浙教版八年级科学-浮力合集

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浮力专题复习

1、正确理解阿基米德原理:浸在液体中的物体受到向上的浮力、浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力,这就是阿基米德原理,其数学表达式是:F浮=G排液=ρ液gV排。

对阿基米德原理及其公式的理解,应注意以下几个问题:

(1)浮力的大小由液体密度ρ液和排开液体的体积V排两个因素决定。浮力大小与物体自身的重力、物体的体积、物体的密度及物体的形状无关。浸没在液体中的物体受到的浮力不随深度的变化而改变。

(2)阿基米德原理对浸没或部分浸在液体中的物体都适用。

(3)当物体浸没在液体中时,V排=V物,当物体部分浸在液体中时,V排

当液体密度ρ液一定时,V排越大,浮力也越大。

(4)阿基米德原理也适用于气体,其计算公式是:F浮=ρ气gV排。

2、如何判断物体的浮沉:判断物体浮沉的方法有两种:

(1)受力比较法:

浸没在液体中的物体受到重力和浮力的作用。

F浮>G物,物体上浮;

F浮

F浮=G物,物体悬浮;

(2)密度比较法:

浸没在液体中的物体,只要比较物体的密度ρ物和液体的密度ρ液的大小,就可以判断物体的浮沉。

ρ液>ρ物,物体上浮;

ρ液<ρ物,物体下浮;

ρ液=ρ物,物体悬浮;

对于质量分布不均匀的物体,如空心球,求出物体的平均密度,也可以用比较密度的方法来判断物体的浮沉。

3、正确理解漂浮条件:

漂浮问题是浮力问题的重要组成部分,解决浮力问题的关键是理解物体的漂浮条件F浮=G物。

(1)因为F浮=ρ液gV排,

G物=ρ物gV物,

又因为F浮=G物(漂浮条件)

所以,ρ液gV排=ρ物gV物,

由物体漂浮时V排ρ物,

即物体的密度小于液体密度时,物体将浮在液面上。此时,V物=V排+V露。

(2)根据漂浮条件F浮=G物,

得:ρ液gV排=ρ物gV物

同一物体在不同液体中漂浮时,ρ物、V物不变;物体排开液体的体积V排与液体的密度ρ液成反比。ρ液越大,V排反而越小。

4、计算浮力的一般方法:

计算浮力的方法一般归纳为以下四种:

(1)根据浮力产生的原因F浮=F向上-F向下,一般用于已知物体在液体中的深度,且形状规则的物体。

(2)根据阿基米德原理:F浮=G排液=ρ液gV排,这个公式对任何受到浮力的物体都适用。计算时要已知ρ液和V排。

(3)根据力的平衡原理:将挂在弹簧秤下的物体浸在液体中,静止时,物体受到重力,浮力和竖直向上的拉力。这三个力平衡:即F浮=G物-F拉

(4)根据漂浮、悬浮条件:F浮=G物,这个公式只适用于计算漂浮或悬浮物体的浮力。

运用上述方法求浮力时,要明确它们的适用范围,弄清已知条件,不可乱套公式。

5、浮力综合题的一般解题步骤:

(1)明确研究对象,判断它所处的状态。

当物体浸没时,V排=V物,

当物体漂浮时,V排+V露=V物,

(2)分析研究对象的受力情况,画出力的示意图,在图中标出已知力的符号、量值和未知力的符号。

(3)根据力的平衡原理列方程,代入公式、数值、进行计算,得出结果。

典型例题解析:

例1、边长1dm的正方形铝块,浸没在水中,它的上表面离水面20cm,求铝块受的浮力?(ρ铝=2.7×103kg/m3)

解法一:上表面受到水的压强:

P上=ρ水gh上=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.2m=1.96×103Pa

上表面受到水的压力

F向下=P上?S=1.96×103Pa×0.01m2=19.6N

下表面受到水的压强

P下=ρ水gh下=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.3m=2.94×103Pa

下表面受到水的压力

F向上=P下?S=2.94×103Pa×0.01m2=29.4N

铝块所受浮力

F浮=F向上-F向下=29.4N-19.6N=9.8N

解法二:V排=V物=(0.1m)3=10-3m3

F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×10-3m3=9.8N

答案:铝块所受浮力是9.8N。

说明:

(1)解法一适用于规则物体,解法二说明浮力大小只与ρ液、V排有关,与物体密度和深度无关。

(2)题中铝块密度是多余条件,用以检验对阿基米德原理的理解。

若误将ρ铝、代入公式,求出的将是物体重力。

在用公式求浮力时,要在字母右下方加上脚标。

例2、容积为1000m3的氢气球,吊篮和球壳的质量为150kg,在空气密度1.29kg/m3的条件下,这气球能载多少吨的物体停留在空中?现在需要载900kg的物体而保持平衡,应放掉多少立方米的氢气?(氢气密度为0.09kg/m3).

解析:由阿基米德原理可知,气球受到的浮力为:

F浮=ρgV=1.29kg/m3×9.8N/kg×103m3=1.264×104N

分析它们的受力,气球能载的物重应是浮力与它自身重量之差:

即在空中能载的物重为:G1=F浮-G=1.264×104N-150×9.8N=11.17×103N

它的质量为:

它现在多载的物体的质量为:△m=1140kg-900kg=240kg

即:△F=240×9.8N=2352N

这一个力也是由气球产生的浮力,如果放掉了一部分的氢气后,体积变小浮力也变小,所以应放掉的氢气体积为:

例3、如图3所示,底面积为80cm2的容器中盛有深30cm的水。将一质量为540g的实心铝球投入水中。问:

(1)铝球浸没在水中时受到的浮力是多大?

(2)投入铝球后,水对容器底部的压强增加了多少?

(3)若用一根最多能承受4N拉力的细绳系住铝球缓慢向上拉,当铝球露出水面的体积为多大时绳子会拉断?(已知ρ铝=2.7×103kg/m3,取g=10N/kg)。

解析:(1)根据阿基米德原理,铝球在水中受到的浮力为F浮=ρ水?g?V排

由题意可知,V排= ,得V排=0.2×10-3m3

所以,F浮=1×103kg/m3×10N/kg×0.2×10-3m3=2N

(2)设投入铝球后水面上升的高度为H,则:

H=V/S=0.2×103m3/80×10-4m2=0.025m

水对容器底部增加的压强是:

P=ρ水?g?H=1×103kg/m-3×10N/kg×0.025m=2.5×102Pa

(3)设当铝球露出水面的体积为V露时,绳子会断,此时的浮力为F浮',则:F浮'=G-F拉

即ρ水?g?V排'= G-F拉