内容正文:
专题3浮力大小的比较和计算
知识点一、物体浮沉条件
(1)物体的浮沉条件(浸没在液体里的物体若只受重力和浮力的作用,由运动和力的关系可知:
当F浮>G物(ρ液>ρ物)时,物体上浮→漂浮(F浮 =G物)。
当F浮=G物(ρ液=ρ物)时,物体悬浮。
当F浮<G物(ρ液<ρ物)时,物体下沉→沉底(F浮+F支=G物)。
(2)物体浮沉的条件与应用
技术上为了实现浮沉总是设法改变重力与浮力的“力量对比”,来达到目的。若保持浮力不变,可改变自身的重力,实现沉浮;若保持重力不变,可改变排开液体(气体)的体积来实现沉浮。
密度计
用来测定液体密度的仪器。它利用漂浮原理:G密度计=F浮=ρ液gV排,即ρ液大,V排就小,密度计露出部分大而做成的。
知识点二、浮力秤
制作过程:
1、让小简竖立:向小简底部放置重物,如泥沙,橡皮泥等;在小筒下方悬挂重物,如小石块,螺帽等。
2、定刻度:选择与小简匹配的透明大筒,刻度可标在大筒上,或小简壁上。
(1) 零刻度:秤盘上不放重物时,水面所在的大筒或小筒位置
(2)单位刻度:选择单位质量的物体,如砝码,或一定体积的水,或硬币等,当做出例如10 克位置时,将其 10 等分,即1克。 (尝试证明小筒与大筒为圆柱时,刻度是均匀的)。
(3)量程:小筒下沉到一定位置时,标出最大刻度,确定量程。
分析思路:F浮=G物+G秤=ρgsh,可知h与G物成线性关系,浮力秤刻度是均匀的。
1.(2023秋•安吉县期中)小乐学了浮力的知识后,想制作一个浮力秤,他将一段密度为0.5×103千克/米3且粗细均匀的木料先进行不吸水处理,再将其竖立在水中,如图所示,这段木料长为40厘米,横截面积为0.1米2,其上表面可以作为秤盘,求。
(1)此木料漂浮在水中时,所受浮力的方向是 的。
(2)列式计算:求浮力秤上质量为0的刻度线位置距下表面多少厘米?
(3)列式计算:求此浮力秤能称量的最大物体质量?
2.(2023秋•杭州月考)小乐想制作一个浮力秤,他找来一个瓶身为圆柱体的空饮料瓶(图中零刻度线以上部分为圆柱体),剪掉瓶底,旋紧瓶盖,在瓶盖上系一块质量适当的石块,然后将其倒置在水桶里,即制成浮力秤。使用时,只要把被测物体投入瓶中,从水面所对的刻度就可以直接读出被测物体的质量。(g取10N/千克)
(l)石块的作用是 。
(2)如图所示,秤上不放其他物体时,瓶身与水面齐平位置即为浮力秤的0刻度。若浮力秤圆柱状部分的横截面积为50厘米2,请计算图中刻度4右边对应的质量应标上多少?
3.(2023秋•钱塘区期中)如图是一种简易温度计,外界温度改变会使小球受到的浮力发生变化而运动,进而引起悬挂于下端的金属链条长度发生改变,最终小球重新悬浮于液体的某一深度,同时指针指示温度值。(小球体积变化可忽略,金属链条体积可忽略,g取10N/kg)。
(1)若小球质量为15g,小球体积为30cm3,此时容器内液体密度为0.9×103kg/m3,则小球受到的浮力为多少牛?
(2)如图所示,若将小球与金属链条完全脱离,则小球静止时受到的浮力大小为多少?露出水面体积为多少立方厘米?(结果保留一位小数)
4.(2023秋•平阳县校级期中)如图是小科自制的气温计。容器内装有硝酸钾溶液,底部还有未溶解的硝酸钾晶体,浮标漂浮在溶液中。小科在不同温度下标定刻度A、B,请结合下列材料和所学知识,比较A、B点对应的温度示数高低,并说明理由。(不考虑容器中水的蒸发)
温度/℃
0
20
40
60
80
溶解度/g
13.3
31.6
63.9
110
169
饱和溶液密度/g⋅cm﹣3
1.027
1.056
1.086
1.116
1.186
5.(2023秋•金华期中)小明学了浮力的知识后,想制造一台浮力秤,他将一段密度为0.5×103kg/m3、横截面积为0.02m2、长度为50cm的粗细均匀的木料进行不吸水处理后,上部装上轻质秤盘,再将其竖立水中,如图所示。(ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)空载时浮力秤所受的浮力是多少牛?
(2)浮力秤的0刻度线的位置距木料下表面多少厘米?
(3)此浮力秤的最大测量值是多少?
(4)为了使其量程更大,可以将此浮力秤放入密度 (选填“更大”或“更小”)的液体中。
6.(2023秋•上城区校级期中)某同学用食盐、水和一支装有沙子的薄壁塑料管来测量新鲜鸡蛋的密度,步骤如下:
(1)室温下,将食盐晶体慢慢加入水中,充分搅拌,当观察到 现象时,所得溶液为饱和溶液。
(2)将新鲜鸡蛋放入上述饱和溶液中,鸡蛋处于漂浮状态。然后慢慢加水,当鸡蛋处于