初中物理复习 浮力计算及物体浮沉条件.docx

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1、浮力计算及物体浮沉条件一、 知识点1浮力：浸在液体（气体）中的物体，受到液体（气体）对其竖直向上的托力。2浮力是由于受到液体对物体向上和向下的压力之差产生的。液体的压力、压强又是由液体受到重力产生的，所以在没有重力的环境中，物体浸没在液体中不受浮力。3计算物体所受浮力的方法：(1)称重测量法：F浮=G空G液（G空是物体在空气中称重时的示数，G液是物体浸在液体中时的示数）。(2)压力差法：F浮= F向上F向下(3)阿基米德原理法：F浮=G液排=液gV排(4)浮沉状态判断法：物体悬浮：F浮=G物；物=液物体漂浮：F浮=G物；物液物体下沉；F浮G物；物液注意：(1)、 (4)本质上都属于受力分析法，

2、利用受力分析来计算浮力是解决浮力题更加常用的方法。二、例题精讲【例1】（2005连云港）一个盛有盐水的容器中悬浮着一个鸡蛋，容器放在斜面上，如图所示图上画出了几个力的方向，你认为鸡蛋所受浮力的方向应是（）AF1BF2CF3DF4考点：浮力产生的原因分析：从浮力产生的原因和浮力的方向去解答此题解答：解：鸡蛋悬浮在液体中，此时鸡蛋上、下表面受到的压力不同，这个压力差就是鸡蛋所受浮力，因浮力的方向总是竖直向上的，所以F3正确；故选C【例2】（2014龙岩）如图所示，Q为铜制零件，其上部为边长L=0.2m的立方体，下部为边长l=0.1m的立方体Q的下表面与容器底部粘合，且水面恰好与Q上表面相平，则零件

3、所受的浮力为（g取10N/kg）（）A0NB20NC60ND80N考点：浮力大小的计算专题：浮力分析：知道浮力的产生是上下表面的压强差，那么下部立方体由于与与容器底部粘合，水没有产生向上的压力；上部立方体的下表面积的一部分受到压力，则求出受力面积，利用p=gh求出下表面的压强，然后利用F=PS即可求得立方体受到水对它的浮力大小解答：解：下部立方体由于与与容器底部粘合，水没有产生向上的压力；上部立方体的下表面积的一部分（与水接触）受到向上的压力，S=L2l2=（0.2m）2（0.1m）2=0.03m2，上部立方体的下表面的压强为p=gh=1.0103kg/m310N/kg0.2m=2000pa，

4、浮力的产生是上下表面的压强差，F浮=pS=2000Pa0.03m2=60N故选C【例3】（2011东营）如图所示，将三个小球放入水中，A球漂浮在水面上（部分露在水面以上），B球悬浮在水中，C球沉至容器底（对容器底有压力）已知A、B两球质量相等，B、C两球体积相等则下列说法正确的是（）AC球的体积大于A球的体积BA球所受浮力大于C球所受浮力CB球所受浮力大于C球所受浮力D三球所受浮力相等考点：浮力大小的计算；物体的浮沉条件及其应用专题：计算题；压轴题分析：知道A、B质量相等，A球漂浮、B球悬浮，利用漂浮、悬浮条件得出AB球受到的浮力关系；知道B、C的体积相等，放入水中后，B球悬浮，C球下沉至容器

5、底部，利用阿基米德原理比较BC两球受到的浮力关系和受到重力的关系然后即可得出结论解答：解：由图可知，A球漂浮，B球悬浮，C球下沉至容器底部，A球漂浮，A球受到的浮力：FA=GA=mAg，B球悬浮，B球受到的浮力：FB=GB=mBg，mA=mB，FA=FB；B球悬浮，C球沉到水底，B、C的体积相等，B、C球排开水的体积相同，F浮=水v排g，B、C两球受到的浮力：FB=FC；FA=FB=FC，故D正确；故选D【例4】一个木块漂浮在水面，有体积露出水面，将它放在某种液体中漂浮时，有体积露出液面，则木块的密度为_kg/m3，液体的密度为_kg/m3考点：物体的浮沉条件及其应用专题：浮沉的应用分析：要解

6、决此题，需要知道物体漂浮时浮力等于重力首先根据木块漂浮在水中时的情况计算出木块的密度，后根据木块漂浮在液体中的情况计算出液体的密度同时此题还要用到阿基米德原理公式F浮=液gV排，而重力G=mg=Vg解答：解：由=得，m=V因为木块漂浮在水中，所以F浮水=G木即水g（1V木）=木V木g解得木=水=103kg/m=0.6103kg/m3又因为木块在液体中漂浮，所以F浮液=G木液g（1V木）=木gV木则液=木=0.6103kg/m3=0.8103kg/m3故答案为：0.6103；0.8103【例5】（2012杭州）小吴同学为探究力之间的关系做了如图所示的实验将弹簧测力计下端吊着的铝块逐渐浸入台秤上盛

7、有水的烧杯中，直至刚没入水中（不接触容器，无水溢出）在该过程中，下列有关弹簧测力计和台秤示数的说法正确的是（）A弹簧测力计的示数减小，台秤示数不变B弹簧测力计的示数不变，台秤示数也不变C弹簧测力计的示数减小，台秤示数增大D弹簧测力计的示数不变，台秤示数增大考点：浮力大小的计算；力的合成与应用；阿基米德原理专题：压轴题；动态预测题；推理法分析：分别对铝块、烧杯及水受力分析，根据力的平衡条件得出弹簧测力计示数和台秤示数的表达式，再根据阿基米德原理即可判断铝块逐渐浸入台秤上盛有水的烧杯中、直至刚没入水中两者示数的变化解答：解：（1）对铝块受力分析可知：铝块受竖直向下的重力、竖直向上弹簧测力计的拉力和

8、浮力，由平衡条件得：G铝=F+F浮，F=G铝F浮，在铝块完全浸没前，V排逐渐增大，F浮逐渐增大，弹簧测力计的示数F逐渐减小（2）对烧杯及水受力分析可知：受烧杯及水竖直向下的重力，铝块向下的压力F压=F浮，台秤的支持力FN，由平衡条件得：台秤的支持力FN=G+F压，在铝块完全浸没前，V排逐渐增大，F压=F浮逐渐增大，FN逐渐变大，台秤的示数增大故选C【例6】（2009大兴区一模）如图所示，柱形容器的底面积为500cm2，重为5N的木块A在水中处于静止状态，此时绳子的拉力为3N，若绳子突然断了，待木块再次静止时，容器中的水面将下降（）A0.6102mB0.4102mC1.6102mD1.0102m

9、考点：阿基米德原理专题：浮力分析：绳子拉力是3N，栓在木块下面那么如果没有绳子，那么浮力等于重力，排水重力是5N现在下面有根绳子向下拉了3N，那么要加上3N的水的重力被排开，现在绳子断了，那么水只排开5N重力的水少了重力为3N水求出3牛顿的水的体积是多少，又知道了柱形容器的底面积，体积除以底面积就是水位下降的高度解答：解：绳子受力时木块没入体积为V1，绳子，断后木块没在水中的入体积为V2水面下降h，根根据题意，可得，gV1=5N+3N=8N （1）gV2=5N （2）（1）（2）得绳子断前、断后木块木块没在水中的体积变化量V，g（V1V2）=3N，则V1V2=3104m3，V=（V1V2）=3

10、104m3，V=sh，3104m3=h500104m2h=0.6102m故选A【例7】质量相等的甲、乙两实心小球，密度之比1：2=3：2，将它们分别放入水中静止时，两球所受的浮力之比F1：F2=4：5，则乙球的密度为（）A水B水C水D水考点：阿基米德原理专题：计算题；浮力分析：知道甲乙两实心球的质量相同和密度关系，利用密度公式求两球的体积大小关系；根据两球在水中静止时受到的浮力大小关系确定甲和乙所处的状态（甲下沉、乙漂浮）；甲下沉，受到的浮力F甲=水V甲g；乙漂浮，受到的浮力F乙=m乙g=乙V乙g；根据浮力关系求乙的密度与水的密度关系解答：解：由题知，m甲=m乙，=，甲：乙=3：2，V甲：V乙

11、=2：3；两球在水中静止时的状态有下面几种情况：甲乙都下沉：如果是这样，排开水的体积之比等于V甲：V乙=2：3，由阿基米德原理可知受到的浮力也是2：3，而F甲：F乙=4：5，故不可行；甲乙都漂浮：受到的浮力都等于自重，而两球质量相等、重力相等，受浮力相等，而F甲：F乙=4：5，故不可行；甲漂浮、乙下沉：甲漂浮，F甲=G甲=mg；乙下沉，F乙G乙=mg，所以F甲F乙，而F甲：F乙=4：5，故不可行；甲下沉、乙漂浮：甲下沉，F甲G甲=mg；乙漂浮，F乙=G乙=mg，所以F甲F乙，而F甲：F乙=4：5，故可行；甲下沉，受到的浮力F甲=水V甲g；乙漂浮，受到的浮力F乙=m乙g=乙V乙g；F甲：F乙=4

12、：5，即水V甲g：乙V乙g=4：5，乙=水故选C【例8】（2009杨浦区一模）如图所示，一个重力为10牛的实心金属块，挂在弹簧秤下并浸入水中（弹簧秤未画出），当金属块的体积的浸入水中静止时，弹簧秤的示数为8牛当把金属块全部浸入水中并碰到杯底时，弹簧秤的示数将变为（）A一定2牛B一定 4牛C可能6牛D可能 3牛考点：阿基米德原理专题：浮力分析：（1）金属块所受浮力等于物体在空气中的重力减去在水中弹簧秤的拉力（称重法测浮力）；已经计算出金属块有的体积浸入水中时所收到的浮力，可利用阿基米德原理F浮=gV排计算出金属块全部浸入水中时所受到的浮力；（2）金属块全部浸入水中并碰到杯底，则此时金属块受到竖直

13、向上的支持力、拉力、浮力和竖直向下的重力，则此时测力计的示数为重力减去支持力和浮力解答：解：（1）当金属块体积的三分之一浸入水中静止，此时受到浮力：F浮=GF示=10N8N=2N，当物体全部浸入水中时，此时排开水的体积等于物体的体积，此时物体收到的浮力F浮=3F浮=32N=6N，（2）此时金属块受到竖直向上的支持力、拉力、浮力和竖直向下的重力，此时测力计的示数为：F示=GF浮F支持=10N6NF支持=4NF支持因此弹簧秤的示数要小于4N，四个选项中D符合题意故选D【例9】（2012安顺）某地在江面上修建一座大桥，如图中甲是使用吊车向江底投放长方形石料的示意图在整个投放过程中，石料以恒定速度下降

14、乙是钢绳的拉力F随时间t变化的图象（从开始投放到石料刚好接触湖底前）t=0时刻吊车开始下放石料，忽略水的摩擦阻力则下列说法错误的是（）A石料在t=20s时开始浸入水中B石料的重力是1400NC石料受到的浮力始终是500ND石料完全浸没水后钢绳的拉力为900N考点：阿基米德原理；力的合成与应用专题：压轴题；推理法；图析法分析：图象可以分成三个过程分析：前20s，钢绳的拉力不变，等于物体的重力，此时物体在水面以上；中间10s，钢绳的拉力减小，物体从与水面接触到完全浸没；最后90s，钢绳的拉力不变，此时物体完全浸没在水中解答：解：A、由图象可以看出，物体在第20s开始浸入水中此选项正确，不符合题意；

15、B、在前20s，物体的重力等于受到的拉力为1400N此选项正确，不符合题意；C、在第20s30s的过程中，物体排开水的体积不断增大，由公式F浮=液gV排知，浮力不断增大此选项错误，符合题意；D、石料完全浸没后，浮力不变，钢绳的拉力不变，始终为900N此选项正确，不符合题意故选C【拓展题】水平桌面上的烧杯内装有一定量的水，轻轻放入一小球后，从烧杯中溢出了50g的水，则下列说法正确的是（）A小球所受的浮力可能小于0.5NB小球的质量可能小于50gC小球的体积可能小于50cm3D小球的密度可能小于1.0g/cm3考点：浮力大小的计算；密度公式的应用；物体的浮沉条件及其应用解析：根据=可得：V排=V溢

16、=50cm3，G排=m排g=50103kg10N/kg=0.5N；轻轻放入小球后，有三种情况：（1）漂浮：F浮=G排=G球=0.5Nm排=m球=50g，V50cm3，=1.0g/cm3；（2）悬浮：F浮=G排=G球=0.5Nm排=m球=50g，V=50cm3，=1.0g/cm3；（3）下沉：F浮=G排=0.5NG球，m球m排=50g，V=50cm3，=1.0g/cm3；可见：F浮=0.5N，m球50g，V50cm3，可能大于1.0g/cm3，可能等于1.0g/cm3，可能小于1.0g/cm3答案：D（多选）如图所示，甲、乙两个质量相等的实心物块，其密度为甲=0.8103kg/m3，乙=0.41

17、03kg/m3，甲、乙均由弹簧竖直向下拉住浸没在水中静止，则（）A甲、乙所受浮力之比为2：1B甲、乙所受浮力之比为1：2C甲、乙所受弹簧拉力之比为1：6D甲、乙所受弹簧拉力之比为2：3考点：阿基米德原理；力的合成与应用解析：已知m甲=m乙，则G甲=G乙；甲=0.8103kg/m3，乙=0.4103kg/m3，由m=V得：=1，则V乙=2V甲，浮力F浮=gV排，则=，F乙浮=2F甲浮，=，F甲浮=G甲，=，F乙浮=G乙=G甲，甲受重力G甲、浮力F甲浮、弹簧的拉力F甲拉处于平衡状态，G甲+F甲拉=F甲浮，F甲拉=F甲浮G甲=G甲G甲=G甲，甲受重力G乙、浮力F乙浮、拉力F乙拉处于平衡状态，G乙+F乙拉=F乙浮，F乙拉=F乙浮G乙=G乙G乙=G乙=G甲，=答案：BC