内容正文:
浮力大单
复习
问题1:浮船VS铁牛
为什么小船可以浮在水面上,铁牛却沉入
豆色A生成
河底?
包A性成
定义:无论是液体还是气体,对浸入其中的物体都有竖
力,物理学中把这个作用力叫做浮力。
浮
豆色A生成
直向上的作用
三卫A生码
物体的浮沉条件
漂浮:F浮=G
受力分析(物体浸没
向上运动
F浮>Gp液>p物
悬浮:F浮=G
时)F浮=P液8Y排
最
G
F浮=Gp液=p物
沉底:F浮=GF支
G=m物g=P物8V物
向下运动
G
F浮<Gp液<p物
轮船空心法增大浮力原理示意图
轮船通过空心
设计降低整体密度,
使浮力≥重力
实心铁块:密度大于水,
空心轮船:密度小于水
重力>浮力,下沉
(整体平均密度),重力=浮力,漂浮
豆包A川生成
采用空心法
F浮G排=P液8V排个
船只所受浮力的大小通常用排水量来表示。排水量是指船只装满货
物时排开水的质量。
F浮=G排=m排8
易错点辨析
思考:深嵌湖底的桥墩,有没有受到浮力?
豆包A生成
9扣子
思考:往船上装沙子,船为什么会微微下沉,此时船受到的浮力
如何变化?
船的总重力变大,船只处于漂浮状态,根据二力平衡,浮力随之
变大,由阿基米德原理F浮=p液gV排,可得,船体排开水的体积变
大,因此船身下沉;
问题1:怀丙用两艘相同的大船打捞沉在河底的铁牛,已知:单只船质量m
船=500kg,铁牛质量m铁=4000kg,铁牛体积V铁=0.5m3水的密度p
水=1.0×103kgm3,g取10N/kg,铁牛打捞过程中始终完全浸没在水中。
1.求铁牛受到的重力:
2.利用阿基米德原理,计算铁牛完全浸没时受到的浮力;
3.铁牛刚好离开河底(河底支持力为0)时,绳索至少需要提供多大拉力?
怀丙用两艘相同的大船打捞沉在河底的铁牛,已知:单只船质量m船=500kg,
铁牛质量m铁=4000kg,铁牛体积V铁=0.5m3;水的密度P水=1.0×103kgm3,
g取10Nkg,铁牛打捞过程中始终完全浸没在水中。
1.求铁牛受到的重力;
G铁=m铁g=4000kg×10Nkg=40000N
2.阿基米德原理,计算铁牛完全浸没时受到的浮力;
铁牛完全浸没,V排=V铁=0.5m3
由F浮p水gV排得:F浮铁P水gV
铁=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.5m3=5000N
单只船质量m船=500kg,铁牛质量m铁=4000kg,铁牛体积V铁=0.5m3;
初始时两艘船与船上沙子的总质量m总=6000kg。水的密度印
水=1.0×103kgm3,g取10Nkg,铁牛打捞过程中始终完全浸没在水中。
3.铁牛刚好离开河底(河底支持力为0)时,绳索至少需要提供多大拉力?
铁牛刚离开河底,支持力F支=0,
竖直方向受力平衡:G铁=F浮铁+F拉
得F拉=G铁-F浮铁=40000N-5000N=35000N
即绳索最小拉力为35000N。
问题2:单只船质量m船=500kg,单只船船体横截面积S=4m2,船的吃水深度
不能超过1m,那么每只船最多能装多少沙子?水的密度p水=1.0×103kgm3,
g取10Nkg单船最大排开水的体积V排max-S.hmax=4m2X1m=4m3
单船能受到的最大浮力
F浮max=P水gV排
船找谷p餐怀言mYX4元9N
船自身重力:
G船=m船g=500kg×10N/kg=5000N
沙子最大重力与质量
G沙max=F浮maxG船=40000N-5000N=35000N
35000N
m
沙max
C沙max
=3500kg
9
10N/kg
问题3:人们用绳索匀速打捞沉在
捞,直至完全离开水面继续上升。
出水面、完全离开水面三个阶段。
若以铁牛竖直方向上提升的高度h
拉力F随h变化的大致图像,并结
0
h
水中的铁牛,将铁牛从水底竖直向上打
整个过程分为:完全浸没水中、部分露
为横坐标,绳索拉力F为纵坐标,讠
请画出
合浮力知识分析每一段拉力变化的原因。
拓展:浮船的启发
一密度计
原理:密度计放在液体中都是漂浮的
到的浮力始终等于它受到的重力,F浮=G
问题三:
甲
乙
由观察到的现象可以判断哪杯液体的密度
因此受
且不变。
inien
F浮=P液8V排
大。说出你的理由。
过
关
练
习
1。在探究浮力大小与娜些因素有关时,小明提出如下清想:
①与物体浸在液体中的体积有关:
②与液体密度有关;
4N
3.5N
3.2N
3.7N
③与物体密度有关。
留
留
水
留
水
留
酒精
铜
711711777T111111177171I17111711771117171117T7711117T711111177717
甲
乙
丙
丁
戊
(1)实验步骤如图所示,在乙图中物块受到的浮力是
0.5
N;
(2)根据图1甲、乙、丙
的测量结果可验证猜想①是正确的;
(3)根据图甲、丙、丁的测量结果可知:物体浸在液体中的体积相同时,
液体密度越大,浮力越大:
3.5N
3N
3.2N
3.7N
留
水
留
水
留
酒精
铜
水
甲
乙
丙
丁
戊
图1
(4)为验证猜想③,如图戊,小明选用了一个和铝块质量相同的实心铜块
(P铝<P铜),并将其浸没在水中,根据图甲、丙、戊的测量结果得出
结论。该实验过程设计的不合理之处是:
没有控制物体排开液体的体积相等
(⑤)小明利用浮力知识制作了一款微型密度计。如图2,为
使密度计在液体中竖直漂浮,可在标度杆下部加铁丝配重
在中部固定浮子增大浮力,在上部缠上彩色胶布表示可测
标度杆
彩色胶布
量的密度范围,完成后总质量为50g。g取10N/kg。
浮子
①为使密度计测量精度更高,尽量选用直径较
小(选
配重
填“大”或“小”)的标度杆:
②微型密度计漂浮时所受的浮力为0.5N:
图2
2.(2018深圳)水平桌面上放置底面积为100cm2的圆柱形容器(不计容
器壁厚度),内有12cm的水(如图甲),某考生用弹簧测力计悬挂一金
属圆柱体,从液面开始缓慢浸入水中,拉力F与圆柱体下表面到水面距
离h的变化关系如图乙所示,当圆柱体下表面距液面为10cm时,系圆柱
体的细线恰好松开,圆柱体沉入容器底部(水未溢出)。如图丙所示
(g取10N/kg),求:
(1)圆柱体浸没在水中时所受到的浮力;
2)
圆柱体的体积;
(3)圆柱体沉入底部时,水对容器底部的
压强。
/cm
丙
(2018深圳)水平桌面上放置底面积为100cm的圆柱形容器(不计容器壁厚度)
内有12cm的水(如图甲),某考生用弹簧测力计悬挂一金属圆柱体,从液面开始缓
慢浸入水中,拉力F与圆柱体下表面到水面距离的变化关系如图乙所示,当圆柱体
下表面距液面为10cm时,系圆柱体的细线恰好松开,圆柱体沉入容器底部(水未溢
出)。如图丙所示(g取10N/kg),求:(1)圆柱体浸没在水中时所受到的浮力;
由图像知,当=0时,此时测力计的示数等于圆柱体
重力,即G=3N,
AFN
当h≥5cm时,测力计的示数不变,说明此时圆柱体完
全浸没,此时测力计的示数F'=2N,
则圆柱体浸没在液体中所受的浮力:
2cm
F=G-F'=3N-2N-1N
甲
丙
(2018深圳)水平桌面上放置底面积为100cm2的圆柱形容器(不计容器壁厚度),
内有12cm的水(如图甲),某考生用弹簧测力计悬挂一金属圆柱体,从液面开始缓
慢浸入水中,拉力F与圆柱体下表面到水面距离的变化关系如图乙所示,当圆柱体
下表面距液面为10cm时,系圆柱体的细线恰好松开,圆柱体沉入容器底部(水未溢
出)。如图丙所示(g取10N/kg),求:
(2)圆柱体的体积;
圆柱体浸没时排开水的体积:
IN
=1x104m2=100cu
1.0x10'kg/m'x10N/kg
F/N
圆柱体完全浸没,所以圆柱体的体积是
100cm3
5
10
cm
丙
(2018深圳)水平桌面上放置底面积为100cm的圆柱形容器(不计容器壁厚度),
内有12cm的水(如图甲),某考生用弹簧测力计悬挂一金属圆柱体,从液面开始缓
慢浸入水中,拉力F与圆柱体下表面到水面距离h的变化关系如图乙所示,当圆柱体
下表面距液面为10cm时,系圆柱体的细线恰好松开,圆柱体沉入容器底部(水未溢
出)。如图丙(g取10N/kg),求:(3)圆柱体沉入底部时,水对容器底部的压强
从图乙可以看出,当h≥5cm时,测力计的示数不变,说明此时圆柱
1×10
体完全浸没,液面上升的高度为
=001u
100x104m
此时液面的总深度
=0.12m+0.01m=0.13m
则水对容器底部的压强
p=ph=10x10gmx10N/kgx0.13m=13x10p
h/cm
丙
3.通过学习浮力的知识,同学们对潜水艇的浮沉非常感兴趣,开展了项目式学习。
【项目名称】制作“潜水艇”
【项目实施】如图甲所示,是同学们设计的潜水艇装置原理图。
塑料软管(足够长)
密封隔断
注射器
生活舱
水舱
生活舱
a
细沙
进出水口
甲
(1)潜水艇的浮沉原理:当潜水艇悬浮在水中时,浮力
等于
重力(选填“大
于”“小于”或“等于”),然后通过改变
自身重力
实现其上浮和下潜。
(2)制作“潜水艇”。
同学们按照设计图进行组装:用硬质塑料瓶制作潜水艇,在两侧“生活舱”底部各铺
一层细沙当作“配重”,水舱与注射器用塑料软管相连。如下是老师为项目小组制定
的评价量表。
级别
优秀
合格
待改进
潜水艇能顺利实
潜水艇能下潜、
潜水艇不能实
浮沉情况
现下潜、上浮、
上浮、悬浮,但
现下潜、上浮、
悬浮
较困雅
悬浮
同学们将组装好的潜水艇放入水中进行测试,发现:当注射器活塞拉
到最右端时潜水艇处于如图乙所示的状态。根据测试结果,老师对该
潜水艇的浮沉情况评价级别是“待改进”,请你根据老师给出的评价
提出改进措施增大潜水艇的配重
(3)如图丙所示,将改装好的潜水艇再次放入水中,拉动活塞,使其在较
浅处悬浮,用记号笔在注射器外侧壁上标注活塞此时位置A。若使潜水艇
下潜至更深处悬浮,应该进行的操作是:将活塞先往右拉再往左推
。
(4)拓展应用:如果将该潜水艇放置在盐水中,拉动活塞使它悬浮,忽略
软管在液体中的体积,此时活塞的位置在A的右侧(选填“A的左侧”“A
的右侧”或“与A重合”)。
进出水口
丙