初中物理尖子生自主招生培優(yōu)講義版塊10 浮力 專題10-1　浮力的計算方法 （學生版）

頁專題10-1浮力的計算方法知識·解讀計算浮力的基本方法有稱重法、壓力差法、阿基米德原理、二力平衡法、受力分析法。一、壓力差法：（浮力產生的原因）液體對物體下表面向上的壓力為F向上，對物體上表面向下的壓力為F向下，則物體所受的浮力為F?。紽向上－F向下，這種方法稱為壓力差法。二、稱重法：（常見于實驗題）先用彈簧測力計稱出物體在空氣中受到的重力G，再讀出物體浸入液體中時彈簧測力計的示數F，兩次的示數差就是物體受到的浮力，這種計算浮力的方法稱為稱重法，公式為F?。紾－F。三、公式法：（阿基米德原理）根據阿基米德原理可知，浸在液體里的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于它排開的液體受到的重力，這種方法稱為公式法，其公式為F?。紾排液＝ρ液gV排。四、二力平衡法：（漂浮或懸?。┊斘矬w在液體懸浮或者漂浮時，此時處于靜止狀態(tài)。在豎直方向上，物體受到向下的重力和向上的浮力，它們是一對平衡力，重力的大小等于浮力的大小，這種方法稱為二力平衡法，公式為F?。紾。五、受力分析法：（物體受3個力及以上）當物體受到多個力時，仍處于平衡狀態(tài)，可以根據多個力平衡列方程求解。典例·解讀類型一：壓力差法例1、有一個體積是2立方分米的正方體浸沒在水中，其下表面受到的水向上的壓力是29.4N，則正方體上表面受到水向下的壓力是多少N？【答案】【答案】9.8N．【解析】分析：因為浸沒時V排=V物，根據阿基米德原理可求解。Ｆ浮＝ρ液ｇＶ排=1.0×103kg∕m3x9.8N∕kg×2×103m3=19.6N又∵F浮=F向上－F向下，∴F向下=F向上－F浮=29.4N-19.6=9.8N.類型二：稱重法例2、有一個合金塊質量10kg，全部浸沒在水中時，需用80N的力才能拉住它。求：此時合金塊受到的浮力多大？【答案】18N【答案】18N．【解析】分析：根據G＝mg可得出金屬塊重力，浮力大小是重力與拉力的差。G＝mg＝10×9.8N／kg＝98NF?。紾－F拉＝98N－80N＝18N類型三：公式法例3、質量是2.7kg的鋁塊，一半浸入水中時，所受浮力多大？完全浸沒在酒精中時，所受浮力多大？（ρ鋁=2.7×103kg/m3，ρ酒精=0.8×103kg/m3）【答案】【答案】8N．【解析】∵ρ=ρ=mV，鋁塊的體積：V=mρ，V=2.7kg÷2.7×103kg/m3=1×10一半浸在水中時浮力：F浮=ρ水g×12V=1×103kg/m3×10N/kg×12×10-3m完全浸沒在酒精中時，所受浮力：F浮′=ρ酒精gV=0.8×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=8N．類型四：平衡法例例4、如圖所示，實心正方體物塊漂浮在水面上，此時浸入水中的體積為6×10－4m3，然后在其上表面放置一個重4N的鋁塊，靜止后物塊上表面恰好與水面相平，(g取10N/kg)求：(1)未放置鋁塊前，物塊受到的浮力?(2)物塊的密度?(3)放置鋁塊后，物塊下表面受到水的壓強?【答案】(1)6N.(2)0.6×10【答案】(1)6N.(2)0.6×103kg/m3.(3)1000Pa【解析】(1)由阿基米德原理可知，未放置鋁塊前，物塊受到的浮力F?。溅阉甮V排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×6×10－4m3＝6N(2)由浮沉條件可知，物塊受到的重力G物＝F浮＝6N放置鋁塊靜止后，物塊受到的浮力F浮′＝G物＋G鋁＝6N＋4N＝10N物塊的體積:V物=F浮’/ρ水g=10N/(1.0×103kg/m3×10N/kg)=1.0×10-3m3物塊的密度：ρ物=m物/V物=G物/gV物=6N/(10N/kg×1×10－3m3)=0.6×103kg/m3(3)由于物塊為正方體，則由(2)可知，放置鋁塊后，物塊下表面距水面的高度為h=0.1m則物塊下表面受到水的壓強p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m＝1000Pa類型五：受力分析法例例5、如圖是一廁所自動沖水裝置，圓柱體浮筒A與閥門C通過桿B連接，浮筒A的質量為1kg，高為0.22m，B桿長為0.2m，閥門C的上表面積為25cm2，B和C的質量、厚度、體積及摩擦均忽略不計，當A露出0.02m時，C恰好被A拉開，實現了自動沖水(g取10N/kg)．求：(1)剛拉開閥門C時，C受到水的壓強和壓力；(2)此時浮筒A受到的浮力；(3)浮筒A的密度．【答案】(1)【答案】(1)10N.(2)20N.(3)455kg/m3【解析】(1)當C恰好被A拉開時，浮筒A浸入水的深度為h1＝LA－L露＝0.22m－0.02m＝0.2m水深為：h＝h1＋LB＝0.2m＋0.2m＝0.4m則水對蓋片C的壓強：p＝ρgh＝1×103kg/m3×10N/kg×0.4m＝4000Pa水對蓋片C的壓力：F＝pS＝4000Pa×25×10－4m2＝10N(2)浮筒重力GA＝mAg＝1kg×10N/kg＝10N對于浮筒A，受到三個力的作用，分別是重力GA、浮力F浮、拉力F；三力的關系是F?。紾A＋F所以，浮筒A所受浮力：F?。紾A＋F＝10N＋10N＝20N(3)由F浮＝ρ水V排g得浮筒A浸入水的體積：V浸＝V排＝eq\f(F浮,ρ水g)＝eq\f(20N,1.0×103kg/m3×10N/kg)＝2×10－3m3則圓柱體浮筒A的底面積為S＝eq\f(V浸,h1)＝eq\f(2×10－3m3,0.2m)＝0.01m2則圓柱體浮筒A體積為VA＝SLA＝0.01m2×0.22m＝2.2×10－3m3浮筒A的密度ρA＝eq\f(m,V)＝eq\f(1kg,2.2×10－3m3)≈455kg/m3培優(yōu)·訓練一、選擇題1、兩手分別拿著一個小木塊和一個大石塊(體積比木塊大)浸沒在水中，同時松手，小木塊上浮，大石塊下沉。比較松手時兩者所受的浮力()A.木塊受的浮力大 B.石塊受的浮力大C.兩者受的浮力一樣大 D.條件不足，無法比較2、如將一只盛有水的薄塑料袋，用細線扎緊袋口，用彈簧測力計測得其重力為9N，再將這個裝水的塑料袋浸入水中，當彈簧測力計示數為7N時，袋內水面與袋外水面相比較()A.塑料袋內水面比袋外水面高B.塑料袋內水面比袋外水面低C.塑料袋內水面與袋外水面相平D.塑料袋內水面與袋外水面高低無法判斷3、把密度為0.6×103kg/m3、重為12N的木塊放入水中，當它靜止時所處的狀態(tài)及受到的浮力大小分別是()A.漂浮，F浮＞12N B.漂浮，F浮＝12NC.沉底，F?。?2N D.沉底，F浮＝12N4、如圖所示，重5N的石塊浸沒在水中時彈簧測力計的示數為3N，則石塊受到的浮力為()A．2NB．3NC．5ND．8N第4題圖第5題圖第6題圖第7題圖5、將不同體積的一個乒乓球和一個實心球同時沒入水中，放手后發(fā)現乒乓球浮出水面，而實心球沉入水底，如圖所示，乒乓球和實心球受到的浮力分別為F1和F2，則下列判斷正確的是()A.F1＞F2B.F1＝F2C.F1＜F2D.無法確定6上流傳著一種說法，雞蛋能否沉入水底可以鑒別其是否新鮮．為了驗證其真實性，小亮買了一些新鮮雞蛋，并拿其中一顆進行實驗．第一天放入水中的雞蛋沉入水底(如圖甲)，取出雞蛋擦干放置50天后，再放入水中時雞蛋漂浮在水面(如圖乙)，看來網傳是真的，下列分析正確的是()A.雞蛋兩次所受的浮力一樣大B.甲圖中雞蛋排開水的重力大C.乙圖中雞蛋所受浮力大于重力D.放置50天后的雞蛋密度變大7、如圖所示，在容器中放一個上、下底面積均為10cm2、高為5cm，體積為80cm3的均勻對稱石鼓，其下底表面與容器底部完全緊密接觸，石鼓全部浸入水中且其上表面與水面齊平，則石鼓受到的浮力是()A．0B．0.3NC．0.5ND．0.8N8、用彈簧測力計測出一個物體重為4N，然后將該物體浸沒在水中，這時彈簧測力計的示數變?yōu)?N，則該物體在水中受到的浮力是()A.7N B.4N C.3N D.1N9、有一個實心球形物體，用彈簧測力計在空氣中稱重時，測力計的示數為12N；當把物體一半體積浸入水中時，測力計的示數為5N。把物體從彈簧測力計上取下投入水中靜止時，物體受到的浮力是()A.5NB.7NC.14ND.12N二、填空題11、將體積為1×10－3m3、重6N的該物體用細線系在底面積為250cm2的圓柱形容器的底部，物體浸沒在煤油中，如圖所示．(g取10N/kg，ρ煤油＝0.8×103kg/m3)，則物體所受的浮力________N和細線受到的拉力________N.2、將一小物塊A輕輕地放入盛滿水的大燒杯中，A靜止后，有72g的水溢出；再將其輕輕放入盛滿酒精的大燒杯中，A靜止后，有64g的酒精溢出．則A在水中靜止時受到的浮力為______N，A的體積是______cm3，A的密度是______g/cm3.(酒精的密度是0.8×103kg/m3)3、小明將重為3N的石塊掛在彈簧測力計下端，先后浸沒在水和鹽水中，石塊靜止時彈簧測力計的示數如圖甲、乙所示，則石塊在水中所受浮力為____N；從圖中還可看出石塊所受浮力的大小與液體的_______有關，若剪斷圖中的細線，石塊將_______(選填“上浮”、“懸浮”或“下沉”)。第3題圖第4題圖4、如圖所示，把一木塊放入水中，靜止時木塊有eq\f(2,5)的體積浸入水中，木塊的密度為_____________kg/m3；如果把該木塊放入密度為0.8×103kg/m3的酒精中，靜止時，如圖所示。那么該木塊下表面受到水的壓強p水與受到酒精的壓強p酒的關系為p水________p酒(填“大于”、“等于”或“小于”)。5、將一只裝滿水的溢水杯放在水平桌面上，如圖甲所示，此時杯底對桌面的壓強為p；若將一石塊用細線系著緩慢放入杯底，有一部分水溢出，穩(wěn)定后如圖乙所示，此時杯底對桌面的壓強為p1，則p1_____p(選填“＞”、“＜”或“＝”)；如果改用小木塊輕輕放在圖甲的溢水杯中，也有一部分水溢出，穩(wěn)定后如圖丙所示，此時杯底對桌面的壓強為p2，則p2____p(選填“＞”、“＜”或“＝”)。第5題圖6、將一個空心的合金球輕輕地放入裝滿酒精的溢水杯中，溢出80g的酒精，小球剛好懸浮，則該合金球空心部分的體積是______cm3；若將合金球放到水中，待穩(wěn)定時再施加一個壓力使小球完全浸沒在水中，這個壓力至少是______N．(已知：ρ酒精＝0.8×103kg/m3，ρ合金＝8×103kg/m3)77、如圖甲所示，彈簧測力計示數為5N。如圖乙所示，小球一半浸在水中，測力計示數為2N。則小球受到的浮力為____N，小球的體積為__cm3。剪斷懸吊小球的細線，小球在水中穩(wěn)定時受到的浮力為___N。(g取10N/kg)8、將邊長為10cm，質量為0.8kg的正方體物塊浸沒在水中，該物塊上、下表面所受的壓力差是______N，浮力大小為_________N(g取10N/kg).9、一同學在岸上最多只能搬得起質量是30kg的鵝卵石．如果鵝卵石的密度是2.5×103kg/m3，則該同學在水中最多能搬得起質量是__________kg的鵝卵石（石頭不露出水面）．這時石頭受到的浮力是__________200N（ρ水=1.0×103kg/m3，取g=10N/kg）。10、放在水平桌面上的量筒中盛有120cm3的水，當把掛在彈簧測力計下的小金屬塊完全浸入量筒里的水中后，量筒的水面上升到170cm3處，彈簧測力計的示數為3.4N。則金屬塊的體積為________cm3，所受浮力為______N，金屬塊受到的重力為_______N，密度為______kg/m3。11、已知：ρ木=0.5×103kg/m3，ρ酒精=0.8×103kg/m3，ρ水=1.0×103kg/m3，ρ鐵=7.9×103kg/m3，ρ水銀=13.6×103kg/m3，g=10N/kg。①有一個木塊，把它放入盛滿水的溢水杯中時，靜止后從杯中溢出10g水．若把它放入盛滿酒精的溢水杯中，靜止后會從杯中溢出______g酒精。②有一個實心鐵塊，把它放入盛滿水的溢水杯中時，靜止后從杯中溢出10g水．若把它放入盛滿酒精的溢水杯中，靜止后會從杯中溢出______g酒精，若再將此實心鐵塊投入到裝滿水銀的溢水杯中，靜止后會從杯中溢出______g水銀。三、計算題1、1、如圖所示，用彈簧秤懸掛一物體，在空氣中彈簧秤示數為6N，當物體浸沒在水中彈簧秤的示數是4N，g取10N/kg。求：(1)物體的重力G。(2)物體浸沒在水中受到的浮力F浮。(3)物體浸沒時排開水的體積V和物體的密度ρ。22、如圖所示，將質量為2kg的正方形物塊，放入盛有水的水槽內，待物塊靜止時，其下表面距水面6cm，求：](1)物塊受到水的浮力大?。?2)水對物體下表面的壓強大?。?、一邊長為10cm，密度為0.6g/cm3、一邊長為10cm，密度為0.6g/cm3的正方體木塊，用細線置