第十章浮力难点突破专题Word文件下载.docx
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(2)压力差法:
F浮=F向上-F向下(用浮力产生的原因求浮力)
(3)漂浮、悬浮时:
F浮=G(用二力平衡求浮力)
(4)F浮=G排或F浮=ρ液V排g(用阿基米德原理求浮力,知道物体排开液体的质量或体积时常用)
(5)根据浮沉条件比较浮力(知道物体质量时常用)
【说明】称重法常用来测物体的密度:
第一步测出物体在空气中的重力为G;
第二步测出物体浸没在液体中的示数为F;
则物体的体积为V=,物体的密度ρ物=。
【典例精析】
例题1如图所示,将边长是10cm的实心立方体木块轻轻放入盛满水的大水槽内。
待木块静止时,从水槽中溢出了550g水,g取10N/kg,求:
(1)木块静止时受到的浮力大小;
(2)木块的密度。
思路导航:
(1)浮力等于物体排开水的重力,F浮=G排=m水g=0.55kg×
10N/kg=5.5N,木块在水中漂浮,所以浮力等于重力G=5.5N。
(2)木块的质量,木块的体积V=1000cm3=10-3m3。
木块的密度。
答案:
(1)5.5N
(2)0.55×
103kg/m3
例题2(眉山)如图所示,放在水平桌面上的塑料杯子的质量不计,向杯中倒入200g的水,水深20cm;
再轻轻放入质量为40g的木块,木块静止后漂浮,水面升高了4cm(水未溢出,g=10N/kg)。
求此时:
(1)水对杯子底部的压强为多少?
(2)木块受到的浮力是多少?
(3)杯子底部对水平桌面的压力是多少?
(1)已知水的深度,根据公式p=ρgh可求水对杯子底部的压强;
(2)已知木块漂浮,漂浮时受到的浮力等于自身的重力;
(3)杯子底部对水平桌面的压力等于水的重力与木块重力之和。
(1)水对杯子底部的压强为p=ρgh=1000kg/m3×
10N/kg×
(0.2m+0.04m)=2400Pa;
(2)木块受到的浮力F浮=G木=mg=0.04kg×
10N/kg=0.4N;
(3)杯子底部对水平桌面的压力F=G木+m水g=0.4N+0.2kg×
10N/kg=2.4N。
例题3质量为8.9kg的实心铜球,分别放入水和水银中,静止后所受的浮力各为多少?
(ρ铜=8.9g/cm3;
ρ水银=13.6g/cm3;
g=10N/kg)
由于铜的密度比水的密度大,铜球在水中会沉没;
铜的密度比水银的密度小,铜球在水银中会漂浮。
在水中的浮力为:
F=ρgV=1.0×
103kg/m3×
10-3m3=10N
在水银中所受的浮力为:
F=G=mg=8.9kg×
10N/kg=89N
在水中的浮力为10N;
在水银中的浮力为89N。
2.浮力求解
(2)
1.部分题目用图画的形式展示物体的浮沉条件,要求借助于物体的浮沉条件和物体之间的体积关系、质量关系或利用同一物体,来判断物体之间所受浮力的大小。
在解答这类题目时,要把物体之间的关系和物体的浮沉条件有机整合,排除干扰条件的干涉。
例题1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()
A.C球的体积大于A球的体积
B.A球所受浮力大于C球所受浮力
C.B球所受浮力大于C球所受浮力
D.三球所受浮力相等
A球漂浮在水面上(部分露在水面以上),所以F浮A=GA;
B球悬浮在水中,所以F浮B=GB;
C球沉至容器底(对容器底有压力),所以F浮C<GC;
因为A、B两球质量相等,所以GA=GB=F浮A=F浮B;
因为B、C两球体积相等,所以F浮C=F浮B=F浮A=GA=GB<GC,C球的体积小于A球的体积。
答案为D。
D
原题:
将三个小球放入水中,甲球漂浮在水面上(部分露在水面以上),乙球悬浮在水中,丙球沉至容器底(对容器底有压力)。
如图①,若三球的体积相等,则三个小球所受的浮力的大小关系为。
如图②,若三球的质量相等,则三个小球所受的浮力的大小关系为。
若体积相等,根据图示可以判断排开水的体积的大小关系,进而利用“阿基米德原理”来判断大小关系;
若质量相等,根据图中的浮沉条件来判断大小关系。
F甲<F乙=F丙;
F甲=F乙>F丙
变题:
如图所示,甲、乙、丙三个实心小球分别在不同的液体中静止,三个球的体积关系是V甲>
V乙=V丙,三种液体的密度关系是ρ1=ρ2>
ρ3。
则三个球的重力、密度的大小关系应该为()
A.G甲=G乙>
G丙ρ甲>
ρ乙>
ρ丙B.G甲>
G乙>
ρ丙
C.G甲>
G乙=G丙ρ甲>
ρ乙=ρ丙D.G甲>
G丙ρ甲=ρ乙>
ρ丙
从图示可以看出三个实心球的状态:
甲球沉底,得F甲浮<G甲,ρ1<ρ甲;
乙球悬浮,得F乙浮=G乙,ρ2=ρ乙;
丙球漂浮,得F丙浮=G丙,ρ3>
ρ丙;
由ρ1=ρ2>
ρ3,得ρ甲>
ρ丙。
甲和乙球浸没在液体中,V甲>
V乙,又因为ρ1=ρ2,所以F甲浮>
F乙浮。
又因为F甲浮<G甲,F乙浮=G乙,得G甲>
G乙。
乙球悬浮,V乙=V乙排;
丙球漂浮,V丙>
V丙排。
由题知V乙=V丙,有V乙排>
由F浮=ρgV排和ρ2>
ρ3,V乙排>
V丙排,得F乙浮>
F丙浮。
又因为F乙浮=G乙,F丙浮=G丙,得G乙>
G丙。
B
【点评】这道题综合性很强,可以很好地考查学生对知识的理解能力、推理能力、综合运用的能力。
在解答这类题目时,对于实心物体,应熟悉物体的状态与浮力、浮力与重力、液体密度与物体密度的对应性,能够由一对关系发散开去推知物理量另外的关系。
2.物体满足一定的浮沉条件,就处于一定的浮沉状态,也就处在特定的位置。
当其中的某些条件发生改变,其它因素是否发生改变?
在分析解决这类问题时,一定要分清变化的因素和不变的因素,切不可忽略变化的因素。
例题2如图所示,一铅块用细线挂在一个充气小气球的下面,把它放入水中某处恰好处于静止状态,如果往池中缓慢注入一些水,则铅块及气球()
A.仍能静止B.向下运动
C.向上运动D.静止、向上或向下运动都有可能
把气球和铅块块看作一个整体,把它们放入水中某处其恰好处于静止状态,如果往池中缓慢注入一些水,则池中水的深度增加,气球所处水的深度也会增加,气球受到的压强变大,气球的体积就会变小,它受到的浮力就会变小,原来的平衡状态被破坏,则它们将会向下运动。
“寒夜客来茶当酒,一片温情在玉壶”。
盛热水的茶杯中有一些茶叶,茶叶上附有一些小气泡,此时处于悬浮状态,若盖紧盖子,发现茶叶将(选填“上浮”、“下沉”、“悬浮”)
盖紧盖子后,由于水的蒸发,茶杯内的气压将会增大,使茶叶上的气泡变小,浮力变小,茶叶下沉。
下沉
3.在判断浮力大小时,还可以根据二力平衡来求解(漂浮、悬浮),但要特别注意“平衡状态”中的“匀速直线运动”。
例题3如图所示,一艘潜艇执行完任务后,正在匀速的上浮(未到达水面处),画出此时潜艇所受力的示意图。
潜艇上浮时,如果是“加速上浮”,则浮力大于重力;
如果是“匀速上浮”,则浮力等于重力。
如图所示
3.液面升降问题
例题1曾经有人向诺贝尔奖获得者、一位著名科学家求教一道题,题意大致如下:
池中有一条船,船上装有石头,如果把船上的石头投入水中,池内水位将如何变化?
这位科学家立刻判断水位会上升,因为船中石头投入水中后,池水因为石头占去一定体积而“膨胀”,水位应该上升.事实证明这位诺贝尔奖获得者的解释错了。
如图所示,一个大烧杯中漂浮了一个小容器,容器中有一小石块,将小石块放入水中,则大烧杯中的液面将(选填“上升”、“下降”或“不变”)。
下降
例题2一个杯子里面装有一定量的水,水面上浮着一块冰,冰块露出与浸没的体积之比为多少?
当冰熔化后,杯中的水面将如何变化?
(ρ冰=0.9g/cm3)
(1)冰块漂浮在水面,利用F浮=G冰,推导出V排与V冰的关系,即可求出相关答案。
(2)冰在水面上熔化的全过程可看成是:
冰漂在水面上相当于在水的上部压出了一个“坑儿”,这个“坑儿”的容积其实就等于冰漂浮时的V排;
将冰拿出水面,“坑儿”保留在水面上,再将整块冰熔化成水后,倒入“坑儿”中。
(合理的假设能帮助我们解题)冰块熔化成水的体积V化水与“坑儿”的容积相比较,其实就是V化水与V排相比较:
若V化水>V排,则液面上升;
若V化水=V排,则液面高度不变;
若V化水<V排,则液面下降。
(1)冰块漂浮,
F浮=G冰;
ρ水gV排=ρ冰gV冰;
则:
;
即:
所以:
(2)冰的质量为m冰,因为冰块漂浮,所以F浮=G冰=m冰g,
又因为F浮=G冰=m冰g,所以F浮=ρ水V排g=m冰g,得V排=
又因为冰化成水,m化水=m冰,所以V化水=。
V化水=V排,即水面高度不变。
【方法指导】解题的关键是比较物体体积的变化,但是物体体积的变化与很多因素有关,像这一题的体积变化就是与物态相关。
还要注意的是物体体积发生了变化,不一定代表液面会发生变化,像本题中冰化成水体积变小,而最终的结果却是液面高度不变。
在理解这一题的时候还可以尝试从下面这个角度去分析:
我们可以假设冰化成水后,在容器中还是一个独立的“水块”,显然这个“水块”的重与冰的重相等,这个“水块”的密度与周围水的密度相等,因而这个“水块”是悬浮的,所以它受到的浮力等于它受到的重力。
而开始时冰是漂浮的,因而它受到的浮力也等于它受到的重力。
所以可以这么说,从冰变为“水块”的过程中,容器中的水对其所施加的浮力是不变的,因而冰和“水块”所排开水的体积是相等的,即它们浸在水面下的体积是相等的,所以液面的高度是不会发生变化的。
同学们想一想,是否还可以从液体压强的角度来分析这一问题?
(提示:
抓住冰熔化前后容器底的压力和压强不变这个条件)努力顺着这个思路去探索一下,你一定会找到答案的。
试题拓展:
漂浮在水面上的冰块,
(1)如果冰块里包裹了一个石块;
(2)如果冰块里包裹了一个“水球”;
(3)如果冰块里包裹了一个空气气泡;
冰块完全熔化后,水面高度如何变化?
包裹了石块时,水面高度下降;
包裹了水球或气泡时,水面高度不变。
第十一章第1-2节:
功;
功率
一、预习新知
焦耳与瓦特
詹姆斯·
普雷斯科特·
焦耳(JamesPrescottJoule;
1818年12月24日-1889年10月11日),英国物理学家,出生于曼彻斯特近郊的沙弗特(Salford)。
由于他在热学、热力学和电学方面的贡献,皇家学会授予他最高荣誉的科普利奖章(CopleyMedal)。
后人为了纪念他,把能量或功的单位命名为“焦耳”,简称“焦”;
并用其姓氏的第一个字母“J”来标记热量。
瓦特(JamesWatt,1736年1月19日—1819年8月19日)是英国著名的发明家,工业革命时期的重要人物。
1776年制造出第一台有实用价值的蒸汽机。
以后又经过一系列重大改进,使之成为“万能的原动机”,在工业上得到广泛应用。
他开辟了人类利用能源的新时代,标志着工业革命的开始。
后人为了纪念这位伟大的发明家,把功率的单位定为“瓦特”。
二、问题思考
1.机械功:
当一个力作用在物体上,物体在这个力
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- 第十 浮力 难点 突破 专题