力学专题复习五：浮力

力学专题复习五：浮力及其应用【知识要点】1．浮力的三要素2．对阿基米德原理的理解(F浮＝G排或F浮＝ρ液gV排)A．原理中“浸入液体里的物体”指两种情况B．能区分G物与G排；V物与V排；ρ物与ρ液的意义．C．明确此公式的适用条件:既用于液体也适用于气体．D．由此式理解决定浮力大小的因素．即：物体浸在液体中所受浮力的大小跟液体(气体)的密度和物体排开液体(气体)的体积有关，而跟物体本身的体积、密度、形状以及物体浸没在液体(气体)中的深度等无关．因此，在用F浮＝ρ液gV排计算或比较浮力大小时，关键是分析液体的密度ρ液和排开液体的体积V排的大小．3．怎样判断物体的浮沉及浮沉的应用A．物体的浮沉条件浸没在液体里的物体若只受重力和浮力的作用，由力运动的关系可知:当F浮G物(ρ液ρ物)时，物体上浮→漂浮(F'浮＝G物)．当F浮=G物(ρ液=ρ物)时，物体悬浮．当F浮G物(ρ液ρ物)时，物体下沉→沉底(F'浮+F支＝G物)．B．物体浮沉的调节与应用技术上为了实现浮沉总是设法改变重力与浮力的“力量对比”，来达到目的．若保持浮力不变，可改变自身的重力，实现沉浮；若保持重力不变，可改变排开液体(气体)的体积来实现沉浮．a轮船采用”空心”办法，使它排开水的体积增大，达到增大浮力．b潜水艇浮力不变，通过改变“自重”来实现上浮、下沉的．c气球与飞艇用小于空气密度的氢气或氦气充入气球和飞艇中，通过改变气球和气囊的体积而改变浮力的大小，实现升降．d密度计用来测定液体密度的仪器．它利用漂浮原理:G密度计＝F浮＝ρ液gV排，即ρ液大，V排就小，密度计露出部分大而做成的．4．关于液面升降的问题．分析其实质是比较变化前后的V排．例:一块冰浮于水面，如图．那么当冰熔化前后，其水面将______(选填“升高”、“降低”或“不变”)解:冰熔化前:由于漂浮，F浮＝G物．则V排＝m冰g/ρ水g＝m冰/ρ水．冰熔化后:由于m水＝m冰，由ρ＝m/V得V化水＝m水/ρ水＝m冰/ρ水因V排水＝V化水，即冰熔化成水后，刚好填满原来被冰排开的水的体积，因此，水面保持不变．扩展一①若上题中的冰包含有气泡，则冰熔化后液面将如何变?②若上题中的冰包有一小木块(ρ物ρ水)，则冰熔化后液面又将如何?③若上题中的冰包含有一小石块(ρ物ρ水)，则冰熔化后又如何?作用点：在物体上，施力物体是液体或气体方向：竖直向上大小：F浮=G排液=ρ液gV排扩展二如图甲，铁块A叠放在木块B上，然后放在水缸中当将铁块从木块上拿下，并放在水缸底部时，水面高度将()A．上升B．下降C．不变D．无法确定5．如何用浮力知识来测固体或液体的密度．A．测固体的密度例一、请利用弹簧测力计、水、烧杯测出一块小石头(ρ物ρ水)的密度．①实验原理F浮＝G－F拉(称重法)②步骤a用弹簧测力计先测出小石块在空气中的重力记为G石；b用弹簧测力计悬吊着小石块，使之浸没在水杯中，并记下此时弹簧测力计的示数为F拉；c由F浮＋F拉＝G可求得小石块浸没在水中受到的浮力为F浮＝G石－F拉；d由F浮＝ρ液gV排和G＝mg＝ρ物gV物及V物＝V排得ρ石＝ρ水例二、利用量筒、水、细针测出不沉于水的蜡块(ρ物ρ水)密度．①实验原理F浮＝G(漂浮法)②步骤a先往量筒中倒入适量的水，记下水的体积为V0；b然后往量筒中放入小蜡块，待小蜡块静止后，记下水面现在所对应的刻度为V1，即蜡块漂浮时V排＝V1－V0；c用细针将蜡块全部按入水中，记下现在水面刻度为V2，此时蜡块的体积为V蜡＝V2－V0；d利用漂浮条件F浮＝G，即ρ水gV排＝ρ蜡gV蜡得出ρ蜡＝ρ水B．测液体的密度第一原理F浮＝G－F拉和F浮＝ρ液gV排．(称重法)器材弹簧测力计、烧杯、适量的水、适量的待测液体和一个密度大于水和液体的物体．过程用上述器材分别测出物体在水中和待测液体中的浮力，则有=即:ρ液＝ρ水第二原理F浮＝G物(漂浮法)器材量筒、水和待测液体、一个密度比水和待测液体小的物体．过程用上述器材分别测出物体在水中和待测液体中的V排即可，即:由G物＝F浮水和G物＝F浮液可知ρ水gV排水＝ρ液gV排液，也即ρ液＝ρ水6．掌握计算浮力大小的四种方法．A．称重法．利用弹簧测力计两次读数不等来计算浮力．基本公式F浮＝G－F拉(式中的G和F拉分别为称在空气中的物体和称在液体中的同一物体时弹簧测力计的读数)适用范围此式适用于液体中下沉的物体．常用于题中已知用弹簧测力计称物体重的情况．G石G石－F拉V1－V0V2－V0Ｆ浮水F浮液ρ水gV排水ρ液gV排液水Ｆ浮液V排水F浮水V排液V排水V排液B．压力差法．利用浮力产生的原因来计算浮力．基本公式F浮＝F向上－F向下．适用范围此法用于判断物体是否受到浮力或计算浸没深度已知的规则物体所受的浮力．C．原理法．利用阿基米德原理来计算浮力．基本公式F浮＝G排液或F浮＝ρ液gV排液．适用范围普遍适用．D．平衡法．利用物体漂浮或悬浮的条件来计算浮力．基本公式F浮＝G物、F浮＋N支＝G物、F浮＝G物＋F拉．适用范围漂浮体、悬浮体、沉底、连接体等．其中称重法、原理法、平衡法是常用的计算浮力的方法．其它方法一般都要与原理法联合使用，才能顺利完成浮力问题的解答．7．求解浮力问题的一般步骤a明确研究对象b明确研究对象所处的运动状态．(漂浮、悬浮、沉底、上浮或下沉等)c对研究对象进行受力分析，并画出受力示意图．(除分析重力、浮力外，还要注意是否有其它相关联的物体对它有拉力、压力等)d列出物体处于平衡状态下的力的平衡方程(在展开方程时，应注意抓住题中的关键字“全浸”、“部分浸”、“漂浮”、“沉底”、“露出水面”等)e解方程求出未知量．【经典例题】例1．重为10牛的木球浮在水面上，在图中作出木球所受到的水对它的浮力的图示．例2．木块M漂浮在液面上，处于静止状态，如图所示．请你画出木块M所受力的示意图．例3．二次世界大战时期德国纳粹一潜水艇在下潜过程中，撞到海底被搁浅而不能浮起来，这是因为()A．有浮力，但浮力小于重力B．有浮力，且浮力等于重力C．潜水艇底部没有水进入，不产生浮力D．机器坏了，不产生浮力例4．一艘轮船从东海驶入长江后，它所受到的浮力()A．变小B．不变C．变大D．不能确定例5．甲、乙两物体的质量之比是3∶5，密度之比是3∶10，若把它们浸没在同种液体中，则它们所受的浮力之比是()A．3∶5B．3∶10C．1∶2D．2∶1例6．潜水员从水下15m的地方上浮到距水面lm的地方，则潜水员所受的浮力和压强()A．压强和浮力都将变大C．压强和浮力都将变小B．压强减小，浮力不变D．压强不变，浮力变小hhaaa2a2a2aFFFABCD000ha2aF0a2a水例7．如图所示，体积相同的甲、乙、丙三个物体浸没在水中。甲上浮、乙悬浮、丙下沉，在甲露出水面之前，关于它们所受浮力的说法正确的是()A．甲受到的浮力B．乙受到的浮力大C．丙受到的浮力大D．甲、乙、丙受到的浮力一样大例8．如图所示，浸没在烧杯底部的鸡蛋所受水的浮力F1小于鸡蛋的重力，现将适量的浓盐水倒入烧杯中，鸡蛋所受的浮力为F2，则F1与F2的关系是()A．F1F2B．F1F2C．F1=F2D．无法确定例9．关于物体受到水的浮力，下面说法中正确的是()A．漂在水面的物体比沉在水底的物体受到的浮力大B．没入水中的物体在水中的位置越深受到的浮力越大。C．物体排开水的体积越大受到的浮力越大D．物体的密度越大受到的浮力越小例10．一个边长为a的立方体铁块从图（甲）所示的实线位置（此时该立方体的下表面恰与水面齐平）下降至图中的虚线位置，则图（乙）中能正确反映铁块所受水的浮力的大小F和铁块下表面在水中的深度h关系的图像是()例11．边长均为2cm实心正方体的木块和铁块，木块密度为0.6×103kg/m3．将它们放入水中，待其静止时，分别求出木块和铁块受到的浮力（g=10N/kg）例12．弹簧测力计下吊着一重为1.47N的石块，当石块全部浸入水中时，弹簧测力计的示数为0.98N。求：（1）石块受到的浮力；（2）石块的体积；（3）石块的密度例13．如图所示，在空气中称木块重6N；当该木块的3/5体积浸入水中时，弹簧测力计的示数恰好为零．求:(1)木块的密度多大?(2)若把木块从测力计上取下，并轻轻放入水里，那么在木块上加多大竖直向下的压力，才能使木块刚好全部浸入水中?(g=10N/kg)例14．如图所示，边长为10cm的实心正方体木块，密度为0．6×103kg/m，静止在装有足量水的容器中，且上下底面与水面平行，求：(1)木块的质量；(2)木块在水中所受浮力的大小；(3)木块浸在水中的体积；(4)水对木块下底面的压强。(取g＝10N/kg）【基础训练】1．如图所示，是一位先生巧用物理知识将帽子送给楼上女士的情景。此过程中应用的关键知识是()A．气球受到重力B．帽子质量大于气球质量C．帽子密度大于气球密度D．空气对物体有浮力作用2．打捞江底的沉船，下面采取的措施，不合理的是()A．使沉船与水底淤泥尽量分离B．使用费力的机械把沉船拉起来C．清除船体中的泥沙，使船变轻D．将浮筒与船绑在一起，再排出浮筒内的水3．悬浮在水中的潜水艇排出水舱中的一部分水后，受到的浮力大于自身受到的重力，潜水艇将()A．下沉B．上浮C．悬浮在水中D．先下降后上升4．如图所示，将两只同样盛满水的溢水杯放在天平的两盘时天平平衡。将一木块放在右盘的溢水杯中木块漂浮在水面上，并将溢出的水取走，此时天平()A．右边上移B．保持平衡C．右边下移D．无法确定5．浸没在液体中的物体受到的浮力大小决定于()A．物体在液体里的深度B．物体的体积和形状C．物体的体积和液体的密度D．物体的密度和液体的密度6．用一个量筒、水、一根细针做实验来测木块的某些物理量，下列说法中正确的是()A．只能测木块的体积B．只能测木块所受的浮力C．只能测木块的体积，质量和密度D．木块的体积，所受的浮力，质量和密度都能测量7．甲、乙、丙是体积相同，形状不同的铝块、铁块和铜块，当它们浸没在水中时，它受到的浮力是()A．甲最大B．乙最大C．丙最大D．一样大8．将体积相同的A、B、C三个小球投入水中，出现如图所示的三种情形，下列关于对三个小球受到的浮力大小说法正确的是()A．A球浮在水面上，受到的浮力最大B．C球沉在底部，受到的浮力为零C．A球受到的浮力与B球受到的浮力相等D．B球受到的浮力与C球受到的浮力相等9．往量筒里倒入100cm3的水，然后把一铁块用线吊着，放入量筒里，当铁块浸没在水中后，量筒里的水位升高到150cm3，则铁块受到的浮力是（取=10牛/千克）()A．1.5牛顿B．0.5牛顿C．2.5牛顿D．1.0牛顿10．用弹簧秤测得铁球和铝球在空气中的示数为7.64N和6.87N，当将铁球和铝球都浸在水中时，测得弹簧秤示数是4.60N和3.83N则两球()A．质量相等B．所受浮力相等C．密度相等D．上述各项都无法判断11．关于浮力，下列说法正确的是()A．在液体中的物体一定受到浮力B．沉下去的物体受到浮力一定比浮上去的物体受到浮力小C．浮力大小与受到浮力物体的运动状态无关D．以上说法都正确12．潜水艇充满水时，可以悬浮在海水中静止不动．此时，它在竖直方向上受到_______力和_________力的作用，这两个力的合力是_________。13．水下6米深处有一条体积为300厘米3的鱼，它受到的浮力为______牛，这条鱼若再向下游5米，则它受到的浮力将_______。(填变大、变小或不变)14．一金属块在空气中称重27N，把它全部浸没在水中称弹簧秤读数为17N，则该金属块受到水对它的浮力是______N，浮力的方向是_________，物体的体积为______m3。15．重为3×105牛的飞艇静止在空中，飞艇受到的浮力大小为___________牛，方向竖直___________。16．一个重5N的木块漂浮在水面上，它受到的浮力为___________N，它排开水的体积为___________m3．17．个体积为80cm3的物块，漂浮在水面上时，有36cm3的体积露出水面，试问：（l）物块所