第八讲 水的浮力二.docx
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第八讲水的浮力二
第八讲水的浮力
(二)
【观念一】浮力的大小
计算浮力大小有四种方法有:
(1)压力差法:
F浮=F向上-F向下
(2)称量法:
F浮=G空气中—G水中,(G是物体受到重力,F是物体浸入液体中弹簧秤的读数)
(3)阿基米德原理:
浸入液体里的物体受到向上的浮力,浮力大小等于它排开的液体受到的重力。
F浮=G排=G液=m液g=ρ液gV排
(浸没在气体里的物体受到的浮力大小等于它排开气体受到的重力)
(4)平衡法:
F浮=G物(适合漂浮、悬浮)
【示范一】
例1、把重10N,体积为1.2×103cm3的物体投入水中,当物体静止时,物体的状态是___________(填漂浮、悬浮、沉到水底”)。
例2、甲、乙两物体密度之比是1:
2,甲的体积是乙的2倍。
把甲物体放在酒精中,乙物体放在水中。
乙刚好在水中悬浮,比较甲、乙两个物体受到的浮力的大小(酒精的密度是0.8×103kg/m3)()
A.甲物体受到的浮力大B.乙物体受到的浮力大
C.甲、乙两物体受到的浮力一样大D.无法判定
例3、弹簧测力计下挂一物体,弹簧测力计的示数为G,把物体没入甲液体中,弹簧测力计示数为
,把物体没入液体中,弹簧测力计示数为
,则甲、乙两液体的密度之比是。
【观念二】
一、物体沉浮条件:
(开始时浸没在液体中)
物体上浮时:
,对实心物体
物体漂浮时:
,
,
V排/V物=ρ物/ρ液
物体悬浮时:
,
,
物体下沉时:
,
,
物体沉底时:
,
,
,F浮/G物=ρ液/ρ物
物体的浮沉状态由液体密度和物体密度的关系决定
【示范二】
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
例2、在一装满水的容器中,放入一质量为30g的实心物块,从容器中溢出20g的水,则该物块在水中的浮沉情况和水对容器底部的压强变化应是()
A.下沉、压强不变B.上浮、压强增大C.漂浮、压强不变D.下沉、压强增大
例3、一个铁球体积为0.2dm3,将它用一细绳与一木块连接在一起,如图所示。
木块密度是0.5×103kg/m3,体积是5dm3,若不断往容器中注水,
(1)当木块浸入水中的体积为3dm3时,木块静止,此时拉力为
(2)继续往容器内加水,木块浸入水中的体积至少是时,铁球对容器底没有压力。
(g=10N/kg)
例4、一木块浮在水面上,露出水面的体积为32cm3,把露出水面的部分截去后,原水下部分又有24cm3体积露出水面,求:
(1)木块的体积。
(2)木块的密度。
【观念三】浮力的应用
①密度均匀的物体悬浮(或漂浮)在某液体中,若把物体切成大小不等的两块,则大块、小块都悬浮(或漂浮)。
②一物体漂浮在密度为ρ的液体中,若露出体积为物体总体积的1/3,则物体密度为2/3ρ
③悬浮与漂浮的比较
相同:
F浮=G
不同:
悬浮ρ液=ρ物;V排=V物漂浮ρ液<ρ物;V排 ④判断物体浮沉(状态)有两种方法: 比较F浮与G或比较ρ液与ρ物。 ⑤物体吊在测力计上,在空中重力为G,浸在密度为ρ的液体中,示数为F则物体密度为: ρ物=Gρ/(G-F) ⑥冰或冰中含有木块、蜡块、等密度小于水的物体,冰化为水后液面不变,冰中含有铁块、石块等密大于水的物体,冰化为水后液面下降。 【练习一】 1、体积相同形状不同的实心铝块、铁块、木块,投入到水中后静止,则() A.铝块受到的浮力最小B.木块受到的浮力最小 C.铁块受到的浮力最小D.受到的浮力一样大 2、密度均匀的实心物体悬浮在某液体中,若将此物体均匀分成两块,并轻轻的取出一半,余下一半在液体中() A.将上浮B.将下沉C.仍然是悬浮D.以上情况都可能出现 3、甲、乙两个实物体体积形同,把它们分别放入水中静止,甲露出部分为整个体积的1/4,乙浸入部分为整个体积的1/2,下列叙述正确的是 A.甲、乙的重力比为2: 3B.甲、乙受到的浮力比为3: 2 C.甲、乙的密度比为1: 4D.甲、乙的密度比为4: 1 4、小明同学把一个体积为125cm3苹果放入水中,苹果在水里处于悬浮状态,则苹果所受的浮力为______________N,小明从水中取出苹果,分成一个大块和一个小块,再将小块放入水中,发现小块沉入水底,据些现象可以推断: 若将大块浸没入水中,松手后大块将会___。 【课堂练习】 1、如图所示,把一个苹果放入浓盐水中,苹果处于漂浮状态。 如果把水面以上的部分切去则余下的部分() A.沉入水底B.仍然漂浮C.刚好悬浮D.无法判断 2、将一块实心物体放入盛水的烧杯中,物体静止时如图所示。 若将该物体分成大小不同的两块,仍然放在盛水的烧杯中,则() A.大块沉入杯底,小块飘在水面上B.大块、小块都沉入杯底 C.大块、小块都飘在水面上D.大块、小块都悬浮在水中 3、如图所示,向两个质量可以忽略不计且完全相同的塑料瓶中装入密度为ρA和ρB的液体后密闭,把它分别放在盛有密度为ρ甲、ρ乙两种液体的容器中,所受浮力分别为F甲、F乙,二者露出液面的高度相等,下列判断正确的是() A.由图可知: ρA>ρ甲>ρ乙 B.若ρA=ρB,则ρ甲>ρ乙 C.若ρ甲=ρ乙,则ρA>ρBD.若F甲=F乙,则ρ甲>ρ乙 4、将重为4N,体积为6×10-4m3的物体投入一装有适量水的溢水杯中,溢出水300g.若不计水的阻力,当物体静止时,下列判断正确的是() A.物体上浮,F浮=6NB.物体悬浮,F浮=4N C.物体漂浮,F浮=4ND.物体沉在水底,F浮=63N 5、物理小组制作的潜水艇模型如图所示。 通过胶管A从烧瓶中吸气或向烧瓶中吹气,就可使烧瓶下沉、上浮或悬浮。 当烧瓶处于如图所示的悬浮状态时,若从A管吸气,烧瓶将会() A.上浮,它受到的浮力增大B.下沉,它受到的浮力减小 C.下沉,它受到的浮力不变D.上浮,它受到的浮力不变 6、体积相同,密度不同的三个实心小球A、B、C,放入同种液体中静止时,所处位置如图所示。 则三个小球密度大小的关系是() A.ρA=ρB=ρCB.ρA<ρB=ρCC.ρA<ρB<ρCD.ρA>ρB>ρC 7、把重5N、体积为0.4dm3的物体投入水中。 若不计水的阻力,当物体静止时,下列说法中正确的是 A.物体沉底,F浮=4NB.物体悬浮,F浮=4N C.物体漂浮,F浮=5ND.物体漂浮,F浮=1N 8、弹簧秤下吊着重为14.7N的正方形金属块,当它完全浸没在水中时,如图8所示,弹簧秤的示数为9.8N,则金属块排开水的重力为______________N.若金属块上表面所受水的压力为19.6N,则金属块下表面所受水的压力为_______________N. 9、如下图左所示,一圆柱形容器,底面积为100cm2,内装有20cm深的水.把一质量为120g,密度为0.6×103kg/m3的正方体木块放入水中,水未溢出杯外 (1)静止时木块露出水面的体积为; (2)若在木块上放一铁块,为了使他们不沉入水底,铁块的最大质量 为(ρ水=1.0×103kg/m3,ρ铁=7.9×103kg/m3,g=10N/kg) 10、密度为8.9×103kg/m3的铜块A置于木块顶部时,恰能使木块完全浸入水中,A仍在空气中,如右上图所示;把另一个铜块B挂于木块之下,也恰能使木块完全浸入水中。 求A与B的质量之比为。 11、某人绳子将一物体从水面下2m深处的地方匀速提到水面下0.5m处的过程,人对物体所做的功为54J。 当将物体拉到有1/5体积露出水面时,让其静止,此时绳子对物体的拉力为40N。 不计绳的质量,忽略水的阻力,则物体的密度为(g=10N/kg)。 12、将一重2N的金属筒容器开口向上放入水中时,有1/3的体积露出水面。 如果在筒内装入100cm3的某种液体时,金属筒有14/15的体积浸没在水中。 求: (1)金属筒的容积是多少m3? (2)金属筒内液体的密度是多大? (g取10N/kg) (0.3×10-3m3,0.8×103kg/m3) 【附加题】 1.如图所示是研究浮力与哪些因素有关的实验,弹簧秤的示数依次是5牛、4牛、4牛、3牛. (1)比较图(乙)与图(丙)可得到的结论是: 浮力的大小与_________________无关. (2)比较图(丙)与图(丁)可得到的结论是: 浮力的大小与_________________无关. (甲) (乙) (丙) (丁) 2、探究浮力的大小跟哪些因素有关”时,同学们提出了如下的猜想: ①可能跟物体浸入液体的深度有关; ②可能跟物体的重力有关; ③可能跟物体的体积有关; ④可能跟物体浸入液体的体积有关; ⑤可能跟液体的密度有关。 为了验证上述猜想,李明做了如图所示的实验: 他在弹簧测力计下端挂一个铁块,依次把它缓缓地浸入水中不同位置,在这一实验中: (1)铁块从位置1-2-3的过程中,弹簧测力计的示数,说明铁块受到的浮力;从位置3-4的过程中,弹簧测力计的示数,说明铁块受到的浮力。 (填“变大”、“变小”或“不变”) (2)通过这一实验可以验证上述猜想是正确的,猜想是不正确的(填上面猜想的序号)。 (3)给你一杯清水、一个熟鸡蛋和适量的食盐(如图),请你设计实验验证浮力与液体的密度是否有关。 简要写出你的实验验证的方法 3.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ρ1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. 4.(难)边长为1 dm的正立方体木块,漂在酒精面上时,有一半的体积露出液面,如图(甲)所示。 将木块从底部去掉一部分,粘上体积同样的玻璃后,投入某种液体中,它们漂浮,如图(乙)所示,此时液体对它竖直向上的压强为980Pa,酒精的密度为0.8×103kg/m3,玻璃的密度为2.4×103kg/m3,胶的质量和体积可忽略,求: (1)木块的密度? (2)玻璃的质量? 【课堂小测】 1、小玲将一块矿石挂在弹簧测力计下,然后又将此矿石浸没在水中,测力计两次示数分别如图(甲)、(乙)所示。 (1)矿石受到浮力的大小为F=__________N; (2)矿石的密度ρ=___________kg/m3。 2、有一重为3N的木块体积为600cm3,在木块上放一砝码时,木块恰好没入水面,那么砝码的重为N。 如果把砝码拿走,则木块下挂一质量为的铁块。 (已知ρ铁=7.9g/cm3,g=10N/kg) 3、密度是0.25 103kg/m3的物体浮在水面上,要使它恰好浸没在水面以下,在此物体上所加的另一物体重应为该物体重的倍。 4、在弹簧测力计下挂一个密度为3 103kg/m3的物体,当物体全部浸没在水中时弹簧测力计的示数是98N,当物体全部浸没在另一种液体中时弹簧测力计的示数是58.8N,则这种液体的密度为_________kg/m3。 5、有一个木块,把它浸在盛满水的溢水杯中时,从杯中溢出10g水,若把它浸在盛满酒精的溢水杯中,会从杯中溢出______g酒精(酒精密度是0.8×103kg/m3,水的密度是1.0×l03kg/m3,木块的密度是0.5×103kg/m3). 6、小球的体积为1×10-4m3,它在水中时受到的浮力是0.9N;如果把它放在酒精中,当球静止时,受到的支持力是_______N.小球的密度是_______kg/m3. 7、如图所示的木块浸没在水中,细线对木块的拉力是2N.剪断细线,待木块静止后,将木块露出水面的部分切去,再在剩余的木块上加1N向下的压力时,木块有20cm3的体积露出水面.求木块的密度.(g取10N/kg) 8.是一个足够高的圆柱形容器,内有一边长为10cm、密度为0.8×103kg/m3的正方体物块,物块底部中央连有一根长为20cm的细线,细线的另一端系于容器底部中央(图甲中看不出,可参见图乙)。 向容器内缓慢地倒入某种液体,在物块离开容器底后,物块的1/3浮出液面。 (1)当液面高度升至何值时;细线中的拉力最大? 此时液体对容器底的压强多大? (2)求细线的最大拉力。 (取g=10N/kg)
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- 第八讲 水的浮力二 第八 浮力