浮力专题--优秀知识讲解

浮力专题--优秀

浮力专题

知识要点：

浮力的本质：浸在液体或气体里的物体向上和向下的表面受到的压力差.公式：F浮＝F下－F上

1、正确理解阿基米德原理：

浸在液体中的物体受到向上的浮力、浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力，这就是阿基米德原理，其数学表达式是：F浮=G排液=ρ液gV排。

对阿基米德原理及其公式的理解，应注意以下几个问题：

（1）浮力的大小由液体密度ρ液和排开液体的体积V排两个因素决定。浮力大小与物体自身的重力、物体的体积、物体的密度及物体的形状无关。浸没在液体中的物体受到的浮力不随深度的变化而改变。

（2）阿基米德原理对浸没或部分浸在液体中的物体都适用。

（3）当物体浸没在液体中时，V排=V物，当物体部分浸在液体中时，V排

当液体密度ρ液一定时，V排越大，浮力也越大。

（4）阿基米德原理也适用于气体，其计算公式是：F浮=ρ气gV排。

2、如何判断物体的浮沉：判断物体浮沉的方法有两种：

（1）受力比较法：

浸没在液体中的物体受到重力和浮力的作用。

F浮>G物，物体上浮；最终漂浮

F浮

F浮=G物，物体悬浮；

（2）密度比较法：

浸没在液体中的物体，只要比较物体的密度ρ物和液体的密度ρ液的大小，就可以判断物体的浮沉。

ρ液>ρ物，物体上浮；最终漂浮

ρ液<ρ物，物体下沉；最终沉底

ρ液=ρ物，物体悬浮；

对于质量分布不均匀的物体，如空心球，求出物体的平均密度，也可以用比较密度的方法来判断物体的浮沉。

3、正确理解漂浮条件：

漂浮问题是浮力问题的重要组成部分，解决浮力问题的关键是理解物体的漂浮条件F浮=G物。

（1）因为F浮=ρ液gV排，

G物=ρ物gV物，

又因为F浮=G物（漂浮条件）

所以，ρ液gV排=ρ物gV物，

由物体漂浮时V排ρ物，

即物体的密度小于液体密度时，物体将浮在液面上。此时，V物=V排+V露。

（2）根据漂浮条件F浮=G物，得：ρ液gV排=ρ物gV物，V排= ·V物

同一物体在不同液体中漂浮时，ρ物、V物不变；物体排开液体的体积V排与液体的密度ρ液成反比。ρ液越大，V排反而越小。

4、计算浮力的一般方法：

计算浮力的方法一般归纳为以下四种：

（1）根据浮力产生的原因F浮=F向上－F向下，一般用于已知物体在液体中的深度，且形状规则的物体。

（2）根据阿基米德原理：F浮=G排液=m液g=ρ液gV排，这个公式对任何受到浮力的物体都适用。计算时要已知ρ液和V排。

（3）根据力的平衡原理：将挂在弹簧秤下的物体浸在液体中，静止时，物体受到重力，浮力和竖直向上的拉力。这三个力平衡：即F浮=G物－F拉

（4）根据漂浮、悬浮条件：F浮=G物，这个公式只适用于计算漂浮或悬浮物体的浮力。

运用上述方法求浮力时，要明确它们的适用范围，弄清已知条件，不可乱套公式。

5、浮力综合题的一般解题步骤：

（1）明确研究对象，判断它所处的状态。

当物体浸没时，V排=V物，当物体漂浮时，V排+V露=V物

（2）分析研究对象的受力情况，画出力的示意图，在图中标出已知力的符号、量值和未知力的符号。

（3）根据力的平衡原理列方程，代入公式、数值、进行计算，得出结果。

典型例题解析：

例1、边长1dm的正方形铝块，浸没在水中，它的上表面离水面20cm，求铝块受的浮力？（ρ铝=2.7×103kg/m3）

解法一：

解法二：

说明：

（1）解法一适用于规则物体，解法二说明浮力大小只与ρ液、V排有关，与物体密度和深度无关。

（2）题中铝块密度是多余条件，用以检验对阿基米德原理的理解。若误将ρ铝、代入公式，求出的将是物体重力。在用公式求浮力时，要在字母右下方加上脚标。

例2、容积为1000m3的氢气球，吊篮和球壳的质量为150kg，在空气密度1.29kg/m3的条件下，这气球能载多少吨的物体停留在空中？现在需要载900kg的物体而保持平衡，应放掉多少立方米的氢气？（氢气密度为0.09kg/m3）．

解：

例3、如图3所示，底面积为80cm2的容器中盛有深30cm的水。将一质量为540g的实心铝球投入水中。问：

（1）铝球浸没在水中时受到的浮力是多大？

（2）投入铝球后，水对容器底部的压强增加了多少？

（3）若用一根最多能承受4N拉力的细绳系住铝球缓慢向上拉，当铝球露出水面的体积为多大时绳子会拉断？（已知ρ铝=2.7×103kg/m3，取g=10N/kg）。

解：

例4、如图4所示的直筒形容器的底面积为100cm2，筒内有用密度不同的材料制成的a、b两实心小球。已知a球的体积为80cm3，是b球体积的3.4倍。两球用细线相连能悬浮在水中。现剪断细线，a 球上浮，稳定后水对容器底的压强变化了40Pa。试求：

（1）细线被剪断前后水面的高度差。

（2） a、b两球的密度。（本题g取近似值10N/kg）

解：

例5、一木块在水中静止时，有13.5cm3的体积露出水面，若将体积为5cm的金属块放在木块上，木块刚好全部浸在水中，求：金属块密度？

解：这是两个不同状态下的浮力问题，分析步骤是：

（1）确定木块为研究对象，第一个状态是木块漂浮在水面，第二个状态是木块浸没水中，金属块与木块作为整体漂浮在水面。

（2）分析木块受力，画出力的示意图。

（3）根据力的平衡原理列方程求解：

甲图中：

乙图中：

说明：

（1）涉及两种物理状态下的浮力问题，往往要对两个不同状态下的物体分别进行受力分析，再根据力的平衡原理列出两个方程，并通过解方程求出结果来。

（2）本题的另一种解法是：木块增大的浮力等于金属块重，即ΔF浮=G金，请思考后继续解答。

例6、一木块浮于足够高的圆柱形盛水容器中，如图7所示，它浸入水中部分的体积是75cm3，它在水面上的部分是25cm3。（g取10N/kg）求：

（1）木块受到的浮力；

（2）木块的密度；

*（3）若未投入木块时，水对容器底部的压力为F0。试分别表示出木块

漂浮时、木块浸没时，水对容器底部的压力F1和F2；

*（4）从未投入木块到漂浮，从漂浮到浸没的三个状态中，水对容器底

部第二次增加的压力为木块浸没时水对容器底部压力的n分之一，求n的取值范围。

解析：