初二浮力液面升降

1、浮力與液面升降,路陽(yáng)九年制學(xué)校 王地華,關(guān)于液面升降的問(wèn)題的類型,一、浮冰問(wèn)題 討論浮冰或嵌有其他物體的浮冰熔化后液面的升降。,二、拋載問(wèn)題,解決浮力與液面升降的方法：, 比較體積V排和V實(shí),利用“狀態(tài)法”速斷液面變化,1、浮冰嵌有固體的浮冰熔化后液面的升降,討論純浮冰或嵌有（液體、氣體）的浮冰熔化后液面的升降,2、拋載問(wèn)題,1、比較體積變化法：比較的是冰熔化前在液體中排開(kāi)液體的體積和冰熔化成水后的總體積的大小關(guān)系：若前體積大于后體積，液面下降；若前體積等于后體積，液面不變；若前體積小于后體積，液面上升。,什么叫狀態(tài)法 所謂“狀態(tài)法”，就是對(duì)變化前后液體中的物體所處的狀態(tài)進(jìn)行比較來(lái)判斷液面的升

2、降,（二）、如何用“狀態(tài)法”速斷液面升降 若變化前后液體中的物體都處于漂浮、懸浮狀態(tài)，而無(wú)沉體出現(xiàn)，則液面不變；若液體中的物體，在變化前無(wú)沉體，而變化后有沉體出現(xiàn)，則液面下降；若液體中的物體，在變化前有沉體，而變化后無(wú)沉體出現(xiàn)，則液面升高 說(shuō)明：變化前后液體中物體的總質(zhì)量保持不變；容器中液體的密度不變,（三）、證明 設(shè)液體中的物體的總重為G，變化前后在液體中所受的總浮力分別為浮、浮 若變化前后均無(wú)沉體出現(xiàn)，由浮沉條件知 浮浮， 液排液排，則 排排，故液面不變 若變化前無(wú)沉體，變化后有沉體，由浮沉條件知 浮，浮， 則 浮浮，即 排排， 故液面下降 若變化前有沉體，變化后無(wú)沉體，由浮沉條件知 浮，

3、浮， 則 浮浮，即 排排， 故液面上升,“狀態(tài)法”速斷液面升降,一、純冰漂浮在不同液體中熔化后液面的升降情況： 1、純冰在純水中熔化；(液面高度不變) 2、純冰在鹽水(或其它密度比水大的液體)中熔化；(液面高度上升) 3、純冰在密度比水小的液體中熔化；(液面高度下降),一、浮冰問(wèn)題,二、含有液體雜質(zhì)的冰漂浮在水中熔化后的液面升降情況： 1、含有煤油(或其它密度比水小的液體)的冰塊在純水中熔化；(液面高度上升) 2、含有鹽水(或其它密度比水大的液體)的冰塊在純水中熔化；(液面高度下降),三、含有氣體的冰漂浮在水中熔化后的液面升降情況： 1、一塊冰漂浮在容器的水面上，冰塊中含有一定質(zhì)量的氣體(空氣

4、、氫氣、二氧化 碳)，當(dāng)冰完全熔化后，容器中的水面如何變化？ (液面高度下降) 2、若漂浮在水面上的冰塊中有一氣泡，當(dāng)冰塊熔化后水面將怎么變化？冰塊里的氣泡的質(zhì)量可以忽略不計(jì) (液面高度不變),四、含有固體雜質(zhì)的冰漂浮在水中熔化后的液面升降情況： 1、含有木塊(或其它密度比水小的固體)的冰塊在純水中熔化；(液面高度不變) 2、含有石塊(或其它密度比水大的固體)的冰塊在純水中熔化；(液面高度下降),“狀態(tài)法”,純冰漂浮在純水中熔化后液面高度不變,例1：有一塊冰浮在容器的水面上，當(dāng)冰塊完全熔化后，水面高度將怎樣變化？ 解析：冰塊熔化前排開(kāi)水的體積(即圖中斜線部分)為： V排F浮/水gG冰/水gm冰

5、/水(漂浮時(shí)F浮G冰) 冰塊化成的水的體積為： Vm水/水m冰/水(冰化成水后質(zhì)量不變m冰= m水) 所以液面高度不變 推論：純水水面上浮有純冰.當(dāng)冰熔化時(shí)液面將不變。當(dāng)冰熔化時(shí)，水對(duì)容器底的壓強(qiáng)不變。,與例1. 相比,例2：若一冰塊在水中，冰塊與容器底部相接觸并相互間有壓力，則當(dāng)冰塊完全熔化后，容器內(nèi)的水面將怎樣變化？ 解析：冰塊沒(méi)有漂浮在水面上，冰塊所受浮力小于冰塊所受重力，所以熔化前F浮G冰 ， 而F浮=G排 = 水g V排， 即水g V排G冰，故得V排G冰/(水g) 熔化為水的體積 V水=m水/水= m冰/水= G冰/(水g) 所以V排V水，即熔化后水面要上升。,純冰漂浮在鹽水(或其它

6、密度比水大的液體)中熔化后液面高度上升,例3：有一塊冰漂浮在一杯濃鹽水中(冰的密度是09103千克米3；濃鹽水的密度是11103千克米3)如果冰塊全部熔化后，則 ( ) A液面不變 B液面上升 C液面下降 D無(wú)法判斷 解析：冰塊熔化前，在鹽水中處于漂浮狀態(tài)則有F浮=G，即 鹽g V排=m冰g V排=m冰/鹽.(1) 冰塊熔化后，排開(kāi)液體的體積等于冰熔化成水的體積，即 V排=V水= m水/水(冰化成水后質(zhì)量不變m冰= m水, m水/水m冰/水).(2) 比較冰塊熔化前與冰塊熔化后排開(kāi)液體的體積可得 m冰= m水, 水V排，冰塊在濃鹽水中熔化后。液面上升,純冰漂浮在密度比水小的液體中熔化后液面高度

7、下降,例4：有一塊冰漂浮在一杯酒精(或煤油等)中，當(dāng)冰塊完全熔化后，液面高度將怎樣變化？ 解析：冰塊熔化前，在酒精中處于漂浮狀態(tài)則有F浮=G，即 酒g V排=m冰g V排=m冰/酒.(1) 冰塊熔化后，排開(kāi)液體的體積等于冰熔化成水的體積，即 V排=V水= m水/水(冰化成水后質(zhì)量不變m冰= m水, m水/水m冰/水).(2) 比較冰塊熔化前與冰塊熔化后排開(kāi)液體的體積可得 m冰= m水, 酒水 。 比較(1) .(2)可知V排V排，冰塊在酒精中熔化后。液面下降,含有煤油(或其它密度比水小的液體)的冰塊漂浮在純水中熔化后液面高度上升,例7：有一塊冰中含有液態(tài)的煤油，浮在容器內(nèi)的水面上，當(dāng)冰塊完全熔

8、化后，液面高度將怎樣變化？ 解析：冰塊熔化前排開(kāi)水的體積為： V排F浮/水gG總/水g(G冰G油)/水g(m冰m油)/水 熔化后的體積為冰化成的水的體積加上煤油的體積，即： VV水V油m水/水m油/油m冰/水m油/油 比較式，油V排 所以液面上升。,一塊冰漂浮在容器的水面上，冰塊中含有一定質(zhì)量的氣體(空氣、氫氣、二氧化 碳)，當(dāng)冰完全熔化后，容器中的水面如何變化？(液面高度下降),例8：一塊冰漂浮在容器的水面上，冰塊中含有一定質(zhì)量的氣體(空氣、氫氣、二氧化碳)，當(dāng)冰完全熔化后，容器中的水面如何變化？ 解析：冰塊熔化前排開(kāi)水的體積為： V排F浮/水gG總/水g(G冰G氣體)/水g (m冰m氣體)

9、/水 熔化后的體積為冰化成的水的體積等于冰排開(kāi)水的體積，但氣體揮發(fā)，總體積減少，排排，所以液面下降。 變化：若漂浮在水面上的冰塊中有一氣泡，當(dāng)冰塊熔化后水面將怎么變化？冰塊里的氣泡的質(zhì)量可以忽略不計(jì)，（冰熔化后水面保持不變.,含有木塊(或其它密度比水小的固體)的冰塊漂浮在純水中熔化后液面高度不變,例5： 在盛水的燒杯中漂浮著一塊冰，冰中夾著一小木塊，當(dāng)冰完全熔化為水時(shí)，水面將如何變化？ 解析：冰塊漂浮時(shí)：F浮=G冰+G木 水gV排= G冰+G木, V排= (m冰+m木)/ 水=m冰/水+m木/水 當(dāng)冰塊化成水時(shí)：m冰= m水， m水/水m冰/水 V排= m水/水+ m木/水.(1) 又因?yàn)槟緣K

10、仍漂浮，F(xiàn)木浮= G木 水gV木排= m木g V木排=m木/水 V排=V水+ V木排= m水/水+ m木/水.(2) 由(1) .(2)得：V排= V排 故當(dāng)冰完全熔化成水時(shí)，水面不變。 推論：當(dāng)冰塊中含有密度比水小的固體(如小蠟塊)或?qū)⒚芏缺人〉墓腆w放在冰塊上浮于容器內(nèi)水面上，則冰熔化后，仿照上述方法推算可知，水面將保持不變。,含有石塊(或其它密度比水大的固體)的冰塊在純水中熔化后液面高度下降,例6.：有一塊冰中含有小石塊，浮在容器的水面上，當(dāng)冰塊完全熔化后，水面高度怎樣變化？ 解析：冰塊熔化前排開(kāi)水的體積為： V排F浮/水gG總/水g(G冰G石)/水g(m冰m水)/水 熔化后的體積為冰化

11、成的水的體積加上沉在容器底的石塊的體積，即： VV水V石m水/水m石/石m冰/水m石/石 比較式，石水，VV排 所以液面下降。 推論：當(dāng)冰塊中含有密度比水大的物體(如小鐵塊、鹽水等)或?qū)⒚芏缺人蟮奈矬w放在冰塊上浮于容器內(nèi)水面上，則冰熔化后，物體沉入水底，水面將下降。,例1：,如圖，在盛水的容器內(nèi)漂浮一木 盆，木盆內(nèi)有一個(gè)鐵球。試想， 若把鐵球拿出放入水中，液面高 度將如何變化？,如圖所示，在盛水的容器底部有一 鐵球，上面漂浮著一個(gè)木盆，若將鐵 球撈出放入盆里，盆仍漂浮在水面， 容器中水面將如何變化？,例2：,如圖，在盛水的容器內(nèi)漂浮一木 盆，木盆內(nèi)有一個(gè)木球。試想， 若把木球拿出放入水中，液

12、面高 度將如何變化？,例3：,如圖，在盛水的容器內(nèi)漂浮一木 盆，木盆內(nèi)有一個(gè)空心金屬球。 試想，若把金屬球拿出 放入水中，液面高度將如何變化？,變化前,變化后,液面變化,下降,上升,不變,不變,若變化前后液體中的物體都處于漂浮、懸浮狀態(tài)，而無(wú)沉底物體出現(xiàn)，則液面不變； 若液體中的物體，在變化前無(wú)沉底物體，而變化后有沉底物體出現(xiàn)，則液面下降； 若液體中的物體，在變化前有沉底物體，而變化后無(wú)沉底物體出現(xiàn)，則液面升高。,1、容器的水面上漂著一塊冰，當(dāng)冰熔化成水后，容器中水面的變化情況是（ ） A 、升高 B 、降低 C 、不變 D 、無(wú)法判斷,2、池塘中水面上漂浮一艘小木船，木船中裝有木塊，若將木船中的木塊放入池塘的水中，池塘的水面 。 （選填 上升 、下降或不變),不變,注：液面不上升的原因：裝木頭的木船漂浮，所以木頭加船的重力等于浮力。而現(xiàn)在，船與木頭雖然分開(kāi)，但兩種物體都漂浮在水面，總浮力依然沒(méi)有改變。那么兩次的浮力都是相等的，排開(kāi)的水中也是相等的，所以排開(kāi)水的體積是不變的。,3、盛水的容器中有一小盆，浮在水面上，盆里有水，將盆里的