初中物理浮力典型例题解析

初中物理初中物理浮力典型例题解析例1下列说法中正确的是（）A．物体浸没在水中越深，受的浮力越大B．密度较大的物体在水中受的浮力大C．重的物体受的浮力小D．同体积的铁块和木块浸没在水中受的浮力一样大精析阿基米德原理的数学表达式为：F浮＝液gV排，公式表明了物体受到的浮力大小只跟液体的密度．．．．．和物体排开．．液体的体积．．．．．有关．根据公式分析题目叙述的内容，问题就可以迎刃而解了．解A选项：物体浸没在水中，无论深度如何，V排不变，水的密度不变，F浮不变．A选项不正确．B选项：物体所受的浮力与物体密度的大小没有直接的关系，B选项不正确．C选项：重力的大小对物体所受的浮力无影响．例如：大铁块比小铁块要重一些，但将两者浸没于水中，大铁块受的浮力反而大些，因为大铁块的V排大．C选项不正确．D选项：同体积的铁块和木块，浸没于水中，V排相同，水相同，F浮铁＝F浮木，铁块和木块受的浮力一样大．答案D注意：物体所受的浮力跟物体自身的重力、自身的密度、自身的形状无关．例2质量为79g的铁块，密度是7.9g/cm3，这个铁块的质量是多少?重多少?将这个铁块浸没于水中，排开水的质量是多少?所受浮力是多少?（g取10N/kg）精析这道题考查学生对计算物体重力和计算浮力的公式的区别．计算物体重力：G＝物gV物计算物体在液体中受的浮力：F浮＝液gV排．可以说：从计算的方法上没有本质的区别，但计算的结果却完全不同．解m铁＝0.079kg,G铁＝m铁g＝0.079kg×10N/kg＝0.79N,V排＝V铁＝铁铁m＝37.8g/cm79g＝10cm3m排＝液gV排＝1g/cm3×10cm3＝10g=0.01kg,F浮＝m浮g—0.01kg×10N/kg＝0.1N从上面的计算看出，铁块的重力和铁块浸没在水中受的浮力大小完全不同，但计算方法委相似，关键是区别液和物，区别V排和V物，在理解的基础上进行计算，而不是死记硬背，乱套公式．例5将一个蜡块（蜡＝0.9×103kg/m3）分别放入酒精、水和盐水中静止后，试比较它受的浮力大小和排开液体的体积大小．（盐水＞水＞蜡＞酒精）精析确定状态→受力分析→比较浮力→比较V排．此题考查学生能否在判断状态的基础上，对问题进行分析，而不是急于用阿基米德原理去解题．解蜡块放入不同液体中，先判断蜡块处于静止时的状态．∵盐水＞水＞蜡＞酒精∴蜡块在酒精中下沉，最后沉底；在水和盐水中最后处于漂浮状态．设蜡块在酒精、水、盐水中受的浮力分别为F1、F2和F3，蜡块重力为G．对蜡块进行受力分析：F1＜G，F2＝G，F3＝G．同一物体，重力G不变，所以F1＜F2＝F3根据阿基米德原理：V排＝gF液浮;酒精中：V排酒精＝V物;水中：V排水＝gF水2;盐水中：V排水＝gF盐水3酒精水盐水（a）（b）（c）初中物理图1—5—2∵F2＝F3，水＜盐水∴V排水＞V排盐水;而V排酒精＞V排水＞V排盐水;把状态用图1—5—2大致表示出来．答案蜡块在酒精中受的浮力最小，排液体积最大；在水和盐水中受的浮力相等，排水体积大于排开盐水体积．例6（广州市中考试题）将重为4.5N、体积为0.5dm3的铜球浸没在水后放手，铜球静止后所受的浮力是________N．精析此题考查学生是否注意了在解题前先要对物体作“状态的判定”，即铜球静止时是漂浮于水面，还是沉于水中．有的学生拿到题后，就认定V排＝0.5dm3，然后根据F浮＝液gV排，求出浮力F浮＝4.9N．【分析】当题目未说明铜球静止时处于什么状态，可以用下面两种方法判定物体的状态．解法1求出铜球的密度：球＝球Vm＝球gVG（g取10N/kg）球＝3dm5.0kg/N10N5.4＝0.9kg/dm3＝0.9kg/dm3×103kg/m3;这是一个空心铜球，且球＜水，所以球静止后，将漂浮于水面，得F浮＝G＝4.5N．解法2求出铜球浸没在水中时受的浮力F浮＝液gV排＝1×103kg/m3×10N/kg×0.5×10－3m3＝5N．答案4.5N例14（北京市中考试题）如图1—5—6（a）所示，一个木块用细绳系在容器的底部，向容器内倒水，当木块露出水面的体积是20cm3，时，细绳对木块的拉力为0.6N．将细绳剪断，木块上浮，静止时有25的体积露出水面，如图（b）所示，求此时木块受到的浮力．（g取10N／kg）（a）（b）图1—5—6精析分别对（a）（b）图当中的木块进行受力分析．解图（a），木块静止：F拉＋G＝F浮1①②F拉＝F拉1－F拉2;F拉＝水g（V－V露1）－水g（V－52V）F拉＝水g（V－V露1－53V）＝水g（52V－V露1）代入数值：0.6N＝103kg/m3×10N/kg×（52V—2×10—5m3）;V＝2×10—4m3图（b）中：F浮乙＝水g53V＝1.0×103kg/m3×10N/kg×53×2×10—4m3＝1.2N答案木块在图（b）中受浮力1.2N．例15如图1—5—7所示，把甲铁块放在木块上，木块恰好浸没于水中，把乙块系在这个木块下面，木块也恰好浸没水中，已知铁的密度为7.9×103kg/m3．求：甲、乙铁块的质量比．初中物理图1—5—7精析当几个物体在一起时，可将木块和铁块整体做受力分析，通常有几个物体，就写出几个重力，哪个物体浸在液体中，就写出哪个物体受的浮力．解甲在木块上静止：F浮木＝G木＋G甲①;乙在木块下静止：F浮木＋F浮乙＝G水＋G乙②不要急于将公式展开而是尽可能简化F浮乙＝G乙－G甲;水gV乙＝铁gV乙－铁gV甲先求出甲和乙体积比:铁V甲＝（甲—乙）V乙乙甲VV＝铁水铁＝3333/109.7/10)19.7(mkgmkg＝7969;质量比：乙甲mm＝乙铁甲铁VV＝乙甲VV＝7969答案甲、乙铁块质量比为7969．例18（河北省中考试题）底面积为400cm2的圆柱形容器内装有适量的水，将其竖直放在水平桌面上，把边长为10cm的正方体木块A放入水后，再在木块A的上方放一物体B，物体B恰好没入水中，如图1—5—11（a）所示．已知物体B的密度为6×103kg/m3．质量为0.6kg．（取g＝10N/kg）（a）（b）图1—5—11求：（1）木块A的密度．（2）若将B放入水中，如图（b）所示，求水对容器底部压强的变化．解（1）VB＝BBm＝33/1066.0mkgkg＝0.1×10－3m3;图（a）A、B共同悬浮：F浮A＋F浮B＝GA＋GB公式展开：水g（VA＋VB）＝水gVA＋mBg;其中VA＝（0.1m）3＝1×10－3m3A＝ABBAVmVV水水代入数据：A＝3333333333m100.6kgm100.1kg/m10m10kg/m101＝0.5×103kg/m3（2）B放入水中后，A漂浮，有一部分体积露出水面，造成液面下降．A漂浮：F浮A＝GA;水gVA排＝AgVA;VA排＝水AVA＝333335kg/m101m10kg/m100.5＝0.5×10－3m3液面下降△h＝SV△＝SVVAA排＝233330.04mm100.5m101＝0.0125m液面下降△p＝水g△h＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.0125m＝125Pa．答案A物体密度为0.5×103kg/m3．液体对容器底压强减少了125Pa．初中物理例19（北京市中考试题）在水平桌面上竖直放置一个底面积为S的圆柱形容器，内装密度为1的液体．将挂在弹簧测力计下体积为V的金属浸没在该液体中（液体未溢出）．物体静止时，弹簧测力计示数为F；撤去弹簧测力计，球下沉并静止于容器底部，此时液体对容器底的压力为容器底对金属球的支持力的n倍．求（1）金属球的密度；（2）圆柱形容器内液体的质量．精析当题目给出的各量用字母表示时，如果各量没用单位，则结果也不必加单位．过程分析方法仍从受力分析入手．解（1）金属球浸没在液体中静止时F浮＋F＝G;1gV＋F＝gV（为金属密度）;＝1＋gVF（2）解法1如图1—5—12，球沉底后受力方程如下：F浮＋F＝G（N为支持力）;N＝G－F浮＝F;液体对容器底的压力F′＝nF;F′＝m液g＋1gVm液＝gF－1V＝BnF＝1V;F′＝pS＝1gV＝nF;1g（V液＋V）＝nF;1gV液＋1gV＝nFm液＝BnF－1V答案金属球密度为1＋gVF，容器中液体质量m液＝BnF－1V．例20如图1—5—13（a），在天平左盘放一杯水，右盘放砝码，使天平平衡．（a）（b）图1—5—13（1）将一质量为27g的铝块（铝＝2.7g/m3）放入左盘水中，水不溢出，天平还能平衡吗？（2）将铝块如图1—5—13（b）方式放入左盘中，天平还能平衡吗？解（1）因为铝＞水，放入容器中，铝块将沉底，容器底部增加的压力就是铝块重力．天平此时不平衡，左盘下沉，右盘增加27g砝码，可使天平再次平衡．（2）铝块浸没于水中，但未沉底，此时容器中液面升高△h，容器底部增加的压力△F＝水g△h·S＝水gV铝＝F浮．铝块体积，V积＝铝m＝3/7.227cmgg＝10cm3铝块排开水质量：m排＝水V铝＝1g/cm3×10cm3＝10g天平不平衡，左盘下沉．右盘再放10g砝码，可使天平再次平衡．例21如图1—5—14中，容器内分别装有水和盐水，在液面上浮着一块冰，问：（1）冰在水中熔化后，水面如何变化?（2）冰在盐水中熔化后，液面如何变化?初中物理（a）（b）图1—5—14精析这道题可以用计算的方法来判断，关键是比较两个体积，一是冰熔化前，排开水的体积V排，一个是冰熔化成水后，水的体积V水．求出这两个体积，再进行比较，就可得出结论．解（1）如图l—5—14（a）冰在水中，熔化前处于漂浮状态．F浮＝G冰水gV排＝m冰g;V排＝冰冰m冰熔化成水后，质量不变：m水＝m冰;求得：V水＝水冰m＝水冰m;比较①和②，V水＝V排也就是冰熔化后体积变小了，恰好占据了原来冰熔化前在水中的体积.所以，冰在水中熔化后液面不变（2）冰在盐水中：冰熔化前处于漂浮，如图1—3—14（b），则F盐浮＝G冰;盐水gV排盐＝m冰gV排盐＝盐水冰m①冰熔化成水后，质量不变，推导与问题（1）相同．V水＝水冰m②比较①和②，因为水＝盐水;∴V水＝V排排也就是冰熔化后占据的体积要大于原来冰熔化前在盐水中的体;所以，冰在盐水中熔化后液面上升了．答案（1）冰在水中熔化后液面不变．（2）冰在盐水中熔化后液面上升．思考冰放在密度小于冰的液体中，静止后处于什么状态，熔化后，液面又如何变化?例23（北京市东城区中考试题）自制潜水艇模型如图1—5—16所示，A为厚壁玻璃广口瓶，瓶的容积是V0，B为软木塞，C为排水管，D为进气细管，正为圆柱形盛水容器．当瓶中空气的体积为V1时，潜水艇模型可以停在液面下任何深处，若通过细管D向瓶中压入空气，潜水艇模型上浮，当瓶中空气的体积为2Vl时，潜水艇模型恰好有一半的体积露出水面，水的密度为恰水，软木塞B，细管C、D的体积和重以及瓶中的空气重都不计．求：（1）潜水艇模型．的体积；（2）广口瓶玻璃的密度．精析将复杂的实际向题转化为理论模型．把模型A着成一个厚壁盒子，如图1—5—17（a），模型悬浮，中空部分有”部分气体，体积为y1．1图（b）模型漂浮，有一半体积露出水面．中空部分有2V1的气体．（a）（b）图1—5—17设：模型总体积为V初中物理解（1）图（a），A悬浮．21)(GGFGGFAA浮浮模型里水重图（b），A漂浮将公式展开：②①水水水水)2(21)(1010VVgGAVgVVgGgVA①—②水g21V＝水gV1＝2V1（2）由（1）得：GA＝水gV—水g（V0—V1）＝水g2V1＋水gV1－水gV0＝水g（3V1—V0）V玻＝V—V0＝2V1—V0玻＝玻VmA＝玻gVGA＝)3()3(0101VVgVVg水＝010123VVVV·水例24一块冰内