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在初中物理课程中,求浮力的大小问题一直是物理教学中的重点和难点,也是初中学生学习物理的难点和易错点一般来说,此类型题的综合性强,要求学生不但具有扎实的力学基础知识,而且要具有较强的综合分析能力求浮力大小问题涉及到的知识点、公式较多,再加上知识的承上启下,纵横贯穿要熟练掌握此类型题的解题方法,必须在掌握课本基础知识的基础上,再加上对此类题型进行分类归纳,总结解题技巧才能使学生对浮力大小问题的掌握做到心中有数,游刃有余下面就此问题分类整理,逐一解析,总结规律技巧,达到会根据题意选择适当的公式和方法求出浮力的大小,进而解决有关浮力的综合问题。
1初中浮力问题常见题型
物体在液体中受到的浮力有几种情况:(1)漂浮此时物体的浮力等于重力;[BP(](无外力)浮力=合外力(有绳子、木板上的重物一类的外力),一般来说若是救生艇一类的问题(就是一个东西在另一个东西上面,一起浮着),浮力就等于总重力如果是有线拉着,线的弹力加物体重力就是浮力 如果已知:某物体浸没的体积与露出水面的体积 这个时候浸没的体积(高度)除以总高度(总体积)就是材料的密度了;[BP)](2)救生艇问题;[BP(]总重力露出水面的体积,已知这个时候先一的做法,剩下的再看情况就可以如果让求这个木板(或救生艇)还能放多少,增加的东西的重力就等于露出水面的体积除以总体积×水的密度×g[BP)](3)矿石密度测量问题 将每一个图都受力分析,然后列方程组求解; (4)悬浮此时物体的浮力等于重力;[BP(](中考很少考) 一般都是类似于一个东西水里就浮着,油里沉下去,未知液体中悬浮的题,先用一的方法解决水,然后剩下的就可以求解;[BP)](5)沉下去这时候浮力=ρgV,(ρ是液体密度,g重力加速度,V就是物体的体积也就是排出液体的体积) 沉底的东西中考更是很少考,因为过于简单我们只要先做好受力分析,分清情况,浮力问题才能解决。
2初中求浮力大小问题的题型归类与解题技巧。
21浸在液体里的物体不一定受到浮力的作用,不受浮力则F浮=0
如果受浮力作用,我们就用下面几种对应的方法求解即可此类型只针对物体不受浮力(即F浮=0)的情况,虽然简单,但学生易受题中数据蒙蔽,失分率很高,应摆在重要的位置以警示初中物理教师和学生其原理为:直柱状物体下表面和容器底部密合时(如用万能胶粘合),F浮=0例如,将重为G的圆柱形木桩的尖端全部钉入河底,另一端露出水面,露出部分的体积为V1,浸入部分的体积为V2,则木桩受的浮力为0如一大桥的圆柱形桥墩,它的横截面面积为2平方米,它浸在水里的那部分的高度为6 m,则此时桥墩受到的浮力也为0,这是因为此种情况下物体不受浮力作用。
22利用称重法求浮力的大小
用弹簧测力计测出物体的重力G,再将物体浸入液体中,读出这时弹簧测力计的示数F,则浮力大小为F浮=G-F适用条件:有弹簧测力计,形状不规则的小物体例如,在弹簧测力计下挂一实心物体,其示数为F,若把物体浸没在水中央,物体静止时弹簧测力计的示数为0,此种情况下物体受到的浮力为多少?若单独把物体放在水中,它的浮沉情况怎样?这种情况下我们利用称量法求浮力,浮力等于物体的重力物体浸没在水中,因此物体处于悬浮状态,此时,物体的密度等于液体水的密度,即ρ物=ρ水=10×103 kg/m3又如,在弹簧测力计下挂一实心物体,示数为8 N,当把物体逐渐浸入水中时,弹簧测力计的示数很快减小到0 N,此时物体还有一部分露在水面外,计算此时物体受到的浮力;若把物体从弹簧测力计上取下,放入水中,它又将会怎样?相比上题有所变化,即物体浸没之前弹簧测力计的示数F已经等于0了,[HJ12mm]因此,F浮=G-F=8 N-0=8 N,浮力等于物体的重力,物体没有浸没在水中,因此物体处于漂浮状态在这两个例子中弹簧测力计的示数F都为0,都是[JP2]F浮=G,但它们却不一样,物体未浸没时为漂浮状态;物体浸没时为悬浮状态,且物体的密度等于液体水的密度,即ρ物=ρ液。
23压力差法求浮力
根据浮力产生的原因,液体对物体下表面向上的压力为F上,对物体上表面向下的压力为F下,则物体所受浮力为F浮=F上-F下即浮力等于浸在液体中的物体受到的向上的压力和向下的压力之差此种方法适用于物体的形状规则、密度均匀,它所受浮力可用液体对物体向上和向下的压力来计算
公式还可以再展开
F浮=F上-F下=ρ液g(S下h下-S上h上)
= ρ液gS(h下-h上)
例边长为10 cm的正方体浸没在水中,物体的上表面与液面平行,上表面受到的压力为147 N,下表面受到的压力为49 N,求物体受到的浮力是多少?
解根据压力差法求浮力,物体受到的浮力为
[JZ]F浮=F上-F下=147 N-49 N=98 N。
24利用阿基米德原理求浮力
浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力,用公式表示就是
F浮[WB]=G排=m排g=ρ液gSh
=10×103 kg/m3×98 N/kg×005 m
=049gV排
ρ液表示液体的密度, V排表示物体排开的液体的体积当物体浸在气体中时,
则F浮=ρgV排,
而V排=V物入=V物-V露=V量筒=Sh圆柱容器
从公式上看物体所受浮力大小只跟液体密度和物体排开液体体积大小有关
例有一个小石块,放入盛满水的烧杯中,溢出15 N的水,求小石块在水中所受的浮力?
解根据阿基米德原理可知,小石块在水中受到的浮力
[JZ]F浮=G排=15 N。
25平衡法
我们知道,物体保持匀速直线运动或静止状态都是平衡状态,处于平衡状态的物体受到平衡力的作用,物体在液体中只受重力和浮力作用,当物体受到的重力和浮力相等时,它就处于平衡状态,也就是漂浮和悬浮表达式F浮=G,适用范围:密度小于或等于液体密度的物体。
26利用弹簧测力计、小桶、水测物体浸在水中的浮力
物体间力的作用是相互的,F浮=F压,浮力F浮是水对物体向上的力,F压是物体对水向下的压力,它们是一对相互作用力,因而相等
例在弹簧测力计的挂钩下悬挂一个小桶,桶与其内部密度为ρ的液体的总重力为G,用细线系一个金属球,用手提细线上端将小球缓慢浸没在液体中,使其在液体中静止,且不与桶壁、桶底接触,此时弹簧测力计的示数为F则金属球在液体中受到的浮力为多少?
剖析F浮=F压液=F-G,即第二次弹簧测力计的示数减去第一次的示数
通过以上分析与探讨,只要掌握了有关的基本公式,理解了浮力计算的基本规律和应用条件,那么根据浮力问题的解题思路,使问题容易得到解决。
1初中浮力问题常见题型
物体在液体中受到的浮力有几种情况:(1)漂浮此时物体的浮力等于重力;[BP(](无外力)浮力=合外力(有绳子、木板上的重物一类的外力),一般来说若是救生艇一类的问题(就是一个东西在另一个东西上面,一起浮着),浮力就等于总重力如果是有线拉着,线的弹力加物体重力就是浮力 如果已知:某物体浸没的体积与露出水面的体积 这个时候浸没的体积(高度)除以总高度(总体积)就是材料的密度了;[BP)](2)救生艇问题;[BP(]总重力露出水面的体积,已知这个时候先一的做法,剩下的再看情况就可以如果让求这个木板(或救生艇)还能放多少,增加的东西的重力就等于露出水面的体积除以总体积×水的密度×g[BP)](3)矿石密度测量问题 将每一个图都受力分析,然后列方程组求解; (4)悬浮此时物体的浮力等于重力;[BP(](中考很少考) 一般都是类似于一个东西水里就浮着,油里沉下去,未知液体中悬浮的题,先用一的方法解决水,然后剩下的就可以求解;[BP)](5)沉下去这时候浮力=ρgV,(ρ是液体密度,g重力加速度,V就是物体的体积也就是排出液体的体积) 沉底的东西中考更是很少考,因为过于简单我们只要先做好受力分析,分清情况,浮力问题才能解决。
2初中求浮力大小问题的题型归类与解题技巧。
21浸在液体里的物体不一定受到浮力的作用,不受浮力则F浮=0
如果受浮力作用,我们就用下面几种对应的方法求解即可此类型只针对物体不受浮力(即F浮=0)的情况,虽然简单,但学生易受题中数据蒙蔽,失分率很高,应摆在重要的位置以警示初中物理教师和学生其原理为:直柱状物体下表面和容器底部密合时(如用万能胶粘合),F浮=0例如,将重为G的圆柱形木桩的尖端全部钉入河底,另一端露出水面,露出部分的体积为V1,浸入部分的体积为V2,则木桩受的浮力为0如一大桥的圆柱形桥墩,它的横截面面积为2平方米,它浸在水里的那部分的高度为6 m,则此时桥墩受到的浮力也为0,这是因为此种情况下物体不受浮力作用。
22利用称重法求浮力的大小
用弹簧测力计测出物体的重力G,再将物体浸入液体中,读出这时弹簧测力计的示数F,则浮力大小为F浮=G-F适用条件:有弹簧测力计,形状不规则的小物体例如,在弹簧测力计下挂一实心物体,其示数为F,若把物体浸没在水中央,物体静止时弹簧测力计的示数为0,此种情况下物体受到的浮力为多少?若单独把物体放在水中,它的浮沉情况怎样?这种情况下我们利用称量法求浮力,浮力等于物体的重力物体浸没在水中,因此物体处于悬浮状态,此时,物体的密度等于液体水的密度,即ρ物=ρ水=10×103 kg/m3又如,在弹簧测力计下挂一实心物体,示数为8 N,当把物体逐渐浸入水中时,弹簧测力计的示数很快减小到0 N,此时物体还有一部分露在水面外,计算此时物体受到的浮力;若把物体从弹簧测力计上取下,放入水中,它又将会怎样?相比上题有所变化,即物体浸没之前弹簧测力计的示数F已经等于0了,[HJ12mm]因此,F浮=G-F=8 N-0=8 N,浮力等于物体的重力,物体没有浸没在水中,因此物体处于漂浮状态在这两个例子中弹簧测力计的示数F都为0,都是[JP2]F浮=G,但它们却不一样,物体未浸没时为漂浮状态;物体浸没时为悬浮状态,且物体的密度等于液体水的密度,即ρ物=ρ液。
23压力差法求浮力
根据浮力产生的原因,液体对物体下表面向上的压力为F上,对物体上表面向下的压力为F下,则物体所受浮力为F浮=F上-F下即浮力等于浸在液体中的物体受到的向上的压力和向下的压力之差此种方法适用于物体的形状规则、密度均匀,它所受浮力可用液体对物体向上和向下的压力来计算
公式还可以再展开
F浮=F上-F下=ρ液g(S下h下-S上h上)
= ρ液gS(h下-h上)
例边长为10 cm的正方体浸没在水中,物体的上表面与液面平行,上表面受到的压力为147 N,下表面受到的压力为49 N,求物体受到的浮力是多少?
解根据压力差法求浮力,物体受到的浮力为
[JZ]F浮=F上-F下=147 N-49 N=98 N。
24利用阿基米德原理求浮力
浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力,用公式表示就是
F浮[WB]=G排=m排g=ρ液gSh
=10×103 kg/m3×98 N/kg×005 m
=049gV排
ρ液表示液体的密度, V排表示物体排开的液体的体积当物体浸在气体中时,
则F浮=ρgV排,
而V排=V物入=V物-V露=V量筒=Sh圆柱容器
从公式上看物体所受浮力大小只跟液体密度和物体排开液体体积大小有关
例有一个小石块,放入盛满水的烧杯中,溢出15 N的水,求小石块在水中所受的浮力?
解根据阿基米德原理可知,小石块在水中受到的浮力
[JZ]F浮=G排=15 N。
25平衡法
我们知道,物体保持匀速直线运动或静止状态都是平衡状态,处于平衡状态的物体受到平衡力的作用,物体在液体中只受重力和浮力作用,当物体受到的重力和浮力相等时,它就处于平衡状态,也就是漂浮和悬浮表达式F浮=G,适用范围:密度小于或等于液体密度的物体。
26利用弹簧测力计、小桶、水测物体浸在水中的浮力
物体间力的作用是相互的,F浮=F压,浮力F浮是水对物体向上的力,F压是物体对水向下的压力,它们是一对相互作用力,因而相等
例在弹簧测力计的挂钩下悬挂一个小桶,桶与其内部密度为ρ的液体的总重力为G,用细线系一个金属球,用手提细线上端将小球缓慢浸没在液体中,使其在液体中静止,且不与桶壁、桶底接触,此时弹簧测力计的示数为F则金属球在液体中受到的浮力为多少?
剖析F浮=F压液=F-G,即第二次弹簧测力计的示数减去第一次的示数
通过以上分析与探讨,只要掌握了有关的基本公式,理解了浮力计算的基本规律和应用条件,那么根据浮力问题的解题思路,使问题容易得到解决。