- 2021-11-11 发布 |
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文档介绍
四川省达州市2020年中考物理一轮复习第13讲压强和浮力第2课时浮力课件
第 13 讲 压强和浮力 第2课时 浮力 考点 · 梳理知识点 一､浮力 1. 定义 ：浸在液体(或气体)中的物体受到向 ___ 的力，这个力叫做浮力。 2. 方向 ： _________ 。 3. 产生原因 ：由于液体(或气体)对物体有向上和向下的 ________ 。 4. 影响因素 ：物体浸在液体中的 ______ 越大､液体的 _____ 越大，所受浮力越大。跟物体的密度和物体浸没在液体中的深度等无关。 知识点一 浮力 上 竖直向上 压力差 体积 密度 二､阿基米德原理 1. 内容 ：浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力，浮力的大小 _____ 它排开的液体所受到的重力。 2. 公式 ：F 浮 = _____ = ________ 。(适用于求一切物体所受的浮力) 等于 G 排 ρ 液 gV 排 v=s / t 1. 对浮力的理解 ：浸在液体中的物体不一定都受到浮力。如：桥墩､拦河坝等因其下底面同河床紧密黏合，水对它向上的压力F向上=0，故物体不受浮力作用。 2. 浸入 ：包括两种情形： ①全部浸入，又称 浸没 ，V物=V排，如物体悬浮或下沉； ② 部分浸入 ，V物>V排，如物体漂浮。 夺分点拨 示例1 如图所示，体积为1dm 3 的正方体浸没在水中，上表面跟水面之间距离为5cm，且与水面平行，则立方体受到水对它的浮力有多大?(ρ 水 =1.0×10 3 kg/m 3 ，g取10N/kg) 双基突破 解：方法一，由阿基米德原理得， F 浮 =ρ 水 gV 排 =1.0×10 3 kg/m 3 ×10N/kg×(0.1m) 3 =10N。 方法二，物体上表面受到水对它向下的压力： F 1 =ρ 水 ghS=1.0×10 3 kg/m 3 ×10N/kg×0.05m×(0.1m) 2 =5N，物体下表面受到水对它向上的压力： F 2 =ρ 水 g(h+0.1m)S=1.0×10 3 kg/m 3 ×10N/kg×0.15m×(0.1m) 2 =15N， F 浮 =F 2 -F 1 =15N-5N=10N。 知识点二 物体的浮沉条件及其应用 一､物体的浮沉条件 上浮 下沉 悬浮 漂浮 沉底 F 浮 ___ G F 浮 ___ G F 浮 ___ G F 浮 ___ G F 浮 +F N ___ G ρ 液 ___ ρ 物 ρ 液 ___ ρ 物 ρ 液 ___ ρ 物 ρ 液 ___ ρ 物 ρ 液 ___ ρ 物 物体的运动状态不断改变，受非平衡力作用 物体可以停留在液体内部任何深度处 是上浮的最终状态，物体静止在液面上 是下沉的最终状态，物体下沉到容器底部静止 物体均处于静止状态，受力平衡 > < > > < < = = = = 二､浮力的应用 1. 密度计 ：在任何液体中都处于 _____ 状态，浸入液体的体积越大，液体的密度越 ___ ，因此，密度计的刻度值是上 ___ 下 ___ 。 2. 轮船 ：利用 “空心法”来 增大可利用的浮力实现漂浮。轮船在不同的水域中处于漂浮状态时所受的浮力相等，均等于自身的重力。 3. 潜水艇 ：通过改变 _________ 来实现上浮与下沉。(潜水艇在水下时所受的浮力不变) 4. 气球和飞艇 ：通过改变气囊里气体的密度，从而改变所受浮力的大小，来实现升降。 漂浮 小 小 大 自身重力 漂浮“四规律” (1) 规律一 ：物体漂浮在液体中，所受的浮力等于它所受的重力； (2) 规律二 ：同一物体在不同液体中漂浮，所受浮力相同，且在密度大的液体中浸入的体积小； (3) 规律三 ：漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几，物体密度就是液体密度的几分之几； (4) 规律四 ：将漂浮物体全部浸入液体中，需施加的竖直向下的外力等于液体对物体增大 的浮力。 夺分点拨 示例 2 把重10N，密度为0.9×10 3 kg/m 3 的实心物体投入水中。当物体静止时，物体处于 ______ (选填 “漂浮”“悬浮”或“沉底”) 状态，物体所受浮力为 ___ N，排开水的体积是 ______ m 3 。(ρ 水 =1.0×10 3 kg/m 3 ，g取10N/kg) 双基突破 漂浮 10 1×10 -3 考法 · 聚焦重难点 焦点 1 物体的浮沉条件及其应用(重点､难点) 指点迷津 浮力的计算方法 压力差法 F 浮 =F 向上 -F 向下 (一般应用于计算形状规则的物体受到的浮力) 称重法 F 浮 =G 物 -F 示 (F 示 为物体浸在液体中时弹簧测力计的示数) 阿基米德 原理法 F 浮 =G 排 =ρ 液 gV 排 (注意ρ 液 为液体的密度；只有当物体浸没在液体中时，才有V 排 =V 物 ) 二力平衡法 F 浮 =G 物 (适用于物体漂浮于液体表面或悬浮于液体中) 样题1 (2014·达州)用弹簧测力计竖直挂一物体，当物体浸入水中13体积时，弹簧测力计示数为4N；当物体浸入水中12体积时，弹簧测力计示数为1N。取下该物体放入水中，物体静止时受到的浮力是( ) A.18N B.14N C.10N D.8N C [解析] 当物体浸入水中1 / 3体积时，有：F 浮1 =G-F 拉1 ，即ρ 水 g·1 / 3V=G-4N①；当物体浸入水中1 / 2体积时，有：ρ 水 g·1 / 2V=G-1N②；由①-②，解得：V=18N / ρ 水 g。当从弹簧测力计上取下物体将其缓慢地放入水中，假设其全部浸没，那么它受到的浮力：F 浮 =ρ 水 gV 排 =ρ 水 gV=ρ 水 g×18N / ρ 水 g=18N，将V=18N / ρ 水 g代入①，解得：G=10N，由于F 浮 >G，则物体漂浮，受到的浮力：F 浮 ′=G=10N。故选C。 1.A､B是两个不溶于水的物块，用一根细线连接在一起，先后以两种不同方式放入同一个装有水的烧杯中，处于如图甲､乙所示的静止状态。试判断两种情况下，烧杯中水面的高度h 甲 ､h 乙 的大小关系为( ) A.h 甲ρ B p 甲 >p 乙 C.ρ A >ρ B p 甲
p
乙
命题点
2
压强与浮力大小的判断
C
【解析】
由图知：h
A
ρ
物
，可知容器B中的液体的密度较大，已知液体深度相同，由p=ρ
液
gh可知，容器B中液体对容器底的压强大，故B错误；取出物块后，由于开始甲物体排开A中液体的体积比乙物体排开B中液体的体积大，A容器为上小下大，故可得出A中液面下降得多，又因为ρ
液A
<ρ
液B
，故B容器底受到液体的压强大于A容器底受到液体的压强，故C正确；B容器液体密度大于A容器液体密度，甲排开A容器液体的体积大于乙排开B的体积，取出物体后B容器液体体积大于A容器液体体积，B容器液体的重力大于A容器液体的重力，由压强公式p=F
/
S得，取出两物块后，B容器对桌面的压强大于A容器对桌面的压强，故D错误。故选C。
8.(2018·达州)小陈同学在老师的指导下完成了以下实验：(ρ
水
=1.0×10
3
kg/m
3
，g取10N/kg)
命题点
3
浮力的相关实验
①用弹簧测力计测出一个带盖子的空玻璃瓶的重力，如图甲所示；
②用手拿着这个盖紧瓶盖的空玻璃瓶浸没在水中，放手后发现玻璃瓶上浮；
③将一个铁块装入玻璃瓶并盖紧盖子，放入水中放手后发现玻璃瓶下沉；
④取出玻璃瓶并擦干瓶上的水，挂在弹簧测力计上，保持玻璃瓶竖直，然后从图乙所示位置慢慢浸入水中，并根据实验数据绘制了弹簧测力计的示数F与玻璃瓶下表面浸入水中深度h的关系图像如图丙所示。
(1)装有铁块的玻璃瓶全部浸没在水中时受到的浮力是
____
N。
(2)BC段说明物体受到的浮力大小与浸没的深度
_____
(选填“有关”或“无关”)。
(3)在第②操作步骤中空玻璃瓶浸没在水中时受到的浮力为
____
N。
(4)小陈认真分析以上实验数据和现象后发现，物体的沉浮与物体的重力和所受浮力有关，其中上浮的条件是
______
。
1.6
无关
1.6
F
浮
>G
(5)若圆柱形容器的底面积为100cm
2
，在图乙中，当玻璃瓶浸没后，水又对容器底的压强增加了
_____
Pa。
(6)细心的小陈同学发现玻璃瓶上还标有100mL的字样，于是在装有铁块的玻璃瓶内装满水并盖上瓶盖，再用弹簧测力计测出总重力，如图丁所示，此时弹簧测力计示数为3.1N，根据以上数据他算出了铁块的密度为
______
kg/m
3
。
160
8×10
3
[解析]
(5)由阿基米德原理可得，当玻璃瓶浸没后，瓶子排开水的体积：V
排
=F
浮
/
ρ
水
g=1.6N
/(
1.0×10
3
kg/m
3
×10N/kg
)
=1.6×10
-4
m
3
，容器中水面上升体积与V
排
相等，即：ΔV=V
排
=SΔh，所以容器中水面上升高度：Δh=ΔV
/
S=1.6×10
-4
m
3
/(
100×10
-4
m
2
)
=1.6×10
-2
m，水对容器底的压强增加量：Δp=ρ
水
gΔh=1.0×10
3
kg/m
3
×10N/kg×1.6×10
-2
m=160Pa；
(6)此时弹簧测力计示数，即瓶子､水和铁块的总重力：G
总
=3.1N，所以装入水的重力：G
水
=G
总
-G=3.1N-2.2N=0.9N，加入水的体积：V
水
=m
水
/
ρ
水
=G
水
/
ρ
水
g=0.9N
/(
1.0×10
3
kg/m
3
×10N/kg
)
=9×10
-5
m
3
=90cm
3
，铁块的体积：V
铁
=V
容积
-V
水
=100cm
3
-90cm
3
=10cm
3
，所以铁块的密度：ρ
铁
=m
铁
/
V
铁
=G
铁
/
V
铁
g=0.8N
/(
10×10
-6
m
3
×10N/kg
)
=8×10
3
kg/m
3
。
9.(2017·达州)如图所示，小李在实验室中做了如下实验：
①用弹簧测力计测出物体A受到的重力；
②用弹簧测力计测出物体A浸没在水中时受到的拉力；
③用天平称量出酒精和容器的总质量；
④物体A仍然挂在弹簧测力计下，浸没在酒精中，但不触底，容器中的酒精也未溢出，通过增减砝码和移动游码，仍使天平保持平衡。
根据以上实验步骤回答下列问题：
(1)物体浸没在水中所受的浮力F
1
=
____
N；浸没在酒精中所受的浮力F
2
=
____
N；
(2)当物体A浸没在酒精中，天平仍保持平衡时，右盘中只有两个砝码，其质量分别为
____
g､
___
g，此时游码在标尺上指示的质量值是
___
g。(已知酒精的密度为0.8×10
3
kg/m
3
，g取10N/kg)
0.4
0.32
100
5
1.4
10.(2019·达州)如图所示，轻质杠杆AB可绕O点转动，当物体C浸没在水中时杠杆恰好水平静止，A､B两端的绳子均不可伸长且处于张紧状态。已知C是体积为1dm3､重为80N的实心物体，D是边长为20cm､质量为20kg的正方体，OA∶OB=2∶1，圆柱形容器的底面积为400cm
2
(ρ
水
=1.0×10
3
kg/m
3
，g=10N/kg)，则下列结果不正确的是( )
A.物体C的密度为8×10
3
kg/m
3
B.杠杆A端受到细线的拉力为70N
C.物体D对地面的压强为1.5×10
3
Pa
D.物体C浸没在水中前后，水对容器底的压强增大了2×10
3
Pa
命题点
4
浮力与简单机械的综合计算
D
[解析]
物体C的质量：m
C
=G
C
/
g=80N
/
10N/kg=8kg，物体C的密度：ρ
C
=m
C
/
V
C
=8kg
/(
1×10
-3
m
3
)
=8×10
3
kg/m
3
，故A正确；物体C排开水的体积：V
排
=V
C
=1×10
-3
m
3
，受到的浮力：F
浮
=ρ
水
gV
排
=1.0×10
3
kg/m
3
×10N/kg×1×10
-3
m
3
=10N；杠杆A端受到的拉力：F
A
=G
C
-F
浮
=80N-10N=70N，故B正确；由杠杆平衡条件F
1
L
1
=F
2
L
2
得，FA×OA=FB×OB，则杠杆B端受到细线的拉力：F
B
=OA
/
OB×F
A
=21×70N=140N，由于力的作用是相互的，杠杆B端对D的拉力：F
拉
=F
B
=140N，D对地面的压力：F
压
=G
D
-F
B
=m
D
g-F
拉
=20kg×10N/kg-140N=60N，D对地面的压强：p=F
压
/
S=60N
/(
400×10
-4
m
2
)
=1.5×10
3
Pa，故C正确；物体C浸没在水中前后，水的深度变化：Δh=V
排
/
S=V
C
/
S=1000cm
3
/
400cm
2
=2.5cm=0.025m，水对容器底的压强增大量：Δp=ρ
水
gΔh=1.0×10
3
kg/m
3
×10N/kg×0.025m=250Pa，故D错误。故选D。
11.(2018·达州)如图所示是利用滑轮组打捞水中物体的简化模型示意图，工人用一滑轮组从水中打捞物体。已知：物体的质量为90kg且以恒定速度匀速上升，当物体完全露出水面，工人对滑轮组绳子自由端的拉力F1为400N，此时滑轮组的机械效率η
1
为75%(绳的质量､滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均忽略不计，g取10N/kg)。
(1)请你根据题目中的条件，判断出工人所使用的滑轮组是
____
图。
(2)工人的质量为60kg，双脚与地面接触面积为2.5×10
-3
m
2
，物体浸没在水中和完全被打捞出水面时工人对地面的压强变化了4×10
4
Pa，求物体浸没在水中时受到的浮力。
(3)若物体完全浸没在水中时，工人拉力的功率为180W，求物体上升的速度。
A
解：(1)当物体完全露出水面时，滑轮组的机械效率：η=W
有
/
W
总
=Gh
/
Fs=G
/
nF，
所以通过动滑轮绳子的段数：
n=G
/
ηF=mg
/
ηF=
(
90kg×10N/kg
)/(
75%×400N
)
=3，
A图中通过动滑轮绳子的段数为3，
B图中通过动滑轮绳子的段数为4，
C图中通过动滑轮绳子的段数为5，
所以工人所使用的滑轮组是A图；
(2)当物体完全露出水面时，F=1
/
3
/
(G+G
动
)，
则动滑轮的重力：G
动
=3F-G=3F-mg=3×400N-90kg×10N/kg=300N，
此时人对地面压力：F
压
=G
人
-F=m
人
g-F=60kg×10N/kg-400N=200N，
物体完全浸没在水中时对滑轮组的拉力：F
拉
′=G
物
-F
浮
，
完全露出后物体对滑轮组拉力F
拉
=G
物
，
所以物体被打捞出水面后对滑轮组的拉力增大，绳子自由端拉力随之变大，人对地面的压力变小，压强变小，
由p=F
/
S可得，物体完全露出水面后，人对地面压力增大量：ΔF=ΔpS=4×10
4
Pa×2.5×10
-3
m
2
=100N，
所以物体完全浸没在水中时人对地面的压力：F
压
′=F
压
+ΔF=200N+100N=300N，
此时人对绳子自由端的拉力：F′=G
人
-F
压
′=m
人
g-F
压
′=60kg×10N/kg-300N=300N，
且F′=1
/
3(F
拉
′+G
动
)=1
/
3(G
物
-F
浮
+G
动
)，
所以：F
浮
=G
物
+G
动
-3F′=m
物
g+G
动
-3F′=90kg×10N/kg+300N-3×300N=300N；