第10章 专题七 压强、浮力的综合计算（作业课件）-原创新课堂2023-2024学年八年级物理下册（人教版）河南

专题七　压强、浮力的综合计算 物理 八年级下册 人教版 原创新课堂 类型一　上拉型 1．如图所示，某正方体物体重20 N，用绳子拉着浸没在水中，上表面受到水向下的压力为15 N，下表面受到水向上的压力为24 N，请计算： (1)物体上、下表面受到水的压力差为 ____ N，左右表面的压力差为 ____ N。 (2)此时物体受到的浮力大小。 (3)此时绳子对物体的拉力。 9 0 2．(2023·南阳期末)如图甲，将一不吸水的边长为5 cm的正方体合金块挂在弹簧测力计下，弹簧测力计的示数为7.5 N；如图乙，将合金块浸没在水中，弹簧测力计的示数为6.25 N，水的深度为40 cm。(已知水的密度为1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)问： (1)合金块浸没在水中受到的浮力是多大？ (2)此时容器底部受到水的压强。 (3)若将该合金块静止平放在水平桌面上， 则它对桌面的压强是多大？ 类型三　下拽型 4．把体积为500 cm3、重为4 N的小球A用细线拴着放入盛水的容器中，如图所示，静止时水深0.4 m。(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)求： (1)容器底受到水的压强是多少？ (2)小球A的密度是多少？ (3)此时小球A受到的浮力是多少？ (4)若剪断细线，小球最终静止时受到的浮力是多大？ 类型四　图象类 6．如图甲所示，是打捞船上的电动机和缆绳从河中竖直打捞一重物的示意图，图乙是此过程中作用在重物上的拉力F随时间变化的图象。已知打捞船的质量为10 t，忽略水的阻力，ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg，求： (1)重物的质量。 (2)重物的体积。 (3)将重物打捞上船后，打 捞船受到的浮力。 类型五　综合应用类 7．(2023·新乡期末)小佳在爸爸陪同下在游泳池学习游泳，为了安全，他用双臂把一块浮板压入水中，如图所示，借助浮板所受的浮力来辅助游泳。已知泡沫浮板的质量是0.3 kg，体积为3×10－3 m3。(ρ水＝1×103 kg/m3，g取10 N/kg) (1)当他从游泳池浅处走向深处时，感受到腹部的压迫 感越来越大，这是因为 ____________________________ (填物理原理)。 (2)当浮板自由漂浮在水面上时，浮板受到的浮力有多 大？ 液体压强随深度的增加而增大 (3)为确保儿童游泳时的安全，使用该浮板的儿童至少需要把头部露出水面，若儿童头部的体积占人体总体积的十分之一，儿童的密度取1.0×103 kg/m3，则使用该浮板的儿童体重不能超过多少kg? 浮力的综合计算是力学中的重点知识，计算浮力最常用的是以下三种方法： 1．称重法：F浮＝G－F，用弹簧测力计分别测出物体在空气中的重力和对液体中的物体的拉力，两次的示数之差即为物体受到的浮力，其中G为物体在空气中时弹簧测力计的示数，F为物体浸在液体中时弹簧测力计的示数。 2．阿基米德原理法：浸在液体里的物体所受的浮力大小等于被物体排开液体所受的重力，即F浮＝G排＝ρ液V排g。 3．平衡法：F浮＝G物，当物体浸在液体中时，如果处于悬浮或漂浮状态，物体所受的浮力大小等于物体自身的重力。 解：(2)物体受到的浮力：F浮＝ΔF＝9 N (3)由于正方体物体浸没在水中处于静止状态，根据受力平衡，合力为零可知，拉力：F＝G－F浮＝20 N－9 N＝11 N 解：(1)合金块浸没在水中受到的浮力：F浮＝G－F＝7.5 N－6.25 N＝1.25 N (2)此时容器底部受到水的压强：p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.4 m＝4×103 Pa (3)将该合金块静止平放在水平桌面上，则它对桌面的压力：F′＝G＝7.5 N，则它对地面的压强：p′＝ eq \f(F′,S) ＝ eq \f(7.5 N,（0.05 m）2) ＝3×103 Pa 类型二　下压型 3．(2023·宜宾)如图甲，用轻质细线将一不吸水的木块悬挂在弹簧测力计下，静止时测力计读数为3 N；如图乙，将该木块静置于平放的盛水容器中，木块有 eq \f(2,5) 的体积露出水面；如图丙，用竖直向下的力F压该木块时，木块刚好全部浸入水中且静止。已知水的密度为1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg，求： (1)图乙中木块所受的浮力大小。 (2)木块的体积。 (3)木块的密度。 (4)图丙中F的大小。 解：(1)由图甲可知，木块的重力G＝3 N；图乙中木块为漂浮状态，所以木块受到的浮力F浮＝G＝3 N　 (2)图乙中木块排开水的体积：V排＝ eq \f(F浮,ρ水g) ＝ eq \f(3 N,1×103 kg/m3×10 N/kg) ＝3×10－4 m3，由题意可知，V排＝(1－ eq \f(2,5) )V木，则木块的体积：V木＝ eq \f(5,3) V排＝ eq \f(5,3) ×3×10－4 m3＝5×10－4 m3　 (3)木块的质量：m＝ eq \f(G,g) ＝ eq \f(3 N,10 N/kg) ＝0.3 kg，木块的密度：ρ＝ eq \f(m,V木) ＝ eq \f(0.3 kg,5×10－4 m3) ＝0.6×103 kg/m3 (4)图丙中木块浸没时受到的浮力：F浮1＝ρ水gV排1＝1×103 kg/m3×10 N/kg×5×10－4 m3＝5 N，此时木块受平衡力，则有：F＝F浮1－G＝5 N－3 N＝2 N 解：(1)水深h＝0.4 m，容器底受到水的压强：p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.4 m＝4×103 Pa (2)小球A的质量：mA＝ eq \f(GA,g) ＝ eq \f(4 N,10 N/kg) ＝0.4 kg，小球A的密度：ρ球＝ eq \f(mA,VA) ＝ eq \f(0.4 kg,500×10－6 m3) ＝0.8×103 kg/m3 (3)小球A浸没在水中，则V排＝VA＝500 cm3＝5×10－4 m3，小球A所受浮力：F浮A＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×5×10－4 m3＝5 N (4)因为ρ球＜ρ水，所以小球A将上浮最终漂浮在水面上，小球最终静止时受到的浮力F浮＝GA＝4 N 5．(2023·郑州期末)圆柱形容器中装有适量的水，甲、乙两物体用细线连在一起放入水中，静止后如图所示。其中乙物体的重力为2.4 N，体积为200 cm3，甲物体的重力为2 N，甲物体有 eq \f(1,3) 的体积露出水面。求：(g取10 N/kg) (1)乙物体所受浮力的大小。 (2)甲物体的体积。 (3)请分析说明，当剪断细线后， 水对容器底部的压强如何变化？ 解：(1)由于乙是浸没的，所以乙受到的浮力：F乙浮＝ρ水gV乙＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×200×10－6 m3＝2 N (2)甲与乙构成的整体是漂浮的，由漂浮条件得此时的浮力：F浮总＝G甲＋G乙＝2 N＋2.4 N＝4.4 N，由F浮＝ρ水gV排知甲和乙排开水的总体积：V排＝ eq \f(F浮总,ρ水g) ＝ eq \f(4.4 N,1.0×103 kg/m3×10 N/kg) ＝4.4×10－4 m3＝440 cm3，甲排开水的体积：V甲排＝V排－V乙＝440 cm3－200 cm3＝240 cm3，由题意知甲物体的体积：V甲＝ eq \f(3,2) V甲排＝ eq \f(3,2) ×240 cm3＝3.6×10－4 m3 (3)当剪断细线后，乙下沉，甲上浮，甲与乙排开水的体积变小，容器中的水面下降，根据p＝ρgh可知，水对容器底的压强变小。 解：(1)由图乙可知，重物完全露出水面时作用在重物上的拉力F＝32000 N，由二力平衡条件可知，重物的重力G＝F＝32000 N，根据G＝mg可知，重物的质量：m物＝ eq \f(G,g) ＝ eq \f(32000 N,10 N/kg) ＝3200 kg (2)由图乙可知，重物完全浸没时作用在重物上的拉力F′＝28000 N，则重物在露出水面之前所受到的浮力：F浮＝G－F′＝32000 N－28000 N＝4000 N；根据F浮＝ρ液gV排可知，重物在露出水面之前排开水的体积：V排＝ eq \f(F浮,ρ水g) ＝ eq \f(4000 N,1.0×103 kg/m3×10 N/kg) ＝0.4 m3；重物浸没时，重物的体积等于排开水的体积，即V＝V排＝0.4 m3 (3)将重物打捞上船后，重物和船是一个整体，此时打捞船漂浮在水面，根据物体的漂浮条件可知，打捞船受到的浮力：F浮′＝G总＝m总g＝ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(m船＋m物)) g＝(10×103 kg＋3200 kg)×10 N/kg＝1.32×105 N 解：(1)当他从游泳池浅处走向深处时，感受到腹部的压迫感越来越大，这是因为液体压强随深度的增加而增大 (2)浮板受到的重力：G浮板＝m浮板g＝0.3 kg×10 N/kg＝3 N；当浮板自由漂浮在水面上时，其受到的浮力：F浮＝G浮板＝3 N (3)设儿童的最大体积为V人，已知浮板的体积V＝3×10－3 m3，由于儿童和泡沫浮板的整体漂浮，所以F浮总＝G总，即：F浮人＋F浮板＝G人＋G浮板，则根据阿基米德原理和重力公式可得：ρ水g(1－ eq \f(1,10) )V人＋ρ水gV＝ρ人gV人＋G浮板，整理可得儿童的最大体积：V人＝ eq \f(ρ水gV－G浮板,ρ人g－\f(9,10)ρ水g) ＝ eq \f(ρ水V－m浮板,ρ人－\f(9,10)ρ水) ＝ eq \f(1×103 kg/m3×3×10－3 m3－0.3 kg,1.0×103 kg/m3－\f(9,10)×1×103 kg/m3) ＝0.027 m3，则儿童的最大体重：m人＝ρ人V人＝1.0×103 kg/m3×0.027 m3＝27 kg $$