全国通用版2020中考物理大一轮第7章浮力专项突破四浮力的相关计算素养突破课件20200218171

2.(2019·福建中考)如图,气球下面用细线悬挂一石块,它们恰好悬浮 在水中。已知石块与气球的总重力为G总,则气球受到的浮力F浮< G总(选填“>”“<”或“=”);若水温升高,石块将上浮 (选填“上浮”“下 沉”或“保持悬浮”)。
解析:气球下面用细线悬挂一石块,它们恰好悬浮在水中。 则F浮气球+F浮石块=G总, 所以气球受到的浮力F浮气球<G总; 水温升高时,气球内空气的体积变大,排开水的体积变大, 由F浮=ρ水V排g, 气球受到的浮力将变大;石块受到的重力不变,此时气球和石块受 到的浮力大于自重,石块将上浮。
4.(2018·重庆中考)水平升降台面上有一个足够深、底面积为40 cm2的柱形容器,容器中水深20 cm,则水对容器底部的压强为2 000 Pa,现将底面积为10 cm2、高20 cm 的圆柱体A悬挂在固定的弹簧测 力计下端,使A浸入水中,稳定后,A的下表面距水面4 cm,弹簧测力计 的示数为0.8 N,如图所示,然后使升降台上升7 cm,再次稳定后,A所 受的浮力为1.2 N。(已知弹簧受到的拉力每减小1 N,弹簧的长度 就缩短1 cm,g取10 N/kg)
对应练1如图所示,一个重5.4 N的金属块用细线挂在弹簧测力计 下,浸没水中后金属块受到的浮力是2 N,此时弹簧测力计的示数是 3.4 N。
解析:此时弹簧测力计的示数 F=G-F浮=5.4 N-2 N=3.4 N。
类型二 阿基米德原理 例2(2019·安徽全椒县一模)如图所示,用细绳将质量为400 g,体积 为500 cm3的木块系住,使木块浸没在液体中,当木块静止时细绳对 木块的拉力为2 N,液体的深度为20 cm,则木块在液体中所受的浮 力为6 N,液体对容器底部的压强为2 400 Pa。(g取10 N/kg)
液体对容器底部的压强
p=ρ液gh=1.2×103 kg/m3×10 N/kg×0.2 m=2 400 Pa。
对应练2(2019·湖南湘西州中考)一个体积为1×10-3 m3的铁球浸 没在水中,它受到水对它的浮力为10 N(水的密度为1×103
kg/m3,g取10 N/kg)。
解析:铁球浸没在水中时排开水的体积V排=V=1×10-3 m3, 铁球受到水的浮力F浮=ρ水gV排=1×103 kg/m3×10 N/kg×1×10-3
3.(2019·天津中考)小明在学习“阿基米德原理”时,做了如图所示的 实验。由图可知物体A所受浮力为1 N;由阿基米德原理可知,丙图 中弹簧测力计的示数应为15 N。
解析:物体浸没在液体中受到的浮力F浮=2 N-1 N=1 N; 根据阿基米德原理可知G排=F浮=1 N; 由于F丙-F丁=G排,所以,F丙=G排+F丁=1 N+0.5 N=1.5 N。
解析:水对容器底部的压强
p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.2 m=2 000 Pa;
物体A下表面距水面4 cm时受到的浮力
F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×4×10×10-6 m3=0.4 N,
根据力的平衡,物体的重力
G=F浮+FT=0.4 N+0.8 N=1.2 N; 升降台上升7 cm,相当于物体A向下移动7 cm(假设A物体未向上移 动) 此时物排开水的体积增加量
kg/m3)
解析:当飞机停在水面上时,由漂浮条件可得飞机受到的浮力
F 浮=G=mg=38×103 kg×10 N/kg=3.8×105 N;
根据 F 浮=ρ 水 gV 排可得排开水的体积
V
排=���������水���浮������
=
1.0×
3.8×105 103 kg/m3
N
=38
×10N/kg
m3。
F浮=G空载=m空载g=22×103 kg×10 N/kg=2.2×105 N;
(2)满载时需要下沉时潜水器排开海水的体积V排=V船=30 m3,
此时F浮'=ρ海gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×30 m3=3×105 N, 满载总重力G满=m满g=(22×103 kg+240 kg)×10 N/kg=2.224×105 N, G注水=F浮'-G满=3×105 N-2.224×105 N=7.76×104 N,
类型一 称重法
例1(2019·安徽一模)在弹簧测力计下悬挂一个铝球,在空气中测
力计示数是5.4 N,把铝球浸没在水中时,弹簧测力计的示数是2.4 N,
则铝球在水中受到的浮力为3 N,该铝球是空心 (选填“空心”或
“实心”)的。(g取10 N/kg,ρ铝=2.7×103 kg/m3)。 解析:铝球所受浮力
面恰好相平,此时蜡块在水中的长度 L1=L-������水������-水������蜡L0 G1、G2、ρ 水、ρ 蜡、L、L0 来表示)
。(结果用
解析:蜡块与铁块通过轻质细绳相连,竖立漂浮在水面上时,根据漂
浮条件可知,F浮=G1+G2; 当蜡块漂浮时,根据阿基米德原理可得
V
排=���������水���浮������
综上,升降台上升7 cm,物体受到的浮力
F浮1=ρ水gV排'=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×12.4×10×10-6 m3=1.24
N>G, 物体将漂浮,所受浮力等于重力,F浮2=1.2 N。
5.(2018·广西桂林中考)如图所示,一段粗细、质量均匀的蜡块,重为
G1,长为L,与一重为G2的铁块通过轻质细绳相连,竖立漂浮在水面上, 露出水面的长度为L0,则蜡块和铁块所受水的浮力F浮=G1+G2 ,若 多次截掉蜡块露出水面的部分,直到蜡块上表面与水
10×7×10-6 m3=7×10-5 m3,
液体在容器中上升的高度
h 上升=������容������增-������������ = (407-×101)0×-510m-43m2=3070m=73 cm。
物体 A 向下移动 7 cm,物体受到的浮力增大, F 增=ρ 水 gV 增'=1.0×103 kg/m3×10 N/kg× 7+73 ×10×10-6 m3=23.8N, 因已知弹簧受到的拉力每减小 1 N,弹簧的长度就缩短 1 cm, 故此时弹簧将缩短23.8cm,升降台上升 7 cm, 物体浸没在液体中的深度是 4 cm+7 cm+73cm-23.8cm=4 cm+238cm23.8cm=12.4 cm,
解析:木块的重力G=mg=0.4 kg×10 N/kg=4 N,
由题图可知,木块静止在液体中,木块受向上的浮力、向下的重力 和向下的拉力, 由力的平衡条件可得,木块在液体中所受的浮力
F浮=G+F拉=4 N+2 N=6 N; 木块排开液体的体积:
V排=V=500 cm3=500×10-6 m3,
由F浮=ρ液V排g得液体的密度 ρ 液=������������排浮������ = 500×10-66mN3×10N/kg=1.2×103 kg/m3,
则由G=mg=ρgV可得注入水的体积
V 注入=������������注水入������ =1.0×170.37k6g×/1m034×N10N/kg=7.76 m3。
1.(2019·湖南怀化中考)一个重为0.5 N的木块放入装有水的烧杯 中,木块处于漂浮状态,则木块受到的浮力是0.5 N;若再沿烧杯壁 往烧杯中缓慢地倒入浓盐水,则木块受到的浮力将不变 (选填“变 大”“不变”或“变小”)。
解析:将重为0.5 N的木块放入装有水的烧杯中,静止时木块处于 漂浮状态,所以木块所受浮力的大小为F浮=G=0.5 N; 木块漂浮,所以木块的密度小于水的密度,如果再沿烧杯壁往烧杯 中缓慢地倒入浓盐水,木块的密度不变,水的密度变大,所以,木块仍 然漂浮,所受浮力F浮'=G=0.5 N,所以浮力不变。
铁块的体积 V2=V 排-V 蜡浸=���������1���水+������������2 − (������������-������������蜡0)������������1;
当蜡块上表面与水面恰好相平,即悬浮时,
V 排'=������������1V1+V2
=������������1
×
专项突破(四) 浮力的相关计算
1.计算浮力的方法
(1)称重法:F浮=G-F(用弹簧测力计测浮力)。 (2)压力差法:F浮=F向上-F向下(用浮力产生的原因求浮力)。 (3)漂浮、悬浮:F浮=G物(二力平衡求浮力)。 (4)阿基米德原理:F浮=G物或F浮=ρgV排(知道物体排开液体的质量 或体积时常用)。 2.浮力计算题方法总结
+
������1+������2 ������水������
方法归纳压力差法是根据浮力的定义来计算浮力的,物体上下两 表面的压力差就是浮力的大小。
平衡法是根据物体的漂浮或悬浮时重力与浮力是一对平衡力,来 计算浮力。
对应练3“蛟龙号”是我国首台自主设计、自主集成研制、世界上 下潜最深的作业型深海载人潜水器。“蛟龙号”体积约为30 m3,空 载时质量约为22 t,最大荷载240 kg。
(1)确定研究对象,认准要研究的物体。 (2)分析物体受力情况,判断物体在液体中所处的状态(漂浮、悬 浮、下沉、上浮)。 (3)根据浮沉条件列出等式(一般平衡状态的居多)。
3.必须弄清楚的一些概念
①物重G与视重F。②物重G与物体排开的液体重G排。③浸在 (浸入)与浸没(没入)。④上浮、漂浮、悬浮。⑤物体的密度ρ物与 液体的密度ρ液。⑥物体的体积V物、物体排开液体体积V物、物体 露出液体的体积V露。
F 浮=G-F 拉=5.4 N-2.4 N=3 N; 由 F 浮=ρ 液 gV 排可得铝球的体积 V=V 排=���������水���浮������ = 1×103 kg3/mN3×10N/kg=3×10-4 m3=300 cm3; 由 G=mg 可得铝球的质量 m=������������ = 150.N4/Nkg=0.54 kg=540 g; 铝球的密度 ρ=������������ = 30504c0mg 3=1.8 g/cm3<ρ 铝,所以该球为空心的。
������1 ������蜡������
+Biblioteka Baidu
������1+������2 ������水������
−
(������������-������������蜡0)������������1;
则 F 浮'=G 蜡剩+G2,
即 ρ水g
������1 ������
×
������1 ������蜡������
4.解浮力问题经常用到的一些规律和概念
①二力平衡条件(推广到三力平衡)。②密度。③液体内部压强
规律。④浮力。⑤阿基米德原理。⑥物体浮沉条件。
5.漂浮问题“五规律”(历年中考考查频率较高) 规律一:物体漂浮在液体中,所受的浮力等于它受到的重力。 规律二:同一物体漂浮在不同液体里,所受浮力相同。 规律三:同一物体漂浮在不同液体里,在密度大的液体里浸入的 体积小。 规律四: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。 规律五:将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力等 于液体对物体增大的浮力。
(1)“蛟龙号”空载漂浮在水面时受到的浮力为多大? (2)若“蛟龙号”某次满载时下沉是采用注水方式实现的,则至少注
入水的体积是多少?(海水密度取1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
答案:(1)2.2×105 N (2)7.76 m3
解析:(1)“蛟龙号”空载漂浮在水面时,根据漂浮条件可知潜艇受到 浮力
=
������1+������2 ������水������
根据 G=mg=ρVg 可得蜡块体积 V1=���������蜡���1������
由于露出水面的长度为 L0,则蜡块漂浮时浸在水里的体积为
V 蜡浸=������-������������0V1=(������������-������������蜡0)������������1,
m3=10 N。
类型三 压力差法、平衡法(漂浮或悬浮) 例3(2019·湖北宜昌中考) 如图是我国自主研制的首款大型水陆两栖飞机“鲲龙AG600”,某 次执行任务时它的质量为38 t,当它停在水面上时,排开水的体积是
38 m3,受到的浮力为3.8×105 N。(g取10 N/kg,ρ水=1×103