2026年中考物理一轮复习万能解题讲义---浮力
|
2份
|
20页
|
217人阅读
|
6人下载
普通
摘要:
该初中物理中考复习讲义聚焦浮力专题,覆盖决定浮力大小的因素、阿基米德原理应用、浮力比较、浮沉条件应用及浮力计算五大中考核心题型,以“定义-原理-应用-计算”逻辑架构梳理知识点内在联系,通过考点梳理、解题模板指导、典型真题训练三环节,帮助学生系统突破浮力难点,体现复习教学的系统性与针对性。
资料亮点在于融合科学探究与科学思维,如通过控制变量法实验探究浮力决定因素,建构“浮力计算四步法”模型,结合中考真题设计实验分析与计算题训练,确保学生在有限时间内掌握解题策略。助力提升学生科学探究能力与问题解决能力,为教师提供清晰复习路径,有效把控教学节奏。
内容正文:
2026年中考物理一轮复习万能解题模板---浮力
★★★题型1 决定浮力大小的因素
★★★题型2 阿基米德原理的应用
★★★题型3 比较物体所受浮力的大小
★★★题型4 利用物体的浮沉条件解题
★★★题型5 浮力的计算
题型1 决定浮力大小的因素 ★★★
● 解题必备
1. 浮力
(1)定义:一切浸入液体(或气体)中的物体都受到液体(或气体)对它竖直向上“托”的力,称为浮力。
(2)浮力的施力物体是液体(或气体),受力物体是浸入液体(或气体)中的物体。
(3)浮力的方向:竖直向上。
2.浮力产生的原因
以浸在液体中的物体为例,由于液体内部向各个方向都有压强,同一深度 处的压强相等且随深度增加压强会变大。因此,物体的侧面受到的压力相互抵消,但其上、下表面受到的压力大小不同,下表面受到的向上的压力F2要大于上表面受到的向下的压力F1,两个压力的差值即表现为竖直向上的浮力,可表示为F浮=F2-F1。
3.决定浮力大小的因素
(1)探究浮力的大小跟哪些因素有关
实验
目的
研究浮力的大小与物体浸没的深度的关系。
研究浮力的大小与物体排开液体的体积的关系。
研究浮力的大小与液体密度的关系。
控制
变量
物体浸在液体中的体积相同、液体的密度相同。
液体的密度相同、物体相同
物体浸在液体中的体积(物体排开液体的体积)相同、物体相同。
图示
现象
两种情况弹簧测力计的示数相同。
两种情况弹簧测力计的示数不同。
乙、丙两种情况弹簧测力计的示数不同。
分析
根据F浮=G-F拉,两种情况物体所受浮力相同,说明物体所受的浮力与物体浸没的深度无关。
根据 F浮=G-F拉,两种情况所受浮力不同,说明物体所受的浮力与物体排开液体的体积有关。
根据F浮=G-F拉,物体在水中和浓盐水中所受浮力不同,说明物体受的浮力与液体密度有关。
(2)结论
物体在液体中所受浮力的大小,跟它浸在液体中体积有关,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。
● 解题模板
该类题型主要解决决定浮力大小的因素有哪些和浮力大小变化的问题。
第一步 明确浮力大小只与液体密度和排开液体体积两个因素有关。
第二步 实验探究运用控制变量法。
● 典型例题
典例一下列物体没有受到浮力作用的是( )
A.在水中嬉戏的小鸭 B.在蓝天飞翔的老鹰
C.深海潜游的鲸鱼 D.深入河底的桥墩
解析:浸没在液体或空气中的物体,液体或气体对物体向上的压强大于向下的压强,向上的压力大于向下的压力,物体受到向上和向下的压力差的作用,这个压力差是物体受到的浮力。
解:ABC中的物体浸在液体或气体中,因为液体、气体有流动性,因此液体或气体对浸没在其中的物体有向上的作用力和向下的压力作用,其中向上的压力大于向下的压力,这个压力差即物体受到的浮力。故ABC选择中的物体均受浮力作用;
D中的桥墩由于底面埋在地下,不能与水接触,因此桥墩没有受到水对其向上的压力,故桥墩不受浮力作用。
故选:D。
典例二在探究“浮力大小等于什么”的实验中:
(一)小青同学的一次操作过程如图1所示。
(1)测出铁块所受到的重力G铁;
(2)将水倒入溢水杯中;
(3)把铁块浸没在溢水杯中,读出测力计示数F;
(4)测出小桶和被排开水的总重G;
(5)记录分析数据,归纳总结实验结论,整理器材。
分析评估小青的实验,指出存在的两个问题: 。
(二)小黄同学把一金属块挂在弹簧测力计上,当金属块在空气中时弹簧测力计的示数为5N,再将它分别浸入水和酒精中的不同位置,如图2所示。
(1)图乙、丙、丁、戊几种情况中,图 中金属块所受到的浮力最小;
(2)做甲、丁、戊三次实验,是为了探究浮力大小与 是否有关;
(3)做 三次实验(选填“甲~戊”序号),是为了探究金属块浸没在液体中时,保持 不变,金属块受到的浮力与深度是否有关。
解析:(一)实验要探究浸在液体中的物体受到的浮力与其排开液体重力的关系,即得到结论F浮=G排,根据F浮=G-F和G排=G总-G桶分析即可;
(二)(1)金属块在液体中受到重力、浮力和弹簧测力计拉力的作用,由F浮=G-F,分析解答。
(2)分析图中所示实验,根据实验所控制的变量与实验现象,得出结论。
(3)探究物体受到的浮力与深度关系时,应控制物体排开液体体积和液体密度相同,由此分析解答。
解:(一)实验中要正确测出G排,需在溢水杯中装满水,这样小桶中水的重力才等于物体排开水的重力;
根据G排=G总-G桶,要先测出空桶的重力,然后测出排出水和桶的总重力,才能正确测出排开水的重力;
(二)(1)金属块重一定,由F浮=G-F可知,弹簧测力计拉力越大,浮力越小,由图知图乙中金属块所受到的浮力最小;
(2)由图甲、丁、戊三次实验,金属块浸没在水和酒精中,排开液体的各种相同,液体密度不同,所以是为了探究浮力大小与液体密度关系的;
(3)浮力与深度是否有关,应控制物体排开液体体积和液体密度相同,而使金属块在液体的深度不同。由图可知,应选择甲、丙、丁三个图;
故答案为:(一)(1)没有测空小桶的重力;(2)溢水杯的水量不足;(二)(1)乙;(2)排开液体的密度;(3)甲、丙、丁;液体的密度和排开液体体积。
题型2 阿基米德原理的应用 ★★★
● 解题必备
1. 探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
现象:物体所受的浮力跟它排开液体所受的重力相等。
2.阿基米德原理
(1)内容:浸在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。
(2)公式:F浮=G排=gV排。
3.对阿基米德原理的理解
(1)G排是物体排开液体的重力而不是物体自身的重力。
(2)是指液体的密度,而不是物体的密度。排开液体体积相同的各种不同材料的物块,无论空心还是实心,浸没在同种液体中时,所受浮力大小都相等。
(3)V排是排开液体的体积,不一定是物体的体积。当物体浸没在液体中时,V排=V物,物体体积不变,排开液体体积也不变,浮力大小与深度无关;当物体只有一部分浸入液体中时,V排V物,当物体逐渐浸入液体中时, 排开液体体积增大,浮力也增大。
注意
阿基米德原理也适用于气体。浸没在气体里的物体受到的浮力的大小,等于它排开的气体受到的重力。
● 解题模板
应用阿基米德原理解决实际问题时,应注意:
第一步 明确V排的意义。公式中的V排是指排开液体的体积,也就是物体浸入液体里的那部分体积。当物体全部浸入时,V排=V物;当物体部分浸入液体中时,V排 V物。
第二步 结合漂浮条件列方程,即F浮=G物ρ液gV排=ρ物gV物。
● 典型例题
典例一小明在学习“阿基米德原理”时,做了如图所示的实验。由图可知物体A所受浮力为 N;由阿基米德原理可知,丙图中弹簧测力计的示数应为 N。
解析:(1)铁块浸没在水中时所受的浮力可通过图A、D利用称重法求出;
(2)根据阿基米德原理可知物体的受到的浮力等于物体排开的液体受到的重力,据此即可求出。
解:(1)铁块浸没在水中时的浮力F浮=2N-1N=1N;
(2)根据阿基米德原理可知G排=F浮=1N;
由于F丙-F丁=G排,所以,F丙=G排+F丁=1N+0.5N=1.5N。
故答案为:1;1.5。
典例二如图所示,鸡蛋在盐水中漂浮。向盐水中缓慢加入清水,鸡蛋将( )
A.上浮一些,浮力减小
B.上浮一些,浮力保持不变
C.下沉一些,浸没之前鸡蛋所受浮力不变
D.下沉一些,浸没之后继续加水,鸡蛋所受浮力不变
解析:漂浮的物体密度小于液体密度,受到的浮力等于重力;下沉的物体密度大于液体密度;物体所受浮力决定于排开液体的体积及液体的密度。
解:ABC、鸡蛋在盐水中漂浮时,鸡蛋密度小于盐水密度;向盐水中缓慢加入清水,盐水密度减小,没有浸没盐水之前是漂浮状态,受到的浮力等于鸡蛋的重力,鸡蛋重力不变,所以受到的浮力不变。由F浮=ρ液gV排知,排开盐水的体积增大,也就是鸡蛋会下沉一些。故AB错误,C正确;
D、继续加入清水,盐水密度小于鸡蛋密度时,鸡蛋完全浸没。当鸡蛋浸没水后,继续加水鸡蛋排开水的体积不变,但随着盐水密度减小,根据公式F浮=ρgV排可知鸡蛋所受浮力逐渐变小。故D错误。
故选:C。
题型3 比较物体所受浮力的大小 ★★★
● 解题模板
浸在同种液体中的物体,比较所受浮力的大小时:
第一步 若条件告知体积相等时看V排由阿基米德原理知F浮=ρ液gV排;V排越大F浮越大;
第二步 若条件告知质量相等, 即物体的重力相等时,看浮沉,漂浮、悬浮时F浮=G,沉底时F浮G。
● 典型例题
典例一 (孝南区)把质量相等的两块橡皮泥分别捏成实心球状和碗状,轻轻放到水面,静止之后,实心球橡皮泥沉到容器底部,碗状橡皮泥漂浮在水面,如图所示,则它们所受浮力的大小关系是( )
A.F球<F碗 B.F球>F碗 C.F球=F碗 D.F球≥F碗
【解析】实心球橡皮泥沉到容器底部,受到的浮力F球<G;碗状橡皮泥漂浮在水面,受到的浮力F碗=G;而碗状和实心球状的橡皮泥受到的重力相同,据此判断它们所受浮力的大小关系。
解:∵实心球橡皮泥沉到容器底部,
∴实心球橡皮泥受到的浮力:
F球<G,-----------------------①
∵碗状橡皮泥漂浮在水面,
∴碗状橡皮泥受到的浮力:
F碗=G,------------------------②
由①②可得:
F球<F碗。
故选:A。
题型4 利用物体的沉浮条件解题 ★★★
● 解题必备
1.物体的浮沉条件
上浮
下沉
悬浮
漂浮
沉底
F浮G
F浮G
F浮=G
F浮=G
F浮+N=G
实心体
ρ液ρ物
ρ液ρ物
ρ液ρ物
V排=V物
ρ液ρ物
V排V物
ρ液ρ物
V排=V物
处于动态(运动状态不断改变),受非平衡力作用。
可以停留在液体的任何深度。
是“上浮”过程的最终状态。
是“下沉”过程的最终状态。
处于静态,受平衡力作用。
2.物体浮沉条件的应用
(1 )密度计
测量时,它漂浮在被测液体中。液体的密度越大,为获得同样的浮力,它排开液体的体积越小,密度计的位置也就越高。根据液面在密度计上的位置可以直接读出液体的密度。
(2 )轮船
用密度大于水的材料制成能够浮在水面的物体。原理是把密度大于水的材料做成空心的,使它能够排开更多的水,根据这个道理,人们用钢铁制造了轮船。
(3)潜水艇
潜水艇两侧有水舱,向水舱中充水时,潜水艇逐渐加重,就逐渐潜人水中。当水舱充水至潜水艇重等于同体积的水重时,潜水艇可以悬浮在水中。当用压缩空气将水舱里的水排出一部分时,潜水艇变轻,从而上浮。
(4)气球和飞艇
利用充气或放气来控制体积变化可实现升降。氢气球、热气球、飞艇能上浮到空中,这是因为氢气、热空气以及飞艇中的氦气的密度比空气的小,它们的重力小于所排开的空气的重力,因而能够升空。
● 解题模板
第一步 比较浮力与物体重力大小关系或液体密度与物体密度大小关系。
第二步 若F浮>G物(或ρ液>ρ物),则上浮;若F浮=G物(或ρ液=ρ物),则悬浮;若F浮<G物(或ρ液<ρ物),则下沉。
● 典型例题
典例一 半潜船可用来运输超大型货物,空载时漂浮于海面(如图甲);装载时需向船体水舱注水,船体重力增加,巨大的甲板下沉至海面以下(如图乙);待货物被拖到甲板上方时,排出水舱中的水,船体重力减小,甲板上浮至海面,完成货物装载(如图丙)。半潜船在甲、乙、丙三种状态时所受的浮力分别为F1、F2、F3.则下列判断正确的是( )
A.F1=F3>F2 B.F2>F3>F1 C.F3>F1=F2 D.F3>F2>F1
【解析】根据甲、乙、丙三图得出半潜船排开水的体积关系,根据F浮=ρgV排比较受到的浮力关系,然后得出答案。
解:由图可知,乙图中半潜船排开水的体积最大,其次是丙图,甲图排开水的体积最小,水的密度不变,由F浮=ρ水gV排可知,乙图中船受到的浮力最大,其次是丙图,再次是甲图,即浮力大小关系是:F2>F3>F1。
故选:B。
典例二 如图所示,质量为1.2kg的木块浮在水面上静止不动,(g取10N/kg)求:
(1)这时木块受到的浮力是多大?
(2)此时木块浸在水中的体积为多少?
(3)该木块体积是2×10-3m3,要使木块刚好浸没在水中,至少需要多大的力向下压木块?
【解析】知道木块的质量,利用重力公式求木块重;因为木块漂浮,可求木块受到的浮力,再根据阿基米德原理求木块排开水的体积;
木块刚好浸没在水中时,木块重加上所加压力等于木块受到的浮力,据此对木块施加的压力。
解:(1)木块受到的重力:
G=mg=1.2kg×10N/kg=12N,
∵木块漂浮,
∴木块受到的浮力:F浮=G=12N;
(2)∵F浮=ρ水v排g,
∴木块浸在水中的体积(排开水的体积)
v浸=v排==1.2×10-3m3;
(3)木块刚好浸没在水中时,木块受到的浮力:
F浮′=ρ水v排′g=ρ水v木g=1×103kg/m3×2×10-3m3×10N/kg=20N,
∵F浮=F压+G木,
∴至少对木块施加的压力:
F压=F浮′-G木=20N-12N=8N。
答:(1)这时木块受到的浮力是12N;
(2)此时木块浸在水中的体积为1.2×10-3m3;
(3)至少需要8N的力向下压木块。
题型5 浮力的计算 ★★★
● 解题必备
1.浮力的计算方法
(1)称重法:把物体挂在弹簧测力计上,测出物体受到的重力G,再把物体浸入液体中,记下此时弹簧测力计的示数F拉,那么,物体受到的浮力F浮=G-F拉。
(2)压力差法:根据浮力产生的原因求浮力。公式F浮=F2-F1。
(3)阿基米德原理法:根据公式F浮=G排=,求浮力的大小,适用于液体和气体。
(4)平衡法:只适用于漂浮和悬浮状态,当物体处于漂浮或悬浮状态时,F浮=G物。
2.在使用上述方法时的注意事项
(1)计算浮力时,可依据物体所处的状态和题目已知条件选择适当的方法来计算。
(2)通常将阿基米德原理与物体的悬浮、漂浮条件结合在一起来计算浮力的大小。
(3)对于悬浮的物体,F浮=G排=G物,m排=m物。
● 解题模板
第一步 确定研究物体,并对物体进行受力分析。
第二步 在受力分析的基础上,列出力的关系式。
第三步 把阿基米德原理公式或密度、重力的计算公式代入关系式。
第四步 根据已知条件解出所求量。
● 典型例题
典例一 2019年12月17日,中国第一艘国产航空母舰在海南三亚某军港交付海军,这艘航母命名为“中国人民解放军海军山东舰”。山东舰满载排水量约5万吨,可以搭载36架歼-15舰载机。下列分析正确的是( )
A.山东舰满载时受到的浮力为5×107N
B.舰载机全部飞出后,山东舰受到的浮力不变
C.舰载机在舰上起飞的过程是匀速直线运动
D.山东舰在海上沿直线匀速航行时,受到的阻力与水的推力是平衡力
【解析】①已知山东舰排水量,可以得到排开水的重力,根据漂浮的物体受到的浮力等于重力确定山东舰满载时受到的浮力及舰载机起飞后的浮力变化;②经过的路线是直线,快慢不变的运动叫匀速直线运动;③在平衡力的作用下,物体保持静止或匀速直线运动状态。
解:A、山东舰满载排水量约5万吨=5×107kg,满载时受到的浮力为F浮=G排=m排g=5×107kg×10N/kg=5×108N.故A错误;
B、山东舰是漂浮状态,受到的浮力等于其重力。当舰载机起飞后,山东舰总重力减小,所以受到的浮力减小。故B错误; C、舰载机在舰上起飞的过程是加速运动状态。故C错误; D、山东舰在海上沿直线匀速航行时,水平方向受到的阻力与水的推力是一对平衡力。故D正确。
故选:D。
典例二 如图所示,弹簧测力计下面挂一实心圆柱体,将圆柱体从盛有水的容器上方离水面某一高度处缓缓下降(其底面始终与水面平行),使其逐渐浸没入水中某一深度处。如图是整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的数据图象,不考虑液面升降。已知ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg。求:
(1)圆柱体浸没时受到的浮力。
(2)圆柱体的密度。
(3)圆柱体在刚浸没时下表面受到的水的压强。
【解析】为了便于分析,给线段标上A、B、C、D四个点,如下图,根据图象分析计算
(1)由图可知AB段圆柱体未浸入液体,测力计的示数即为圆柱体的重力;由图可知,CD段是圆柱体完全浸入水后的情况,读出圆柱体完全浸入水后测力计对圆柱体的拉力,根据称重法求出圆柱体浸没时受到的浮力;
(2)利用阿基米德原理求得圆柱体的体积,利用密度公式和G=mg求出圆柱体的密度;
(3)由图象可知,当圆柱体在刚浸没时的深度,根据p=ρgh求出此时下表面受到的液体压强。
解:(1)由图象可知,当h=0时,弹簧测力计示数为12N,此时圆柱体处于空气中,G=F拉=12N,当h=7cm以后,物体完全浸没后排开水的体积不再改变,受到的浮力不再改变,弹簧测力计的示数F′=4N,则圆柱体完全浸入水中时,圆柱体受到的浮力: F浮=G-F′=12N-4N=8N;
(2)因物体浸没时排开水的体积和自身的体积相等,
所以,F浮=ρ水gV排可得圆柱体的体积:
V=V排=
则圆柱体密度:
ρ==1.5×103kg/m3;
(3)由图象可知,圆柱体在刚浸没时,下表面所处的深度:
h=7cm-3cm=4cm=0.04m,
圆柱体在刚浸没时下表面受到的压强:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa。
答:(1)圆柱体浸没时受到的浮力为8N;
(2)圆柱体的密度为1.5×103kg/m3;
(3)圆柱体在刚浸没时下表面受到的水的压强为400Pa。
www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 (共 2 页)
1
学科网(北京)股份有限公司
$
2026年中考物理一轮复习万能解题模板---浮力
★★★题型1 决定浮力大小的因素
★★★题型2 阿基米德原理的应用
★★★题型3 比较物体所受浮力的大小
★★★题型4 利用物体的浮沉条件解题
★★★题型5 浮力的计算
题型1 决定浮力大小的因素 ★★★
● 解题必备
1. 浮力
(1)定义:一切浸入液体(或气体)中的物体都受到液体(或气体)对它竖直向上“托”的力,称为浮力。
(2)浮力的施力物体是液体(或气体),受力物体是浸入液体(或气体)中的物体。
(3)浮力的方向:竖直向上。
2.浮力产生的原因
以浸在液体中的物体为例,由于液体内部向各个方向都有压强,同一深度 处的压强相等且随深度增加压强会变大。因此,物体的侧面受到的压力相互抵消,但其上、下表面受到的压力大小不同,下表面受到的向上的压力F2要大于上表面受到的向下的压力F1,两个压力的差值即表现为竖直向上的浮力,可表示为F浮=F2-F1。
3.决定浮力大小的因素
(1)探究浮力的大小跟哪些因素有关
实验
目的
研究浮力的大小与物体浸没的深度的关系。
研究浮力的大小与物体排开液体的体积的关系。
研究浮力的大小与液体密度的关系。
控制
变量
物体浸在液体中的体积相同、液体的密度相同。
液体的密度相同、物体相同
物体浸在液体中的体积(物体排开液体的体积)相同、物体相同。
图示
现象
两种情况弹簧测力计的示数相同。
两种情况弹簧测力计的示数不同。
乙、丙两种情况弹簧测力计的示数不同。
分析
根据F浮=G-F拉,两种情况物体所受浮力相同,说明物体所受的浮力与物体浸没的深度无关。
根据 F浮=G-F拉,两种情况所受浮力不同,说明物体所受的浮力与物体排开液体的体积有关。
根据F浮=G-F拉,物体在水中和浓盐水中所受浮力不同,说明物体受的浮力与液体密度有关。
(2)结论
物体在液体中所受浮力的大小,跟它浸在液体中体积有关,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。
● 解题模板
该类题型主要解决决定浮力大小的因素有哪些和浮力大小变化的问题。
第一步 明确浮力大小只与液体密度和排开液体体积两个因素有关。
第二步 实验探究运用控制变量法。
● 典型例题
典例一下列物体没有受到浮力作用的是( )
A.在水中嬉戏的小鸭 B.在蓝天飞翔的老鹰
C.深海潜游的鲸鱼 D.深入河底的桥墩
典例二在探究“浮力大小等于什么”的实验中:
(一)小青同学的一次操作过程如图1所示。
(1)测出铁块所受到的重力G铁;
(2)将水倒入溢水杯中;
(3)把铁块浸没在溢水杯中,读出测力计示数F;
(4)测出小桶和被排开水的总重G;
(5)记录分析数据,归纳总结实验结论,整理器材。
分析评估小青的实验,指出存在的两个问题: 。
(二)小黄同学把一金属块挂在弹簧测力计上,当金属块在空气中时弹簧测力计的示数为5N,再将它分别浸入水和酒精中的不同位置,如图2所示。
(1)图乙、丙、丁、戊几种情况中,图 中金属块所受到的浮力最小;
(2)做甲、丁、戊三次实验,是为了探究浮力大小与 是否有关;
(3)做 三次实验(选填“甲~戊”序号),是为了探究金属块浸没在液体中时,保持 不变,金属块受到的浮力与深度是否有关。
题型2 阿基米德原理的应用 ★★★
● 解题必备
1. 探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
现象:物体所受的浮力跟它排开液体所受的重力相等。
2.阿基米德原理
(1)内容:浸在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。
(2)公式:F浮=G排=gV排。
3.对阿基米德原理的理解
(1)G排是物体排开液体的重力而不是物体自身的重力。
(2)是指液体的密度,而不是物体的密度。排开液体体积相同的各种不同材料的物块,无论空心还是实心,浸没在同种液体中时,所受浮力大小都相等。
(3)V排是排开液体的体积,不一定是物体的体积。当物体浸没在液体中时,V排=V物,物体体积不变,排开液体体积也不变,浮力大小与深度无关;当物体只有一部分浸入液体中时,V排V物,当物体逐渐浸入液体中时, 排开液体体积增大,浮力也增大。
注意
阿基米德原理也适用于气体。浸没在气体里的物体受到的浮力的大小,等于它排开的气体受到的重力。
● 解题模板
应用阿基米德原理解决实际问题时,应注意:
第一步 明确V排的意义。公式中的V排是指排开液体的体积,也就是物体浸入液体里的那部分体积。当物体全部浸入时,V排=V物;当物体部分浸入液体中时,V排 V物。
第二步 结合漂浮条件列方程,即F浮=G物ρ液gV排=ρ物gV物。
● 典型例题
典例一小明在学习“阿基米德原理”时,做了如图所示的实验。由图可知物体A所受浮力为 N;由阿基米德原理可知,丙图中弹簧测力计的示数应为 N。
典例二如图所示,鸡蛋在盐水中漂浮。向盐水中缓慢加入清水,鸡蛋将( )
A.上浮一些,浮力减小
B.上浮一些,浮力保持不变
C.下沉一些,浸没之前鸡蛋所受浮力不变
D.下沉一些,浸没之后继续加水,鸡蛋所受浮力不变
题型3 比较物体所受浮力的大小 ★★★
● 解题模板
浸在同种液体中的物体,比较所受浮力的大小时:
第一步 若条件告知体积相等时看V排由阿基米德原理知F浮=ρ液gV排;V排越大F浮越大;
第二步 若条件告知质量相等, 即物体的重力相等时,看浮沉,漂浮、悬浮时F浮=G,沉底时F浮G。
● 典型例题
典例一 (孝南区)把质量相等的两块橡皮泥分别捏成实心球状和碗状,轻轻放到水面,静止之后,实心球橡皮泥沉到容器底部,碗状橡皮泥漂浮在水面,如图所示,则它们所受浮力的大小关系是( )
A.F球<F碗 B.F球>F碗 C.F球=F碗 D.F球≥F碗
题型4 利用物体的沉浮条件解题 ★★★
● 解题必备
1.物体的浮沉条件
上浮
下沉
悬浮
漂浮
沉底
F浮G
F浮G
F浮=G
F浮=G
F浮+N=G
实心体
ρ液ρ物
ρ液ρ物
ρ液ρ物
V排=V物
ρ液ρ物
V排V物
ρ液ρ物
V排=V物
处于动态(运动状态不断改变),受非平衡力作用。
可以停留在液体的任何深度。
是“上浮”过程的最终状态。
是“下沉”过程的最终状态。
处于静态,受平衡力作用。
2.物体浮沉条件的应用
(1 )密度计
测量时,它漂浮在被测液体中。液体的密度越大,为获得同样的浮力,它排开液体的体积越小,密度计的位置也就越高。根据液面在密度计上的位置可以直接读出液体的密度。
(2 )轮船
用密度大于水的材料制成能够浮在水面的物体。原理是把密度大于水的材料做成空心的,使它能够排开更多的水,根据这个道理,人们用钢铁制造了轮船。
(3)潜水艇
潜水艇两侧有水舱,向水舱中充水时,潜水艇逐渐加重,就逐渐潜人水中。当水舱充水至潜水艇重等于同体积的水重时,潜水艇可以悬浮在水中。当用压缩空气将水舱里的水排出一部分时,潜水艇变轻,从而上浮。
(4)气球和飞艇
利用充气或放气来控制体积变化可实现升降。氢气球、热气球、飞艇能上浮到空中,这是因为氢气、热空气以及飞艇中的氦气的密度比空气的小,它们的重力小于所排开的空气的重力,因而能够升空。
● 解题模板
第一步 比较浮力与物体重力大小关系或液体密度与物体密度大小关系。
第二步 若F浮>G物(或ρ液>ρ物),则上浮;若F浮=G物(或ρ液=ρ物),则悬浮;若F浮<G物(或ρ液<ρ物),则下沉。
● 典型例题
典例一 半潜船可用来运输超大型货物,空载时漂浮于海面(如图甲);装载时需向船体水舱注水,船体重力增加,巨大的甲板下沉至海面以下(如图乙);待货物被拖到甲板上方时,排出水舱中的水,船体重力减小,甲板上浮至海面,完成货物装载(如图丙)。半潜船在甲、乙、丙三种状态时所受的浮力分别为F1、F2、F3.则下列判断正确的是( )
A.F1=F3>F2 B.F2>F3>F1 C.F3>F1=F2 D.F3>F2>F1
典例二 如图所示,质量为1.2kg的木块浮在水面上静止不动,(g取10N/kg)求:
(1)这时木块受到的浮力是多大?
(2)此时木块浸在水中的体积为多少?
(3)该木块体积是2×10-3m3,要使木块刚好浸没在水中,至少需要多大的力向下压木块?
题型5 浮力的计算 ★★★
● 解题必备
1.浮力的计算方法
(1)称重法:把物体挂在弹簧测力计上,测出物体受到的重力G,再把物体浸入液体中,记下此时弹簧测力计的示数F拉,那么,物体受到的浮力F浮=G-F拉。
(2)压力差法:根据浮力产生的原因求浮力。公式F浮=F2-F1。
(3)阿基米德原理法:根据公式F浮=G排=,求浮力的大小,适用于液体和气体。
(4)平衡法:只适用于漂浮和悬浮状态,当物体处于漂浮或悬浮状态时,F浮=G物。
2.在使用上述方法时的注意事项
(1)计算浮力时,可依据物体所处的状态和题目已知条件选择适当的方法来计算。
(2)通常将阿基米德原理与物体的悬浮、漂浮条件结合在一起来计算浮力的大小。
(3)对于悬浮的物体,F浮=G排=G物,m排=m物。
● 解题模板
第一步 确定研究物体,并对物体进行受力分析。
第二步 在受力分析的基础上,列出力的关系式。
第三步 把阿基米德原理公式或密度、重力的计算公式代入关系式。
第四步 根据已知条件解出所求量。
● 典型例题
典例一 中国第一艘国产航空母舰在海南三亚某军港交付海军,这艘航母命名为“中国人民解放军海军山东舰”。山东舰满载排水量约5万吨,可以搭载36架歼-15舰载机。下列分析正确的是( )
A.山东舰满载时受到的浮力为5×107N
B.舰载机全部飞出后,山东舰受到的浮力不变
C.舰载机在舰上起飞的过程是匀速直线运动
D.山东舰在海上沿直线匀速航行时,受到的阻力与水的推力是平衡力
典例二 如图所示,弹簧测力计下面挂一实心圆柱体,将圆柱体从盛有水的容器上方离水面某一高度处缓缓下降(其底面始终与水面平行),使其逐渐浸没入水中某一深度处。如图是整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的数据图象,不考虑液面升降。已知ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg。求:
(1)圆柱体浸没时受到的浮力。
(2)圆柱体的密度。
(3)圆柱体在刚浸没时下表面受到的水的压强。
1
学科网(北京)股份有限公司
$