1、物體浸入氣體和液體中,都會受到氣體和液體的垂直浮力。那么,計算浮力的大小有哪些方法呢?下面介紹四種計算浮力的方法。 1、壓差法 物體浸入氣體和液體中,其上下表面浸入氣體和液體的深度不同,上表面浸入的深度較小,受到的向下的壓強較小,下表面浸入的深度較大,受到的向上的壓強較大,結果,物體受到向上的作用力,這就是浮力。 這就是浮力產生的原因。 浮力的大小等于下表面受到的向上的壓強減去上表面受到的向下的壓強。這種計算浮力的方法叫做壓差法。 公式:F= 例1、一個長方體木塊浸入水中。 上表面受到向下20N的壓力,下表面受到向上50N的壓力,木塊在水中的浮力是多少?解答:根據題目
2、可得: F=F向上-F向下=50N-20N=30N 答:木塊在水中受到的浮力為30MlF諾爾詹書爾A*b; 2、稱重法 先用彈簧秤稱出物體在空中的重量G,再用彈簧秤稱出物體浸入液體時的重量F,兩次讀數之差就是物體受到的浮力,這種計算浮力的方法叫稱重法。其公式為:F浮力=GF 例2、一個鋁球吊在彈簧秤下,在空中的讀數為4牛頓,當鋁球浸入水中時,讀數為1.8牛頓,請問鋁球在水中受到的浮力是多大? SvWr 解答:由題意可得:F浮力=GF=4N1.8N=2.2N 答:鋁球在水中受到的浮力為2.2N 3.平衡法物體在液面或液體中靜止不動時,有兩種特殊狀態:懸浮和上浮。此時,在垂直方向
3、物體向下的重力和向上的浮力是平衡的力,重力的大小等于浮力的大小,這種方法叫平衡法。公式:F浮力=Go例3、“武漢”號導彈驅逐艦在亞洲處于領先水平,參加了中國海軍首次赴亞丁灣、索馬里海域護航任務。“武漢”號排水量7000t,是一艘防空、反潛、反艦能力均衡的遠洋驅逐艦。滿載時,“武漢”號受到的浮力是多少? (g=10牛頓/千克) 解答:由題意可知,“武漢”號浮在水面,所受浮力等于重力,即 = G = mgr 7000 x 10N/Kg = 答:冰塊在水中受到的浮力為 例4.一艘重為N的潛艇懸在水中,求潛艇在水中受到的浮力。
4.受到的浮力為多大? 解:由題知潛艇懸浮在水中,受到的浮力等于重力,即 F 浮 = G = 弟話 iWr彳 答:物體在水中受到的浮力為 4.公式法 阿基米德原理:物體浸入液體(或氣體)中,受到向上的浮力,浮力的大小等于物體排開液體的重力。這種方法叫公式法,它的公式為 F 浮 = GS = 卩液 gV排。 3 例5.一艘小船排開水的體積是10m,請問小船受到的浮力為多大? (g = 10 牛頓/千克) 333 解答:由公式可得: F 浮 = p 液 gV排 = 1X 10 千克/米 X 10N/ 千克 X 10m= . 答:小船所受的浮力,計算問題 1.如圖 A 所示,一個平底圓柱形容器 A 橫放。
5.底部面積為。不吸水的方形物塊B重5N,邊長為10cm,靜止在容器底部,另一端固定在物塊底部中央,細線長度L=5cm。已知水的密度為1.0x10 3 kg/m3。求:話iWr彳 (1)在圖A中,物塊對容器底部所受的壓強為多大?向容器A中慢慢加水,當細線上的拉力為1N時,停止加水,如圖B所示,物塊B此時所受的浮力為多大? (3)將圖B中連接B的細線剪斷,當物塊靜止時,容器底部所受的壓強為多大? 2.如圖所示,這是公共衛生間的自動沖水裝置。 浮子A為邊長20cm的立方體,體積為80cm(不計算蓋B的質量和厚度),連接AB的桿長30cm,既有體積又有質量,當從供水管流入水箱的水剛好浸透
6、當浮子A浸沒在水中時,拉開蓋子B,水從排水管流出,忽略蓋子B的表面,水流出沖馬桶。 (1)浮子A浸沒在水中時受到的浮力為多大? (2)當水箱中的水剛好淹沒浮子A時,水對蓋子B的壓強是多少,浸入水中的深度是多少? (3)浮子A的質量是多少? 3、如圖所示,一根長直平底玻璃管,里面裝有少量細砂,浮在水面上,玻璃管底部面積為0.2m2。 廠八S子,g 取 io n/kg 則 (1)玻璃管和細砂的總重量是多少? (2)在水中撒些鹽,攪拌均勻后,玻璃管上浮0.02m,此時鹽水的密度是多少? 4、如圖所示,一個質量為0.6kg,邊長為0.1m的立方體木塊放在水平桌面上,其底部面積為,內有25cm的水。
7、在一圓柱形容器中。(g=10N/kg,=1 x 10*g/m3)求:(1)木塊的密度是多少?(2)不放木塊時,容器底部的水的壓強是多少?(3)放上木塊后,桌上容器的壓強會增加多少?(4)要使木塊剛好浸沒在水中,木塊上要掛多少公斤的鉤重? 5、一個底部面積為80cm2,質量為400g的圓柱形容器放在水平桌面上。筒內裝有深16cm的某種液體。將一個底部面積為40cm2,高為8cm的圓柱體懸掛在彈簧測力計下方。從筒內逐漸浸入,直至浸沒。 彈簧測力計讀數F與圓柱體浸入液體的深度h的關系如圖20所示(圓柱體厚度可忽略不計,液體不溢出)。求:圓柱體中液體的密度是多少?(2)將圓柱體浸入
8、當浸入此液體時,液體對容器底部所施加的壓強為多大? (3)當圓柱體的一半浸入液體中時,圓柱容器對桌子所施加的壓強為多大? 6、如圖23所示,彈簧的上端與塊體相連,下端固定在容器底部。當塊體浸入水中,靜止時,彈簧的彈力與浸入酒精中時相等。塊體的體積為,酒精的密度為0.8×103kg/m3,g為10N/kg。 求: (1)塊體浸入水中時所受的浮力F (2)塊體的質量M 7、如圖所示,這是一艘旅游觀光船,可供游客在海上游玩。 該觀光船質量為900kg,海上最大航速為36km/h,最多可載游客20人。設海水密度為1.0×103kg/m3,g=10N/kg,求:
9、(1)觀光船以最大速度行駛2小時,可行駛多少米?(2)觀光船水面以下有一個面積為20厘米×50厘米的小部分,海水對這個小部分所受的壓強是多少?(3)假定每個乘客的平均質量為60公斤,則觀光船滿載乘客時,浸入水中的體積是多少?如圖14所示,在彈簧測力計下方懸掛一個實心圓柱體。將圓柱體從盛有水的容器水面以上一定高度緩慢下放(其底部始終與水面平行),使其逐漸浸入水中一定深度。右圖是彈簧測力計的讀數F與圓柱體高度h變化量的關系圖。給定=1.0×10 kg/m,g為10N/kg。求:(1)圓柱體的重量; (2)圓柱體浸入水中時所受的浮力;(3)
10、某圓柱體的密度為.84a9A/cm9。如圖所示,在容器底部固定一根輕彈簧,彈簧上方接一個塊體A,容器側面底部有一個由閥門B控制的出水口,當容器內水深為0.3m時,塊體A有一部分體積浸入水中,此時彈簧剛好處于自然狀態,即沒有發生任何變形(g取10N/kg)。 求:變化(已知水的密度為1.0×103 kg/m3,忽略彈簧的浮力,卜華iWr彳(3)先向容器中慢慢加水,直到A剛好完全浸入水中,此時彈簧對A施加的力為Fi,然后打開閥門B慢慢放水,直到A完全離開水面,再關閉閥門B,此時彈簧對A施加的力為F2。求Fi和F2的比值。 10、小強有一塊金屬塊,他想知道它的重力和密度。他手里拿著一塊金屬塊。
11、目前只有一種彈簧測力計,其量程很小,當他用彈簧測力計測量金屬塊的重量時,發現超過了彈簧測力計的最大量程。于是,他設計了一個如圖16所示的裝置,用來測量OA:OE=1:3。用細導線將金屬塊懸掛在A點,用彈簧測力計在B點施加垂直向上的力,當0B杠桿水平靜止時,彈簧測力計的讀數為1.8N。當在容器中加入水,將金屬塊浸入水中時,彈簧測力計的讀數為1.2N。求:(1)金屬塊的重量是多少?(2)金屬塊浸入水中后,其受的浮力是多少?(3)金屬塊的密度是多少? (3 R-222 圖1611.如圖所示,A、B為兩個相同的薄壁圓柱形金屬容器,其質量均為0.5千克,底部面積均為0.01平方米,容器高度均為50厘米。
12、一容器中裝有2.0×103m3水和3.0×103m3酒精,放在水平桌面上(酒精=0.8×103kg/m3,g=10N/kg)。求:水的質量。水平桌面上容器A的壓強。請判斷:當兩容器內液體增至同一深度厶h時,底部容器內液體的壓強能否達到p水≥?請通過計算,說明原因。12、圖中所示為某站廁所自動沖水裝置。圓柱形浮子A的底部面積為,高為0.2m,蓋板B的面積為60cm2(蓋板B的質量和厚度未算)。連接AB的為一根長0.3m的硬桿,未算體積和質量。 當流入水箱的水剛好淹沒浮子A時,蓋B便被掀開,水經排水管流出浮力計算公式,沖馬桶。(已知水的密度為1
13、日照是一座美麗的海濱城市,這里有蔚藍的天空、碧海和金色的沙灘,每年夏季都有許多中外游客來這里游覽。圖中顯示的是一艘可供游客在海上嬉戲的觀光船,這艘觀光船的質量是900kg,海上最大航速為36km/h,最多可載游客20人。若海水的密度為1.0×103kg/m3,g=10N/kg,求(1)這艘觀光船以最大航速2小時可以行駛多少米? 2(2)觀光船在水下深度50cm。
14、有一個小部件,面積為20cm,海水對這個小部件所受的壓力為多大?(3)假設每個乘客的平均質量為60kg,觀光船滿載乘客時,浸入水中的體積為多大? 14、圖5-3為自動儲水箱示意圖。結構由圓柱形金屬桶、壓力傳感開關和矩形塊組成,其中矩形塊通過細桿與壓力傳感開關相連。壓力傳感開關的作用是:當受到10N的直線向下拉力時,關閉,控制水泵開始從進水口往桶里注水,進水口剛好與矩形塊下表面齊平。桶內儲水高度為h1=8cm。當受到細桿6N的拉力時,打開,水泵停止往桶里注水。 此時細桿垂直時水剛好沒過矩形塊2E5-3至下體上表面,桶內儲水高度為h2=40cm,已知水桶
15.桶底面積為0.5m。求:話iWr 彳(1)當水泵開始抽水時,桶底的水受到的壓強為多大?(2)當水泵停止向桶中抽水時,長方體受到的浮力為多大?(3)長方體的密度為多大?15.如圖11所示,一個圓柱形容器放在水平地面上,它的底部面積為(容器厚度可忽略),內有25cm的水。求:(g=10N/kg)(1)容器底部的水受到的壓強為多大?(2)如果在水中放入一個邊長為0.1m的正方形塊,使容器在水平桌上的壓強增加300Pa,則該塊的質量為多大?(3)該塊的密度為多大? 16.科技組同學們用長方形泡沫塑料、三腳架和燈泡制作了一個燈塔模型(如下圖所示)。當燈塔靜止不動時,泡沫塑料浸入水中的深度開始
16、滑輪排開水的質量是500g(忽略繩索的重量以及繩索與滑輪的摩擦力)。(1)水對泡沫塑料底部的壓力為多大?(2)燈塔靜止時受到的浮力為多大?17、如圖所示,這是小明為了防止家里停水而設計的水箱。當水箱內的水深達到1.2m時,浮子A剛好堵住進水管,向水箱內放水,此時浮子A有1/3的體積露出水面(浮子A只能沿圖示位置的垂直方向運動)。設進水管處水壓為1--,管道截面積為-,則浮子A的重量為ion。 求:(空氣取10N/kg) (1)水箱底部水到最深處時的壓力; (2)浮子A出水管處水的壓力; (3)浮子A的體積。 卜懷文題參考答案一、計算題 1. (1)500Pa (2)6N 1050
17.Pa2。(1)78.4N(2)39.2N(3)4Kg。箭頭所指在水中的深度為=鹽水。(1)完全浸沒時,=GF=iriM-2N=3N3。如圖所示,一根長直平底玻璃管,內裝有少量細砂,浮在水面上。玻璃管底部面積為0.2m2。取10N/kg。 然后 (1) = = 水 g = = Gsalt 水 = / g = 1/ (0.2-0.02 )X 5X 10-4X 101.1 X 1033 (4) = p 水 = 1.0 X 10 kg/m X 10N/kg X 0.001m = 10NG 代碼 = -G 木材 = 10N-0.6kg X 10N/kg=4Nm 代碼=
18. 6碼/g=4N/10N/kg=0.4kgKg/,(1)p木=口木/V木=0.6kg/0.001m=0.6 X 10 kg/m(2)p=p水gh=1.0 X 103kg/m3 X 10N/kg X 0.25m=(3)p=F/S體積=G/S體積練木g/S體積=(0.6kg X 10N/kg)/0.02m=SO=pg減10J kg/m3 1 ONZkg x0.04m=1,(1)1N(2)0.09kg義二沙船廠稱7,解:(1)觀光船行駛的距離s=vt=36km/h4x2h=72km=7.
19. 2 x 10 m; (1 分) _F _G致+獰十片4N+32N十4N 朝_ 一 (2)小部件所受海水壓強為333p= p gh=1.0 x 10 kg/mx 10N/kg x 0.5m=5x 10 Pa該部件所受海水壓強為34 2F=pS=5X 10 Pax 20 x 10- m=10N- (3 分) (3 分) & (1)12N (2 分) (2)8N (2 分) 33 (3)1.5 x 10 kg/m (2 分) (3)觀光船滿載時的總重量為=mm g= (60x 20+900) kg x 10N/kg=2.1 x 10 N; 觀光船滿載時的浮力為4F浮==2.1 x 10N;滿載時下沉的體積為
20. 4333V排=F浮/P g=2.1 x 10 N/1.0 x 10 kg/mx 10N/kg=2.1m(2分) 9. 解答:(1) - - =1.0 x 103kg/m3x 10N/kg x 0.3m=3x 103Pa (2)當容器內的水深為0.3m時,A有體積匸入水中,此時彈簧剛好處于自然狀態,即物體漂浮。(1分) 1分)(1分) 解答 = 0.9 x 103kg/m3話iWr彳 (3)先向容器中慢慢加水,浮力增大,彈簧伸長產生向下的拉力,直到A剛好完全浸入水中,就有。即:一; 十一” (1分)再打開閥門B,慢慢放水,直到A完全離開水面,物體不受浮力作用,彈簧被壓縮,產生向上的支撐力:,有1
21.二,即:二(1分) - 1-(1分) 解答:(1)此時容器底部的水壓為; (2)A的密度為900kg/m3; (3)F1與F2的比例為1:9。 10. 解答: (1) 根據杠桿平衡條件: Fx OB = Gx OA 1 點 G = Fx OB/OA = 1.8N x 3 = 5.4N 1 點 (2) 當金屬塊完全浸入水中時,A 點所受的拉力為 G。 根據杠桿平衡條件: F x OB = G x OA 1 點 G = Fx OB/OA = 1.2N x 3 = 3.6N 1 點 所以,金屬塊完全浸入水中后所受的浮力為: F 浮 = GG 1 點 話 iWr彳 (3) 根據 F 浮 = p 水 g V排 可得 1 點 V排 = F 浮
22./=1.8N/1.0×10kg/m×10N/kg=1.8×10-m 1分 因為金屬塊浸入水中,所以金屬塊的體積V等于Vrow; p = n / V 1 點 = G / gV = 5.4N / 10N / kg x 1.8 x 10-4卅3/3八 = 3.0 x 10 kg / m 1 點 33_ 3311. m = p V = 1.0 x 10 kg / mx 2.0 x 10_ m = 2 kg F = G 總計 = mg = 2.5 kg x 10N / kg = 25N 1 點 2p = F / S = 25N / 0.01 m = 2500 Pa 2 點 若 p水 = 醇 p水 g (h + 0.2m) = 醇 g ( h+0.3m)1.0
23. x 103-4 2(2)F滿浮子=p水V滿排g=1x10千克/米米x0.2米x10N/千克=80NG=F滿浮子F=80N-30N=50N(3)設圓柱浮子A浸入水中的深度為h1,蓋B自動關閉,則F浮子=G33-4 2p水V排g=G=1x10千克/米米/千克=50N千克/米3x(h+0.2米)=0.8x103千克/米3x(h+0.3米)h=0.2米,此時容器B中已充滿酒精,因此不可能再p水p酒精2分3312.答案:(1)P = p gh = 1 x 1
24. 0 kg/m×10N/kg×0.5m=-42F=Ps=60×10m=30Nh1=0.125m水槽水深h2=0.125m+0.3m=0.425m話iWr彳13. (1) 觀光船行駛的距離為s=vt=36km/h×2h=72km=7.2×104m;(1分) (2) 海水對小部件的壓力為p=pgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.5m=5×103Pa; (1分)海水對零件的壓力為342F=pS=5X 10 Pax 20x 10- m=10N(1分) (3)觀光船滿載時的總重量為=mm g=(60x 2
25.0+900) kg x 10N/kg=2.1 x 10 N;(1分) 觀光船滿載時的浮力為Fbuoy=G=2.1 x 104N;(1分) 滿載時下沉的體積為4333,Vrow=Fbuoy/Pg=2.1 x 10 N; /1.0 x 10 kg/mx 10N/kg=2.1m(1分) 14.(1)根據公式P=pgh=1.0/m3x 10N/kgx 0.08m=800P1分.332根據公式p=m/V,m=pV=1x 10 kg/mx0.5m x 0.08m=40kg1分 (2)根據題目,剛倒入水時,長方體對細桿的垂直向下拉力等于細桿在空氣中的重力,為10N。當水停止流動時,
26、長方體垂直向下拉細桿時,等于它浸入水中受到的重力6N。所以,當水泵停止向桶內抽水時,長方體所受的浮力為:10 N -6 N = 4N4。長方體的質量和體積分別為10 AT。長方體的密度為1 點15。(1)容器底部的壓強為P = = 1 25 2 5xl03 (2)由P = F/S可知浮力計算公式,增大的壓強是由長方體重力引起的,即p = mg/s。 然后我們有 m/ps/g = 300 x 200 x 10-4/10 kg = 0.6kg (3)木塊的密度為 _.:;- 1 J 1 (其他正確方法也可以獲得積分) 16. (1)500Pa (2)5N 17. 解答:(1)-:-(F)(3 分) (2)1 2 1 1(N)(1 分) 18、2.4 x 103 不變 (3)】工廠(1 分),3(顏色+鎮)(2 分) 二、填空 20、3 輕 w