中考物理小专题《压强、浮力的综合计算》课件(含答案)

小专题三压强、浮力的综合计算物理考点一浮力、阿基米德原理压强、浮力的综合计算是力学计算中重要的组成部分，是初中物理中的难点之一，也是中考高频考点之一。类型一计算浮力的方法1．称量法：F浮＝G－F。(用弹簧测力计测浮力)2．压力差法：F浮＝F向上－F向下。(用浮力产生的原因求浮力)3．阿基米德原理法：F浮＝G排或F浮＝ρ液V排g。(知道物体排开液体的质量或体积时常用)4．平衡法：F浮＝G物。(适用于漂浮或悬浮状态的物体)类型二计算浮力的基本思路1．仔细审题，注意抓住隐含条件的关键词，如浸入、浸没、装满、未装满、溢出、未溢出、漂浮、悬浮、上浮、下沉等。2．确定研究物体，并对物体进行受力分析(重力、浮力、拉力或压力等)。3．在受力分析的基础上，列出关系式，漂浮或悬浮时F浮＝G物；用线吊在液体中时：F浮＝G－G示；被强制压(按)入液体中时，F浮＝G＋F(F为压力或拉力)，若有几个物体连接在一起，可以将它们视为一个整体进行研究。4．把阿基米德原理公式或密度、重力的计算公式代入关系式，代入已知量解出未知量，这种思维方式不仅对较难题适用，对解较容易的浮力题也适用。类型三漂浮问题“五规律”(历年中考频率较高)规律一：物体漂浮在液体中，所受的浮力等于它受到的重力。规律二：同一物体漂浮在不同液体里，所受浮力相同。规律三：同一物体漂浮在不同液体里，在密度大的液体里浸入的体积小。规律四：漂浮物浸入液体的体积是它的总体积的几分之几，物体密度就是液体密度的几分之几。规律五：将漂浮物体全部浸入液体里，需加的竖直向下的外力等于液体对物体增大的浮力。1．(2017，长沙)“背漂”是儿童练习游泳时常佩戴的一种救生装置。某科技小组的同学为测量背漂浸没在水中时的浮力，进行了如下实验：在底部装有定滑轮的圆台形容器中加入适量的水后，再静放在水平台秤上(如图甲)，台秤的示数m1为6kg，然后把质地均匀的长方体背漂浸入水中，用一轻质的细线通过定滑轮缓慢地将背漂拉入水中，拉力F的方向始终竖直向上，当背漂的一半体积浸入水中时(如图乙)，台秤的示数m2为5kg，当背漂的全部体积浸没在水中时，台秤的示数m3与m2相比变化了2kg，则(不考虑滑轮的摩擦，在整个过程中水始终没有溢出，背漂不吸水、不变形，且未与容器接触，取g＝10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3)。(1)容器、水和滑轮的总重力为____N。(2)台秤的示数m3为____kg。(3)为确保儿童游泳时的安全，穿上这种背漂的儿童至少把头部露出水面，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1.08×103kg/m3，则穿着此背漂游泳的儿童体重不能超过____kg(结果保留整数)。603212．(2017，赤峰)如图甲所示，一弹簧测力计下挂一圆柱体，将圆柱体从水面上方某一高度处匀速下降，然后将圆柱体逐渐浸入水中。整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h关系如图乙所示。(g＝10N/kg，水的密度为1.0×103kg/m3)求：(导学号)(1)圆柱体的重力。(2)当圆柱体刚好全部浸没时，下表面受到水的压强。(3)圆柱体的密度。解：(1)由图象可知，圆柱体在空中匀速下降时，重力等于弹簧测力计示数，G＝F＝6N。(2)由图乙可知，当圆柱体刚好完全浸没时，圆柱体下表面的深度：h＝7cm－4cm＝3cm，则下表面受到的水的压强：p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.03m＝300Pa。(3)由图乙可知，圆柱体完全浸没时弹簧测力计的示数F′＝4N，则圆柱体完全浸没后受到的浮力：F浮＝G－F′＝6N－4N＝2N，因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等，所以，由F浮＝ρgV排可得，圆柱体的体积：V＝V排＝F浮ρ水g＝2N1.0×103kg/m3×10N/kg＝2×10－4m3，由G＝mg可求，圆柱体的质量：m＝Gg＝6N10N/kg＝0.6kg，则圆柱体密度：ρ＝mV＝0.6kg2×10－4m3＝3×103kg/m3。3．(2017，河北)如图所示，薄壁圆柱形容器置于水平地面，容器的底面积S＝8×10－3m2，容器高0.2m，内盛0.17m深的水。A1和A2为两个均匀实心立方体物块(不吸水)，A1的质量为0.185kg，A2的体积为3.2×10－4m3，(已知ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg)。(导学号14184066)(1)水对容器底部的压力为多少？(2)将A1释放，沉浸在水中，静止后受到容器底对它的支持力为0.6N，求A1的体积。(3)只将A2缓慢浸入在水中，当水对容器底部的压强最大时，A2的密度至少为多少？解：(1)水对容器底部的压强：p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.17m＝1.7×103Pa；容器底部受到的压力为：F＝pS＝1.7×103Pa×8×10－3m2＝13.6N。(2)A1的重力为：G1＝m1g＝0.185kg×10N/kg＝1.85N；根据力的平衡条件可得G＝F＋F浮，则A1受到的浮力为：F浮＝G－F＝1.85N－0.6N＝1.25N；由阿基米德原理可知，A1排开的水的体积即A1的体积为：V1＝V排＝F浮ρ水g＝1.25N1.0×103kg/m3×10N/kg＝1.25×10－4m3。(3)A2在水中处于漂浮状态时，其密度最小；将A2缓慢浸入在水中，当水面上升至0.2m时，水对容器底部的压强是最大的；水面上方的体积即排开的水的体积为：V2排＝Sh′＝8×10－3m2×(0.20m－0.17m)＝2.4×10－4m3＜3.2×10－4m3，此时A2漂浮，A2受到浮力为：F浮′＝G2，即ρ水gV2排＝ρ2gV2，带入数据得：1.0×103kg/m3×10N/kg×2.4×10－4m3＝ρ2×10N/kg×3.2×10－4m3，解得A2的最小密度：ρ2＝0.75×103kg/m3。4．(2017，武汉)三峡升船机是目前世界上技术最难、规模最大的升船机。过往船只驶入升船机中装满水的船厢后，可以竖直升降，大大缩短船只过坝的时间，为了确保运行的安全性，工程师们建造三峡升船机前设计、比对了多种升降船厢的方式。“水力浮筒式”也是其中一种受到广泛关注的升降船厢方式，如图是它的工作原理图。当进水阀关闭、排水阀打开时，竖井中水位下降，两个相同的浮筒也随之下降，船厢就会上升；反之船厢就会下降。已知船厢装满水后船厢和水的总质量为1.55×107kg，每个浮筒的质量为1.8×107kg，求：(1)若升船机承载着装满水的船厢匀速竖直下行100m，则重力对船厢和船厢里的水做的功共是多少J?(2)当质量为2×106kg的船只驶入装满水的船厢，船厢上升到与上游水位相平时(即图中所示位置)，进水阀、排水阀都关闭，此时每个浮筒排开水的体积是多少m3？(不计钢绳和滑轮的重力及摩擦)(导学号)解：(1)装满水的船厢的重力：G＝mg＝1.55×107kg×10N/kg＝1.55×108N，重力对船厢和水做的功：W＝Gh＝1.55×108N×100m＝1.55×1010J。(2)因为轮船驶入装满水的船厢后处于漂浮状态，所以，由漂浮条件和阿基米德原理可得：G船＝F浮＝G溢，则装满水的船厢和船的总重力：G总＝G＝1.55×108N；设每根钢绳的拉力为F，对船进行受力分析如图甲所示，由力的平衡条件可得：2F＝G总……①，不计钢绳和滑轮的重力及摩擦，对一只浮筒进行受力分析如图乙所示，由力的平衡条件可得：2F＋F筒筒浮＝G筒……②，由①②可得，每个浮筒受到的浮力：F筒浮＝G筒－G总＝m筒g－G总＝1.8×107kg×10N/kg－1.55×108N＝2.5×107N，由F浮＝ρ水gV排，可得，每个浮筒排开水的体积：V＝F筒浮ρ水g＝2.5×107N1.0×103kg/m3×10N/kg＝2.5×103m3。5．(2017，天津)某同学制作了一个“浮子”。他用质量为2m、高为h、横截面积为2S的质地均匀实心圆柱体，将其中间挖掉横截面积为S、高为h的圆柱体，做成“空心管”；然后用另一个不同材质、质地均匀的实心圆柱体将管的空心部分恰好填满，做成“浮子”，如图1所示。将“浮子”放入盛有足量水、底面积为S0的圆柱形薄壁容器中。“浮子”刚好悬浮在水中，如图2所示。已知水的密度为ρ0，请解答下列问题。(导学号)(1)该“浮子”的平均密度是多少？(2)实验中，组成“浮子”的“空心管”和“填充柱体”在水中完全脱离，致使容器中水面高度发生了变化，待水面恢复稳定后，水对容器底部的压强变化了多少？解：(1)因为浮子悬浮在水中，所以ρ浮子＝ρ水＝ρ0。(2)①若空心管漂浮，水面高度的变化为Δh，F浮＝G，ρ0g(Sh－ΔhS0)＝mg，Δh＝ρ0Sh－mρ0S0，由p＝ρgh可得，Δp＝ρ0gΔh＝（ρ0Sh－m）gS0②若“填充柱体”漂浮，因为ρ浮子＝ρ水＝ρ0；所以填充柱体的质量m′＝2ρ0Sh－m；ρ0g(Sh－ΔhS0)＝m′g＝2ρ0Sh－m，同理可得：Δh′＝m－ρ0Shρ0S0，由p＝ρgh可得，Δp′＝ρ0gΔh＝（m－ρ0Sh）gS0。