四川省达州市2020年中考物理一轮复习第13讲压强和浮力第2课时浮力课件2

焦点3 浮力与简单机械的综合计算(重点､难点)
样题3<2019·达州>如图所示,工人准备用一根最多能承受400N力的绳子<若超过 绳子将断裂>绕成的滑轮组先后打捞水中材料相同､体积不同的实心物体A和B.完 全露出水面的物体A被此装置匀速提起时绳子达到最大拉力.已知动滑轮的质量 为20kg.<绳的质量､绳与滑轮的摩擦､滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均不计,连接 动滑轮与物体间的钢绳不会断裂,ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg>求： <1>物体A完全露出水面后以0.5m/s的速度匀速上升时, 物体A的重力和工人拉力的功率分别是多少? <2>在物体A浸没在水中匀速上升的过程中,滑轮组 的机械效率为75%,物体A的密度是多少? <3>若用该滑轮组打捞体积为50dm3的物体B时, 物体B最多露出多少体积时绳子将断裂?
[解析] 小球静止时,三个容器内水面高度相同,根据p=ρgh可知,容器底受到水 的压强为p甲=p乙=p丙,故A正确.A､B､C三个小球排开水的体积：VA 排<VB排=VC排,根据F浮=ρ液gV排可知,小球受到的浮力： FA<FB=FC,故B错误.A球在甲容器中漂浮,所以FA=GA,根据阿基米德 原理有FA=GA排,所以GA=GA排；B球在乙容器中悬浮,所以FB=GB, 根据阿基米德原理有FB=GB排,所以GB=GB排；上面的关系式可理 解为A､B两球的重分别补充了所缺少水的重,由于甲､乙两容器内水面 相平,则
知识点二 物体的浮沉条件及其应用
一､物体的浮沉条件
上浮
下沉
悬浮
漂浮
沉底
F浮__>_G ρ液_>__ρ物
F浮_<__G ρ液_<__ρ物
物体的运动状态不断改变， 受非平衡力作用
F浮_=__G
ρ液_=__ρ物 物体可以停留 在液体内部任
何深度处
F浮_=__G
ρ液_>__ρ物 是上浮的最终 状态，物体静 止在液面上
[解析] 物体从杯底到上表面到达水面时运动的距离： s′=vt2=8cm/s×2s=16cm,则最初水的深度： h′=s′+h=16cm+10cm=26cm=0.26m,当t=1s时,长方体物体处于浸没状 态,水的深度不变,所以水对容器底的压强： p=ρgh′=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.26m=2.6×103Pa,由p=F/S可得,水 对容器底的压力：F=pS=2.6×103Pa×100×10-4m2=26N,故D错误.故 选D.
F浮+FN_=__G ρ液_<__ρ物
是下沉的最终状 态，物体下沉到 容器底部静止
物体均处于静止状态，受力平衡
二､浮力的应用 1.密度计：在任何液体中都处于__漂__浮_状态,浸入液体的体积越大,液体 的密度越___,因小此,密度计的刻度值是上___下___小. 大 2.轮船：利用"空心法"来增大可利用的浮力实现漂浮.轮船在不同的 水域中处于漂浮状态时所受的浮力相等,均等于自身的重力. 3.潜水艇：通过改变_自__身__重_力___来实现上浮与下沉.<潜水艇在水下时 所受的浮力不变> 4.气球和飞艇：通过改变气囊里气体的密度,从而改变所受浮力的大 小,来实现升降.
对应训练
3.如图所示,水平桌面上三个完全相同的容器内装有适量的水,将A､B､ C三个体积相同的小球分别放入容器内,待小球静止后,A漂浮､B悬浮､ C沉底,此时三个容器内水面高度相同.以下判断正确的是< > A.A容器底部受到水的压强：p甲=p乙=p丙 B.小球受到的浮力：FA>FB>FC C.容器对桌面的压力：F甲<F乙<F丙 D.小球的质量：mA=mB<mC
[解析] 小球M在甲液体中漂浮,则浮力FM=GM,小球N在乙液体中悬浮,则浮 力FN=GN,由于小球M､N完全相同,即GM=GN,则FM=FN,故A错误； 小球M在甲液体中漂浮,密度ρM<ρ甲,小球N在乙液体中悬浮,密度 ρN=ρ乙,由于ρM=ρN,则ρ甲>ρ乙,故B错误；两容器内液面相平,根据 p=ρgh可知,p甲>p乙,故C错误；两容器底面积相同,由F=pS可知,容器 底部受到液体压力F甲>F乙,故D正确.故选D.
焦点2 压强与浮力大小的判断(重点､难点)
样题2 水平桌面上两个底面积相同的容器中,分别盛有甲､乙两种液体.将两 个完全相同的小球M､N分别放入两个容器中,静止时两球状态如图所 示,两容器内液面相平.以下分析正确的是< > D A.两小球所受浮力：FM<FN B.两种液体的密度：ρ甲<ρ乙 C.两种液体对容器底部的压强：p甲=p乙 D.两种液体对容器底部的压力：F甲>F乙
二､阿基米德原理
1.内容：浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力,浮力的大小___等__于它
排开的液体所受到的重力.
v=s/t
2.公式：F浮=_G_排___=_ρ_液_g_V__排__.<适用于求一切物体所受的浮力>
夺分点拨
1.对浮力的理解：浸在液体中的物体不一定都受到浮力.如：桥墩､拦 河坝等因其下底面同河床紧密黏合,水对它向上的压力F向上=0,故物 体不受浮力作用. 2.浸入：包括两种情形： ①全部浸入,又称浸没,V物=V排,如物体悬浮或下沉； ②部分浸入,V物>V排,如物体漂浮.
对应训练
1.A､B是两个不溶于水的物块,用一根细线连接在一起,先后以两种不
同方式放入同一个装有水的烧杯中,处于如图甲､乙所示的静止状态.
试判断两种情况下,烧杯中水面的高度h甲､h乙的大小关系为< > C
A.h甲<h乙法判断
[解析] 把A､B当做一个物体进行受力分析：甲图物体受到的浮力：F甲 =GA+GB；乙图物体受到的浮力：F乙=GA+GB,故两种情况下,F甲 =F乙.根据F浮=ρ水gV排可知,排开液体的体积也相同,因为h=V/S,所以 h甲=h乙.故选C.
焦点1 物体的浮沉条件及其应用(重点､难点)
指点迷津
浮力的计算方法
压力差法 称重法 阿基米德 原理法 二力平衡法
F浮=F向上-F向下(一般应用于计算形状规则的物体受到的浮力) F浮=G物-F示(F示为物体浸在液体中时弹簧测力计的示数)
F浮=G排=ρ液gV排(注意ρ液为液体的密度；只有当物体浸没在液 体中时，才有V排=V物)
[解析] 由图乙可知,露出水面后绳子的拉力,即物体的重力G=5N,未露出水面 时,物体受到的拉力F=3N,所以浸没时物体受到的浮力：F浮=GF=5N-3N=2N,由F浮=ρ水gV排得,物体的体积：V=V排=F浮ρ水 g=2N/<1.0×103kg/m3×10N/kg>=2×10-4m3,物体的质量： m=G/g=5N/10N/kg=0.5kg,则物体的密度：ρ=m/V=0.5kg/<2×104m3>=2.5×103kg/m3=2.5g/cm3,故A正确；当物体有一半露出水面时, 物体受到的浮力：F浮′=1/2F浮=1/2×2N=1N,故B正确；
(2)物体A浸没在水中匀速上升的过程中，滑轮组提起的力：F′=GA-F
[解析] t=0s时长方体物体沉在杯底,t=2s时长方体物体上表面到达水面,t=3s时 长方体物体下表面离开水面,由图像可知,物体露出水面的整个过程用 时t′=1s,由于物体的体积：V=2×10-4m3=200cm3,则物体的高度： h=V/S物=200cm3/100cm2=10cm,此时,由于长方体物体离开水面,水面 下降的高度：Δh=V排/S杯=200cm3/100cm2=2cm,以物体上表面为标 准,物体露出水面的整个过程升高的距离：s=h-Δh=10cm-2cm=8cm,所 以物体的运动速度：v=s/t=8cm/1s=8cm/s,故C正确；
双基突破
示例2 把重10N,密度为0.9×103kg/m3的实心物体投入水中.当物体静止时,物 体处于____漂__浮<选填"漂浮""悬浮"或"沉底">状态,物体所受浮力为 ___N,排1开0 水的体积是______m3.1<×ρ1水0-=31.0×103kg/m3,g取10N/kg>
考法·聚焦重难点
解：<1>动滑轮的重力：G动=m动g=20kg×10N/kg=200N,物体由三段 绳 子 承 担 , n = 3 , 则 绳 子 自 由 端 的 拉 力 ： F = 1 / n ·< G A + G 动 > , 即 400N=13×<GA+200N>,解得,物体A的重力：GA=1000N,则工人拉力 的功率：P=Fv=Fnv′=400N×3×0.5m/s=600W；
F浮=G物(适用于物体漂浮于液体表面或悬浮于液体中)
样题1
<2014·达州>用弹簧测力计竖直挂一物体,当物体浸入水中13体积时,
弹簧测力计示数为4N；当物体浸入水中12体积时,弹簧测力计示数为
1N.取下该物体放入水中,物体静止时受到的浮力是< > C
A.18N
B.14N
C.10N
D.8N
[解析] 当物体浸入水中1/3体积时,有：F浮1=G-F拉1,即ρ水g·1/3V=G-4N①； 当物体浸入水中1/2体积时,有：ρ水g·1/2V=G-1N②；由①-②,解得： V=18N/ρ水g.当从弹簧测力计上取下物体将其缓慢地放入水中,假设其 全部浸没,那么它受到的浮力：F浮=ρ水gV排=ρ水gV=ρ水g×18N/ρ水 g=18N,将V=18N/ρ水g代入①,解得：G=10N,由于F浮>G,则物体漂浮, 受到的浮力：F浮′=G=10N.故选C.
2.如图甲所示,用弹簧测力计将一长方体物体从装有水的杯子中匀速 拉出,物体的底面积为20cm2,杯子的底面积为100cm2,拉力随时间的变 化关系如图乙所示,<ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg>则以下说法错误 的是< > D A.物体的密度为2.5g/cm3 B.当物体有一半露出水面时,受到的浮力为1N C.物体上升的速度为8cm/s D.t=1s时,水对杯底的压力为24N
双基突破
示例1 如图所示,体积为1dm3的正方体浸没在水中,上表面跟水面之间距离为 5cm,且与水面平行,则立方体受到水对它的浮力有多大?<ρ水 =1.0×103kg/m3,g取10N/kg>
解：方法一,由阿基米德原理得, F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×<0.1m>3=10N. 方法二,物体上表面受到水对它向下的压力： F1=ρ水ghS=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.05m×<0.1m>2=5N,物体下表面 受到水对它向上的压力： F2=ρ水g<h+0.1m>S=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.15m×<0.1m>2=15N, F浮=F2-F1=15N-5N=10N.
第13讲 压强和浮力
第2课时 浮力
考点·梳理知识点
知识点一 浮力
一､浮力 1.定义：浸在液体<或气体>中的物体受到向_上__的力,这个力叫做浮力. 2.方向：_________. 3.产生原因竖：直由向于上液体<或气体>对物体有向上和向下的________. 4.影响因素：物体浸在液体中的______越大､液体的__压__力_越差大,所受 浮力越大.跟物体的密度和物体浸没体在积液体中的深度等密无度关.
甲､乙两容器内水和小球的总重相等；甲､乙两容器完全相同,则两容 器的重相等,故甲､乙两容器的总重相等,甲容器对桌面的压力等于乙 容器对桌面的压力,即F甲=F乙；而C球在丙容器中沉底,所以GC>FC, 根据阿基米德原理有FC=GC排,所以GC>GC排,故丙容器对桌面的压 力大于乙容器对桌面的压力,即F乙<F丙；综上分析可知,三个容器对 桌面压力关系：F甲=F乙<F丙,故C错误.由浮沉条件可知： G A = FA , G B = F B , G C > F C , 由 于 FA < F B = F C , 则 G A < G B < G C , 所 以,mA<mB<mC,故D错误.故选A.
夺分点拨
漂浮"四规律" <1>规律一：物体漂浮在液体中,所受的浮力等于它所受的重力； <2>规律二：同一物体在不同液体中漂浮,所受浮力相同,且在密度大 的液体中浸入的体积小； <3>规律三：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； <4>规律四：将漂浮物体全部浸入液体中,需施加的竖直向下的外力 等于液体对物体增大的浮力.