内容正文:
浮力计算题复习
2024-2025 初中物理中考第一轮复习 (适用于全国地区)
阿基米德原理
浮沉条件
综合应用
浮力基础知识回顾
浮力计算核心公式
常见题型分类解析
解题步骤与技巧总结
易错点与注意事项
中考真题实战训练
复习任务
模块一:浮力基础知识回顾
浮力的定义:浸在液体或气体中的物体受到向上的托力
浮力产生的原因:液体对物体上下表面的压力差(F浮=F下- F上)
影响浮力大小的因素:液体密度(ρ液)、物体排开液体的体积(V排)
模块二:浮力计算核心公式
1.阿基米德原理
公式:F浮=G排=ρ液gV排
适用范围:任何状态下的液体或气体浮力计算
2.浮沉条件
漂浮:F浮=G物(V排<V物)
悬浮:F浮=G物(V排=V物)
下沉:F浮<G物
上浮:F浮>G物
3.浮力与密度的关系
ρ物<ρ液→漂浮
ρ物=ρ液→悬浮
ρ物>ρ液→下沉
模块三:常见题型分类解析
基础计算型
已知 V 排或 m 排,求浮力大小
浮沉条件应用型
判断物体浮沉状态,或根据状态求密度 / 质量
综合计算型
浮力与压强、杠杆、密度等结合
实验分析型
浮力测量实验(称重法:F 浮 = G - F 示)
基础计算型
1.一木块,浮在水面上时露出水面的体积大约是它总体积的五分之二,这个木块的密度是多大?
1题答案:0.6×10³ kg/m³
2.重力为54N的实心铝球浸没在水中时,铝球受的浮力是多大?(ρ铝=2.7×103kg/m3,g=10N/kg)
2题答案:铝球受的浮力是20N.
3.一氢气球(质量不计)下吊一个100N重物,恰能在空气中匀速下降,受到空气阻力为10N,则使气球上升的空气浮力大小为多少N?如果要使气球和重物匀速上升,则应将重的质量减少多少kg?(g取10N/kg)
3.故答案为:90,2.
小结:解题步骤与技巧总结
1.通用解题流程
① 明确研究对象和状态
② 分析受力情况(浮力、重力、拉力等)
③ 选择合适公式(阿基米德原理 / 浮沉条件)
④ 代入数据计算(注意单位换算)
2.快速解题技巧
漂浮 或 悬浮问题:直接利用 F 浮 = G 物简化计算
涉及体积变化:V排= V物×浸入比例(如漂浮时V排=V物×ρ物/ρ液)
基础方法训练
例题1.一个不规则的实心物体,质量55g,放入装满纯水的烧杯中,沉入底部,排开0.5N的水。然后向烧杯中加盐并搅拌,直到物体悬浮为止。(ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg)求:
(1)物体在纯水中所受的浮力;
(2)物体的体积;
(3)物体的密度。
(4)物体悬浮时盐水的密度。
答:(1)物体在纯水中所受的浮力为0.5N;
(2)物体的体积为5×10-5m3;
(3)物体的密度为1.1×103kg/m3;
(4)物体悬浮时盐水的密度1.1×103kg/m3。
解析:(1)根据阿基米德原理,物体受到的浮力等于物体排开的水的重力;
(2)利用公式F=ρ液gV排,可求出物体排开水的体积,而物体全部浸没时,物体的体积等于排开水的体积;
(3)利用ρ=计算物体的密度;
(4)当物体悬浮时,盐水的密度等于物体的密度。
例题2. 如图所示,底面积为100cm2的烧杯装水后的总质量为2kg.现将质量0.5kg的木块浸入水中.水面高度变化了5cm.(木的密度为0.5g/cm3)
请你思考回答问题:
(1)木块静止时,所受的浮力为多大?
(2)浸在水面下的体积为多少?
(3)烧杯对水平面的压强是多大?
(4)放入木块后,水对杯底的压力增加了多少?
基础方法训练
答:(1)木块静止时,所受的浮力为5N;
(2)浸在水面下的体积为500cm3;
(3)烧杯对水平面的压强是2.5×103Pa;
(4)放入木块后,水对杯底的压力增加了5N.
(1)木块受竖直向下的重力G,竖直向上的浮力F浮而静止处于平衡状态,由平衡条件可求出浮力.
(2)已知木块所受的浮力,由公式式F浮=ρ水gV排可求出浸在水下的体积.
(3)先求烧杯对水平面的压力F,再由压强公式P=FS求压强.
(4)先求压强,再求压力.
本题考点:阿基米德原理;液体的压强的计算.
考点点评:本题考查了:平衡条件、阿基米德原理、压强公式,考查的知识点较多,但题目难度不大,是一道基础题.
例题3:底面积为400cm2的圆柱形水槽内盛有适量的水,把质量为1kg、高为12cm、横截面积为100cm2的柱形物块用弹簧秤悬挂后浸入水中,柱形体下底面距水面2cm,如图甲所示。经观察弹簧秤的称量范围为0-10N,且刻度盘0N到10N之间长为10cm。(在此过程中弹簧秤是固定不动的)求:
(1) 此时弹簧秤的示数;
(2) 向水槽内还要注入多少体积的水,弹簧秤的示数恰好为零?
基础方法训练
答:(1)此时弹簧秤的示数为8N;
(2)向水槽内还要注入0.0056m3的水.
(1)计算出物体浸在水中的体积,根据F浮=ρ液gV排计算出物体所受的浮力;由F=G-F计算出弹簧秤的示数;
(2)当弹簧秤的示数为零时,物体所受的浮力与重力恰好相等,从而可计算出此时物体浸在水中的体积及深度,从而可计算出应添加水的体积,添加水的深度应等于此时物块在水中的深度-原来在水中的深度+物块向上移动的距离.
本题考点:阿基米德原理.
考点点评:此题考查了阿基米德原理公式的灵活运用,这是解决此类问题的基础,此题的难点在于,当向容器中加水的同时,弹簧秤的示数减小,物体也会上升,所以增加的深度加物体上升的高度,才是加入水的实际深度.
知识提升
1.如图所示,容器中装有水,水中有一个木块被细线系着,已知水重200N,水深为0.5m,木块的体积为4dm3,木块的密度为 0.6×103kg/m3,试求:
(1)木块受到的浮力是多大?
(2)细线对物体的拉力是多大?
(3)若细线断了,最终木块静止时,所受的浮力为多大?
答:(1)木块受到的浮力是40N;
(2)细线对物体的拉力为16N;
(3)若细线断了,最终木块静止时,所受的浮力为24N。
知识提升
2.一个体积是1.0×10-3米3的铁球挂在弹簧秤上,若将铁球浸没在水中,此时弹簧秤的示数是铁球在空气中示数的4/5,求:
(1)铁球受到的浮力;
(2)铁球受到的重力.
(3)这个铁球是空心的还是实心的?空心的体积多大?(g=10N/kg,p铁=7.9×103kg/m3)
答:(1)铁球受到的浮力为10N;
(2)铁球受到的重力为50N.
(3)这个铁球是空心的,空心的体积为0.37×10-3m3.
①仔细审题,注意抓住隐含条件的关键词,如进入,浸没,装满,未装满,溢出,未溢出,漂浮,悬浮,上浮,下沉等。
②确定研究物体并对物体进行受力分析,即重力,浮力,拉力或压力等。
③在受力分析的基础上列出关系式,比如物体在液体中漂浮或悬浮时,浮力等于重力;用线吊在液体中时,浮力等于重力减去测力计的示数;被强压按入液体时,浮力等于重力加上压力或拉力。
若有几个物体连接在一起,可以将它们视为一个整体进行研究。
④把阿基米德原理公式或密度重力的计算公式带入关系式,代入已知量,解出未知量。这种思维方式不仅对较难的题是用对较容易的浮力题也适用。
知识升华
计算浮力相关问题的基本思路
浮力与密度、压强结合的综合题
1.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(未浸入水中),如图甲所示。然后将其逐渐浸入水中,如图乙所示是弹簧测力计的示数随圆柱体逐渐浸入水中的深度的变化情况。(g取)求:
(1)圆柱体受到的重力。
(2)圆柱体受到的最大浮力。
(3)圆柱体的密度。
2.如图甲所示,一底面积为400cm2圆柱形容器内盛足够多的水,一实心正方体木块漂浮在液面上,已知木块的体积为1000cm3,ρ木=0.6×103kg/m3,求:
(1)这时木块受到的浮力;
(2)此时木块浸在水中的体积;
(3)若在木块上放入一物体A后,木块刚好浸没在水中(如图乙所示),则容器底部受到的压强将增加多少Pa?
浮力与密度、压强结合的综合题
3.小明来到索有“中国死海”之称的新疆达坂城盐湖游玩,看到游客能漂浮在湖面,便利用随身携带的砝码盒以及长方体有盖铁皮罐、细线、沙石、水等物品探究湖中盐水的密度.(g取10N/kg)
①取一根细线与铁皮罐等高,通过对折细线找到铁皮罐一半高度位置,并作记号·
②在铁皮罐内加入适量沙石并加盖密封,使之漂浮时一半浸入水中.
③在铁皮罐上加砝码,直至铁皮罐恰好浸没在水中.
④将该铁皮罐放入盐水中,加砝码,直至铁皮罐恰好浸没在盐水中.
(1)铁皮罐的体积有多大?
(2)铁皮罐和沙石的总重有多大?
(3)盐水的密度有多大?
浮力与密度、压强结合的综合题
模块五:易错点与注意事项
常见错误
混淆 V排与V物(如漂浮时V排≠V物)
忽略单位换算(1cm³=1×10⁻⁶m³)
误将“质量”当“重力”代入公式
2.注意事项
液体密度变化时(如盐水稀释),浮力可能改变
多个物体组合时需整体分析受力
①用弹簧测力计测浮力即称量法,把物体挂在弹簧测力计上,记下其在空气中弹簧测力计的示数F1=G(物体受到的重力),再把物体浸入到液体中,记下弹簧测力计的示数F2,则物体在液体中收到的浮力为F1-F2。
②用浮力产生的原因求浮力即压力差法。浸没在液体中的物体受到液体向上的压力为F1。向下的压力为F2,则物体受到液体对其向上的浮力F浮=F1一F2。
③用漂浮或悬浮的条件求浮力,即平衡法。物体漂浮或悬浮在液体中时均有浮力等于重力。
④用阿基米德原理求浮力及公式法,知道物体排开液体的质量或体积时常用。
课堂小结:掌握浮力计算的几种基本方法
同学们再见
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