内容正文:
第2节 浮力的计算
考点突破 讲练互动
一
2
计算浮力的有关方法及公式
方法 公式及图示 适用范围
阿基米
德原
理法 F浮=G排=m排g=ρ液gV排 任何物体
注:在计算时要注意统一单位、分清V排与V物,物体浸没时V排=V物
方法 公式及图示 适用范围
平衡法 F浮=G物=m物g 物体在液体中处于悬浮或漂浮时
方法 公式及图示 适用范围
压力差法 F浮=F向上-F向下 已知物体上、下表面所受的压力
称重法 F浮=G物-F拉 已知物体的重力和物体浸在液体中受到的拉力
类型1 压力差法求浮力
[例1] (2023·吉安模拟)如图所示,用细绳将一物体系在容器底部,若物体所受浮力为8 N,浮力的方向是________,如果物体上表面受到水向下的压力为4 N,则物体下表面受到水向上的压力为________N.
竖直向上
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浮力的方向是竖直向上的;由题意可知,物体受到的浮力F浮=8 N,上表面受到水向下的压力F向下=4 N,由浮力产生的原因可得F浮=F向上-F向下,则物体下表面受到水向上的压力:F向上=F浮+F向下=8 N+4 N=12 N.
【跟踪练习】
1.有一个圆柱形桥墩浸入河水中的体积为400 m3,则河水对桥墩的浮力是________N.
圆柱形桥墩因为与河底完全结合,所以它的下表面没有受到水给予它的向上的压力的作用,而我们又知道,浮力产生的原因是物体所受到的上下表面的压力差,因此桥墩下表面受到的河水给它的向上的压力为零,它受到的浮力也为零.
0
类型2 称重法测浮力
[例2] 弹簧秤下吊着重为14.7 N的正方形金属块,当它完全浸没在水中时,弹簧秤的示数为9.8 N,则金属块排开水的重力为________N;若金属块上表面所受水的压力为19.6 N,则金属块下表面所受水的压力为________N.
金属块受到的浮力为:F浮=G物-F示=14.7 N-9.8 N=4.9 N;物体所受到的浮力等于排开液体的重力.下表面所受水的压力为F下表面=F浮+F上表面=19.6 N+4.9 N=24.5 N.
4.9
24.5
【跟踪练习】
2.(2023·吉安模拟)某物块吊在弹簧测力计下,在空气中称时示数是15 N,浸没在水中称时示数是5 N,则此时物块受到水的浮力为________N,浮力的方向__________.
10
竖直向上
根据弹簧测力计的示数可知G=15 N,F示=5 N,则该物体在水中受到的浮力F浮=G-F示=15 N-5 N=10 N,方向竖直向上.
类型3 平衡法和阿基米德原理法(重点)
[例3] (2023·吉安模拟)已知一艘船的质量为8×103 kg,当船漂浮在水面上时,它受到的浮力为______N;此时,船排开水的体积为______m3。(g取10 N/kg,ρ水=1×103 kg/m3)
8×104
8
【跟踪练习】
3.一物块轻轻放入盛满煤油的大烧杯中,静止后有160 g 煤油溢出.将其轻轻放入盛满水的大烧杯中,静止后有180 g水溢出,则物块在水中静止时的状态及物块的密度分别是(ρ煤油=0.8×103 kg/m3,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)( )
A.下沉,1.1 g/cm3
B.漂浮,0.85 g/cm3
C.悬浮,1.0 g/cm3
D.漂浮,0.9 g/cm3
D
4.(2021·江西)地球气候变暖,冰川熔化加剧,是造成海平面变化的原因之一.小明同学根据所学知识,通过比较冰川完全熔化成水后,水的体积与冰川熔化前排开海水的体积,就能推断海平面的升降.如图所示是冰川漂浮在海面上的情景,若冰川的质量为m冰,海水的密度为ρ海,水的密度为ρ水,g用符号表示.
(1)求冰川熔化前受到的浮力;
答案:见解析
(1)冰川熔化前为漂浮状态
F浮=G冰=m冰g.
(2)求冰川熔化前排开海水的体积;
答案:见解析
(3)求冰川完全熔化成水后水的体积;
答案:见解析
(4)推断海平面的升降,并说明理由.
答案:见解析
类型4 密度、压强、浮力综合计算(重点)
[例4] 一弹簧测力计下挂一圆柱体,将圆柱体从盛有水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中,整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图像如图所示.已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg,则下列说法中正确的是( )
A.圆柱体所受的最大浮力为8 N
B.圆柱体的密度为2.5×103 kg/m3
C.圆柱体的重力为9 N
D.圆柱体在刚浸没时下表面受到的液体压强是400 Pa
A
【跟踪练习】
5.(2017·江西)如图所示,将边长为5 cm的实心正方体木块轻轻放入装满水的溢水杯中,木块静止时,从杯中溢出水的质量为0.1 kg.g取10 N/kg,求:
(1)