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浮力综合计算
知识精讲
(一)浮力计算模型
一、剪绳模型
F拉
重点切入点:
1.V排的变化
2.液面升降
物体受浮力变小
由F浮=ρ液gV排知剪断绳子后,最终V排变小,故浮力变小(ρg不变)
液体对容器底部的压力变小
液体对容器底压力F=pS=ρghS→液体面下降(物体漂浮,V排小)
∴ 只有h下降,ρhS不变,故压力F减小
液面高度变小
假设只有水时水面高为h0
物体浸没,则液面高为(浸没时,V物=V排,S为容器底面积)
漂浮时,高为
∵ 漂浮时V排<V物 ∴ 液面下降
容器对桌面的压力不变
以整体为研究对象,容器对桌面的压力:F=G水+G容+G物,故不变
二、固体投入水问题
木
铁
F浮1
G铁
G木
木
铁
F浮2
G铁
G木
木
铁
F浮3
G铁
G木
F支
F浮3+F支=G铁+G木
ρ水gV排3+F支=G铁+G木………………③
F浮1 =G铁+G木=ρ水gV排1 F浮2=G铁+G木=ρ水gV排2 比较①③:V排3<V排1
① ② 水面下降
比较①②:V排1=V排2→水面不变
三、漂球问题(同液体)
体积相同(用阿基米德原理)
质量相同(用受力分析)
A、B同体积,B、C同质量
ρ物
ρA<ρB<ρC
ρA<ρB<ρC
ρA<ρB<ρC
V物
VA=VB=VC
VA>VB>VC
VA=VB>VC
V排
VA排<VB排=VC排
VA排=VB排>VC排
VA排<VB排>VC排
F浮
FA<FB=FC
FA=FB>FC
FA<FB>FC
G物
GA<GFB<GC
GA=GB=GC
GA<GB=GC
四、漂球问题(不同液体)
完全浸没技巧
图示
漂浮技巧
G物=ρ物gV物
F浮=ρ液gV排
(重浮比)
F浮= G物
ρ液gV排=ρ物gV物
(排物比)
各球浮力关系:FA<FB=FC
各液体密度关系:ρA<ρB<ρC
各容器底受到的液体压强关系:pA<pB<pC
各容器底对桌面的压力关系:FA<FB<FC
同物不同液,越漂ρ液越大
补充:密度比例关系
【浸没时,V排=V物】(物体的重力是浮力的几倍,物体密度就是液体密度的几倍)
【漂浮时,F浮=G物】(物体浸入几分之几,物体密度就是液体密度的几分之几)
1.如图所示,水平地面上有一底面积为100cm2的圆柱形容器,容器中的水深40cm边长为10cm,质量为0.8kg的正方体物块通过细线与容器的底部相连。
(已知ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)细线对物块的拉力;
(2)剪断细线后,物块静止时浸入水中的体积;
(3)物块自由静止时,水对容器底部的压强。
2.如图所示,图甲中长方体木块被细线拉着完全浸没在水中,图乙中长方体石块也被拉着完全浸没在水中。木块和石块的体积相同,均处于静止状态,已知木块重力G木=15N,木块的密度ρ木=0.5×103kg/m3,(忽略细绳所受的浮力)。
(1)求图甲中木块所受的浮力;
(2)若甲、乙两图中细绳的拉力相等,求石块的密度。
3.如图所示,台秤上放置一个装有适量水的烧杯,已知烧杯和水的总质量为800g,杯的底面积为100cm2 , 现将一个质量为600g,体积为400cm2的实心物体A用细线吊着,然后将其一半浸入烧杯的水中(烧杯厚度不计,水未溢出).求:
(1)物体A所受到的浮力;
(2)物体A一半浸入水中后,水对烧杯底部压强增大了多少;
(3)剪断绳子,当物体A再次静止时,台秤示数变化了多少kg.
4.如图所示,水平地面上有一个底面积为1.5102m2的圆柱形容器,容器中水深40cm,一个边长为10cm的正方体物块,通过一根细线与容器底部相连,细线受到的拉力为4N。(g取10N/kg)求:
(1)此时容器底受到水的压强和压力;
(2)物块的质量;
(3)细线剪断后,物块静止时浸入水中的体积及物块底端受到水的压强
5.用弹簧测力计悬挂一实心物块,物块下表面与水面刚好接触,如图甲所示。由此处匀速下放物块,直至浸没于水中并继续匀速下放(物块始终未与容器接触)。物块下放过程中,弹簧测力计示数下与物块下表面浸入水中的深度h的关系如图乙所示。(已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)物块重力;
(2)物块完全浸没在水中时受到的浮力;
(3)物块刚好浸没时,水