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1、第8讲 浮 力,考点一,考点二,考点三,考点四,考点五,图解物理,考点一浮力 1.概念:一切浸入液体(气体)的物体都受到液体(气体)对它竖直向上托起的力叫浮力。 2.大小:F浮=G-F拉(F拉为物体浸在液体中时弹簧测力计的示数),这种方法叫称重法。 3.方向:竖直向上;施力物体:液体或气体。 4.浮力产生的原因(实质):液(气)体对物体下表面向上的压力大于物体上表面所受向下的压力,向上、向下的压力差即浮力。,考点一,考点二,考点三,考点四,考点五,图解物理,考点二阿基米徳原理 1.内容:浸入液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于 它排开的液体受到的重力。 2.公式表示:F浮=G排=m排g=
2、液V排g。 特别提示(1)“浸入”包括“全部浸入”(等同于“浸没”),此时V排=V物和“部分浸入”,此时V排V物。 (2)液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而与物体的质量、体积、重力、形状、浸没的深度等均无关。,考点一,考点二,考点三,考点四,考点五,图解物理,考点三物体的浮沉条件 四种情况:,考点一,考点二,考点三,考点四,考点五,图解物理,考点四浮力的应用 1.轮船: (1)工作原理:要使密度大于水的材料制成的物体能够漂浮在水面上,必须把它做成空心的,使它能够排开更多的水。 (2)排水量:轮船满载时排开水的质量;单位t。由排水量m可计算出船满载时:排开液体的体积 ;排开
3、水的重力G排=mg;轮船受到的浮力F浮=mg;轮船和货物共重G=mg。 2.潜水艇:潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重力来实现的。 3.气球和飞艇:气球是利用空气的浮力升空的。气球里充的是密度小于空气的气体,如:氢气、氦气或热空气。,考点一,考点二,考点三,考点四,考点五,图解物理,4.密度计: (1)原理:利用物体的漂浮条件来进行工作。 (2)构造:下面的铅粒能使密度计直立在液体中。 (3)刻度:刻度线从上到下,对应的液体密度越来越大。 (4)作用:直接测量液体密度的大小。,考点一,考点二,考点三,考点四,考点五,图解物理,考点五浮力的计算方法 浮力的计算方法有四种:计算浮力时要根据不同的条件
4、选择正确的计算方法。 称重法:F浮=G-F拉(F拉表示物体浸在液体中时弹簧测力计的示数); 压力差法:F浮=F向上-F向下; 阿基米德原理法:F浮=G排=m排g=液gV排; 二力平衡法:物体悬浮、漂浮时,F浮=G。,考点一,考点二,考点三,考点四,考点五,图解物理,考点一,考点二,考点三,考点四,考点五,图解物理,考点一,考点二,考点三,考点四,考点五,图解物理,考点一,考点二,考点三,考点四,考点五,图解物理,考法1,考法2,考法3,考法1阿基米德原理 A.F液=6 N,液=2.4103 kg/m3 B.F水=6 N,液=0.8103 kg/m3 C.F液=4 N,液=0.53103 kg/
5、m3 D.F水=4 N,液=0.8103 kg/m3,考法1,考法2,考法3,思路导引 审先通读题干,明确此题主要考查对阿基米德原理的理解和应用。 析同一物体在不同液体中处于漂浮状态时,所受的浮力相等,等于物体的重力,但由于液体的密度不同,物体排开液体的体积就,判根据以上分析,选项B正确。 答案:B 方法归纳利用阿基米德原理解决问题,最关键的是对于定律本身的理解,“浮力的大小等于它排开的液体受到的重力”,F浮=G排=m排g=液V排g,解决问题往往落在了排开液体体积和液体密度的计算上。,考法1,考法2,考法3,对应练1一物体漂浮在水中,有 体积露出水面,则物体的密度为( B ) A.1 g/cm
6、3 B.0.75 g/cm3 C.0.5 g/cm3 D.0.25 g/cm3,考法1,考法2,考法3,考法2物体的浮沉条件及其应用 典题2 在水平桌面上有甲、乙两个完全相同的烧杯,两个烧杯内分别盛满不同液体,把两个完全相同的小球分别放入甲、乙烧杯内,静止时如图所示,则下列判断正确的是( ) A.甲杯中的液体的密度小于乙杯中的液体的密度 B.甲杯中小球受到的浮力大于乙杯中小球受到的浮力 C.甲杯对水平桌面的压强大于乙杯对水平桌面的压强 D.若向下按压甲杯中的小球,甲杯中液体对烧杯底的压强会减小 答案: C,考法1,考法2,考法3,解析: 由题图可知,小球在甲中漂浮,则球乙,故A错误;由题图可知
7、,小球在甲中漂浮,则F浮甲=G,在乙中悬浮,则F浮乙=G,故F浮甲=F浮乙,故B错误;烧杯对桌面的压力等于烧杯、烧杯内液体和小球的总重力,由题图知,甲烧杯内液体的体积大于乙烧杯内的体积,又知甲乙,根据 和G=mg可知甲烧杯内的液体的重力大于乙烧杯内液体的重力,两烧杯、两小球的质量均相等,则重力相等,故甲杯对水平桌面的压力大于乙杯对水平桌面的压力,烧杯的底面积相等,根据 可知,甲杯对水平桌面的压强大于乙杯对水平桌面的压强,故C正确;因为甲杯中盛满液体,若向下按压甲杯中的小球,甲杯中液体的深度不变,密度不变,根据p=液gh可知,甲杯中液体对烧杯底的压强不变,故D错误。,考法1,考法2,考法3,方法
8、归纳充分理解物体的浮沉条件,对于浮沉条件中的四种情况能够明确物体所受力及物体密度和液体密度的大小关系,在解决具体问题时一定要找到几种状态下的相同物理量,这是解决此类问题的钥匙。,考法1,考法2,考法3,对应练2(2018山西)小亮同学利用气球和圆柱形水杯做了一个小实验。把气球内灌入一定量的水封口制成水球(如图甲)。先将水球放入冷水中,水球漂浮(如图乙)。把杯中冷水换成热水,再次把水球放入热水中,发现水球沉在水底(如图丙)。下列分析正确的是( B ) A.水球在冷水中所受浮力小于热水中所受浮力 B.水球在冷水中排开水的重力等于水球的重力 C.冷水的密度小于热水的密度 D.在冷水和热水同一深度处压
9、强相等,考法1,考法2,考法3,对应练3(2016辽宁盘锦改编)水、物质A、物质B的质量与体积的关系如图所示。分别用A、B两种物质制成质量相等的甲、乙两个实心物体,将它们放入足够多的水中,静止后( D ) A.甲沉在容器底部,F浮甲F浮乙 B.甲漂浮,F浮甲F浮乙 D.乙漂浮,F浮甲F浮乙,解析在体积相同的条件下,mAm水mB,根据 可知A水B,所以根据物体的浮沉条件可知用A、B两种物质制成质量相等的甲、乙两个实心物体,放入足够多的水中,甲放入水中会沉下去,乙会浮在水面,故B、C错误;所以,F浮甲G甲,F浮乙=G乙,由于甲、乙两个实心物体质量相等,则G甲=G乙,所以,F浮甲F浮乙,故A错误,D
10、正确。,考法1,考法2,考法3,考法3浮力的综合计算,典题3(2018广东深圳)在物理实验操作考核中,水平桌面上放置底面积为100 cm2的圆柱形容器(不计容器壁厚度),内有12 cm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10 cm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10 N/kg)。,考法1,考法2,考法3,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。 答案:(1)1 N (
11、2)100 cm3 (3)1.3103 Pa 解析:(1)由图乙可知,圆柱体未浸入水中时弹簧测力计读数F1=3 N,圆柱体浸没在水中后弹簧测力计读数F2=2 N,由称重法可得,圆柱体浸没在水中时所受到的浮力:F浮=F1-F2=3 N-2 N=1 N; (2)由F浮=水gV排得,圆柱体浸没时排开水的体积: 因圆柱体浸没在水中,则圆柱体体积:V=V排=100 cm3;,考法1,考法2,考法3,(3)圆柱体未浸入水中时水的体积: V水=S容h=100 cm212 cm=1 200 cm3, 圆柱体沉入水底后,圆柱体与水的总体积: V总=V水+V柱=1 200 cm3+100 cm3=1 300 cm
12、3, 则圆柱体沉底后水的深度为: 此时水对容器底部的压强:p=水gh=1103 kg/m310 N/kg0.13 m=1.3103 Pa。 方法归纳 浮力的综合计算几乎是年年必考,涉及的知识点有阿基米德原理、物体的浮沉条件,为了增加试题的综合性,还往往与压强、速度、做功等知识综合起来考查,理清各物理量的关系,熟知相应的公式,就能很好地解决此类问题。单位转化和计算也作为考查目标有所涉及,在做题时细心谨慎也是必不可少的。,考法1,考法2,考法3,对应练4将一个黄色金属的实心龙雕像悬挂在弹簧测力计上。在空气中时,弹簧测力计的示数为1.8 N,当雕像完全浸没在水中时,弹簧测力计的示数为 1.6 N。
13、请回答: (1)雕像完全浸没在水中时受到的浮力是0.2N。 (2)通过计算判断这个雕像是否纯金制成的?(金=19.3103 kg/m3) 答案: (2)这个雕像不是纯金制成的,考法1,考法2,考法3,考法1,考法2,考法3,对应练5 水平放置的平底柱形容器A重3 N,底面积是200 cm2,内装有一些水,不吸水的正方体木块B重5 N,边长为10 cm,被一体积可以忽略的细线拉住固定在容器底部,如图所示,拉直的细线长为L=5 cm,受到拉力为1 N。(g取10 N/kg,水=1.0103 kg/m3)求: (1)木块B受到的浮力是多大? (2)容器底部受到水的压强是多大? 答案: (1)6 N
14、(2)1.1103 Pa,考法1,考法2,考法3,解析: (1)木块受竖直向上的浮力、竖直向下的重力和竖直向下的拉力, 根据力的平衡条件可得, F浮=GA+F拉=5 N+1 N=6 N (2)根据F浮=液gV排得 水的深度h=h+L=6 cm+5 cm=11 cm=0.11 m p=gh=1103 kg/m310 N/kg0.11 m=1 100 Pa,命题点,命题点探究“阿基米德原理” 1.实验器材:弹簧测力计,细线,等体积的铁块、铝块各一个,不同体积的铁块或铝块各一个,水,溢水杯,大烧杯,盐水,烧杯。 2.实验操作过程: (1)探究浮力与物体质量的关系;设计的方案:选取两个外形完全相同的铁
15、、铝圆柱体,先后用弹簧测力计分别测出在空气中、完全浸没在水中弹簧测力计的读数,根据称量法计算出两个圆柱体受到浮力的大小。控制浸入液体的深度,物体体积相同,只改变物体的质量(物体密度),根据实验得出浮力与物体的质量(物体密度)无关。 (2)探究浮力与液体的密度的关系;设计的方案:选取一个铁圆柱体,先后用弹簧测力计分别测出在空气中、完全浸没在水中、完全浸没在盐水中时弹簧测力计的读数,根据称量法计算出其受到的浮力的大小。,命题点,(3)探究浮力与排开液体体积的关系;设计的方案:选取一个铁圆柱体,先后用弹簧测力计分别测出在空气中、小部分浸没在水中、大部分浸没在水中弹簧测力计的读数,根据称量法计算出两次
16、受到浮力的大小。 (4)探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系;设计的方案:选取一个铁圆柱体、空桶和盛有适量水的溢水杯,用弹簧测力计测出圆柱体的重力F1和空桶的重力F2,再用弹簧测力计吊着圆柱体缓慢放入溢水杯中,直到完全浸没,读出弹簧测力计的示数F3,用空桶收集溢出的水,最后用弹簧测力计测出溢出的水和桶的重力F4,根据称量法计算出圆柱体所受的浮力F浮=F1-F3,物体排开的液体所受的重力,G排=F4-F2,F1-F3=F4-F2。,命题点,由(1)(2)(3)实验可得到结论: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。 由(4)实验可得到结论:浸在液体中的物体所受的浮力,大小等于它排开的液体所受的重力,这也是阿基米德原理的内容。,命题点,典题某物理兴趣小组做了如图所示的实验来探究影响浮
