浮力和机械效率

【教学内容】

1.阿基米德原理:

2.公式：

3.物体的沉浮条件：

1、2010年5月31日，一场特大暴雨突袭广西某市，致使该市某中学一千多名师生被洪水围困！武警某部官兵利用冲锋舟为学校师生开辟了水上生命线，该冲锋舟自重为0.6×104N，满载时排开水的体积为1.5m3，吃水深度为0.5m。（已知ρ水=1.0×103kg/m3，取g＝10N/kg），求：

（1）冲锋舟满载时底部所受水的压强多大？

（2）冲锋舟满载时所受的浮力是多少？

（3）假设每人的平均质量为60kg，为保证安全，冲锋舟最多能承载多少人？

2、2010年4月，墨西哥湾的海底石油开采平台发生火灾，泄漏的石油造成石油公司和科学家对泄露量上发生争论。小明认为应先测量石油密度才能估算，他设计了如图所示的装置。在杯子内盛有适量石油，放入一个质量是5.6×10-3 kg，边长是2cm的正方体物块，有3/4的体积浸没在石油中，此时石油深度为0.1m（g =10N/kg）。求：

（1）石油的密度为多少（保留两位小数）

（2）石油对杯底的压强是多少？

3、如图所示容器中装有两种互不相溶且界限分明的液体，密度分别为ρ1、ρ2将一圆柱体放入容器中，圆柱体的密度为ρ3．静止时圆柱体的上表面到分界线的距离为L1，如图1所示．将第一个圆柱体取出，再将另一形状与体积完全相同，但用不同材料制成的圆柱体放入容器中，静止时圆柱体的上表面到分界线的距离为L2，如图2所示，求后一圆柱体密度。

4、如图所示，某同学在薄壁平底试管中装入一些沙子，管口密封，制成一个“土密度计”。当把它放入水中竖直漂浮时，试管露出水面的高度为5cm；当把它放入某液体中竖直漂浮时，试管露出液面的高度为7cm．若试管和沙子的总质量为30g，试管的横截面积为1.5cm2，水的密度为

1×103kg/m3．求：（1）试管在水中漂浮时受到的浮力；（2）在水中漂浮时，水对试管底部的压强；（3）某液体的密度．（取g = 10N/kg，小数点后保留两位小数）

5、上周学校购买了一批水龙头，据商家说其材料铜质的，实验室的老师组织九年级的一些同学通过实验来验证商家的说法。他们把一个水龙头用轻质细线捆好后挂在弹簧测力计上，在空气中测得它的

重力为1.6N，再把这个水龙头浸没在水中，如图所示，这时弹簧测力计的读数为1.4N（ρ铜=8.9×103kg/m3，g=10N/kg）。求：（1）每个水龙头的质量是多少？（2）这个水龙头浸没在水中时所受到的浮力有多大？（3）这批水龙头的密度是多少？商家的说法是否正确？

6、年5月18日国际博物馆日，广东南澳海域的“南澳I号”水下考古发掘现场，成为了本处度由国家文物局主办的“文化遗产博览月“开幕地点，如图为打捞沉船里一货箱的模拟图片，问：

（1）用声呐探测到沉船的回声时间是0.04s，沉船在水下的深度为多少？（声音在海水中的传播速度1450m/s）（2）海水对沉船的压强为多少？（不计沉船的高，海水的密度约为1.03x103Kg/m3）（3）己知动滑轮及附属部件的总重为3000N，将一重为4000N的货箱匀速打捞出水面时，每根钢绳的拉力F为多大？

（4）若每只货箱重力相同且不可分割，钢绳的最大拉力为5000N，则在货箱离开水面被匀速拉起的过程中，该滑轮组的机械效率最大可达多少？（不计摩擦和钢绳重）

7、今年春，我国西南部分地区发生了特大旱灾，解放军某部在一个很深的山洞中找到了水源，水深4m。官兵们用图所示的装置提取一桶水进行抽样检测，已知金属桶的容积为2×l0一3m3，在匀速提起桶的过程中，桶露出水面前的拉力为l0N，完全露出水面后，拉力变为35N（绳子与滑轮间的摩擦及绳重不计，g=10N／㎏）。求：

（1）水底受到水的压强；（2）金属桶的质量；（3）金属桶的金属密度。

8、今年初，河池大部分地区出现了严重的旱灾，人畜饮水困难，许多群众需要到很远的地方挑水饮用。小宇同学在挑水时为防止水溅出桶外，在水面上放上一薄木板，如图乙所示，木板有3/4的体积没入水中．若该木板的体积为200cm3，桶内水深为35cm。求：

（1）薄木板受到的浮力；（2）桶底受到水的压强。

（3）若这担水总重360N，扁担与肩膀的接触面积为20cm2，则小宇肩膀受到的压强为多大？

二、功、功率

1.对于简单机械来说，提升重物时，克服___________所做的功为有用功,实际拉力做的功为________.那么机械效率的计算公式可写作η=_____________.

2、在力学中，功包含两个必要的因素分别是和，计算功的公式W= 。克服重力做功的公式为W= ，克服阻力做功的公式为W= 。

1、简单的有关滑轮组的机械效率的计算

例1：用如图1所示滑轮组将重6×102N的物体匀速提高2m，拉力所做的功为2×103J，所

用的时间为20s。求：

（1）有用功；（2）拉力的功率；（3）该滑轮组的机械效率。

跟踪练习：1、如图1是伍实同学在测量滑轮组的机械效率实验的图形，重物的质量为200g，

每个滑轮的质量都为50g，不计绳子与滑轮、滑轮轴之间的摩擦，使用滑轮组使钩码匀速直线上升1 0㎝，则人的拉力大小为N，有用功为J，额外功为J，机械效率为．2、用如下图所示的滑轮组吊起重物，不计绳重和摩擦。

（1）当物重为150N时，绳端所用的拉力是60N，此时滑轮组的机械效率是多少？

（2）当所吊重物为300N时，10s内重物被匀速提高2m时，绳端拉力做功的功率是多少？

2、有关斜面的机械效率的计算

例题：如图所示。斜面长1m，搞0.2m．；将10N重的物体A从斜面底端匀速拉到斜面顶端，需要用平行于斜面的力2.5N，那么：

(1)斜面的机械效率是多少?

(2)重物上升过程中克服摩擦做了多少额外功?

(3)为了提高该斜面的机械效率，同学们提出了一些建议：

A、以较快的速度将重物匀速拉到斜面顶端

B、以较慢的速度将重物匀速拉到斜面顶端

C、改用光滑的、板长和高度均不变的斜面

其中建议____________可以达到目的；理由是：______________________

跟踪练习：1、如图所示装置将重为100N的物体匀速从斜面的底端拉至顶端。已知斜面的长是5m，高是2m，拉力F=50N，则该装置的机械效率为（）

2、如图所示，将体积为2.0×10-3m3的木块，沿斜面匀速上拉时弹簧测力计的示

数为4N，松木沿斜面移动1m，上升的高度为30cm。求：

（1）松木块的重力。

（2）斜面的机械效率。（g=10N/kg，ρ木=0.5×103kg/m3）