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计算物体所受浮力,最有效四种计算方法,转走不谢!

初中物理 08-11 浏览量: 分享:
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 浮力是初中物理中的重点内容,也是初中学生感到难度最大、综合性最强的部分。学习过程中发现同学对如何计算物体的浮力,往往只会套用公式,不会灵活运用。如何能让同学理清思路,正确、快捷地解决浮力这一类问题,下面结合实例从浮力的测定、产生原因、物体平衡知识及阿基米德原理,谈浮力计算的四种方法:

 

1、浮力大小测定
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物体所受的浮力等于物体在液面外弹簧秤读数F1(即为物体的重力G)与浸在液体中弹簧秤读数F2之差。即F浮=F1-F2

 

例1、一金属块所受的重力为26.5牛,用弹簧秤吊着金属块浸在水中,这时弹簧秤的示数为16.7牛,则金属块受到水对它的浮力为多少?

 

解:由金属块浸在液体中受力分析,可得:

F浮=G-F=26.5牛-16.7牛=9.8牛。

 

2、浮力产生原因分析
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如果物体与容器底部不密合情况下,浸在液体里的物体,由于液体内部的压强随深度的增加而增加,所以物体受到向上压力大于向下压力,物体受到向上与向下的压力差即为物体受到的浮力。即F浮=F上-F下。

 

浮力的方向总是竖直向上的;如果物体底部与容器底部密合时,则底部受向上的压力为零,即浮力也为零。

 

例2、把边长为10厘米的正方体物块水平地浸入水中,其上表面距水面5厘米,则这个物块上表面受到的压力大小为_____牛,下表面受到的压力大小为_____牛,其浮力的大小为_______。若该物体下沉到盛水容器的底部,且与底部紧密结合,则该物体受到的浮力是_____牛。


解:上表面所在处的液体的压强为p=籽gh=103千克/米3×9.8牛/千克×0.05米=490帕


下表面所在处的液体的压强为p=籽gh=103千克/米3×9.8牛/千克×0.15米=1470帕

物块上表面受到的向下的压力大小为F下=pS=490帕×(0.1米)2=4.9牛。物块下表面受到的向上的压力大小为F上=pS=1470帕×(0.1米)2=14.7牛。

物块左右两侧面受到的压力相平衡。

所以物块受到的浮力大小为F浮=F上-F下=14.7牛-4.9牛=9.8牛。如果物体底部与容器底部密合,则物体受到的浮力为0牛。

 

 

3、对浮体或悬浮体,由平衡条件可知:F=G
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如果题中已知明确是浮体问题,应抓住浮体平衡条件来求F=G,但往往题目给予一些条件(如多余),需要先进行判断物体所处的状态。即弄清物理情景,才能得出正确的结果。

 

例3、质量为0.5千克的铁球的体积为6×10-4m3,将它放入水中,求铁球静止后受到的浮力?


此题如想当然认为铁球应沉入水底,简单认为V排=V球,进而求出F浮

=籽gh=103千克/米3×6×10-4m3×9.8牛/千克=5.88牛重力G=mg=0.5千克×9.8牛/千克=4.9牛,而如果浸没显然F浮>G,铁球将上浮,最后处于漂浮状态。

因此应根据判定:物体处于漂浮状态,由平衡条件得F=G=4.9牛。


 

4、运用阿基米德原理求浮力即F浮=籽vg
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(1)若已知物体排开液体的体积和液体的密度,即可直接用F浮=籽vg来求解。例4、密度是8.9×103千克/米3、体积是20厘米3的铜块,浸没在密度为0.8×103千克/米3的液体中,则排开液体的体积是________厘米3,排开液体受到的重力是________牛,铜块受到的浮力是_____牛。


解:因物体浸没,故排开液体的体积即为物体的体积,排开液体的重力等于物体受到的浮力。

所以F浮=籽vg=0.8×103千克/米3×20×10-4米3×9.8牛/千克=0.1568牛。

 

(2)阿基米德原理可知,浮力的大小等于物体排开液体所受的重力。若已知物体排开液体的重力(或质量等),可直接求出物体受到的浮力。

例5、将重10牛的物体放入盛有水的溢杯里,测得溢出的水重为3牛,该物体所受的浮力大小范围应是_______。


解:对物块放入杯中的情况,溢杯有两种可能:

(1)如果是盛满的,排开水的重力为3牛,物体所受的浮力就是3牛。

(2)如果未盛满,则应分三种可能情况:

①当物体处于漂浮(ρ物<ρ

水)时:物体排开水的重力应大于溢出水的重力。即一定大于3牛。因物体漂浮,故F=G=10牛。

②当物体处于悬浮(ρ物=ρ水)时:同样可根据物体的悬浮条件得:F=G=10牛。

③当物体处于沉底时(ρ物>ρ水):有F<G=10牛,且因杯子未盛满,物体排开水的体积大于溢出水的体积,即有浮力大于溢出水的重力,F>3牛。所以3牛<F<10牛。

综上所述:3牛≤F≤10牛需要注意的是:当原杯子盛满时,有V排=V溢;当原杯子未盛满时,有V排>V溢。

 

所以,物体排开液体的体积大于或等于杯中溢出的液体体积。物体所受的浮力大于或等于杯中溢出的液体的重力。

 

综上所述,解题时往往根据具体题给条件进行分析、判断,明确物理情景,然后由已知条件选择计算浮力的最佳途径,还可求出与浮力有关的如液体密度、排开液体的体积等一系列问题。


 

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王君丽04-19 20:21

zan

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