浮力与压强(复习提纲+经典习题+练习)

1浮力与压强一、浮力的定义：一切浸入液体（气体）的物体都受到液体（气体）对它竖直向上的力叫浮力。二、浮力方向：竖直向上，施力物体：液（气）体三、浮力产生的原因（实质）：液（气）体对物体向上的压力大于向下的压力，向上、向下的压力差即浮力。四、物体的浮沉条件：1、前提条件：物体浸没在液体中，且只受浮力和重力。2、请根据示意图完成下空。下沉悬浮上浮漂浮F浮GF浮=GF浮GF浮=Gρ液ρ物ρ液=ρ物ρ液ρ物ρ液ρ物3、说明：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23ρ分析：F浮=G则：ρ液V排g=ρ物Vgρ物=（V排／V）·ρ液=23ρ液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V物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。五、阿基米德原理：1、内容：浸入液体里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。2、公式表示：F浮=G排=ρ液V排g从公式中可以看出：液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关，而与物体的质量、体积、重力、形状、浸没的深度等均无关。3、适用条件：液体（或气体）练习：☆请用实验验证“浸没在水中的石块受到的浮力跟它排开水的重力有什么关系”。答：①用测力计测出石块在空气中的重力G和空桶的重力G1;②在溢水杯中倒满水，把石块浸没在溢水杯中，读出测力计示数F;③用测力计测出桶和溢出水的总重G2;④浮力F浮=G-F,G排=G2-G1⑤比较F浮和G排。☆请用实验验证：浸没在水中的石块，它受到的浮力跟它在水中浸没的深度无关。GF浮GF浮GF浮GF浮F浮G2答：用细线系石块挂在弹簧测力计挂钩上，把石块浸没在水中的几个不同深度，观察发现测力计示数看是否相同，如果相同，即验证了浸没在水中的的石块受到的浮力跟它在水中浸没的深度无关。☆如图所示是广为人知的故事——“曹冲称象”．曹冲利用图中的方法，巧妙地测出了大象的体重，请你写出他运用的与浮力有关的两条知识（1）漂浮条件，即物体在漂浮时F浮=G（2）阿基米德原理；另外，他所用的科学研究方法是等效替代法和化整为零法。（把本身较大的质量转换为可以测量的小质量）。六：漂浮问题“五规律”：（历年中考频率较高，）规律一：物体漂浮在液体中，所受的浮力等于它受的重力；规律二：同一物体在不同液体里，所受浮力相同；规律三：同一物体在不同液体里漂浮，在密度大的液体里浸入的体积小；规律四：漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几，物体密度就是液体密度的几分之几；规律五：将漂浮物体全部浸入液体里，需加的竖直向下的外力等于液体对物体增大的浮力。七、浮力的利用：1、轮船：工作原理：要使密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的物体必须把它做成空心的，使它能够排开更多的水。排水量：轮船满载时排开水的质量。单位t。由排水量m可计算出：排开液体的体积V排=；排开液体的重力G排=mg；轮船受到的浮力F浮=mg轮船和货物共重G=mg。2、潜水艇：工作原理：潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重力来实现的。3、气球和飞艇：气球是利用空气的浮力升空的。气球里充的是密度小于空气的气体如：氢气、氦气或热空气。为了能定向航行而不随风飘荡，人们把气球发展成为飞艇。4、密度计：原理：利用物体的漂浮条件来进行工作。构造：下面的铝粒能使密度计直立在液体中。刻度：刻度线从上到下，对应的液体密度越来越大八、浮力计算题方法总结：1、确定研究对象，认准要研究的物体。2、分析物体受力情况画出受力示意图，判断物体在液体中所处的状态(看是否静止或做匀速直线运动)。3、选择合适的方法列出等式（一般考虑平衡条件）。计算浮力方法:①读数差法：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(二力平衡求浮力；)④F浮=G排或F浮=ρ液V排g（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）九．如何正确认识液体压强公式Ｐ＝ghmρ液3静止液体内部压强的特点是：①液体内部向各个方向都有压强；②压强随深度的增加而增大；③在同一深度，液体向各个方向的压强都相等；④液体的压强还跟液体的密度有关。液体内部的压强之所以有以上特点，是因为液体受到重力且具有流动性。正是由于液体受到重力作用，因此在液体内部就存在着由于本身重力而引起的压强。推理和实验都可得出，液体内部的压强公式为Ｐ＝gh。⑴公式Ｐ＝gh的物理意义：Ｐ＝gh是液体的压强公式，由公式可知，液体内部的压强只与液体的密度、液体深度有关，而与所取的面积、液体的体积、液体的总重无关。⑵公式Ｐ＝gh的适用范围：这个公式只适用于计算静止液体的压强，不适用于计算固体的压强，尽管有时固体产生压强恰好也等于gh，例如：将一密度均匀，高为h的圆柱体放在水平桌面上，桌面受到的压强：Ｐ＝ghSgshSgVSGSF但这只是一种特殊情况，不能由此认为固体对支持物产生压强都可以用Ｐ＝gh来计算。但对液体来说无论液体的形状如何，都可以用Ｐ＝gh计算液体内某一深度的压强。⑶公式Ｐ＝gh和Ｐ＝SF的区别和联系Ｐ＝SF是压强的定义式，也是压强的计算公式，无论对固体、液体、还是气体都是适用的。而Ｐ＝gh是通过公式Ｐ＝SF结合液体的具体特点推导出来的，只适合于计算液体的压强。⑷由于液体具有流动性；则液体内部的压强表现出另一特点：液体不但对容器底部有压强而且对容器侧壁也有压强，侧壁某一点受到的压强与同深度的液体的压强是相等的，同样是用Ｐ＝gh可以计算出该处受到的压强。二．经典例题例1：封冻的江河水面能够承受的最大压强是5107Pa，一辆20t的坦克能够在冰面上行驶吗？（每4条履带跟地面的接触面积是2m2）解：坦克对冰面的压力F=G=mg=20531096.18.910NN。受力面积S=22m2=4m2对冰面的压强P=PaPamNSF5425107109.441096.1，所以坦克能冰面上行驶。例2：如图所示，甲、乙、丙三个完全相同的圆柱体竖放在水平地面上，若把乙、丙中的阴影部分切除后，试比较甲、乙、丙对水平地面的压强大小？解：圆柱体对地面的压强：P=ghSsghSGSF从上式可知截面积不变的柱体对水平支承面的压强与柱体的体积粗细、重量等无关，只与柱体的高度、密度有关：甲、乙、丙是同种物质，密度相同，高度相同，由P=gh可知甲、乙对地面的压强相等，丙中的柱体（部分）bcde产生的压强与甲、乙相等，但acde部分产生的压强大于bcde部分产生的压强。由此可知：P甲=P乙P丙。例3：如图所示的容器内装有水，试比较A、B、C各点由液体产生的压强pA、pB、pC的大小。解：由于液体的密度相同，本题关键是弄清A、B、C各点的深度。深度是指从自由液面到该处的竖直距离，从图中可知：h4=15cm－５cm＝10cm=0.1mhB=15cm=0.15cmhC=15cm－10cm＝５cm＝0.05m故pBpApC例4：在马德堡半球实验中，若每个半球的截面积Ｓ＝4104.1cm２，那么拉开马德堡半球至少要用多大外力Ｆ？（大气压强Ｐ０＝51001.1Pa）解：由公式Ｐ＝SF可知大气对半球面的压力Ｆ＝ＰS=N＝51001.1Pa×4104.1cm２＝510414.1N例5：在一个大气压下将一根玻璃管灌满水银后倒置在水银槽中，管高出水银面h=50cm，如图所示，问：⑴管内顶部受到多大的压强？方向如何？⑵如果在管顶部开一个出现什么情况？（大气压为76cm汞柱）abcde图3甲乙丙5厘米B图415厘米A10厘米C5解：⑴管内顶部受到的压强为：76cmHg－50cmhg＝26cmHg方向是竖直向上。⑵如果在管顶部开一个小孔，管内外相通都为一个大气压，水银柱下降到管内外水银面一样高。例6：如图所示，密度为0.6×103kg/m3的正方体木块，放入盛有水的容器中，此时，木块的下表面距水面3cm，请根据所学的物理知识，至少计算出与木块有关的8个物理量。（g取10N/kg）解：⑴木块下表面受到水的压强33110/10/pghkgmNkg下水2310m300Pa⑵木块的边长：因为木块漂浮，所以FG浮木，则33330.610/31.010/5VkgmVkgm木排木水，135hh，5hcm。⑶木块的底面积：222525Shcmcm木⑷木块的体积：3335125Vhcmcm⑸木块排开水的体积：33331257555VVcmcm排木=⑹木块受到的浮力3363110/10/75100.75FgVkgmNkgmN浮水排⑺木块的物重：0.75GFN浮木⑻木块的质量：0.750.07510/GNmkggNkg木木例7：“曹冲称象”运用了等效替代的方法，巧妙地测出了大象的体重。下面是初中物理学习过程中遇到的几个研究实例：①在研究物体受几个力时，引入合力；②在研究光时，引入“光线”概念；③在研究多个电阻串联或并联时，引入总电阻；④在研究磁现象时，引入“磁感线”的概念。在上述几个实例中，采用了等效法的是_______和______。（填序号）解：等效的意思是，等效后的物理量应与等效前的物理量在性质及效果上相同。光线和磁感线是想象的线，并非真实的等效。故填①、③。例8：春天我们都喜欢放风筝，请你找出放风筝运用我们所学过的物理知识的两个地方，并分别说明这是哪个物理知识点的运用。答：①浮力的知识；②气体压强和流速的关系的知识。例9：海洋研究人员进行水下探测，当他穿上潜水服浸没入水中后，受到的浮力大小跟他下潜的深度图8h=50厘米6有没有关系？最好采用原理不同的方法检验你的方案。要求：⑴请用三种方法；⑵写出实验所需器材并简述实验步骤。解：方法一：平衡力。器材：弹簧、测力计、石块、烧杯、水、细线。步骤：用弹簧、测力计测出石块重G，读出石块浸没在水中不同深度时弹簧测力计的示数F，则石块的浮力FGF浮。方法二：阿基米德原理。器材：溢水杯、弹簧测力计、量筒、小桶、石块、烧杯、水、细线。步骤：将石块浸没在盛满水的溢水杯中，用弹簧测力计称出石块在不同深度处排入小桶中的水重G排，则石块受到的浮力FG浮排。用量筒测出石块浸没在水中不同深度处排开水的体积V排，则石块的浮力FgV浮水排。方法三：物体间力的作用是相互的。器材：天平、石块、水、烧杯、细线。步骤：用天平称出装有适量水的烧杯的质量1m，将石块浸没在水中不同深度处（石块不接触底和侧壁），测出此时烧杯的总质量2m，石块对杯内水的压力12Fmmg。例10：把一小球放入盛满酒精（330.810/kgm酒精）的溢水杯中，它沉入容器底部，从杯中溢出8g酒精，若将该小球放入盛满水的溢水杯中，它漂浮在水面上，从杯中溢出水的质量（）A、大于8gB、等于8gC、小于8gD、无法判断解：小球放入酒精中沉入容器底部，它受酒精对它的浮力小于小球的重力，即GG排球；把小球放入水中漂浮在水面上，它受到的浮力等于小球的重力。即GG排球，所以GG排球，即mm排水酒精=8g。本题易错选B。这是由于没有正确分析出浮力关系所致。解：选A。例11：小明在一根均匀木杆的一端缠绕少许铅丝，使得木杆放在液体中可以竖直漂浮，从而制成一支密度计。将它放入水中，液面到木杆下端的距离为16.5cm；再把它放到盐水中，液面到木杆下端的距离为14.5cm。如果所用铅丝的体积极小，可以忽略，小明测得到的盐水密度是多少？精析：本题看起来条件很少，似乎很难下手，但你一旦