第九章　浮　力小专题五　压强、浮力的综合计算 课件 2023－2024学年沪科版物理八年级全一册

小专题五　压强、浮力的综合计算 1．浮力的四种计算方法 (1)称量法：F浮＝G－F′。(用弹簧测力计测浮力) (2)压力差法：F浮＝F向上－F向下。(用浮力产生的原因求浮力) (3)公式法：F浮＝G排＝ρ液gV排。(利用阿基米德原理求浮力，在已知物体排开液体的质量或体积时使用) (4)平衡法：F浮＝G。(二力平衡求浮力) 2．漂浮问题“五规律” (1)物体漂浮在液体中，所受浮力等于它的重力； (2)同一物体漂浮在不同液体中，所受浮力相同； (3)同一物体在不同液体里漂浮，在密度大的液体里浸入的体积小； (4)漂浮物体浸入的体积是它总体积的几分之几，物体密度就是液体密度的几分之几； (5)将漂浮物体全部浸入液体中，需加竖直向下的外力等于液体对物体增大的浮力。 类型1：船、舰艇类 1．我国自主研制的“雪龙2号”破冰船的排水量为14 000 t，满载时排开海水的体积为1.4×104m3，所受浮力为1.4×108N。其海面下5 m处受到海水的压强为5×104Pa。(ρ海水取1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg) 1.4×104 1.4×108 5×104 2．(酒泉期末)我国第一艘国产航空母舰山东舰在海南三亚某军港交付海军，标志着中国海军正式进入双航母时代。如表是“山东舰”的部分参数。山东舰作为中国自行设计的航母，至少可以搭载36架歼15舰载机，已知一架歼15舰载机质量为17.5 t。(海水密度取1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg) 长 305 m 吃水深度 10 m(满载) 宽 75 m 排水量 60 000 t(满载) 最大功率 1.5×105kW 最大航速 54 km/h (1)水面下10 m处，面积为20 m2的舰体受到海水的压力为多少N? (2)山东舰满载时受到海水的浮力是多少？ (3)在某次训练完成，一架歼15舰载机着舰后，山东舰排开海水的体积增加了多少？ 解：(1)舰体受到海水的压强： p＝ρgh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×10 m＝1×105 Pa， 舰体受到海水的压力： F＝pS＝1 × 105 Pa × 20 m2＝2×106 N； (2)由表格可知，山东舰满载时排水量：m排＝60 000 t＝6 × 107 kg，山东舰满载时受到海水的浮力： F浮＝G排＝m排g＝6×107 kg×10 N/kg＝6×108 N； (3)根据漂浮的条件可知，一架歼15舰载机着舰后，山东舰增加的浮力： ΔF浮＝ΔG＝m舰载机g＝17.5×103 kg×10 N/kg ＝1.75×105 N， 根据阿基米德原理可知山东舰排开海水的体积增加量： ΔV排＝ ＝ ＝17.5 m3。 类型2：浮力模型类 3．(达州中考)如图所示，底面积为100 cm2的圆柱形容器置于水平桌面上，柱形物体被细线拉住静止在水中，该物体下表面受到的压力为22 N，上表面受到的压力为10 N；剪断细线物体静止后，液体对容器底部的压强比剪断细线前减少了300 Pa。g取 10 N/kg，下列判断正确的是 ( ) A．剪断细线后容器对水平桌面的压强变小 B．该物体的密度为0.75×103 kg/m3 C．剪断细线后，物体静止时所受浮力大小为3 N D．物体的质量为1 kg B 4．(防城港期末)如图所示，是个底面积为200 cm2的带阀门K的圆柱形容器，内装有14 cm深的水，现将重25 N的正方体M用细绳悬挂放入水中，有 的体积浸入水中，已知正方体的棱长为10 cm。ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg。 (1)求正方体M放入水前，水对容器底部的压强； (2)求正方体M放入水后所受到的浮力； (3)若细绳能承受的最大拉力是20 N，从图示状态开 始，通过阀门K缓慢放水，当细绳刚好被拉断时， 求容器中水面下降的高度。 解：(1)水对容器底部的压强： p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg × 0.14 m ＝1.4×103 Pa； (2)正方体M的体积： VM＝L3＝(10 cm)3＝1 000 cm3＝1×10－3 m3， 由于用细绳悬挂放入水中，有 的体积浸入水中，则： V排＝ × 1 × 10－3 m3＝8 × 10－4 m3， 正方体受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×8×10－4 m3＝8 N； (3)绳子被拉断的瞬间，正方体M受到的浮力：F浮′＝G－F拉＝25 N－20 N＝5 N， 此时正方体M排开水的体积： V排′＝ ＝ ＝5×10－4m3， 则：ΔV浸＝V排－V排′＝8×10－4 m3－5×10－4 m3＝3×10－4 m3， 水面下降的高度： Δh＝ ＝ ＝3×10－2 m＝3 cm。 5．(河池中考)乡村振兴建设中，小明家购买一批瓷砖装修新房，他想测量这批瓷砖的密度。小明先用弹簧测力计测量一小块瓷砖样品的重力，如图甲所示；接着他把样品浸没在水平桌面上容器内的水中，样品不触底，如图乙所示(不考虑瓷砖吸水)。已知容器底面积为0.01 m2、重为5 N，盛有20 N的水。请帮小明计算： (1)瓷砖样品浸没在水中时受到的浮力； (2)这批瓷砖的密度； (3)瓷砖样品浸没在水中时，容器对水平桌面的压强。 解：(1)瓷砖浸没在水中时受到的浮力： F浮＝G－F乙＝1 N－0.6 N ＝0.4 N； (2)由F浮＝ρ水gV排，得 V排＝ ＝ ＝4×10－5 m3， 由于瓷砖浸没入水中，瓷砖的体积： V＝V排＝4×10－5 m3， 瓷砖的质量：m＝ ＝ ＝0.1 kg， 则瓷砖的密度： ρ＝ ＝ ＝2.5×103 kg/m3； (3)容器、水、瓷砖样品整体的重力： G总＝G容＋G瓷砖＋G水＝5 N＋1 N＋20 N＝26 N， 整体受到向下的重力G总，向上的支持力F支，向上的弹簧测力计的拉力F乙，因整体受力平衡，则有：G总＝F乙＋F支， 则桌面对容器的支持力： F支＝G总－F乙＝26 N－0.6 N＝25.4 N， 容器对桌面的压力：F压＝F支＝25.4 N， 则容器对桌面的压强：p＝ ＝ ＝2 540 Pa。 $$