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浮力

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冰山为何能够在海洋上漂浮?是什么力把巨大的航母托在海面上的?答案是浮力。

浮力是如何产生的呢?我们本节10.1《浮力》来进行详细的解析。

浮力演示图

浮力的概念

浸在液体中的物体受到向上的力,这个力叫做浮力。

无论是漂在液体表面的物体,还是沉在液体底部的物体,都会受到浮力的作用。

实验:测量铝块浸没在水中所受的浮力

如图所示,利用弹簧测力计、铝块、含水的容器来研究浸没在液体中的物体浮力是否存在。

浮力的大小

实验步骤:

1.直接用弹簧测力计测量铝块的重力。

2.把铝块浸没在水中,观测弹簧测力计的示数是否与原来一致?

实验结论:

浸没在水中的铝块,受到浮力的作用。

第1种情况,对铝块受力分析,可得:F1=G;

第2种情况,对铝块受力分析,可得:F2+F=G;

很容易得出结论:

弹簧测力计示数变化量,即为铝块所受浮力的大小。在上述图像数据中,两个弹簧示数差(2.4N-1.8N=0.6N),即为铝块所受到的浮力大小。

浮力产生的原因

对上述实验模型进行理论分析,探究浮力的来源。

浮力的产生解释

对浸没在水中的长方体铝块进行受力分析(上图中并未画出绳子),因为我们要研究的是水的浮力问题,因此仅对水对铝块的作用力进行分析。

铝块的前后左右四个面,受到的水的作用力(由压强所产生)是对称,互相抵消。在图中仅仅分析了左右两个面的力,根据对称性可知,向左和向右的力,大小是相等的。

上下两个面,深度是不一样的,即上下面所受到的水的压强是不相等的。分别标记为h1和h2,h2<h1;

因此,上下两个面的压强是不一样的,而面积相等,因此上下两个面上存在压力差,这就是浮力产生的原因。

决定浮力大小的因素

物体在液体中所受浮力的大小,跟它浸在液体中的体积有关,跟液体的密度有关。物体金在液体中的体积越大,液体的密度越大,浮力就越大。

影响浮力大小的因素

实验:探究浮力大小与哪些因素有关

利用上述铝块实验设备,测量铝块不同参数下的浮力大小,探究浮力大小与哪些因素有关。

1.浮力的大小是否跟物体浸没的深度有关?实验结论:无关。

2.浮力的大小是否跟物体浸没的体积有关?实验结论:有关。体积越大,浮力越大。

3.浮力的大小是否跟液体的密度有关?实验结论:有关。密度越大,浮力越大。

浮力公式归纳

浮力的计算公式只有如下三种:

(1)阿基米德原理求F

阿基米德原理内容:浮力的大小,等于物体排开液体所受到的重力。

阿基米德原理公式可表示为:

F=G=ρgV

(2)二力平衡求F

除了阿基米德原理外,还有一个常见的求解浮力的方法,那就是F=G

要注意,F=G只有在物体悬浮,或漂浮于液体表面的时才可使用。

因为只有这个时候物体处于二力平衡状态,实际上这个公式就是通过受力分析得到的。

(3)受力分析求F

还有更复杂的浮力计算方法,那就是三力平衡,或者是四力平衡,甚至更多力平衡的问题。

这种问题,同学们必须画出受力图来分析了。

比如,物体在浮力、重力、绳子拉力下处于平衡态,画出受力图后,可以得出浮力公式就是:

F浮=G物-F拉

物体在浮力、重力、向下的压力下处于平衡态,画出受力图后,可以得出浮力公式就是:

F浮=G物+F压

类似的情况还有很多。总之,这类更复杂,受力更多的题就需要你画出受力图,进行受力分析。

我们把这类问题统称为:利用受力分析求解浮力大小的方法。再难的物理题,也只有这三种计算浮力的方法。

浮力大小因素

浮力定律

浮力的大小,等于物体排开液体所受到的重力。这就是浮力定律。

浮力产生的原因

浮力是由于浸在液体中的物体上下底面的压力差产生的。

浮力计算题难点与浮力公式使用技巧

浮力计算题的难点,在于合理的选择适当的公式,以及这些浮力公式的联合使用。

一些综合题中,还会柔入压强、滑轮等章节内容,需要这些章节的内容来列出辅助方程求解。

另外,浮力的复杂问题还与几何有关系。解决浮力难题,一定要画出受力图。

浮力十问

1、浮力的定义:一切浸入液体(气体)的物体都受到       叫浮力。浮力的方向       ,施力物体是       。浮力产生的原因是液(气)体对物体       的与       ,就是浮力。

2、一个物体在水中某处时受到向上的压力是19.6N,向下的压力是14.7N,则物体受到的浮力是       。若此物体被放在液面下更深处,测得其下底面所受的压力为25N,则它上底面所受的压力为       N。

3、一个物体在空气中称重53N,把它浸入水中时,弹簧测力计的示数是33.4N,则此物体所受的浮力是       ,它所排开的液体的质量是       

4、氢气球、热气球能上浮到空中,是因为氢气、热空气的       比空气的小,气球受到的       力大于       力,因为能够升空。

5、轮船的排水量是指轮船所排开水的       ,一艘轮船空载时的排水量是2100t,满载时的排水量是5000t,轮船自身质量是       ,它最多装       货物。

6、一艘轮船在海里和河里航行,所受的浮力       大。

7、有木球、铜球和铁球,他们在水中静止时,木球漂浮在水面上,铜球悬浮在水中,铁球沉在水底,则       一定是空心的,       所受的浮力小于它的重力,木球所受的浮力       重力。

8、弹簧测力计下端吊着一个小金属球,当系统静止时,弹簧测力计的示数是10N,若将金属球慢慢浸入水中,弹簧测力计的读数将逐渐       ,金属球受到的浮力将逐渐       ,当金属球的一半浸入水中时,弹簧测力计的示数是7N,这时金属球受到的浮力是       N,当金属球完全浸入水中后,弹簧测力计的示数为       N。

9、2013年,我国首艘千吨级维权执法专用海监船“中国海监1118”号在梧州顺利下水,当海监船从河里驶入海里时,下列说法正确的是       

A、船所受的浮力大于重力

B、船体下沉一些

C、船受到的浮力小于重力

D、船体上浮一些

10、将重力为5N的木块放入装水的烧杯中,木块浮在水面上,则木块所受的浮力大小为       N,方向       ;放入木块后,烧杯底部所受压强       

答案:

1、液体(气体)对它竖直向上的托力   竖直向上   液体(气体)   向上   向下的压力差

2、4.9N   20.1

3、19.6N   2kg

4、密度   浮   重

5、质量   2100t   2900t

6、一样

7、铜球   铁球   等于

8、减小   增大   3   4

9、D

10、5N   竖直向上   增大

参考文献

初中物理知识点总结

http://chuzhongwuli.com

本文内容与物理知识体系关系

初二下学期物理知识点→10.0《浮力》→10.1《浮力

关键词:浮力,阿基米德原理

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