(一)浮力
1. 浮力产生因素:浸在液体中物体,总要受到液体对它各个面压力(先后,左右两侧面受到压力相等),液体对物体向上和向下压力之差,就是液体对浸入物体浮力。即。压力差越大,物体所受浮力越大。当物体处在漂浮状态时,浮力等于液体对物体向上压力,即。
2. 浮力方向总是竖直向上。
(二)阿基米德原理
1. 内容:浸在液体中物体,受到向上浮力,浮力大小等于它排开液体受到重力。即:。
2. 合用条件:各种液体和气体。
(三)物体浮沉条件
1. 物体浮沉条件
(1)物体上浮条件:,对实心物体。
(2)物体下沉条件:,
(3)物体悬浮条件:,。
以上三点给咱们指明判断物体沉浮或悬浮既可从力角度,即重力浮力大小关系,也可以从密度角度,即物体密度和液体密度大小关系来判断。
2. 物体上浮终结状态是漂浮,物体处在漂浮状态时,(物体某些露出液面),它与悬浮区别是:物体悬浮时,物体漂浮时。
3. 物体浮沉条件应用
(1)轮船排水量:排水量就是轮船装满货品时排开水质量。由于轮船漂浮在水面上,因此此时船受浮力等于船排开水重力。即。
(2)气球和飞艇升降靠调节气囊中气体质量来实现。
(3)潜水艇下潜和上浮靠变化自身受到重力来实现。
(4)密度计是测量液体密度仪器,依照物体漂浮时,物体浸入液体体积大小与液体密度成反比原理制成。
(四)求浮力几种惯用办法
1. 阿基米德原理。当已知液体密度和物体排开液体体积,可依照求出浮力。
2. 压力差法。如果已知或依照题给条件能求出浸在液体中物体上下表面所受液体压力,要依照求出浮力。
3. 示重差法,就是物体在空气中重与物体在液体中重差值等于浮力。即。
4. 从平衡力角度建立求浮力方程。如果物体在液体中处在漂浮或悬浮状态,则物体受重力和浮力作用,且此二力平衡,。如果物体受三个力而处在平衡状态。则要分析出重力和浮力以外第三个力方向,当第三个力方向与重力同向时,则,当第三个力方向与重力方向相反,则。
(五)物体排开液体体积几种表达办法
1. 当物体某些浸入液体时,如果题中给出露出或浸入物体体积几分之几,例如物体露出液面1/3,则。也就是用几分之几物体体积来表达。如果题中给出露出液面详细体积值,则用来表达,即。
2. 当物体所有浸入液体时,物体排开液体体积等于物体体积,则
。如果物体是空心体可用表达。
【典型例题】
[例1] 有一金属块,,将它浸没在盛满水溢水杯中时,有50mL水从溢水杯中流入量筒,求:(1)金属块体积;(2)金属块在水中受到浮力;(3)金属块在水中时弹簧秤读数;(4)金属密度是多少?
分析:一方面应当懂得金属块密度不不大于水密度,因此金属块浸没在盛满水溢水杯中溢出水体积等于金属块体积,即。依照阿基米德原理,可解得浮力。再依照示重差法,可解得金属块在水中时弹簧秤读数,即。金属块密度应依照解得。
解:
(1)金属块体积等于溢出水体积。
(2)。
(3)
(4)
[例2] 如图1所示,物体漂浮在圆柱形容器水面上,B物体上放着一种物体A时,B排开水体积为;若将A取下放入水中静止后,A、B两物体排开水总体积为V2,且,,,求容器底对物体A支持力多少?
图1
分析:A、B分开之前漂浮在水面上,则有,将A取下投入水中静止后,物体B仍漂浮在水面上,则有,而A沉入容器底部受三个力作用,即重力、支持力、浮力。则有,以上三个方程相减得:可求出N。
解:原状况A、B叠放在一起时,漂浮在水面上,则有: ①
A、B分开后B仍漂浮,A沉入水底,则有: ②
③
①-②-③得:,而
∴
[例3] 如图2所示,一圆柱形容器底面积为,重为10N,把它放在水平桌面上。容器内放置一边长为,密度为立方体木块,求:(1)桌面受压强;(2)向容器内慢慢注水,正好使木块对容器底压力为零,此时木块下底面受到压强多大?容器内水深多少?(。)
图2
分析:注水前,桌面受到压强,应等于桌面受到压力除以容器底面积。即。当慢慢向容器中注水,恰使木块对容器底压力为零时,阐明木块此时只受二个力:重力和浮力。物体处在漂浮状态。。而浮力又等于木块底部所受水压力,进而依照可求出木块底部受到压强,然后再依照求出此时水深度。
解:
(1)
。
(2)当时,木块对容器底压力为0,此时,即:,因此
∴
[例4] 高为20cm柱形容器内盛有10cm深水,如图3所示。现将一密度为,高为15cm柱形物块竖直放入水中,已知容器底面积为物块底面积3倍,则物块静止在水中时(与容器底不密合)物块对容器底压强与水对容器底压强之比是多少?
图3
分析:将物块投入水中后,水面要升高,此时,即。进而求出,由于物块对容器底有压
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