
③测量烧杯和剩余B液体的总质量时,天平平衡后,砝码和游码在标尺上所对的刻度值如图丙所示,质量为__139.4__g,则B液体的密度为__1.1__g/cm3。
(3)若将弹簧测力计下挂着的物体A浸没在B液体中,此时弹簧测力计的示数__小于__(填“大于”“小于”或“等于”)物体A浸没在水中时弹簧测力计的示数,说明浸在液体中的物体受到的浮力大小还与__液体的密度__有关。
1.小明清洗甜瓜时发现它漂浮在水面上,此时甜瓜受到的浮力大小__等于__(填“大于”“小于”或“等于”)其重力。小明想知道甜瓜的密度,于是将甜瓜放入盛满水的溢水杯中,静止时溢出360 mL水,再使甜瓜向下浸没在水中,又溢出40 mL水,此时甜瓜受到的浮力比漂浮时__增大__(填“增大”“减小”或“不变”),甜瓜的密度为__0.9__g/cm3。(g取10 N/kg)
2.人们常用“冰山一角”来形容事物显露出来的仅仅是其很小的一部分,更多的还隐藏在表面现象之下。事实上,冰山浮在海水中的确只露“一角”(如图所示)。若现有一座冰山,它露出海面的体积是2 000 m3 (已知:海水的密度取ρ海水=1×103 kg/m3, 冰的密度ρ冰=0.9×103 kg/m3)。则:
(1)假如此冰山完全熔化,则液面将__不变__(填“不变”“降低”或“上升”)。
(2)这座冰山的总体积为__20_000__m3。
3.如图所示,台秤上放置一个装有适量水的烧杯,已知烧杯和水的总重为2 N,将一个重力大小为1.2 N、体积为2×10-4 m3的长方体实心物体A用细线吊着,然后将其一半浸入烧杯的水中,则细线对物体A的拉力为__0.2__N,当把细线剪断后物体静止时,物体A受到的浮力为__1.2__N,细线剪断后台秤的示数比剪断前__变大__(填“变大”“变小”或“不变”)。(g取10 N/kg)
4.“独竹漂”的表演情景如图所示,表演者手持竹竿立于楠竹之上,用竹竿划水前行。已知表演者脚下楠竹的质量为12 kg,此时排开水的体积为0.07 m3(ρ水=1.0×103 g/m3,g取10 N/kg)。
(1)表演者用竹竿向后划水,楠竹与人便向前行,这是因为__力的作用是相互的__。
(2)楠竹受到的浮力大小为__700__N。
(3)表演者和手中竹竿受到的总重力大小为__580__N。
5.用绳子从水中提升重物的情景如图所示。若已知重物的质量为 250 kg,体积为0.1 m3 (g取 10 N/kg)。求:
(1)重物所受重力的大小。
(2)重物浸没在水中所受浮力的大小。
(3)匀速提升重物时绳子所受拉力的大小。
解:(1)重物所受重力的大小:
G=mg=250 kg×10 N/