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浮力的规律浮力这一单元我不是很理解,有什么规律可循吗?

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:物理作业 时间:2024/05/09 19:46:37
浮力的规律
浮力这一单元我不是很理解,有什么规律可循吗?
很简单,任何题目都要遵循F 浮=ρ液V排g 的规律.
液体和气体对浸在其中的物体有向上的托力,物理学中把这个托力叫做浮力.
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.例如石块的重力大于其同体积水的重量,则下沉到水底.浮木或船体的重力等于其浸入水中部分所排开的水重,所以浮于水面.气球的重量比它同体积空气的重力小,即浮力大于重力,所以会上升.这种浸在水中或空气中,受到水或空气将物体向上托的力叫“浮力”.例如,从井里提一桶水,在未离开水面之前比离开水面之后要轻些,这是因为桶受到水的浮力.不仅是水,例如酒精、煤油或水银等所有的液体,对浸在它里面的物体都有浮力.
产生浮力的原因,可用浸没在液体内的正立方体的物体来分析.该物体系全浸之物体,受到四面八方液体的压力,而且是随深度的增加而增大的.所以这个正立方体的前后、左右、上下六个面都受到液体的压力.因为作用在左右两个侧面上的力由于两侧面相对应,而且面积大小相等,又处于液体中相同的深度,所以两侧面上受到的压力大小相等,方向相反,两力彼此平衡.同理,作用在前后两个侧面上的压力也彼此平衡.但是上下两个面因为在液体中的深度不相同,所以受到的压强也不相等.上面的压强小,下面受到的压强大,下面受到向上的压力大于上面受到的向下的压力.液体对物体这个压力差,就是液体对物体的浮力.这个力等于被物体所排开的液体的重量.当一个浮体的顶部界面接触不到液体时,则只有作用在底部界面向上的压力才会产生浮力.至于一个位于容器底面上的物体,并和容器底面密切接触,那它就只能受到向下作用于物体表面的液体压力下,所以这个物体不受浮力作用,这种现象并不多,因为只要其间有一层很薄的液膜,就能传递压强,底面就有向上的压力,物体上下表面有了压力差,物体就会受到浮力.
浮力公式的推算
F 浮=F下表面-F上表面
=F向上-F向下
=P向上-P向下
=ρ液-ρ液
=ρ(H-h)
=ρ液
=ρ液V排g
=m排液g
=G排液
当物体悬浮在液体上时(当未受外力时),F 浮=G物
稍加说明:
(1)“F 浮=F下表面-F上表面”一般作为浮力产生原因,在同步学习(平时的考试)中,考一道填空或选择.在中考中不常出现,如果出现也只是考一道题.还要注意在最后一道浮力计算题中——不会做时,别忘了想想它.
(2)“F 浮=F下表面-F上表面”与“F浮=ρ液gV排=G排液”的联系,明白就够了,不会考.(其实这就是“兔兔r”说的形状不规则的物体,不好用“F下表面-F上表面”,所以不考.)
(3)“F浮=ρ液gV排=G排液”最重要.
但这也没有什么可“推算”的——直接由阿基米德原理把文字表述变成式子就行了:浮力=排开液体所受重力——F浮=G排液=m排液•g =ρ液gV排
(4)给出沉浮条件(实心物体)
ρ物>ρ液, 下沉 ,G物>F浮
ρ物=ρ液, 悬浮 ,G物=F浮 (基本物体是空心的)
ρ物<ρ液, 上浮,(静止后漂浮)G物<F浮
ρ物<ρ液, 漂浮,G物<F浮(因为是上浮的最后境界,所以ρ物<ρ液)
ρ物>ρ液, 沉底 ,G物=F浮+F杯底对物的支持力(三力平衡)
(5)给出“露排比公式”——解漂浮题的重要公式
如果漂浮(这是重要前提!), 则:ρ物∶ρ液=V排∶V物.
其中,V物=V排+V露
它的变形公式
1. (ρ液-ρ物)∶ρ液=V露∶V物
2. ρ物∶(ρ液-ρ物)=V排∶V露
…………………………………………
证明:∵漂浮
∴F浮=G物,即ρ液gV排=ρ物gV物,即ρ液V排=ρ物V物,即ρ物∶ρ液=V排∶V物(交叉相乘)
另外液体还可以产生比自身重力大的浮力
物体在液体中排开液体的重力等于物体所受浮力
但是液体可以产生比自身重力大的浮力
排液量是一个抽象的概念
排开的液体是当液体凝固时,将固体拿出,用同种液体将空档填满,用来填充的液体量就是排开的液体量
所以产生十牛的浮力不一定需要十牛重的液体,液体可以产生比自身重力大的浮力
例如:一个底面积为30平方厘米的容器中有50牛重的水,将一个底面积为25平方厘米高10厘米的柱体(密度大于水)放入水中
沉入水底(主体下方有少量水,忽略不计).水上升至10厘米高.排水量为250立方厘米,浮力为250牛,而水只有50牛,产生的浮力是液体本身重力的5倍.
当物体在水中完全和地接触是就没有浮力了,因为底部没水就不存在浮力了.
[例1]有一个合金块质量10kg,全部浸没在水中时,需用80N的力才能拉住它,求:此时合金块受到的浮力多大?
[分析]根据G=mg可得出金属块重力,浮力大小是重力与拉力的差.
[解答]G=mg=10×9.8N/kg=98N
F浮=G-F浮=98N-80N=18N
答:金属块受到的浮力是18N.
[例2]完全浸没在水中的乒乓球,放手后从运动到静止的过程中,其浮力大小变化情况 [ ]
A.浮力不断变大,但小于重力.
B.浮力不变,但浮力大于重力.
C.浮力先不变,后变小,且始终大于重力直至静止时,浮力才等于重力.
D.浮力先大于重力,后小于重力.
[分析]乒乓球完全浸没在水中时,浮力大于重力,因浮力大小与物体在液内深度无关.因此乒乓球在水中运动时所受浮力不变,直到当球露出水面时,浮力开始变小,当浮力等于重力时,球静止在水面上,呈漂浮状态.
[解答]C
[例3]一个正方体铁块,在水下某深度时,上底面受到15N压力,下底面受到20N压力,则此时铁块受到浮力是________N;当铁块下沉到某位置时,上底受到压力增大至20N时,下底受到压力是_______N.
[分析]浮力产生的原因是物体上下底面受到液体的压力差.随着物体下沉,每个底面受到压力都要变大,但压力差不变,即
F浮=F下底-F上底=20N-15N=5N,
F’下底=F’上底+F浮=20N+5N=25N.
[解答]5,25.
[讨论]
浮力是包围物体的液体从各个方向对物体施加压力的总效果的反映.课本中以正方体为例,是为了便于理解和接受.如果从力的分解效果上讲,不规则形状的物体,同样满足F浮=F向上-F向下的关系.
[例4]质量相等的木块和冰块(ρ木