内容正文:
第十章 浮力
一.浮力的产生
1.浮力的定义:浸在液体或气体里的物体,受到向上托的力,这个力叫作浮力。
2.浮力的方向:竖直向上,与重力方向相反。
3.浮力的产生:物体上下表面有压强差,
即
思考:把液体压强公式带入上式中,又会有什么样的结论呢?试推导:
二.阿基米德原理
1.探究物体所受浮力的大小和排开液体体积的关系
实验过程如图:
通过实验我们发现:物体所受浮力的大小等于排开液体所受的重力。
2.阿基米德原理的表达式
(1)表达式:
(2)理解:物体浸没在液体中的体积(不一定等于物体体积)。
(3)物体所受浮力大小只和液体密度和物体浸没体积有关。
(4)公式适用范围:气体和液体。
3.物体的沉浮判断
(1)浮力与重力
1)动态分析:①,上浮;②,下沉;③,悬浮;
2)静态分析:①漂浮,;②悬浮,;③沉底,;
(2)浮力与密度
思考:一实心木块,漂浮在水中,漏出水面部分是自身体积的时,木块的密度是多少?
当木块漏出水面部分是自身体积的时,木块的密度是多少?
当木块恰好浸没,木块的密度是多少?
由上述思考题可得出推论:
1),沉底; 2),漂浮; 3),悬浮;
备注:物体必须是实心。
三.比较浮力的大小
1.公式法:依据;
(1)当相同时,比较,大,则浮力大;
(2)当相同时,比较,大,则浮力大;
2.受力法:依据沉浮条件,判断与的大小关系,在依据不同(或相同)物体的重力大小,来判断浮力的大小。
例1.如图所示,A、B体积相同,B、C质量相等,将他们放入水中静止A漂浮、B悬浮、C沉底,则下列说法正确的是( )
A. A所受的浮力一定大于B所受的浮力
B. B下表面所受的压力一定大于A下表面所受的压力
C. C所受的浮力一定大于B所受的浮力
D. C所受的浮力一定小于A所受的浮力
例2.有两个相同圆柱形容器放在水平桌面上,内盛相等质量的盐水,将同一鸡蛋分别放人其中,待鸡蛋静止时如图所示。鸡蛋在甲、乙两杯中所受浮力分别为F1和F2,容器底部对水平桌面的压强分别为P1和P2则( )
A. F1>F2 P1>P2 B. F1=F2 P1>P2 C. F1<F2 P1=P2 D. F1=F2 P1=P2
四.浮力大小的计算方法
1.压力差法:
2.称重法:
3.排液法:
4.平衡法:(适用于漂浮或悬浮)
5.公式法:
例3.如图所示,金属块挂在弹簧测力计下,将金属块慢慢放入水中,弹簧测力计的示数逐渐减小,右图是弹簧测力计示数与金属块下降距离的图象,由图可知,金属块完全浸没在水中时受到的浮力为___N,则金属块的体积是___m3,密度是___kg/m3。(水的密度是1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
例4.如图所示,在容器中放一个上、下底面积均为10cm2、高为5cm,体积为80cm3的均匀对称石鼓,其下底表面与容器底部完全紧密接触,石鼓全部浸没于水中且其上表面与水面齐平,则石鼓受到的浮力是( )(取g=10N/kg)
A. 0 B. 0.3N C. 0.5N D. 0.8N
例5.如图甲所示,物体A的体积为V,放入水中静止时,浸入水中的体积为V1;现将一体积为V2的物体B放在物体A上,物体A刚好浸没在水中,如图乙,则物体B的密度为( )
A. B. C. D.
例6.如图甲所示,水平桌面上有一底面积为5.0×10-3m2的圆柱形容器,容器中装有一定量的水,现将一个体积为5.0×10-5m3的物块(不吸水)放入容器中,物块漂浮在水面上,浸入水中的体积为4.0×10-5m3,(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)物块受到的浮力;
(2)物块的质量;
(3)如图乙所示,用力F缓慢向下压物块,使其恰好完全浸没在水中(水未溢出)。此时水对容器底的压强比物块被下压前增加了多少?
五.浮力的应用
1.轮船:利用空心原理增大排水体积,从而增大浮力;
2.排水量:轮船大小通常用排水量表示,指轮船满载时排开水的质量;
3.潜水艇:利用改变自身重力来实现上浮和下潜;
4.气球和飞艇:利用改变内部气体的密度来改变自身重力;
例7.如图是同一艘潜水艇在水中上浮和下潜的情景,其中潜水艇正在水中上浮的是 图,正在水中下潜的是 图。这两种情境中,潜水艇所受的浮力分别是F甲、F乙,则F甲 (选填“>”、“=”或“<”)F乙。
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