浮力的计算及其应用

总复习：浮力

【考纲要求】

1、了解浮力的概念，知道浮力的方向及产生的原因；

2、理解阿基米德原理，熟练掌握原理的内容、公式以及阿基米德原理的适用范围；

3、运用浮力知识解决有关问题；

4、知道物体浮沉条件；

5、知道浮力的利用。

【知识网络】

【考点梳理】

考点一、浮力

当物体浸在液体或气体中时会受到一个竖直向上托的力，这个力就是浮力。

要点诠释：

1. 一切浸在液体或气体里的物体都受到竖直向上的浮力。

2. 浮力=物体重-物体在液体中的弹簧秤读数，即F浮=G-F′。

3. 阿基米德原理：浸在液体里的物体受的浮力，大小等于它排开的液体受的重力。

用公式表示为：F

浮=G排。

(1)根据阿基米德原理可得出计算浮力大小的数学表达式；F浮=G排=m液g=ρ液gV排。

(2)阿基米德原理既适用于液体也适用于气体。

考点二、浮力的应用

1.浸在液体中物体的浮沉条件

(1)物体上浮、下沉是运动过程，此时物体受非平衡力作用。下沉的结果是沉到液体底部，上浮的结果是浮出液面，最后漂浮在液面。

(2)漂浮与悬浮的共同点都是浮力等于重力，在平衡力的作用下静止不动。但漂浮是物体在液面的平衡状态，物体的一部分浸入液体中。

悬浮是物体浸没在液体内部的平衡状态，整个物体浸没在液体中。

上浮漂浮悬浮下沉

ρ物＜ρ液ρ物＜ρ液ρ物=ρ液ρ物＞ρ液

G物＜F浮G物=F浮G物=F浮G物＞F浮

2.应用

(1)轮船

①原理：把密度大于水的钢铁制成空心的轮船，使它排开水的体积增大，从而来增大它所受的浮力，故轮船能漂浮在水面上。

②排水量：轮船满载时排开的水的质量。

(2)潜水艇

原理：潜水艇体积一定，靠水舱充水、排水来改变自身重力，使重力小于、大于或等于浮力来实现上浮、下潜或悬浮的。

(3)气球和气艇

原理：气球和飞艇体内充有密度小于空气的气体(氢气、氨气、热空气)，通过改变气囊里的气体质量来改变自身体积，从而改变所受浮力大小。

3.浮力的计算方法

压力差法：F

浮=F向上

-F向下

阿基米德原理法：F

浮=G排

=ρ液gV排

力的平衡法：受力分析

考点三、液面升降

确定液面的升降，只要比较变化后的V

排与变化前的V

排

的大小。

1. 冰熔化后液面升降

(1)纯冰在液体中，冰熔化后液面升降。

①，如冰浮于盐水中，冰熔化后，液面上升。

②，冰熔化后，液面下降。

③，液面不变。

(2)冰中含杂质，冰熔化后，水面升降。

①，若冰中有铁、铜、铝、石块等，冰熔化后，水面下降。

②，如冰中有木块、蜡、气泡，冰熔化后，水面不变。

③，水面不变。

2. 漂浮在液面的“载体”

当把所载的物体取出放入液体中时，如，容器中液面下降，当时，容器中液面不变。

考点四、几个规律问题

1. 同一物体浮在不同液体中

是一个定值，都等于，此时与成反比(密度计原理，轮船浮在海中或浮在江河中，一木块分别浮在不同液体中)。

2. 同种物质组成的不同物体，浮在同一种液体中

，为一定值，等于(浮在液体中的物体，将露出液面部分切去，物体上浮又露出液面，为定值，等于)。

3. 漂浮在液体中的物体

浮力的变化等于物体重力的变化。

【典型例题】

类型一、基础知识

1、如图所示，在容器中放一个上、下底面积均为10 cm

2、高为5 cm，体积为80 cm3的均匀对称石鼓，其下底表面与容器底部完全紧密接触，石鼓全部浸没于水中且其上表面与水面齐平，则石鼓受到的浮力是( )

A、0

B、0.3N

C、0.5N

D、0.8N

【思路点拨】由于下底面与容器紧密接触，因为圆柱底面与水缸底面紧密接触，所以没有向上的压力，又圆柱上底面与水面相平，所以也没有向下的压力，这部分与浮力无关，排开水的体积的计算应去掉中间圆柱的体积。

【答案】B

【解析】石鼓排开水的体积：

V排=80cm3-10cm2×5cm=30cm3=30×10-6m3，

石鼓受到水的浮力：

F浮=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×30×10-6m3=0.3N。

【总结升华】本题考查了学生对阿基米德原理的掌握和运用，关键在于排开液体体积的计算。

举一反三：

【变式】如图所示，A、B是能自由移动的物体，C、D是容器自身凸起的部分，现往容器里注入一些水，则下列说法错误的是()

A．B物体一定受浮力作用B．A物体一定受浮力作用

C．C部分一定受浮力作用D．D部分一定受浮力作用

【答案】D

2、(2015•佛山)如图所示，弹簧测力计下端悬挂一高度为l、质量为m的圆柱体，它在水中受到最大浮力为，圆柱体下表面刚刚与水面接触到全部浸没后，测力计示数F

拉

及

圆柱体所受的浮力F

浮

分别与浸入水中深度h关系图正确的是()

A．B．

C．D．

【思路点拨】①根据F

浮=ρ

液

V

排

g可知影响浮力大小的因素是液体的密度和物体排开液体的

体积；②由上可知，金属块逐渐浸入水中的过程中，浮力是先变大后不变的。弹簧测力计

的示数F

示=G﹣F

浮

，重力是一定的，浮力变大，弹簧测力计的示数变小，浮力不变，弹簧

测力计的示数不变。

【答案】A

【解析】①圆柱体下表面刚刚与水面接触，没有受到浮力；然后随着浸入水中深度的逐渐

增大到全部浸没时物体排开水的体积逐渐变大，根据F

浮=ρ

液

V

排

g可知受到的浮力逐渐变大；

当浸没时，物体排开液体的体积最大，受到浮力最大为，然后浮力保持不变，故CD错误。②由上可知，金属块逐渐浸入水中的过程中，浮力是先变大后不变的。弹簧测力计的