内容正文:
人教版八年级下册物理精讲精练:10.浮力总结复习
【学习目标】
1、知道浮力的概念;
2、知道阿基米德原理和应用;
3、知道浮力的计算方法;
4、了解浮沉条件。
【知识点精讲】
知识点一、浮力
1、浮力:
浸入液体或气体里的物体,受到液体或气体竖直向上“托”的力,叫浮力。
浸入的意思是物体的一部分浸在液面以下或物体浸没在液体中。可以理解为部分浸入或浸没。(浸没是指物体全部浸入)
2、浮力产生的原因:
浸没在液体中的物体下表面受到向上的压力F向上,上表面受到向下的压力F向下,向上和向下这两个压力差就是液体对浸入物体的浮力,F浮=F向上-F向下;前后和左右侧面,随着深度的增加,压强越来越大,都是平衡力,全部抵消了,相当于不受力。
3、决定浮力大小的因素
请观察下图物体浸入液体的体积、液体的种类及弹簧测力计示数,思考决定浮力大小的因素是什么?
决定浮力大小的因素:物体在液体中所受浮力的大小 ,跟它浸在液体中的体积有关,跟液体的密度有关。物体浸在液体中的体积越大,液体的密度越大,浮力就越大。
知识点二、阿基米德原理
1、阿基米德原理
浸液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。
公式表示为:F浮=G排=ρ液gV排
说明:原理中的向上应理解为竖直向上,阿基米德原理同样适用于气体,即可将原理中的液体改为气体。
2、四种求浮力的方法:
⑴测量法:F浮=G物–F(G物是物体受到的重力,F是物体浸在液体里静止 时,弹簧测力计的示数)
⑵压力差法:F浮=F向上-F向下(F向上是物体下表面受到液体向上的压力,F向下是物体上表面受到液体向下的压力)
⑶阿基米德原理法:F浮=G排=ρ液gV排
(浸在液体里的物体受到的浮力大小只与液体的密度和排开的液体的体积有关,而与其他因素如物体的密度、体积等无关)
⑷平衡法:当物体漂浮在液面上静止时和悬浮在液体中时,F浮=G物
知识点三、物体的浮沉条件及应用
1、浸没在液体中的物体,只受到两个力:竖直向下的重力和竖直向上的浮力。根据物体所受浮力与重力大小的不同,物体的浮沉存在三种情况:
上浮、悬浮、下沉。
当F浮>G物时物体上浮;
当F浮<G物时物体下沉;
当F浮=G物时物体悬浮
当物体浸没在液体中时,物体排开的液体的体积等于物体的体积。
即:V排=V物。
由阿基米德原理得:F浮=G排=m排g=ρ液gV排[来源:学_科_网]
物体所受的重力为:G物=m物g=ρ物gV物
①、当ρ液 >ρ物时,m排 > m物,F浮 >G物
②、当ρ液=ρ物时,m排=m物,F浮=G物
③、当ρ液 <ρ物时,m排 < m物,F浮 <G物
在确定物体浸没在液体的情况下,即:V排=V物成立时,只要知道①②③中的任何一项,便可以得出其他的2项。
在看上面的浮沉条件时,要注意上下比较(①②③中列举的都是液体密度ρ液和物体密度ρ物、排开的液体质量m排和物体质量m物、物体所受浮力F浮和物体所受重力G物之间的关系。
特别提示:以上浮沉条件中出现的ρ物指的是物体的密度,不是组成物体的物质的密度,因为有的物体是空心的。
浮沉条件时很好记,ρ液<ρ物时就会有m排<m物 F浮<G物,“<”左边全是与液体有关的,“<”右边全是与物体有关的,全是小于号。其他两个以此类推。
2、将物体做成空心的可以增大可利用的浮力。把物体做成空心的,虽然物体受到的重力没有改变(因为物体的质量不随形状的改变而改变,且G=mg,所以重力不变),但是排开液体的体积增大很多,排开的液体增多,所以受到的浮力增大。即:增大了可利用的浮力。
3、轮船是靠制成空心的办法来增大排开液体的体积从而增大可利用的浮力,漂浮在水面上的。(一定要记住轮船始终是漂浮的,物体的重力改变,船会下沉一些,V排增大,浮力变大,始终保持F浮=G排=G船,所以F浮=G船不改变)
4、排水量:轮船满载时排开水的质量。
5、潜水艇的体积不能改变,它是靠充水或排水来改变自身的重力的方法实现浮沉的。
当潜水艇在海面以上下潜时,(h、V排都逐渐变大)它受到的压强和浮力都逐渐增大。
当潜水艇在海面以下下潜时,(h逐渐变大,V排不变)它受到的压强逐渐增大,浮力不变。
6、气球、飞艇的浮沉是通过改变自身体积实现的。
7、有几种情况要注意:
物体不论是否是空心,物体的质量等于组成物体的物质的质量。如果物体是实心的,物体的体积等于组成物体的物质的体积。如果物体是空心的,物体的体积大于组成物体的物质的体积,由ρ=m/V可得,物体的密度小于组成物体的物质的密度。可以这么判断物体是否是空心:如果物体的密度小于组成物体的物质的密度,则物体为空心。
8、密度计:
①、结构:如右图所示;
②、各部分的作用:铅粒所受重力较大,可以使密度计竖直地立在液体中;膨胀球的作用是增大密度计的体积,从而增大密度计所受的浮力,保证密度计能漂浮在液面上;刻度线是指示所测液体密度大小的;铅粒使密度计能竖直立在液体中。[来源③、原理:密度计不论浸在哪种液体中,始终漂浮在液面上,即有F浮=G密度计=ρ液gV排,由于F浮和g为定值,所以ρ液和V排成反比,ρ液较大时,V排较小,V露较大,即密度计浸入液体中的体积较小,浸入的深度较小,判断时可依据口诀“露出来的小,液体的密度就小”。因此可以看出,与液面相平处密度计的刻度值越靠下越大,又由于密度计不是粗细均匀的,所以它上面的刻度线间隔并不均匀。简而言之,密度计是依据它漂浮在液面上时,液体密度与排开的液体体积成反比来测量液体密度的。
9、当物体的下表面与容器底紧密接触,即下表面下没有水时(条件),物体将不受浮力。因为下表面下没有水,自然不会有水对下表面竖直向上的压力,而上表面上方有水,受到水竖直向下的压力,所以,物体不但不会受到浮力,反而被水压在容器底上。如砸入河床中的木桩、长在水中的树等
10.处理浮力问题,先要明确物体在液体中的状态。
11.压强和浮力综合问题的解题技巧:
① 物块浸没在水中时V排=V物,利用F浮=p液gV排计算物块受到的浮力;
② 利用P=psh计算水对容器底的压强。
12.浮力和图像的综合问题的解题技巧:
① 首先根据图像找出两个临界状态,即刚接触水面时和刚浸没时这两种情况,并正确选择计算公式;
② “浸没”的含义条件是V排=V。结合F浮=p液gV排和F浮=G-F'可以求得物体或液体的密度。
【习题精练】
1.下列关于浮力的说法正确的是( )
A.只有浸在液体里的物体才受到浮力,在空气中的物体不受浮力
B.乒乓球和玻璃球,浸在水中,乒乓球受到浮力,玻璃球不受浮力
C.物体浸在液体中,由于受到浮力,物体的重力要变小
D.铁球浸没在水中缓慢下沉时,弹簧测力计示数不变,说明铁球所受浮力不变
2.在浅海中潜入海底观光是人们旅游休闲的方式之一。人从水下2 m继续下潜的过程中受到海水的浮力和压强变化的情况是( )
A.浮力逐渐变小B.浮力逐渐变大
C.压强逐渐变小D.压强逐渐变大
3.有一铜块挂在弹簧测力计上,将铜块浸入水中并保持静止时,弹簧测力计的示数表示( )
A.铜块的体积B.铜块的重力
C.铜块受到的浮力D.铜块的重力和浮力之差
4.两手分别拿着一小木块和一大石块,把它们都浸没到水中,同时松开手,小木块上浮,大石块下沉,则它们受到的浮力( )
A.因为木块上浮,所以木块受到的浮力较大
B.因为石块下沉,所以石块受到的浮力较小
C.因为木块体积较小,所以木块受到的浮力较大
D.因为石块体积较大,所以石块受到的浮力较大
5.体积相同的铅球、铜块和木块,浸在液体中的情况如图所示,比较它们受到的浮力大小,正确的是()
A.铅球受到的浮力最大
B.木块受到的浮力最大
C.铜块受到的浮力最大
D.它们受到的浮力一样大
6.(多选)某实验小组在探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系时,做了如图所示的四次测量,弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3和F4,则()
A.F浮=F3-F1
B.F浮=F4-F1
C.F浮=F2-F3
D.F浮=F2-F4
7.如图所示,用量筒和水测量小石头体积时,小石头在水里下沉的过程中,下列判断正确的是()
A.水的密度变大
B.水对小石头的压强不变
C.小石头受到的浮力不变
D.量筒对桌面的压力变大
8.用图中实验装置验证阿基米德原理,当物块浸入溢水杯时,水会流入空桶中,下列说法正确的是()
A.实验前溢水杯未装满水,对实验结果没有影响
B.物块浸入水中越深,水对溢水杯底部的压强越大
C.物块浸入水中越深,左侧弹簧测力计的示数越大
D.通过计算可知实验所用物块的密度为2×103 kg/m3
9.关于物体沉浮条件及应用实例,下列分析合理的是()
A.同一密度计在不同液体中漂浮时,所受浮力大小相同
B.轮船从长江驶入东海,吃水深度变大
C.橡皮泥捏成小船后可以漂浮在水面上,是通过改变自身重力实现的
D.潜水艇靠改变排开水的体积来改变浮力,从而实现上浮和下沉
10.某同学制作了如图所示的潜艇模型,下列说法错误的是()
A.潜艇模型是通过改变潜艇的重力实现沉浮的
B.向内推注射器活塞,水会被压入试管中,可实现潜艇下沉
C.向外拉注射器活塞,试管内水量适当时,可实现潜艇悬浮
D.潜艇模型的试管上绕些铁丝,可保持试管稳定
11.某同学自制的简易密度计如图所示,它是用木棒的一端缠绕铜丝做成的,将其放入不同的液体中,会呈竖直漂浮状态。下列说法错误的是()
A.木棒漂浮在水面上,静止时密度计的重力等于水对它的浮力
B.木棒浸入液体的体积越大,说明该液体密度越小
C.读数时需用手扶住密度计
D.木棒越细,测量误差越小
12.如图所示,放在水平桌面上的三个完全相同的容器内,装有适量的水,将A、B、C三个体积相同的正方体分别放入容器内,待正方体静止后,三个容器内水面高度相同。下列说法正确的是()
A.物体受到的浮力大小关系为FA>FB>FC
B.三个物体的密度大小关系是ρA>ρB>ρC
C.容器对桌面的压力大小关系为F甲=F乙=F丙
D.容器底部受到水的压强大小关系为p甲>p乙>p丙
13.用一弹簧测力计挂着一实心圆柱体,圆柱体的底面刚好与水面接触(圆柱体未浸入水中),如图甲所示,然后将其逐渐浸入水中,图乙所示是弹簧测力计示数随圆柱体逐渐浸入水中深度的变化情况,则圆柱体受到的最大浮力是。
14.体积为2×10-3 m3的金属块浸没在水中,受到浮力的大小为N,方向竖直向。距水面0.1 m深处水的压强为Pa。(g取10 N/kg)
15.如图所示,某物块用细线系在弹簧测力计下,在空气中称时弹簧测力计示数是15 N,浸没在水中称时弹簧测力计示数是5 N,则此时物块受到水的浮力为N,物块的密度为 kg/m3。(水的密度为1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
16.下图是探究影响浮力大小的因素的实验过程及数据。
丁
(1)图甲中,物体重 N;
(2)如图乙所示,把物体浸没在水中时,弹簧测力计的示数为3.2 N,物体受浮力的大小为 N;
(3)分析甲、乙、丙三图所示实验数据可得:物体受到的浮力的大小与有关;
(4)若要探究物体所受浮力大小与物体的密度是否有关,应选择图丁中(填字母)两个物体,并将它们浸没在同种液体中,测出其所受浮力的大小来进行比较。
17.一般情况下,人在水中会下沉,在死海中却能漂浮在水面上。为此,小李同学猜想:浮力的大小可能跟液体的密度有关。为了检验这个猜想,他设计了如图所示的实验进行探究。
(1)铝块在水中受到的浮力F浮= N。
(2)比较乙、丙两图中铝块所受浮力的大小,小李同学得出浮力的大小与液体的密度无关的结论,你认为这个结论是(选填“正确”或“错误”)的,原因是。
(3)小赵同学认为用以下方法检验更为简便:将同一个新鲜鸡蛋依次轻放入盛有水和浓盐水的烧杯中,看到鸡蛋在水中下沉、在浓盐水中悬浮,如图丁所示。分析鸡蛋受力可知,在水中下沉是因为它受到的浮力(选填“大于”“小于”或“等于”)重力;在浓盐水中悬浮时,根据的知识可得,鸡蛋受到的浮力(选填“大于”“小于”或“等于”)重力。从而可以得出结论:浮力的大小与液体的密度(选填“有关”或“无关”)。
18.(2023·江苏苏州·中考真题)综合实践活动课上,小明用一根长约20cm的圆柱状饮料吸管、一段细铁丝、石蜡和水等制作了一个简易密度计。制作时,小明先将吸管两端剪平,铁丝密绕成小团后塞入吸管一端,再用石蜡将该端口堵住密封;接着,将吸管置于水中使其处于竖直漂浮状态(图甲),用笔在吸管上标记此时水面位置O;取出吸管,量出O点至封口端的距离H,通过分析与计算,在吸管上分别确定密度值0.8、0.9、1.0、1.1的位置并标上密度值。
使用时,将密度计静置于待测液体中,读出吸管壁上液面处的数值即为液体密度。
(1)O位置处的刻度值为 ;
(2)吸管漂浮在其他液体中时(图乙),液面下方的深度h= (用、、H表示);
(3)管壁上标注的4个刻度值,相邻两刻度值之间的距离 (相等/不相等);
(4)小明突发奇想,将制作好的密度计内铁丝从吸管上端倒出,缠绕到底部外侧,其它没有变化(图丙),他用这样“改装”后的密度计测同一液体密度,测量结果 (偏大/偏小/无变化);
(5)若增加塞入吸管中铁丝的质量,则制作的密度计精确程度将 。
19、(2024 湖南中考)小静想知道家中一个实心金属小摆件是否为纯铜制成。她找来一个厚薄与质量分布都均匀的方形空盒A和一个方形透明水槽B,它们的底面积分别为SA、SB,且SA︰SB=1︰2。如图甲所示,装有摆件的空盒在水槽中水平稳定漂浮后,测出H1和h1;再将摆件从空盒中拿出,轻轻放入水中沉底静止后,空盒水平稳定漂浮,如图乙所示,测出H2和h2。整个过程中,不考虑摆件和空盒吸水,且水槽里的水质量不变,数据记录如下。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
水槽水位H1(m)
空盒浸入水中深度h1(m)
水槽水位H2(m)
空盒浸入水中深度h2(m)
0.2500
0.1000
0.2150
00200
(1)摆件放入水中前后,摆件所受重力的大小变化情况是________;图甲中水对水槽底部的压强为p1,图乙中水对水槽底部的压强为p2,p2的大小比p1要________;
(2)如图甲、乙所示,请结合表中数据,求出摆件静止在空盒A中到全部浸入水槽B中时,水槽底部所受水的压力变化量(结果可用SB表示);____
(3)小静用一把尺子就粗略得到该摆件的密度,请你也尝试用题中提供的数据算出该摆件的密度。____
参考答案:
1.D解析 浸在液体里的、气体里的物体,都要受到液体或气体向上的浮力,故A是错的;浮在水面上的物体受到浮力,沉入水底的物体也受到水的浮力,故B也是错的;物体所受的重力,是由于地球的吸引而产生的力,它不会因物体受到浮力而减小,故C也是错的。
2.D解析 本题考查影响浮力和压强的因素。影响浮力的因素有液体的密度和排开液体的体积,当人从水下2 m继续下潜的过程中,ρ液、V排都不变,因此浮力不变。由p=ρgh得,液体的压强与液体的密度、物体所处的深度有关,下潜时深度在增大,因此压强在增大。
3.D解析 当铜块浸入水中时,它受到三个力,即液体对它向上的浮力和弹簧测力计对它向上的拉力以及它自身的重力,而铜块保持静止,说明它所受到的是平衡力,即浮力和拉力之和等于重力,所以拉力为重力和浮力之差。
4.D解析 浸在液体中的物体所受浮力的大小跟液体的密度和排开液体的体积有关,在其他条件相同时,液体的密度越大,排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大。石块体积较大,所以受到的浮力较大。
5.D解析 由题图可知,铅球、铜块和木块均浸没在同种液体中,因物体浸没时排开液体的体积等于物体的体积,所以体积相同的铅球、铜块和木块排开液体的体积相等,由F浮=G排=ρ液gV排可知,它们受到的浮力一样大。
6.BC解析 由题图可知,F1等于空桶的重力,F2等于物体的重力,F3是物体浸没在液体中时的弹簧测力计的拉力,F4等于排出的水和空桶的总重力。根据称重法可知,F浮=F2-F3;根据阿基米德原理可知,物体所受浮力等于其排开水的重力,所以,F浮=F4-F1。由此分析可知选项B、C正确。
7.C解析 小石头在水里下沉的过程中,水的密度不变,故A错误;根据p=ρgh知,随着深度的增加,水对小石头的压强在增大,故B错误;根据F浮=ρ液gV排知小石头浸没后,排开水的体积不变,浮力不变,故C正确;桌面受到的压力大小等于量筒的重力和水对量筒的压力之和,因为水的深度不变,所以水对量筒的压力不变,故量筒对桌面的压力不变,故D错误。
8.D解析 由题图知,物块的重力G=2 N,则物块的质量m==0.2 kg;物块浸没水中后的浮力F浮=G-G'=2 N-1 N=1 N,所以物块的体积V=V排==1×10-4 m3;物块的密度ρ==2×103 kg/m3,故D正确。
9.A解析 密度计总是漂浮在液体中,所受浮力等于自身重力,而重力不变,所受浮力大小相同,A对;轮船从长江驶入东海,始终漂浮,所受浮力等于自身重力不变,水的密度变大,则轮船浸入水的体积变小,所以吃水深度变小,B错;橡皮泥捏成小船后可以漂浮在水面上,是通过改变排开水的体积实现的,橡皮泥的重力不变,C错;潜水艇是通过改变自身的重力来实现上浮和下沉的,D错。
10.B解析 潜水艇是通过改变自身的重力来实现下潜、悬浮和上浮的,结合这个特点来对此题的模型进行分析。当潜艇模型浸没在水中时,排开水的体积不变,所受浮力不变,因此模型的上浮和下沉是通过改变潜艇的重力来实现的,故A正确,但不符合题意;现在潜艇模型浸没于水中,向内推注射器活塞,水会被压出试管,此时模型的自重减小,模型上浮,故B错,符合题意;向外拉注射器活塞,试管内水增加,试管内水量适当时,潜艇可能悬浮,故C正确,但不符合题意;为了保持试管稳定,潜艇模型的试管上绕有铁丝,故D正确,但不符合题意。
11.C解析 木棒漂浮在水面上,根据二力平衡可知,静止时密度计的重力等于水对它的浮力,故A正确;根据F浮=ρ液gV排知,在浮力不变时,木棒浸入液体的体积越大,液体密度越小,故B正确;读数时自制密度计在液体中处于漂浮状态,因下部较重,能直立在水中,不能用手扶住密度计,故C错误;根据F浮=ρ液gV排=ρ液gSh知,在浮力、液体密度不变时,排开液体的体积不变,若木棒越细,则刻度值越稀,测量误差越小,故D正确。
12.C解析 A、B、C三个正方体的体积相同。由题图可知,A、B、C三个正方体排开水的体积关系为VA排<VB排<VC排,根据F浮=ρ液gV排可知,浮力的大小关系为FA<FB<FC,故A错误。由题图可知,A和B处于漂浮状态,C处于悬浮状态,则由浮沉条件可知,GA=FA,GB=FB,GC=FC,由于FA<FB<FC,所以GA<GB<GC。由于正方体A、B、C的体积相同,所以根据ρ=可知,物体密度的大小关系为ρA<ρB<ρC,故B错误。因正方体分别处于漂浮或悬浮状态,故浮力等于自身重力,由阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于排开液体的重力,能得出三个容器内水和物体的总重力相等;由于容器相同,所以三个容器对桌面的压力关系为F甲=F乙=F丙,故C正确。正方体静止时,三个容器内水面高度相同,即h相同,水的密度一定,根据p=ρgh可知,容器底受到水的压强关系为p甲=p乙=p丙,故D错误。
13.解析 从题图中可以看出,当圆柱体浸入水中的深度h为0时,弹簧测力计的示数是物体的重力,为2.0 N。圆柱体受到最大浮力的时刻应为圆柱体浸没水中时,此时弹簧测力计的示数是1.4 N,物体所受浮力的大小为两示数的差值,为0.6 N。
答案 0.6 N
14.解析 金属块受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2×10-3 m3=20 N,浮力的方向竖直向上;0.1 m深处的压强p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.1 m=1.0×103 Pa。
答案 20上1.0×103
15.解析 本题考查对密度公式、重力公式、称重法测浮力的了解与掌握。物块所受浮力等于它排开液体所受的重力,等于物块在空气中的重力减去在液体中称量时测力计的示数。所以物块受到的浮力F浮=15 N-5 N=10 N,根据浮力F浮=ρ液gV排,求得物块排开液体的体积V排==1.0×10-3 m3,此体积等于物块的体积,所以物块的密度ρ==1.5×103 kg/m3。
答案 101.5×103
16.解析 (1)物重为4.2 N。(2)浮力为F浮=G-F拉=4.2 N-3.2 N=1 N。(3)在排开液体体积相同时,物体受到的浮力的大小与排开液体的密度有关。(4)探究浮力大小是否与物体的密度有关应选密度不同、体积相同的C和D。
答案 (1)4.2(2)1(3)液体的密度(4)C、D
17.解析 (1)由题图甲知,弹簧测力计分度值是0.2 N,铝块重力G=2.7 N;由题图乙知,铝块浸没在水中后所受浮力F浮=G-F=2.7 N-1.7 N=1 N。
(3)鸡蛋在水中下沉,受到水的浮力小于鸡蛋重力;鸡蛋悬浮在浓盐水中,根据二力平衡知识可得,鸡蛋受到盐水的浮力等于鸡蛋重力;由于鸡蛋重力不变,故水中鸡蛋受到的浮力小于浓盐水中鸡蛋受到的浮力,从而可以得出结论:浮力的大小与液体的密度有关。
答案 (1)1
(2)错误没有控制铝块排开液体的体积相同
(3)小于二力平衡等于有关
18.【答案】 1.0 不相等 偏大 变高
【详解】(1)[1]密度计竖直漂浮在水中时,水面位于图中O处,说明此时密度计在O处显示的密度值应该为水的密度,所以则O处应标为1g/cm3
(2)[2]由题意知密度计漂浮在水面上时,V排=SH,则有F浮=G物,即
当密度计漂浮在密度为ρ液的液体中时,V排液=Sh,则有F浮液=G物,即
可得
解得
(3)[3]由可知,h和ρ液是反比例函数,刻度分布不均匀。
(4)[4]小明把吸管中的细铁丝拿出来,缠绕在吸管的下端,再用这支密度计去测量液体的密度,此时排开液体的体积不变,因吸管排开液体的体积等于排开液体的总体积减去铁丝的体积,所以,吸管排开液体的体积减小,会上浮一些,测得的密度值偏大,即测出的同一液体密度值偏大。
(5)[5]为了使测量结果更准确,使密度计上两条刻度线之间的距离大一些,增加塞入吸管中铁丝的质量,从而获得更大的重力,即浮力更大,排开体积更大,由V=sh可知,S不变,即可使h变大,据此设计精确程度更高。
19.解:(1)[1]摆件放入水中前后质量不变,根据G=mg可知,摆件所受重力不变。
[2]由表中数据可知,图甲中水的深度H1=0.2500m,图乙中水的深度H2=0.2150m,根据p=ρgh可知,图甲中水对水槽底部的压强为p1大于图乙中水对水槽底部的压强为p2,所以p2的大小比p1要小。
(2)[3]由题意可知,图甲中水对水槽底部的压强为
p1=ρgH1=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2500m=2500Pa
则图甲中水对水槽底部的压力为
F1=p1SB=2500Pa×SB
图乙中水对水槽底部的压强为
p2=ρgH2=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2150m=2150Pa
则图甲中水对水槽底部的压力为
F2=p2SB=2150Pa×SB
因此水槽底部所受水的压力变化量
ΔF=F1-F2=2500Pa×SB-2150Pa×SB=350Pa×SB
(3)[4]假设空盒面积为S,则水槽面积为2S;根据图甲整体漂浮,得到整体质量等于整体排开液体的质量,即
……①
根据图乙空盒漂浮,得到空盒质量等于空盒排开液体的质量,即
……②
①-②得到摆件的质量为
因为水槽面积是空盒的2倍,故若在图甲中若将整体移除(即水槽中只有水),水面应下降,即水的总高度为;图乙水位上升到,故整体排开液体体积为
……③
图乙中,空杯子排开液体体积为
……④
③-④得到物体排开液体体积为
故摆件密度为
答:(1)摆件放入水中前后,摆件所受重力的大小变化情况是不变;图甲中水对水槽底部的压强为p1,图乙中水对水槽底部的压强为p2,p2的大小比p1要小;
(2)水槽底部所受水的压力变化量为;
(3)小该摆件的密度为。
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