内容正文:
第一部分 教材知识整合
模块二 力 学
第九章 流体的力现象
第2节 浮力的计算
2021[文件:中教联标彩.]
类型1 阿基米德原理法
【拓展训练】
1.一题多问如图所示,放在水平面上装满水的一溢水杯,水深为20 cm。弹簧测力计挂着重为10 N的物块。现将物块浸没在装满水的溢水杯中,静止后溢出水的质量为400 g(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)。求:
(1)物块所受的浮力是 N,弹簧测力计的示数为 N。
(2)物块的体积是 m3,密度是 kg/m3。
2.5×103
4×10-4
6
浮力的相关计算 (近5年2考)
4
江西真题·明考向
命题点
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2.(2019·江西18题4分)(多选)只用量筒、长方体小木块、长细针、水、密度未知的盐水,能测出的物理量是(温馨提示:长方体小木块不吸水,ρ木<ρ水)( )
A.小木块的质量 B.小木块的密度
C.小木块的高度 D.盐水的密度
ABD
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【解析】用量筒取适量的水,读出体积V1,将小木块放入量筒的水中,读出体积V2,小木块排开水的体积V排=V2-V1,小木块受到的浮力F浮=ρ水V排g=ρ水(V2-V1)g,因为ρ木<ρ水,所以小木块漂浮,所以小木块的重力G木=F浮=ρ水(V2-V1)g;小木块的质量m==ρ水(V2-V1);用长细针将小木块按入水中,读出体积V3,小木块的体积V木=V3-V1,则小木块的密度ρ木=ρ水;用量筒取适量的盐水,读出体积V4,将小木块放入量筒中的盐水中,读出体积V5,小木块在盐水中也漂浮,受到盐水的浮力F浮盐水=G木=ρ水(V2-V1)g,排开盐水的体积V排盐水=V5-V4,根据阿基米德原理知F浮盐水=ρ盐水(V5-V4)g,则ρ水(V2-V1)g=ρ盐水(V5-V4)g,ρ盐水=ρ水。由于小木块为长方体且不知道其底面积,所以不能测得小木块的高度。综上分析,故选ABD。
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类型2 称重法
【拓展训练】
3.一题多问如图甲,圆柱形薄壁容器重为50 g、底面积为100 cm2,盛有2 000 g的水,弹簧测力计的下端挂着一个长方体物块A,将物块A从容器底部开始缓慢向上提起的过程中,弹簧测力计的示数F与物块A下表面距容器底的距离h的关系如图乙。求:(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
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(1)物块A的重力为 N,浸没在水中时所受浮力为 N。
(2)物块A的体积为 m3,密度为 kg/m3。
(3)容器内水的体积为 cm3,物块A出水前后,水面高度变化量为 m。
0.02
2 000
2.8×103
2×10-4
2
5.6
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类型3 平衡法
4.(2021·江西15题7分)地球气候变暖,冰川熔化加剧是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。求:
(1)冰川熔化前受到的浮力。
(2)冰川熔化前排开海水的体积。
(3)冰川完全熔化成水后水的体积。
(4)推断海平面的升降,并说明理由。
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解:(1)冰川熔化前漂浮在海面上,根据物体的浮沉条件可知,冰川熔化前受到的浮力
F浮=G冰=m冰g。
(2)根据F浮=ρ液gV排可知,冰川熔化前排开海水的体积
V排=。
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(3)冰川完全熔化成水后,质量不变,
即m水=m冰,冰川完全熔化成水后,水的体积
V水=。
(4)因为ρ海>ρ水,则,所以V排<V水,
则海中冰川熔化后,海平面会升高。
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【拓展训练】
5.如图所示,将棱长为10 cm、密度为600 kg/m3的正方体物块,放在盛有水的水槽内,待物块静止时,g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3。求:
(1)物块的质量。
(2)物块受到水的浮力大小。
(3)取出物块,把一冰块放入水中,冰块也漂浮在水面上,待
冰块全部熔化后,水面高度会发生怎样的变化?说明理由。
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解:(1)物块的体积
V=(0.1 m)3=10-3 m3,
由ρ=可得物块的质量
m=ρV=600 kg/m3×10-3 m3=0.6 kg。
(2)物块的密度ρ=600 kg/m3,水的密度是1.0×103 kg/m3,因为物块的密度小于水的密度,所以物块静止时漂浮在水面上,所以物块受到的浮力
F浮=G=mg=0.6 kg×10 N/kg=6 N。
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(3)因为冰块漂浮在水面上,
所以F浮=ρ水gV排=G冰……①,
又因为冰块熔化成水后,其质量不变,重力不变,
所以G水=ρ水gV水=G冰……②,
由①②可得ρ水gV排=ρ水gV水,
所以V排=V水,
即冰块熔化为水的体积等于冰块排开水的体积,所以冰块全部熔化后,水面高度不会发生变化。
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(1)正方体上表面受到液体的压力为 N,下表面受到液体的压力为
N,正方体受到的浮力为 N。
(2)正方体受到的重力为 N,体积为 m3。
(3)液体的密度为 kg/m3。
(4)正方体上表面的深度为 cm。
5
0.8×103
1×10-3
8
8
12
类型4 压力差法
【拓展训练】
6.一题多问如图所示,一个棱长为10 cm的实心正方体竖直浸没在某种液体中而保持静止状态,其上表面受到液体的压强为400 Pa,下表面受到液体的压强为1 200 Pa。请完成下列问题:(g取10 N/kg)
4
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方法指导
浮力的四种计算方法
方法 公式及图示 适用条件
阿基米德
原理法
F浮=G排=m排g=ρ液gV排 已知物体排开液体的质量(或排开液体的体积和液体的密度)
称重法
F浮=G物-F 适用于在液体中下沉的物体,已知物体的重力及在液体中向上的拉力
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平衡法
F浮=G物=m物g 适用于漂浮或悬浮的物体,已知物体的重力
压力差法
F浮=F下-F上 已知形状规则的物体:①上、下表面的压强及面积;②上、下表面压力;③浸入液体的深度和液体的密度,上、下表面的面积
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谢谢
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