内容正文:
易错点08 浮沉条件辅助判定浮力大小的问题
目 录
01 知识点梳理
02 易错陷阱(2大陷阱)
03 举一反三
【易错点提醒一】结合密度的相对关系分析浮力的大小关系
【易错点提醒二】结合物体浮沉情况分析浮力应用类实际问题
04 易错题通关(真题+模拟)
1.三种状态:漂浮、悬浮、沉底;
2.两种过程:上浮、下沉;
3.平衡态下物体与液体的密度关系:
①漂浮:ρ物<ρ液;
②悬浮:ρ物=ρ液;
③沉底:ρ物>ρ液;
4. 平衡态下物体的受力情况:
①漂浮:F浮=G;
②悬浮:F浮=G;
③沉底:F浮=G-F支。
。
易错陷阱1:物体密度与浸入液体中体积关系影响下的浮力辨识问题
【分析】
通过设计相同物体在不同液体中、不同物体在相同液体中、不同物体在不同液体中等物体浮沉模型考查学生浮沉条件变化过程中的力学平衡,考生容易混淆密度相互关系对浮沉情况影响与浸入体积对浮沉情况影响二者的关系。
【解题技巧】
1.明确物体与液体在物理模型中的密度关系;
2.明确物体浸入液体中的体积变化情况;
3.对物体进行受力分析;
4.判定物体在液体中的浮沉情况。
易错陷阱2:结合物体浮沉情况的实际应用类浮力问题
【分析】
结合物体在液体中浮沉情况的差异,构建物理情景,通过运用不同平衡态下物体的受力分析,得到物体或液体的相应物理性质关系。
【解题技巧】
1.判定物体在液体中的浮沉状态;
2.构建力学平衡等式;
3. 运用相关物理原理求解物理量。
【易错点提醒一】结合密度的相对关系分析浮力的大小关系
【例1】如图所示,将同一个鸡蛋先后放入甲、乙两杯盐水中,鸡蛋在甲杯中处于漂浮状态,在乙杯中处于悬浮状态。下列判断正确的是( )
A.甲杯中盐水的密度大于乙杯中盐水的密度;
B.甲杯中盐水的密度小于乙杯中盐水的密度;
C.鸡蛋在甲杯中受到的浮力大于在乙杯中受到的浮力;
D.鸡蛋在甲杯中受到的浮力小于在乙杯中受到的浮力
易错分析:浮力的相关概念理解有误,误把浮力理解为物体在流体受到的独立的作用力。
【答案】A
【知识点】物体密度大于液体密度,物体将上浮,最终漂浮;物体密度小于液体密度,物体将下沉,最终沉底
【解析】根据物体与液体密度的关系,当物体在液体上面漂浮时,ρ液>ρ物,当物体在液体中悬浮时ρ液 =ρ物,所以甲杯中盐水的密度大于乙杯中盐水的密度。同一个物体浸在不同液体中处于漂浮和悬浮的静止状态,物体受到的浮力都等于物体的重力,物体的重力不变,所以物体受到的浮力相等,故C、D错误。
故选A。
【变式1-1】 水平桌面上的甲、乙两个相同容器内分别装有水和盐水,小民将一个放了很久的小鸡蛋a放在水中,发现a漂浮,他又找来一个新鲜的大鸡蛋b放在盐水中,b却沉在杯底,如图所示,此时水和盐水的液面相平。下列说法正确的是( )
A. 水对杯底的压强等于盐水对杯底的压强 B. 小鸡蛋a的密度等于大鸡蛋b的密度
C. 水对a的浮力大于盐水对b的浮力 D. 甲容器对桌面的压强小于乙容器对桌面的压强
【变式1-2】如图所示,水平桌面上两只相同的烧杯中分别盛有甲、乙两种不同液体,两个相同的物块在液体中静止时,两烧杯液面相平,则( )
A.甲液体中的物块所受浮力大
B.乙液体对烧杯底部的压强大
C.两烧杯对桌面的压强一样大
D.两物块排开液体的质量一样大
【变式1-3】如图所示,有一质量分布均匀的物体,漂浮在水面上,有的体积露出水面将露出水面的部分切去后,剩余浸在水中的部分将( )
A.上浮 B.悬浮 C.下沉 D.无法确定
【易错点提醒二】结合物体浮沉情况分析浮力应用类实际问题
【例2】在一次抗洪救灾行动中,一名质量为60kg的武警战士登上一艘自重为540kg的冲峰舟准备抢险救灾,此时漂浮在水面上的冲锋舟排开水的体积为 m3,若满载时排开水的体积为1.2m3,最多还能装载质量为 kg的人和物资。(ρ水=1.0×103kg/m3)
易错分析:混淆物体体积与排开液体体积的概念,导致平衡态下浮力大小的判定错误。
【答案】0.6;600。
【知识点】影响物体在液体中所受浮力大小的因素包括液体密度和浸入的体积,与物体的深度无关
【解析】(1)因为冲锋舟漂浮在水面上,
所以受到的浮力:F浮=G=(m人+m舟)g=(540kg+60kg)×10N/kg=6000N,
因为F浮=ρ液gV排,
所以其排开水的体积:V排=F浮/ρ水g=0.6m3;
(2)冲锋舟满载时受到的浮力:
F浮’=ρ水gV排’=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.2m3=12000N,
设人和物资的总重为G最大,则有G舟+G最大=F浮’;
即:540kg×10N/kg+G最大=12000N;解得:G最大=6600N;