初三物理浮力和阿基米德原理知识精讲

初三物理浮力和阿基米德原理知识精讲

浮力和阿基米德原理

1. 浮力

浸在液体（或气体）里的物体受到液体（或气体）向上托着的力叫做浮力。产生浮力的物体只能是液体或气体，浮力的方向总是竖直向上。

2. 浮力产生的原因

由于重力的作用，液体和气体内部都存在压强，这个压强随深度的增加而增大。浸在液体（或气体）里的物体，由于物体上下底面所处的深度不同，所受液体（或气体）的压强不同，下底面的压强大于上底面的压强，从而使物体受到向上的压力大于向下的压力；侧面所受的同一深度处压强相等，产生的压力总可以互相抵消，因此物体受到一个向上的压力差，这两个压力差就是液体（或气体）对物体的浮力。

这里要特别注意一个问题，如果没入液体中的物体下表面完全与容器底紧密接触，这个时候没有了向上的压力，也就没了浮力。

例：（1997年广西竞赛试题）一个正方体浸没在水中，如图所示，下面说法错误的是（）

A.它的上下表面都受到水的压强，上表面受到的压强一定比下表面小

B.上表面受到的压力竖直向下，下表面受到的压力竖直向上

C.上、下表面受到的压力都是竖直向下的

D.下表面受到的压力一定比上表面受到的压力大

分析：浮力产生的原因是物体所受向上的压力大于向下的压力，液体在任何都有压强，同一深度不同方向上的压强大小相同。所以这道题错误的应该是C。上表面受到的压力竖直向下，下表面受到的压强竖直向上。

3. 阿基米德原理

浸入液体中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。数学表达式：F浮=G排=ρ液gV排

4. 运用阿基米德原理应注意的问题

（1）阿基米德原理既适用于液体，也适用于气体。

（2）物体所受的浮力只与物体浸入的液体的密度以及物体所排开的液体的体积有关，而与物体的质量、密度、形状、容器中液体的多少、物体在液体中的位置以及物体在液体种运动状态等都没有关系。

（3）公式F浮=G排=ρ液gV排求的是物体排开液体的重力，而不是物体的重力。公

式中的V排指物体浸在液体内的体积，而不是物体的体积。

（4）注意统一用国际单位。

例1：（全国物理竞赛河南赛区试题）一物体浮在液面上，露出液面的体积为V1,液面下的体积为V2，则液体的密度与物体的密度之比ρ液/ρ物应等于（）

A.V1/V2

B.V2/V1

C.V2/(V1+V2)

D.(V1+V2)/V2

分析：飘浮的物体一定要抓住平衡状态：浮力=物体的重力

ρ液V排g=ρ物V物g V排/V物=ρ物/ρ液

所以ρ液/ρ物= V物/V排=(V1+V2)/V2

答案：D

总评：对于飘浮的物体，物体密度是液体密度的几分之几，那么进入液体中的体积就占物体总体积的几分之几。

例2∶（1999年全国物理竞赛初赛试题）已知空气的密度为1.29kg/m3,人体的平均密度与水的密度相当。质量为60kg的人在空气中受到的浮力大约是________N。

解答：

V人=M/ρ水=60×10-3m3

F浮=ρV人g

=1.29kg/m3·60×10-3m3·9.8N/kg=0.774N

例1：（2002年南京市中考试题）如图所示，将一挂在弹簧秤下的圆柱体金属块缓慢浸入水中（水足够深），在圆柱体接触容器底之前，图乙中能正确反映弹簧秤示数F和圆柱体下表面到水面距离h关系的图像是（）

分析：现在物体受到三个力作用，重力、拉力和浮力。而且重力等于弹簧秤拉力和物体所受浮力之和。没有进入水中前，拉力等于重力。当圆柱体金属块缓慢浸入水中时，排开水的体积逐渐增大，浮力也逐渐增大，拉力就减小。当金属块完全没入水中后，不管浸入多深，浮力只与排开水的体积有关系，与浸入的深度没有关系，浮力不变。拉力也就不变了。所以整个过程拉力先减小，后不变。

例2：（2000年天津中考试题）一只未点燃的蜡烛的下表面固定一极小铁钉使蜡烛能直立飘浮在水面上，露出长度为L，如图所示。当把蜡烛水面以上部分截去后余下的部分（）

A. 还重新露出水面

B. 不会重新露出水面

C. 以上两种可能都有

D. 无法判断是否会重新露出水面

分析：原来的状态，也就是排开水的重力（浮力）等于整个蜡烛的重力。假设把蜡烛水面以上部分截去后，蜡烛不动，那么浮力就不变，但是重力变小了，也就是此时的浮力大与重力，蜡烛肯定上浮。所以答案A 。

例3：一空心球放入水中有1/10体积露出，如果水中再注入足够多的煤油，该球浸入煤油与水中的体积之比是____________。

分析：煤油密度比水小，当注入足够多的煤油后，球将悬浮于煤油与水相交的界面之间，水对球的浮力与煤油对求得浮力之和应等于球受到的重力，根据力的平衡条件列方程。

F 浮=F 浮煤+F 浮水 ρ

水

g （9V/10）=ρ

煤油

gV 煤油+ρ

水

gV 水

V=V 煤油+V 水 解之：V 煤油：V 水=1：1

例4：如图所示，小容器A 底部有一半径略小于r 的圆洞，上面用一半径为r 的小球盖住，容器A 内的液体密度为ρ1，大容器B 内的液体密度为ρ2，两容器液面相平，距容器A 底部高为h ，求小球重量G 至少多重时才能盖住圆洞。

分析：小球能盖住圆洞的条件是：小球所受的重力至少等于小球在两种液体种所受的浮力，即G ≥F 浮。但小球的上半球与下半球的液体密度不相同，且上半球的下底面与液体ρ1不接触，下半球的上部也不与液体ρ2接触，因为球所受得浮力F 浮不能用ρgV 来求。而等于液体ρ2对球向上的压力F 上与液体ρ1对球向下的压力F 下之差。 解：将上、下半球分开进行受力分析。

对于上半球，设想它全部处在液体1ρ中，它所受的浮力应等于液体1ρ对上半球底面向上的压力与液体1ρ对上半球表面向下的压力之差：