浮力难点突破专题

第1页版权所有不得复制浮力的求解方法：（1）称重法：F浮=G－F（用弹簧测力计测浮力）（2）压力差法：F浮=F向上－F向下（用浮力产生的原因求浮力）（3）漂浮、悬浮时：F浮=G（用二力平衡求浮力）（4）F浮=G排或F浮=ρ液V排g（用阿基米德原理求浮力，知道物体排开液体的质量或体积时常用）（5）根据浮沉条件比较浮力（知道物体质量时常用）例题1如图所示，将边长是10cm的实心立方体木块轻轻放入盛满水的大水槽内。待木块静止时，从水槽中溢出了550g水，g取10N／kg，求：（1）木块静止时受到的浮力大小；（2）木块的密度。思路导航：（1）浮力等于物体排开水的重力，F浮=G排=m水g=0.55kg×10N/kg=5.5N，木块在水中漂浮，所以浮力等于重力G=5.5N。（2）木块的质量kgkgNNgGm55.0/105.5，木块的体积V=1000cm3=10－3m3。木块的密度3333/1055.01055.0mkgmkgVm。答案：（1）5.5N（2）0.55×103kg/m3例题2（眉山）如图所示，放在水平桌面上的塑料杯子的质量不计，向杯中倒入200g的水，水深20cm；再轻轻放入质量为40g的木块，木块静止后漂浮，水面升高了4cm（水未溢出，g=10N/kg）。求此时：（1）水对杯子底部的压强为多少？（2）木块受到的浮力是多少？（3）杯子底部对水平桌面的压力是多少？。答案：（1）水对杯子底部的压强为p=ρgh=1000kg/m3×10N/kg×（0.2m+0.04m）=2400Pa；（2）木块受到的浮力F浮=G木=mg=0.04kg×10N/kg=0.4N；（3）杯子底部对水平桌面的压力F=G木+m水g=0.4N+0.2kg×10N/kg=2.4N。第2页版权所有不得复制例题3质量为8.9kg的实心铜球，分别放入水和水银中，静止后所受的浮力各为多少？（ρ铜=8.9g/cm3；ρ水银=13.6g/cm3；g=10N/kg）思路导航：由于铜的密度比水的密度大，铜球在水中会沉没；铜的密度比水银的密度小，铜球在水银中会漂浮。在水中的浮力为：33338.9108.910/mkgVmkgmF=ρgV=1.0×103kg/m3×10N/kg×10－3m3=10N在水银中所受的浮力为：F=G=mg=8.9kg×10N/kg=89N答案：在水中的浮力为10N；在水银中的浮力为89N。例题4如图所示，将三个小球放入水中，A球漂浮在水面上（部分露在水面以上），B球悬浮在水中，C球沉至容器底（对容器底有压力）。已知A、B两球质量相等，B、C两球体积相等。则下列说法正确的是（）A.C球的体积大于A球的体积B.A球所受浮力大于C球所受浮力C.B球所受浮力大于C球所受浮力D.三球所受浮力相等思路导航：A球漂浮在水面上（部分露在水面以上），所以F浮A=GA；B球悬浮在水中，所以F浮B=GB；C球沉至容器底（对容器底有压力），所以F浮C＜GC；因为A、B两球质量相等，所以GA=GB=F浮A=F浮B；因为B、C两球体积相等，所以F浮C=F浮B=F浮A=GA=GB＜GC，C球的体积小于A球的体积。答案为D。答案：D原题：将三个小球放入水中，甲球漂浮在水面上（部分露在水面以上），乙球悬浮在水中，丙球沉至容器底（对容器底有压力）。如图①，若三球的体积相等，则三个小球所受的浮力的大小关系为。如图②，若三球的质量相等，则三个小球所受的浮力的大小关系为。第3页版权所有不得复制思路导航：若体积相等，根据图示可以判断排开水的体积的大小关系，进而利用“阿基米德原理”来判断大小关系；若质量相等，根据图中的浮沉条件来判断大小关系。答案：F甲＜F乙=F丙；F甲=F乙＞F丙变题：如图所示，甲、乙、丙三个实心小球分别在不同的液体中静止，三个球的体积关系是V甲V乙=V丙，三种液体的密度关系是ρ1=ρ2ρ3。则三个球的重力、密度的大小关系应该为（）A.G甲=G乙G丙ρ甲ρ乙ρ丙B.G甲G乙G丙ρ甲ρ乙ρ丙C.G甲G乙=G丙ρ甲ρ乙=ρ丙D.G甲G乙G丙ρ甲=ρ乙ρ丙思路导航：从图示可以看出三个实心球的状态：甲球沉底，得F甲浮＜G甲，ρ1＜ρ甲；乙球悬浮，得F乙浮=G乙，ρ2=ρ乙；丙球漂浮，得F丙浮=G丙，ρ3ρ丙；由ρ1=ρ2ρ3，得ρ甲ρ乙ρ丙。甲和乙球浸没在液体中，V甲V乙，又因为ρ1=ρ2，所以F甲浮F乙浮。又因为F甲浮＜G甲，F乙浮=G乙，得G甲G乙。乙球悬浮，V乙=V乙排；丙球漂浮，V丙V丙排。由题知V乙=V丙，有V乙排V丙排。由F浮=ρgV排和ρ2ρ3，V乙排V丙排，得F乙浮F丙浮。又因为F乙浮=G乙，F丙浮=G丙，得G乙G丙。答案：B例题5如图所示，一铅块用细线挂在一个充气小气球的下面，把它放入水中某处恰好处于静止状态，如果往池中缓慢注入一些水，则铅块及气球（）A.仍能静止B.向下运动C.向上运动D.静止、向上或向下运动都有可能思路导航：把气球和铅块块看作一个整体，把它们放入水中某处其恰好处于静止状态，如果往池中缓慢注入一些水，则池中水的深度增加，气球所处水的深度也会增加，气球受到的压强变大，气球的体积就会变小，它受到的浮力就会变小，原来的平衡状态被破坏，则它们将会向下运动。答案：B第4页版权所有不得复制变题：“寒夜客来茶当酒，一片温情在玉壶”。盛热水的茶杯中有一些茶叶，茶叶上附有一些小气泡，此时处于悬浮状态，若盖紧盖子，发现茶叶将（选填“上浮”、“下沉”、“悬浮”）思路导航：盖紧盖子后，由于水的蒸发，茶杯内的气压将会增大，使茶叶上的气泡变小，浮力变小，茶叶下沉。答案：下沉3.在判断浮力大小时，还可以根据二力平衡来求解（漂浮、悬浮），但要特别注意“平衡状态”中的“匀速直线运动”。例题6如图所示，一艘潜艇执行完任务后，正在匀速的上浮（未到达水面处），画出此时潜艇所受力的示意图。思路导航：潜艇上浮时，如果是“加速上浮”，则浮力大于重力；如果是“匀速上浮”，则浮力等于重力。答案：如图所示第5页版权所有不得复制例题7曾经有人向诺贝尔奖获得者、一位著名科学家求教一道题，题意大致如下：池中有一条船，船上装有石头，如果把船上的石头投入水中，池内水位将如何变化？这位科学家立刻判断水位会上升，因为船中石头投入水中后，池水因为石头占去一定体积而“膨胀”，水位应该上升．事实证明这位诺贝尔奖获得者的解释错了。如图所示，一个大烧杯中漂浮了一个小容器，容器中有一小石块，将小石块放入水中，则大烧杯中的液面将（选填“上升”、“下降”或“不变”）。思路导航：第6页版权所有不得复制答案：下降例题8一个杯子里面装有一定量的水，水面上浮着一块冰，冰块露出与浸没的体积之比为多少？当冰熔化后，杯中的水面将如何变化？（ρ冰=0.9g/cm3）思路导航：（1）冰块漂浮在水面，利用F浮=G冰，推导出V排与V冰的关系，即可求出相关答案。（2）冰在水面上熔化的全过程可看成是：冰漂在水面上相当于在水的上部压出了一个“坑儿”，这个“坑儿”的容积其实就等于冰漂浮时的V排；将冰拿出水面，“坑儿”保留在水面上，再将整块冰熔化成水后，倒入“坑儿”中。（合理的假设能帮助我们解题）冰块熔化成水的体积V化水与“坑儿”的容积相比较，其实就是V化水与V排相比较：若V化水＞V排，则液面上升；若V化水=V排，则液面高度不变；若V化水＜V排，则液面下降。答案：（1）冰块漂浮，F浮=G冰；ρ水gV排=ρ冰gV冰；则：水冰冰排VV；即：10919.0VV水冰冰浸所以：91VV浸露（2）冰的质量为m冰，因为冰块漂浮，所以F浮=G冰=m冰g，又因为F浮=G冰=m冰g，所以F浮=ρ水V排g=m冰g，得V排=水冰m又因为冰化成水，m化水=m冰，所以V化水=水冰水化水mm。V化水=V排，即水面高度不变。