[初二]浮力
[基础知识精讲]
1、浮力:浸在液体(或气体)里的物体,受到液体(或气体)向上托的力叫浮力。
注意:①浮力的方向总是竖直向上的。
②一切浸入液体的物体,都受到液体对它竖直向上的浮力。
③称量法测浮力
先用弹簧测力计在空气中测出物体重G,再用弹簧测力计测出物体浸在液体 中的重力G′,弹簧测力计二次示数的差就是浸在液体中的物体所受的浮力大小,即
F浮=G-G′。
例:一个重1N的钩码,挂在了弹簧测力计钩上,当钩码浸没在水中时弹簧测力计的示数是0.87N,这个钩码受到水的浮力是多少N?
解:F浮=G-G′=1N-0.87N=0.13N
2、浮力产生的原因
设想一个形状规则的立方体,浸没在水里,它的6个面都受到水的压力,由于它的左右两侧面,前后两侧面在水面下的深度相同,则所受水的压强也相同,受到的压力都是大小相等、方向相反,互相平衡,而上、下两面在水中深度不同,受到水的压强大小不同,压力也不同,下表面受到水的向上的压力F向上大于上表面受到水的压力F向下。物体受压力的合力就是液体对物体的浮力。即
[重点、难点解析]
1、浮力概念:
例:以下说法中错误的是( )
A、在海滨游泳的人受到海水对他的浮力。
B、在空中漂浮的氢气球受到空气对它的浮力。
C、将一石块扔到水中,在其下沉过程中不受浮力。
D、在水中长起的木块受到浮力。
分析:只要物体浸在液体或气体里,都会受到向上的托力,这种力叫浮力。水中下落的石块也会受到水向上托的力,即浮力。它之所以下沉,是因为重力大于浮力,所以C选项错。 答案:C
2、浮力产生的原因
例:边长为10cm的立方体物体,浸没在水中,物体上表面与液面平行,且液体表面到物体上表面的深度均为5cm。求:⑴在水中,物体上表面受到的压力的大小和方向。⑵在水中,物体下表面受到的压力的大小和方向。⑶物体在水中所受到浮力的大小。
分析:物体浸在液体中,上表面受到的压力是由于液体压强引起的,而液体压强的产生又是因为物体上表面距离液面有一定的深度。
解:(1)在水中,物体上表面受到的压力:
F向下=P上S上=ρ水gh上a2=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.05m×(0.1m)2
=4.9N,方向竖直向下。
(2)在水中,物体下表面受到的压力:
F向上=P下S下=ρ水gh下a2=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×(0.05m+0.1m)×(0.1m)2
=14.7N, 方向竖直向上。
物体在水中受到的浮力就是物体上下表面的压力差,
即F浮=F向上—F向下=14.7N—4.9N=9.8N
[典型热点考题]
1、命题方向:
本节学习的重点是正确理解浮力产生的原因。
2、热点考题举例:
例:一载重气球在空中受1000N的浮力时匀速竖直上升,若在所载重点物中再加入100N的重物时,气球就以同样的速度匀速竖直下降,假设气球在匀速上升和匀速下降时受到的浮力和阻力都不变,则下列判断正确的是( )
A、气球匀速上升时,受到的重力是950N。
B、气球匀速上升时,受到的合力一定比匀速下降时受到的合力大。
C、气球匀速上升和匀速下降时,受到的阻力大小均为50N。
D、气球匀速上升时,运动状态未发生改变。
分析:这道题应从受力平衡来分析重力、阻力的大小,气球不管匀速上升还是匀速下降,浮力的方向始终竖直向上,且大小不变,发生变化的是重力的大小和阻力的方向,气球匀速上升时,阻力方向向下。
有F浮=G1+F阻 ①
匀速下降时,阻力方向向上,
有F浮+F阻=G1+G2 ②
将①②两式代入数据得
解之得 G1=950N,F阻 =50N
[同步达纲练习]
一、填空题:
1、挂在弹簧测力计上的铁块重7.9N,当全部浸没在水中时,弹簧测力计的示数为6.9N,此时,铁块所受的浮力为 N;当它一半浸入水中时,弹簧测力计的示数为 N。
2、有一个正方体的物体浸没在液体中,它的上表面受到的液体的压力是98N,下表面受到的压力是196N,该物体在液体中受到的浮力大小是 N,方向 。
二、选择题:
1、下列说法正确的是( )
A、在液体中下沉的物体不受浮力作用。
B、只有浮在液体表面上的物体才受浮力作用。
C、在液体表面上,一部分浸入液体内部,或全部浸入液体内部并被液体所包围的物体,都受浮力作用。
D、物体在液体中浸入得越深,所受的浮力越大。
2、下列说法正确的是( )
A、物体在液体中所受浮力,实际上是液体对物体的压力的合力,向上、向下的压力差就是这个合力。
B、浮力产生的原因是物体在液体中所受向上、向下压力差。
C、浮力产生的原因是液体深处压强大,浅处压强小,也就是液体压强随深度增加而增大。
D、浮力产生的根本原因是液体重力作用的结果。
[素质优化训练]
1、把质量是1.5kg的物体挂在弹簧测力计下,将它浸没在密度是0.75×103kg/m3某液体中,弹簧测力计的示数为零,则物体受到的浮力是 N。(g=10N/kg)
2、下列说法不正确的是( )
A、浮力的方向总是竖直向上的。
B、浮力是液体(气体)对浸入其中的物体的压力的合力。
C、漂浮在水面上的物体受到的浮力一定大于它和重力。
D、小铁钉从水面下1m深处下沉到2m深处过程中,受到的浮力大小不变。
3、将挂在弹簧测力计上的物体浸入水中,弹簧测力计的示数数值等于( )
A、物体受到的重力
B、物体受到的重力减去它受到的浮力
C、物体受到的浮力
D、物体受到的浮力减去它受到的重力
4、有一个合金块,质量是10kg,全部浸没在水中时,需用80N的拉力才能拉住它,从而可知合金块受到的浮力是 N。
教学内容:阿基米德原理
[基础知识精讲]
一、阿基米德原理
1、原理内容:浸在液体里的物体爱到竖直向上的浮力;浮力的大小,等于物体排开的液体受到的重力。
2、公式:F=ρ液gv排
式中ρ液表示液体的密度,v排表示被排开的液体的体积。g=9.8N/kg
使用该原理应注意以下几点:
⑴原理中所说的“浸入液体里的物体”包含两种状态:一是物体的全部体积都浸入液体即物体浸没在液体里;二是物体的一部分浸入液体里,另一部分露在液面以上。
⑵G排是指被物体排开的液体所受的重力,F浮=G排表示物体受到的浮力的大小,等于被物体排开液体的重力。
⑶V排是表示被物体排开的液体的体积,当物体全部浸没在液体里时,V排=V物;当物体只有一部分浸入液体里时,则V排<V物。
⑷由F浮=ρ液gv排可以看出,浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积这两个因素有关,而跟物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度、在液体中是否运动、液体的多少等因素无关。
⑸阿基米德原理也适用于气体,但公式中ρ液要改为ρ气。
二、利用阿基米德原理计算浮力
例:一石块体积为1dm3,全部浸入水中,则受到的浮力是多大?
解:由F浮=ρ液gv排得:
F浮=ρ水gv排=ρ水gv石=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×1×10-3m3=9.8N
答:石块受到的浮力是9.8N。
[难题巧解点播]
一、浮力大小的计算
例1:如图甲所示,将一挂在弹簧测力计下的圆柱体金属块缓慢浸入水中(水足够深),在圆柱体接触容器底之前,图乙中能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体下表面到水面距离h关系的图象是( )
分析:在金属块未浸入水中之前,弹簧测力计的示数最大,等于物体的重力G;当金属重块浸入水之后,弹簧测力计的示数为F=G-F浮=G-ρ水gv排,由公式可以看出,随着v排的增大,F浮在增大,F在减小;当金属块全部浸没后,V排=V物,达到最大值,而F为最小值,且示数不再变化,正确选项为A。
二、根据阿基米德原理,求物体的密度
例2:将一个物体挂在弹簧测力计下端,弹簧测力计的示数为2.5N,将物体全部浸没在水中,弹簧测力计示数为1.5N,那么物体的密度是多少?
分析:由题意可知,物体的重力G=2.5N,物体浸没在水中时的弹簧测力计上的示数F=1.5N,可算出F浮=G-F=2.5N-1.5N=1N,而根据阿基米德原理F=ρ液gv排,又可算出V排,由于物体浸没在水中,因此V排=V物,ρ液就是ρ水,然后可再根据重力、密度公式求解。
三、根据阿基米德原理,求液体的密度
例3:物体在空气中称重是8N,完全浸没在煤油中称重是7.2N,完全浸没在另一种液体中称重是7.6N,求另一种液体的密度。
[同步达纲练习]
1、体积为100cm3的物体浸没在水中受到的浮力是 N,浸没有密度为0.8×103kg/m3的煤油中受到的浮力是 N。
2、用铜和铁制成的两个实心金属球,用细线拴好,分别挂在两个弹簧测力计上,两测力计的读数相等,现将两个金属球都浸没在水中,则( )
A、两弹簧测力计的示数一样大 B、挂铜球的弹簧测力计的示数大
C、挂铁球的弹簧测力计的示数大 D、无法确定
[素质优化训练]
1、有一体积为0.5m3木块浮于水面,有2/5的体积露出水面,则大块受到的浮力为 N。
[知识探究学习]
给你弹簧测力计一个,盛水杯子一个、细线一根,还在一个金属块,运用阿基米德原理,测出该金属的密度,请完成下列步骤:
(1)用弹簧测力计第一次称出 ;
(2)用弹簧测力计第二次称出 ;
(3)根据F浮= = ,求得V排=
(4)金属块密度ρ== 。
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