内容正文:
浮力的综合计算
浮力的四种计算方法
1.称重法测浮力:
2.压力差法:
3.阿基米德原理:
4.根据物体的状态计算(悬浮或者漂浮):(平衡力)
称重法测浮力:
例1:小明用同一物体进行了以下实验。实验中,保持物体处于静止状态,弹簧测力计的示数如图所示。请根据图中信息,求:(g取10N/kg)
(1)物体的质量;
(2)物体在水中受到的浮力;
(3)某液体的密度。
(4)计算物体的密度
例2 :如图甲所示在水平桌面上放置底面积为50 cm2的轻质容器,容器中装有水的深度为20 cm,实心均匀圆柱体物体A底面积为25 cm2.用弹簧测力计提着物体A,使其缓慢浸入水中(水未溢出),得到弹簧测力计示数F与物体A浸入水中深度h的关系图像如图乙中的实线所示,请回答下列问题.(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
(1)[核心考法]当物体A完全浸没时,物体A受到水的浮力;
(2)[核心考法]物体A体积;
(3)图乙中h1的值;
(4)物体A上表面刚浸入水面,水对容器底部产生的压强;(用两种方法解答)
(5)物体A浸没后,水对容器底部的压力;
(6)[核心考法]物体A的密度;
(7) [计算液体密度]换用另一种未知液体重复上述实验并绘制出图乙中虚线所示图像,求该液体密度.
压力差法:
例1如图所示,装有水的烧杯静止放在水平桌面上,正方体物块M浸在水中,物块上表面受到的压力为10 N,下表面受到的压力为20 N,则该物块受到的浮力为_____N.
例1 变式1 物块露出液面
装有水的烧杯静止放在水平桌面上,在力F的作用下使得底面积为100 cm2的正方体物块M静止,如图所示,水对物块M底部的压强为600 Pa,此时物块M受到的浮力为___N.
变式2 触底贴合
如图所示,若正方体物块M与烧杯底部紧密接触(密封),则物块M受到的浮力为______N.
变式3 触底不贴合
如图所示,重为1.8 N的圆柱体竖直立在水面上,其底面积S=30cm2,圆柱体下表面所处的深度h=5cm,求圆柱体对容器底部压强?(水的密度为1.0×103 kg/m3)
阿基米德原理:
例1[已知m排液体]当溢水杯装满水后,放在电子秤上,电子秤的示数为600 g,将用细绳悬挂的质量为300 g的金属球浸没在溢水杯中时,溢出100 g的水,如图甲所示,则金属球浸没在水中时,所受的浮力为___N.(g取10 N/kg)
例2:[已知物体排开体积V排 ]
一个在节日放飞的气球,体积是620 m3.这个气球在地面附近受到的浮力为______N.(设地面附近气温是0 ℃,气压是1×105 Pa,g取10 N/kg,空气的密度是1.29 kg/m3)例3: [由v=sh得V排]如图甲,盛水容器的底面积为100 cm2,将物体放入水中后物体沉底,如图乙所示,水面上升
了5 cm,则物体受到的浮力为______N.
(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
例4 把两个完全相同的小球分别放入盛满水、某液体的甲、乙两个溢水杯中,静止时的状态如图所示.甲杯中溢出水的质量是50 g,乙杯中溢出液体的质量是60 g,ρ水=1 g/cm3,则小球的质量是______g,小球的密度为______g/cm3.
平衡法:
例5 变式1 真实情境
2023年4月8日,“世纪绿洲”号游轮在重庆首航长江.当给漂浮在江面上的游轮增加3吨货物时,游轮排开江水的体积增加________m3.
(g取10 N/kg,ρ江水=1.0×103 kg/m3)
如图所示,当吊在弹簧测力计下的物体浸在水中的体积为物体体积的1/3时,弹簧测力计的示数为5.0 N;当物体浸在水中的体积为物体体积的1/2时,弹簧测力计的示数为3.5 N。从弹簧测力计上取下物体将其缓慢地放入水中(容器足够大,水足够多),则物体静止时受到的浮力为
例5 变式2 方程联立
例5 变式3 模型深挖如图所示,均匀正方体物块漂浮在液面上,液体的密度为ρ液、物块的密度为ρ物、高为H、底面积为S、浸入液体
中的深度为h.证明等式 .
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