1.初二科学:水的压强,水的浮力 相关知识
浮力(一) 一、浮力的概念 1.浮力的产生原因:由于浸在液体里的物体上下底面的深度不同,所受液体的压强不同,下底面向上的压强大于上底面向下的压强,从而使物体受到向上的压力大于向下的压力,这两个压力差就是浮力。
2.浮力的方向:总是竖直向上的。 3.显然,当物体浸在液体中,且底面与容器底部密接的时候,物体底部不再受到液体向上的压强时,它就不受浮力。
比如,建筑在水中的桥墩;再比如,陷在泥中的物体。同学们都有这样的体会,在泥泞的水中走路时,有时,鞋会被泥“吸”住而被拽下来,就是因为鞋受到大气压和水向下的压强,而没有受到向上的浮力。
4.阿基米德定律:浸在液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开液体的重力。它不仅适用于液体也适用于气体。
公式:F浮=ρ液gV排 5.物体的浮沉条件:这是指物体只受浮力和重力而没有其他力作用的情况而言:浸在液体中的物体,如果受到的浮力大于它的重力,物体就上浮;如果浮力小于重力,物体就下沉;如果浮力等于重力,物体就可以停留在液体里任何深度的地方。 物体上浮、下沉、悬浮和漂浮的物理过程分析:物体全部浸入液体中所受浮力最大。
当F浮>G物,则物体上浮,一直到露出液面瞬间仍是如此。当物体继续上升时,F浮减小,直到最后物体静止地漂浮于液面时,F浮=G物,此时F浮与G物是一对平衡力。
若F浮<G物,物体下沉,一直到底,此时物体所受F浮虽不变,但增加一个容器底的支持力,在三力作用下物体处于平衡状态。当物体在液体内部某处满足F浮=G物的条件,物体将静止在液体里某处,这种现象叫悬浮。
根据浮沉现象可分析ρ物与ρ液的关系:当物体全部浸入液体时:ρ物ρ液时下沉;ρ物=ρ液则悬浮。比如把一块泡沫塑料按在水里,因为ρ塑<ρ水,一松手,塑料块将上浮。
石块的密度比水大,把石块投入水中,会下沉。人体的平均密度大约与水相当,当人完全没入水中时,会悬浮,可以游潜泳。
鱼类则是靠着鱼膘的鼓与瘪来调整鱼的体积,进而改变鱼的平均密度,使它可以上浮或下沉。 二、浮力大小的计算 浮力大小的计算可归纳为三种方法: (1)求物体上下表面的压力差 F浮=F向上-F向下 (2)通过测量,从受力情况入手,由平衡条件推算出F浮=G-G′。
其中G为物体在空气中的重力,G′为物体浸入液体中的视重(此时从弹簧测力计上显示的物重)。 (3)应用阿基米德定律 F浮=ρ液gV排 值得注意的是:应用以上方法计算浮力,要具体情况具体分析,首先要弄清每个公式的适用条件,物理意义,不可死背乱套。
例题1:甲乙两个体积相等的实心球吊在弹簧测力计下,分别浸在水和酒精中静止。已知ρ甲=3ρ水,ρ乙=3ρ酒,ρ水>ρ酒。
比较两个弹簧测力计示数的大小,下列判断正确的是( ) A.挂甲球的示数大 B.挂乙球的示数大 C.两个示数一样大 D.无法确定哪个示数大 分析与解答:依据关系式 F浮=G-G′可以变形为G′=G-F浮,此G′为物体的视重也就是弹簧测力计的示数。G甲=ρ甲gV甲,,就有G甲′=ρ甲gV甲-ρ水gV甲=(3ρ水-ρ水)gV甲=2ρ水gV甲 。
同理可知G乙′=G乙-F浮乙=ρ乙gV乙-ρ酒gV乙 =(3ρ酒-ρ酒)gV乙=2ρ酒gV乙 ∵V甲=V乙 ∴G甲′=2ρ水gV,G乙′=2ρ酒gV。 又∵ρ水>ρ酒 ∴G甲′>G乙′ 选A。
例题2 只用一个弹簧测力计和一杯水,怎样测定一块合金的密度? 分析与解答 我们只要按照图乙所示的方法,读出两种情况下测力计G1与G2,就可以计算出物体的密度了。 从图中可以看出,这里G1就是合金块所受的重力,G2是合金块在水中时的视重(即弹簧测力计的读数)。
合金块受到的浮力为F浮=G1-G2 由阿基米德定理:F浮=G排水,且物体浸没时V排=V物,∴G1-G2=ρ水gV物 (1) 又∵G1=m物g, (2) 式(2)除以(1)得。 这是一个巧妙的方法,本来求密度是离不开测物体体积的,这里通过浮力的计算代替掉了,只用弹簧秤和水就可以了。
既不用天平也不用量筒就可以求物体密度了。 三、物体所受浮力的分析方法 浮力是物体所受到的各种力的一种,因此研究浮力对物体的作用,必须遵从力的一般分析方法,即首先要确定研究对象,对所选对象进行全面的受力分析,然后找出各物理量之间的数学关系再动手计算,求出所要求的量。
例题3 盘秤上放一盛水容器,秤的示数为10牛顿。将一5牛顿的物体吊在弹簧秤下放入水中,如图3所示,求当弹簧秤示数为4牛时,容器下的盘秤示数为多少? 分析:物、水、秤连在一起互相之间有相互作用力,必须分开研究。
对于每一部分作全面受力分析,列出平衡力的关系,才能计算出容器下盘秤的示数。如图4所示,F浮与分别是水对物的浮力与物对水的反作用力,N与N′分别是秤对水的支持力与水对秤的反作用力。
(盛水容器与秤看成一体) 解:T+F浮=G物 N=+G水 F浮= N=N′ ∵T=4牛,G物=5牛 ∴F浮=G物-T=5牛-4牛=1牛 ∵G水=10牛 =F浮=1牛 ∴N′=N=1牛+10牛=11牛 即容器下的盘秤的示数是11牛顿。 例题4 某物体漂浮于水中,将密度为5克/厘米3体积为V1的金属块放在该物上,整个物体刚好浸没在水中,若将体积为V2的同种金属块挂在该物体下也可以使其刚好浸。
2.8下物理科技版关于浮力的所有知识点
1.浮力及产生原因:浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)对它向上托的力叫浮力。方向:竖直向上;原因:液体对物体的上、下压力差。
2.阿基米德原理:浸在液体里的物体受到向上的浮力,浮力大小等于物体排开液体所受重力。
即F浮=G液排=ρ液gV排。
(V排表示物体排开液体的体积)
3.浮力计算公式:F浮=G-T=ρ液gV排=F上、下压力差
4.当物体漂浮时:F浮=G物 且 ρ物<;ρ液 当物体悬浮时:F浮=G物 且 ρ物=ρ液
当物体上浮时:F浮>G物 且 ρ物<;ρ液 当物体下沉时:F浮<G物 且 ρ物>;ρ液
浮力F浮
(N) F浮=G物—G视 G视:物体在液体的重力
浮力F浮
(N) F浮=G物 此公式只适用
物体漂浮或悬浮
浮力F浮
(N) F浮=G排=m排g=ρ液gV排 G排:排开液体的重力
m排:排开液体的质量
ρ液:液体的密度
V排:排开液体的体积
(即浸入液体中的体积)
[编辑本段]浮力的应用
1.如何调节浮力的大小
木头漂浮于水面是因为木材的密度小于水的密度.把树木挖成“空心”就成了独木舟,独木舟是减小了物体的重力,增大了可利用的浮力,从而可以多装载货物.牙膏卷成一团,沉于水底,而“空心”的牙膏皮可浮在水面上,说明“空心”可调节浮力与重力的关系.采用“空心”增大体积,从而增大浮力,使物体能漂浮在液面上.
2.轮船
轮船能漂浮在水面的原理:钢铁制造的轮船,由于船体做成空心的,使它排开水的体积增大,受到的浮力增大,这时船受到的浮力等于自身的重力,所以能浮在水面上.它是利用物体漂浮在液面的条件F浮=G来工作的,只要船的重力不变,无论船在海里还是河里,它受到的浮力不变.根据阿基米德原理,F浮=ρ液gV浮,它在海里和河里浸入水中的体积不同.轮船的大小通常用它的排水量来表示.所谓排水量就是指轮船在满载时排开水的质量.轮船满载时受到的浮力F浮=G排=m排g.而轮船是漂浮在液面上的,F浮=G船+G货=m船g+m货g,因此有m排=m船+m货.
3.潜水艇
浸没在水中的潜水艇排开水的体积,无论下潜多深,始终不变,所以潜水艇所受的浮力始终不变.潜水艇的上浮和下沉是靠压缩空气调节水舱里水的多少来控制自身的重力而实现的.若要下沉,可充水,使F浮G.在潜水艇浮出海面的过程中,因为排开水的体积减小,所以浮力逐渐减小,当它在海面上行驶时,受到的浮力大小等于潜水艇的重力.
4.气球和飞艇
气球和飞艇里充的是密度小于空气的气体,热气球里充的是被燃烧器加热、体积膨胀、密度变小了的热空气.F浮=ρ空气gV,G球=ρ气gV+G壳,当F浮≥G球时,气球或飞艇可升上天空.若要使充氦气或氢气的气球或飞艇降回地面,可以放出球内的一部分气体,使气球积缩小,浮力减小,使浮力小于G球.对于热气球,只要停止加热,热空气冷却,气球体积就会缩小,减小浮力,使浮力小于G球而降回地面.
[编辑本段]计算浮力的公式
1 称量法
该法适用于各种浮力探究题计算,常常和弹簧测力计连在一起出题目,分值较大,需要牢牢掌握,但计算公式十分简单 F浮=G物-F拉(拉力)
2 成因法
该法只需掌握其原理,就是浮力产生的原因,一般在初中阶段不做计算要求,其公式为F浮=F向上-F向下(其中向上向下的力是相对浸没在水中的物体而言)或F浮=F向上(这是指漂浮物体),但在这条上需注意,若题目注明物体下端与容器底部紧密接触,这是不存在浮力的
3 阿基米德法
该法常常用于计算,一般与平衡法使用,公式为F浮=ρ物gV排
4 平衡法
该法在上述浮力公式的推算已经很详细了,我只是说在漂浮于悬浮时F浮=G物
5 附加适用于推算浮力的公式
G物=ρ物gV物
当悬浮与下沉时
V物=V排
3.8年级物理浮力的知识归纳
浮力:1、浮力产生的原因:物体受到液体或气体对其向上与向下的压力差产生的2、阿基米德原理
① 内容:浸在液体或气体中的物体要受到液体或气体对它竖直向上的浮力,浮力的大小等于物体排开液体或气体的重
② 公式:F浮=G排=m排g=ρ液gV排
理解:(1)浮力的大小只与物体所排开液体的体积及液体的密度有关,而与物体所在的深度无关。(2)如果物体只有一部分浸在液体中,它所受的浮力的大小也等于被物体排开的液体的重量。(3)阿基米德定律不仅适用于液体,也适用于气体。物体在气体中所受到的浮力大小,等于被物体排开的气体的重量。
3、物体的浮沉条件:上浮:F浮>G; 悬浮:F浮=G; 下沉:F浮<G,理解:研究物体的浮沉时,物体应浸没于液体中(V排=V物),然后比较此时物体受到的浮力与重力的关系。如果被研究的物体的平均密度可以知道,则物体的浮沉条件可变成以下形式,①ρ物<;ρ液,上浮 ②ρ物=ρ液,悬浮 ③ρ物>;ρ液,下沉4、物体浮沉条件的应用:潜水艇是通过改变自身的重来实现浮沉的;热气球是通过改变自身的体积来实现浮沉的;密度计的工作原理是物体的漂浮条件,其刻度特点是上小下大,上疏下密;用硫酸铜溶液测血液的密度的原理是悬浮条件,5、有关浮力问题的解题思路:浮力问题是力学的重点和难点。解决浮力问题时,要按照下列步骤进行:(1)确定研究对象。一般情况下选择浸在液体中的物体为研究对象。(2)分析物体受到的外力。主要是重力G(mg或ρ物gV物)、浮力F浮(ρ液gV排)、拉力、支持力、压力等。(3)判定物体的运动状态。明确物体上浮、下沉、悬浮、漂浮等。(4)写出各力的关系方程和由题目给出的辅助方程。如体积间的关系,质量密度之间的关系等。(5)将上述方程联立求解。通常情况下,浮力问题用方程组解较为简便。6)对所得结果进行分析讨论。
引:用阿基米德定律测密度:(1)测固体密度:称出物体在空气中的重量,而后把物体完全浸在水中,称出物体在水中的重量,两次重量之差便是物体在水中所受浮力,根据阿基米德定律便可算出物体的密度。(2)测液体密度,称出某一物体在空气中的重量、在水中的重量及被测液体中的重量。根据物体在水中重量与在空气中重量之差用阿基米德定律可算出物体的体积即排开被测液体的体积,根据物体在空气中的重量与在被测液体中的重量之差可以知道物体所排开的被测液体的重量,于是便可算出液体的密度。