浮力的計算方法
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初中物理浮力部分內(nèi)容中,浮力計算既是重點,也是難點。在歷年升學(xué)考試中分值占一定比例。很多考生由于解題思路不清,對這部分題型感到束手無策,在考試中更容易失分。如能正確解答浮力計算,有利于培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力、創(chuàng)造性能力、動手動腦能力和綜合應(yīng)用知識的能力。
1. 正確理解浮力中的有關(guān)概念
關(guān)于浮力內(nèi)容中的基本概念,能夠正確理解,是解浮力計算題的關(guān)鍵。如浮力的定義、浮力的方向以及浮力產(chǎn)生的原因,物體在液體中上浮、下沉、懸浮或在液面上漂浮等。
2. 掌握物體在液體中的浮沉條件
當(dāng)F浮>G物(ρ物<ρ液)時,物體上浮,靜止時物體漂浮在液面上,這時F?。紾物。
當(dāng)F?。紾物(ρ物=ρ液)時,物體懸浮。
當(dāng)F浮<G物(ρ物>ρ液)時,物體下沉,靜止時物體沉底,這時F?。紾物-N(支持力)。
物體在液體中懸浮或漂浮在液面上時,二力平衡。
3. 正確理解阿基米德原理
正確理解阿基米德原理是計算浮力的關(guān)鍵。
在公式“F?。紾排=m排g=ρ液gV排”中,G排表示被物體排開液體的重力,m排表示被物體排開液體的質(zhì)量,ρ液表示液體的密度,V排表示被物體排開液體的體積。
當(dāng)物體全部浸入液體中時,V排=V物;當(dāng)物體部分浸入液體中時,V排<V物。
浮力的大小只與液體的密度、排開液體的體積有關(guān),而與其他因素?zé)o關(guān)。阿基米德原理適用于所有液體和氣體中。
4. 浮力計算的常用方法
(1)彈簧秤法(F?。紾物-F讀)
此方法僅適用于用彈簧秤在液體中稱物體重力時受到的浮力。
例1 一個金屬塊掛在彈簧測力計上,在空氣中稱讀數(shù)為27 N,把它浸沒在水中稱測力計讀數(shù)為17 N,此金屬塊受到的浮力是多少?(g=10 N/kg)
分析 金屬塊浸沒在水中稱,彈簧測力計的示數(shù)比在空氣中稱時示數(shù)變小,這是因為金屬塊受到了水的向上浮力作用,所以F?。紾-F=27 N-17 N=10 N
(2)平衡法(F浮=G物)
此方法僅適用于物體一部分浸沒在液體中處于漂浮狀態(tài),或完全浸沒在液體中處于懸浮狀態(tài)時,可根據(jù)“F?。紾物”求浮力。
例2 將質(zhì)量為800 g的銅塊(體積為2 dm3)放入水中靜止時其所受浮力是多少?
分析 此題沒有明確銅塊是實心還是空心,所以銅塊放入水中的狀態(tài)不能確定。但我們可以求銅塊密度:
ρ銅=m/V=0.8 kg/2×10-3 m3 = 0.4×103 kg/m3
因為ρ銅<ρ水,所以銅塊放入水中處于漂浮狀態(tài),即F?。紾銅
(3)阿基米德原理法(F浮=G排=m排g=ρ液gV排)
此方法適用于所有液體或氣體中。
例3 一塊質(zhì)量為2.7 kg的實心鋁塊(ρ鋁=2.7×103 kg/m3)放在足夠多的水中,受到的浮力是多大?
分析 因為ρ鋁>ρ水,所以鋁塊放在足夠多的水中必然下沉,即
V排=V物=2.7 kg/2.7×103 kg/m3 =10-3 m3
然后根據(jù)阿基米德原理即可求浮力。
1. 正確理解浮力中的有關(guān)概念
關(guān)于浮力內(nèi)容中的基本概念,能夠正確理解,是解浮力計算題的關(guān)鍵。如浮力的定義、浮力的方向以及浮力產(chǎn)生的原因,物體在液體中上浮、下沉、懸浮或在液面上漂浮等。
2. 掌握物體在液體中的浮沉條件
當(dāng)F浮>G物(ρ物<ρ液)時,物體上浮,靜止時物體漂浮在液面上,這時F?。紾物。
當(dāng)F?。紾物(ρ物=ρ液)時,物體懸浮。
當(dāng)F浮<G物(ρ物>ρ液)時,物體下沉,靜止時物體沉底,這時F?。紾物-N(支持力)。
物體在液體中懸浮或漂浮在液面上時,二力平衡。
3. 正確理解阿基米德原理
正確理解阿基米德原理是計算浮力的關(guān)鍵。
在公式“F?。紾排=m排g=ρ液gV排”中,G排表示被物體排開液體的重力,m排表示被物體排開液體的質(zhì)量,ρ液表示液體的密度,V排表示被物體排開液體的體積。
當(dāng)物體全部浸入液體中時,V排=V物;當(dāng)物體部分浸入液體中時,V排<V物。
浮力的大小只與液體的密度、排開液體的體積有關(guān),而與其他因素?zé)o關(guān)。阿基米德原理適用于所有液體和氣體中。
4. 浮力計算的常用方法
(1)彈簧秤法(F?。紾物-F讀)
此方法僅適用于用彈簧秤在液體中稱物體重力時受到的浮力。
例1 一個金屬塊掛在彈簧測力計上,在空氣中稱讀數(shù)為27 N,把它浸沒在水中稱測力計讀數(shù)為17 N,此金屬塊受到的浮力是多少?(g=10 N/kg)
分析 金屬塊浸沒在水中稱,彈簧測力計的示數(shù)比在空氣中稱時示數(shù)變小,這是因為金屬塊受到了水的向上浮力作用,所以F?。紾-F=27 N-17 N=10 N
(2)平衡法(F浮=G物)
此方法僅適用于物體一部分浸沒在液體中處于漂浮狀態(tài),或完全浸沒在液體中處于懸浮狀態(tài)時,可根據(jù)“F?。紾物”求浮力。
例2 將質(zhì)量為800 g的銅塊(體積為2 dm3)放入水中靜止時其所受浮力是多少?
分析 此題沒有明確銅塊是實心還是空心,所以銅塊放入水中的狀態(tài)不能確定。但我們可以求銅塊密度:
ρ銅=m/V=0.8 kg/2×10-3 m3 = 0.4×103 kg/m3
因為ρ銅<ρ水,所以銅塊放入水中處于漂浮狀態(tài),即F?。紾銅
(3)阿基米德原理法(F浮=G排=m排g=ρ液gV排)
此方法適用于所有液體或氣體中。
例3 一塊質(zhì)量為2.7 kg的實心鋁塊(ρ鋁=2.7×103 kg/m3)放在足夠多的水中,受到的浮力是多大?
分析 因為ρ鋁>ρ水,所以鋁塊放在足夠多的水中必然下沉,即
V排=V物=2.7 kg/2.7×103 kg/m3 =10-3 m3
然后根據(jù)阿基米德原理即可求浮力。