初二物理浮力
应该要考虑冰的重量吧,用计算密度的公式反推可以得到冰的重量,加上北极熊的重量,用浮力计算公式应该可以求出来。至于塑料……相信北极熊是很聪明,不会跳上去的(•̀ω•́)✧
浮力公式
运用阿基米德定律在解决一些实际问题时,应深入理解所运用的浮力公式F浮=ρ液gV排液和求重量公式G=ρgV。两式从字母看很相似,又有一定的联系,但两个式子是有区别的,应当注意几点:
1.求浮力实际上就是求物体所排开液体的重量。此处ρ液表示液体密度,决不是浸在液体中物体的密度;V排表示物体所排开的液体(或气体)的体积,它不一定等于物体的体积V。因为物体有漂浮、悬浮和浸没几种情况,只有当物体全部浸没在液体(或气体)中时,物体所排开的液体(或气体)的体积才等于物体本身的体积,即V排=V物。假如物体是漂浮的,那么V排就小于物体的体积V,V排<V物,这时V排+V露=V物。所以,在写浮力公式时应在F、ρ、V等字母的右下角一定用汉字注明,例如,区别开ρ液与ρ物;V物、V露与V排;G物、G液与G排的意义。
2.从公式F浮=ρ液gV排可以看出浮力的大小只跟液体的密度,物体排开这种液体的体积这两个因素有关。跟这个物体的密度、体积、形状、重量,以及这个物体在液体中是否运动等因素无关。若这个物体完全没入液体中时,它所受浮力的大小不受深度变化的影响。
3.在应用F浮=ρ液gV排液公式时,各物理量一般采用国际单位。密度ρ的单位是千克/米3,g=9.8牛顿/千克,体积V的单位是“米3”。浮力的单位是“牛顿”。
4.计算浮力的大小时,无论物体的外形是有规则的,还是不规则的;无论物体是实心的还是空心的;也无论物体在液体中的状态怎样,它所受浮力的大小都可以通过计算排开液体的重量得到。
5.阿基米德定律及其计算式,也适用于气体。因为在大气里的物体,它所排开大气的体积就等于它本身的体积,即V排=V物。因为大气的密度是不均匀的,随着高度的增加,则空气逐渐稀薄,密度减小,在计算时应考虑ρ气的变化。
浮力测定
根据已掌握的如质量、密度、重量、体积、压力、压强、拉力等,可归纳出计算浮力的四种方式:
1.实验法之一。根据力的平衡原则,从物体在空气中的重量减去物体在液体中的重量,即得出浮力F浮=G物G视。
2.实验法之二。根据阿基米德定律F浮=ρ液gV排液计算。
3.对于漂浮在液面或悬浮在液体中的物体,浮力等于物体的重量,即F浮=G物。
4.根据浮力产生的原因,液体对物体向上和向下的压力差就是液体对物体的浮力,即F浮=F上-F下。浮体受到的浮力等于物体的下表面受到液体向上的压力,即F浮=P·S=ρ液ghS(h为物体下表面在液面下的深度)。
浮力计算公式:F(浮)=G(物)=p(液)gV(排)
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<V物,(V物=V排+V露)。
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;
F浮<G物,物体下浮;
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;
ρ液<ρ物,物体下浮;
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<V物可得ρ液>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=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:上表面受到水的压强:
P上=ρ水gh上=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.2m=1.96×103Pa
上表面受到水的压力
F向下=P上•S=1.96×103Pa×0.01m2=19.6N
下表面受到水的压强
P下=ρ水gh下=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.3m=2.94×103Pa
下表面受到水的压力
F向上=P下•S=2.94×103Pa×0.01m2=29.4N
铝块所受浮力
F浮=F向上-F向下=29.4N-19.6N=9.8N
解法二:V排=V物=(0.1m)3=10-3m3
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×10-3m3=9.8N
答案:铝块所受浮力是9.8N。
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).
解析:由阿基米德原理可知,气球受到的浮力为:
F浮=ρgV=1.29kg/m3×9.8N/kg×103m3=1.264×104N
分析它们的受力,气球能载的物重应是浮力与它自身重量之差:
即在空中能载的物重为:G1=F浮-G=1.264×104N-150×9.8N=11.17×103N
它的质量为:
它现在多载的物体的质量为:△m=1140kg-900kg=240kg
即:△F=240×9.8N=2352N
这一个力也是由气球产生的浮力,如果放掉了一部分的氢气后,体积变小浮力也变小,所以应放掉的氢气体积为:
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)。
解析:(1)根据阿基米德原理,铝球在水中受到的浮力为F浮=ρ水•g•V排
由题意可知,V排= ,得V排=0.2×10-3m3
所以,F浮=1×103kg/m3×10N/kg×0.2×10-3m3=2N
(2)设投入铝球后水面上升的高度为H,则:
H=V/S=0.2×103m3/80×10-4m2=0.025m
水对容器底部增加的压强是:
P=ρ水•g•H=1×103kg/m-3×10N/kg×0.025m=2.5×102Pa
(3)设当铝球露出水面的体积为V露时,绳子会断,此时的浮力为F浮',则:F浮'=G-F拉
即ρ水•g•V排'= G-F拉
V排'= =1.4×10-4m3
V露=V-V排'=0.2×10-3m3-1.4×10-4m3=0.6×10-4m3
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)
解析:
(1)分析容器底部的压强变化的原因,是因为剪断细线后,a球上浮,由悬浮变为了漂浮,排开水的体积变小,液面下降,由p=ρgh可知应有:Δp=ρgΔh
故液面下降高度为:Δh= =0.004(m)=0.4(cm)
(2)经分析可知a球露出水面的体积应为液体下降的体积,所以,a球漂浮时露出部分的体积V露=ΔhS=0.4×100=40(cm3)
此后球排开水的体积为:V排=Va-V露= Va
应用阿基米德原理,对a来考虑,a球漂浮时有:ρ水gV排=ρagVa,故,ρa= ρ水=0.5×103kg/m3
把a、b看作一个整体来考虑,a、b一起悬浮时有:ρ水g(Va+Vb)=ρagVa+ρbgVb
将Va=3.4Vb代入解得:ρb=4.4ρ水-3.4ρa=2.7×103kg/m3
说明:例3与例4都是浮力与压强结合的题目,解这一类问题时,一定要抓住液体压强的变化,是因为液体中的物体浮力发生了变化,引起液体的深度的变化,才引起了压强的变化。另外 ,例4还有一个整体与局部的关系。
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?
解析: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:F浮=G木…………(1)
乙图中:F浮'=G木+G金…………(2)
(2)式-(1)式得:F浮'- F浮= G金
代入公式后得:ρ水gV木-ρ水g(V木-V露)=ρ金gV金
ρ水V露=ρ金V金
ρ金= •ρ水= ×1.0×103kg/m3=2.7×103kg/m3
答案:金属块的密度是2.7×103kg/m3。
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,
代入公式:ρ水gΔV排=ρ金gV金
其中ΔV排=13.5cm3,(它等于没有放上金属块时木块露出水面的体积。)
答:1.水中金鱼吐出的气泡在上升过程中发生的变化,气泡内的气压变(
小
),受到的浮力变(
大
)。
解析:气泡的体积变大,压强变小,而也因体积变大,
V排变大,根据F浮=ρgV排,可知浮力变大。
2.地球的引力减半后,对于漂浮在水面上的船来说,重力(
减半
),吃水深度(
不变
)
解析:引力减半后,g也减半,由G=mg可知重力减半,而物体漂浮,G=F浮,即Mg=ρgV排,g约去了,V排=M/ρ,和g没有关系,所以V排不变!
3.当潜水艇的水舱充满水时,潜水艇重---等于----潜水艇排开的水重,潜水艇就可以--悬浮-在水中;当将水舱中的水拍出一部分,潜水艇此时所受的-浮力-大于-重力-,从而-上浮-。
4.轮船是采用-空心-的办法,增大可利用的浮力。轮船的载重量大小通常用-排水量-来表示。
1.在溢水杯中装满水(水面与溢水口齐平),所以小木块放进去之后,排开的水全部溢出,
根据浮力的计算公式和方法:即物体在液体中所受的浮力等于物体所排开的液体的重力
所以溢出的水的重力为木块所受的浮力,木块漂浮在水面上,所以浮力等于重力3N,溢出的水的重力为3N,小烧杯中的水为3N,原来水的重力为5*10=50N,所以溢水杯中水的重力是50-3=47N
水溢出后溢水杯底受到水的压强是多少Pa?这一问中,溢水杯底所受的压力还是50N(可以认为是47+3,当然如果知道浮力等于溢出的水的重力的话,就更好理解了),当然也可以直接用ρ
gh计算,其中h=10cm
5kg的水的体积是5000cm^3,那么地面积是500cm^2(认为溢水杯是规则的圆柱)
压强为压力/底面积=1000pa
2.物体在液体中所受的浮力等于物体所排开的液体的重力,所以浮力等于10N
根据浮力计算公式v=1000cm^3,因为物体是全部浸入所以物体的体积是1000cm^3
物体浸入一半时,体积也是
一半,那么浮力也是一半5N
F浮=G排=ρ液gV排(阿基米德原理)=ρ液gV物(浸没)
F浮=F向上-F向下
F浮=G-F拉(用弹簧测力计吊着物体浸入液面)
F浮=G物(漂浮或悬浮)
F浮=G物-N支(沉底)
如算船的浮力 :F液=P(液密度)g V(排出的体积)
算气球的浮力 F气=P(气体密度)g V(排出的体积)
若P液大于P固,则固体会上浮
若P液小于P固,则固体会下沉
漂浮悬浮时,G等于F浮
下沉,G 大于F浮
.浮力及产生原因:浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)对它向上托的力叫浮力。方向:竖直向上;原因:液体对物体的上、下压力差。
2.阿基米德原理:浸在液体里的物体受到向上的浮力,浮力大小等于物体排开液体所受重力。
即F浮=G液排=ρ液gV排。 (V排表示物体排开液体的体积)
3.浮力计算公式:F浮=G-T=ρ液gV排=F上、下压力差
4.当物体漂浮时:F浮=G物 且 ρ物<ρ液 当物体悬浮时:F浮=G物 且 ρ物=ρ液
当物体上浮时:F浮>G物 且 ρ物<ρ液 当物体下沉时:F浮<G物 且 ρ物>ρ液
(1)只能说它们重力与浮力的合力相同.列个方程:T=mg-F浮,拉力T相同,则(mg-F浮)相同,而浮力与物质密度和物体体积有关(想浮力公式),这里没说是同种物质,因此需要讨论了;
(2)物体重力mg=0.05*10=0.5N
,而受到浮力即为排开水的重量,F浮=Mg=0.3N,可见无力受到的浮力小于重力,物体会沉下去。这样就会完全浸没水中,排开水的体积即为物体本身的体积。^_^
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月牧盐酸: 1、浮力的产生:上下表面有压力差(深度不同).2、浮力的方向:竖直向上 3、浮力的计算方法:压力差法:F浮=F向上(受到向上的力)-F向下(受到向下的力) 示数差法:F浮=G-F示(物体浸入液体中时,弹簧测力计的示数) 定律法:F浮=ρ液gV排 漂浮法:F浮=G4、阿基米德定律:浸在液体里的物体受到向上的浮力作用,浮力的大小等于被该物体排开的液体的重力.5、物体的浮沉条件:漂浮:F浮=G V排悬浮:F浮=G V排=V物 下沉:F浮
大武口区17895748775: 初二物理怎么求浮力 - ?
月牧盐酸: 求浮力的四种方法:①称重法:F浮=G物-F拉 ②阿基米德原理:F浮=G排=m排g=ρ液gV排 期中V代表被物体排开水的体积,如果物体浸没的话,V排=V物(物体本身的体积) ③浮沉条件:在物体悬浮或漂浮时,F浮=G物 ④浮力产生原因:F浮=P底S底-P上S上 漂浮或悬浮时,浮力都等于物体自己的重力
大武口区17895748775: 八年级下册物理浮力 - ?
月牧盐酸: 浮力的概念 液体和气体对浸在其中的物体有竖直向上的托力,物理学中把这个托力叫做浮力.浮力的方向竖直向上. 漂浮于流体表面或浸没于流体之中的物体,受到各方向流体静压力的向上合力.其大小等于被物体排开流体的重力.在液体内...