浮力难点突破专题 1

这是一份浮力难点突破专题 1，共8页。教案主要包含了考点突破，重难点提示等内容，欢迎下载使用。


一、考点突破
综合利用力学知识求解物体所受的浮力大小。
二、重难点提示
综合利用称重法、压力差法和二力平衡法求解物体所受的浮力大小。
考点精讲
求解浮力的方法：
1. 称重法：把物体悬挂在弹簧测力计上时示数为G，将该物体浸没在某液体中时弹簧测力计的示数为，则此液体对该物体的浮力为。
经典例题
例题1 一个物体重2 N，浸没在水中称重（弹簧测力计的示数）1.75 N，浸没在某种液体中称重1.8 N，求物体的密度和这种液体的密度。
思路分析：确定研究对象是这个物体，它浸没在水中和某种液体中时均受到3个力，且满足平衡方程F拉＋F浮＝G物。
答案：（1）求物体的密度
G物＝ρ物V物g，F浮＝ρ水V排g＝ρ水V物g，F浮＝G物－F拉＝2 N－1.75 N＝0.25 N
所以，所以ρ物＝＝8.0× 103kg/m3；
（2）求液体的密度
G物＝ρ物V物g，F′浮＝ρ液V排g＝ρ液V物g，F′浮＝G物－F′拉＝2 N－1.8 N＝0.2 N
因为；所以：ρ液＝＝0.8× 103kg/m3
或 得＝ρ水＝×1.0×103 kg/m3＝0.8×103 kg/m3。
技巧点拨：本例题是根据力的平衡原理求解的，即根据力的平衡原理求浮力。挂在弹簧测力计下的物体浸入液体中静止时，三力平衡，即G物＝F浮＋ F拉，F浮＝G物－F拉。本题还可以给我们这样的启示：利用弹簧测力计分别称出物体在空气中、水中、液体中的视重（视重：弹簧测力计的读数），就可以计算出物体、液体的密度值。这给我们测算密度又开辟了一条新路。
【难点剖析】
“称重法”测浮力，也叫“三力平衡法”，用测力计（弹簧秤）测出物体的重力G，再将物体沉没在液体中，记下弹簧测力计（弹簧秤）的示数（称为物体的视重），则浮力；类似情况：若物体沉入容器底（不密合），容器底对物体的支持力为，则；特殊情况：当物体浸入液体中受到的浮力大于重力时，用绳将物体系住，如图所示。设为绳对物的拉力，则。
考点精讲
2. 压力差法：根据浮力产生的原因来求解
浸没在液体中的物体，若上表面受到液体向下的压力为F1，下表面受到液体向上的压力为F2，则物体受到的浮力：；特殊情况：若物体与容器底密合，则，即物体不受浮力作用。
经典例题
例题2 如图所示，一质量为，边长为的方木块，漂浮在水中，求木块底受到的压强P。
思路分析：本题要求求压强。由可知，只要知道压力，即可求得P，而这里的F就是水对木块下底面的向上的压力。
答案：由物体漂浮，可得：
。
【难点剖析】
在我们求解物体所受的浮力大小时，要时时注意用“压力差法”去验证物体是否受浮力的作用。例如，池塘里的圆柱形木桩、与平整的容器底紧密接触的蜡块等都没有受到浮力的作用。
考点精讲
3. 二力平衡法：若物体漂浮或悬浮在液体中，则物体受浮力
经典例题
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）
思路分析：由于铜的密度比水的密度大，在水中会沉没；铜的密度比水银的密度小，在水银中会漂浮。不能够简单地利用阿基米德原理求解，要注意物体的浮沉条件及二力平衡的应用。
答案：在水中的浮力为：
＝gV＝1.0×103kg/m3×10N/kg×10－3m3＝10N；
在水银中所受的浮力为：＝G＝mg＝8.9kg×10N/kg＝89N。
提分宝典
【方法提炼】
漂浮问题“五规律”：
规律一：物体漂浮在液体中，所受的浮力等于它所受的重力（原理：二力平衡）；
规律二：同一物体在不同液体中，所受浮力相同（因为浮力等于重力）；
规律三：同一物体在不同液体中漂浮，在密度大的液体中浸入的体积小；
规律四：将漂浮物体全部浸入液体中，需加的竖直向下的外力等于液体对物体增大的浮力。（下图中，分别用F的力和重物G将物体压下，则F＝G，这两个力也等于物体增大的浮力）
规律五：漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几，物体密度就是液体密度的几分之几；即：，比如物体漂浮时，有露出水面，则，可求得物体的密度为0.75g/cm3。
同步测试
1. 将质量为0.5kg 的物体，轻轻放入盛满清水的溢水杯中，溢出0.2kg的水，则此物体受到的浮力是（ ）（g取10N/kg ）
A. 5 NB. 0.5 NC. 2 ND. 0.2 N
2. 一均匀实心物体恰能悬浮在水中，如果把它截去一半，则另一半将（ ）
A. 上浮B. 悬浮C. 下沉D. 漂浮
3.（桂林）小明有一正立方体金属块，他想知道该金属块的密度，于是将金属块浸没在某种液体中，如图甲所示，在将金属块缓缓从液体中竖直提出来的过程中，他画出了测力计拉力F随提起高度h变化的图象，如图乙所示，则该金属块的密度约为（ ）
A. 2.7×103kg/m3B. 3.1×103kg/m3C. 3.5×103㎏/m3D. 4.4×103㎏/m3
4. 如图所示，将重为5N的小球挂在弹簧测力计下，当小球的一半体积浸在水中时，测力计的示数为2N，下列说法正确的是（ ）
A. 小球的体积为400cm3
B. 小球的密度为1.25g/cm3
C. 缓缓向下移动弹簧测力计，小球对测力计的拉力最小可达到1N
D. 剪断悬吊小球的细线，小球在水中稳定时受到的浮力为5N
5. 如图所示，一个重为10牛的实心金属块，挂在弹簧秤下并浸入水中（弹簧秤未画出），当金属块体积的浸入水中静止时，弹簧秤的示数为8牛，当把金属块全部浸入水中并碰到杯底时，弹簧秤的示数（ ）
A. 可能是2牛B. 可能是6牛C. 可能是8牛D. 以上答案均错
6. 小吴同学为探究力之间的关系做了如图所示的实验，将弹簧测力计下端吊着的铝块逐渐浸入台秤上盛有水的烧杯中，直至刚没入水中（不接触容器，无水溢出）。在该过程中，下列有关弹簧测力计和台秤示数的说法，正确的是（ ）
A. 弹簧测力计的示数减小，台秤示数不变
B. 弹簧测力计的示数不变，台秤示数也不变
C. 弹簧测力计的示数减小，台秤示数增大
D. 弹簧测力计的示数不变，台秤示数增大
7. 如图所示，两个完全相同的烧杯内分别装有水和盐水，要利用以下各组器材区分哪一杯中装的是盐水，其中无法完成的是（ ）
A. B.
C. D.
8. 鸡蛋沉没水底受到的浮力为F1，逐渐向水中加盐，当鸡蛋悬浮时受到的浮力是F2，上浮时受到的浮力是F3，漂浮时受到的浮力是F4，则（ ）
A. F1＜F2＜F3＜F4B. F1＜F2＜F3＝F4
C. F1＜F2＝F3＜F4D. F1＜F2＝F4＜F3
9.（呼和浩特）如图所示，有一实心长方体，悬浮在水和水银的界面上，浸在水中和水银中的体积之比为3∶1，已知水的密度为1.0×103kg/m3，水银的密度为13.6×103kg/m3，求：
（1）该物体在水中和水银中所受到的浮力之比；
（2）该物体在水中所受到的浮力与物体重力之比；
（3）该物体的密度。
1. C 解析：把物体轻轻放入盛满清水的溢水杯中，排开的水重：G排＝mg＝0.2kg×10N/kg＝2N，
根据阿基米德原理可知：物体受到的水的浮力：F浮＝G排＝2N。
2. B 解析：浸没在水中的物体受到液体的浮力F浮和重力G两个力的作用，∵排开水的体积等于物体的体积，即：V排＝V物，∴F浮＝ρ液V排g＝ρ液V物g，G＝m物g＝ρ物V物g，物体悬浮时，F浮＝G，即ρ液V物g＝ρ物V物g，ρ液＝ρ物，因实心物体的密度均匀不变，所以余下的一半在液体中仍然悬浮。
3. D 解析：当金属块完全露出液面，没有浸入液体中时，金属块不受浮力，此时拉力等于重力，即在4cm以上，从图可知，该金属块重力为：G＝F拉＝0.35N，
∵G＝mg，∴金属块的质量为：m＝＝0.035kg，
由图可知：正立方体金属块在2cm时开始露出液面，在4cm时离开液面，故边长为4cm－2cm＝2cm，则V＝（2cm）3＝8cm3＝8×10－6m3，
金属块的密度为：ρ金＝≈4.4×103kg/m3。
4. D 解析：A. 由题意知，F浮＝G－F示＝5N－2N＝3N，∵F浮＝ρ水gV排，
∴V排 ＝＝＝3×10－4m3＝300cm3，
∴物体的体积：V＝2×300cm3＝600cm3；故A错误；
B. ∵G＝mg＝5N，∴m＝＝0.5kg＝500g，
ρ物＝＝≈0.83g/cm3；故B错误；
C. 缓缓向下移动弹簧测力计，当小球全部浸没时受到的浮力
F浮′＝ρg＝1.0×103kg/m3×10N/kg×6×10－4m3＝6N，
∵F浮′＞G，∴物体将上浮，小球对测力计的拉力最小为0N；故C错误；
D. ∵ρ物＜ρ水，∴剪断悬吊小球的细线，物体漂浮在水面上，
物体受到的浮力：F浮′＝G＝5N，故D正确。
5. A 解析：（1）当金属块体积的三分之一浸入水中静止时受到浮力：
F浮＝G－F示＝10N－8N＝2N，
当物体全部浸入水中时，此时排开水的体积等于物体的体积，
此时物体受到的浮力F浮′＝3F浮＝3×2N＝6N；
（2）此时金属块受到竖直向上的支持力、拉力、浮力和竖直向下的重力，
∴此时测力计的示数为：F示′＝G－F浮′－F支持＝10N－6N－F支持＝4N－F支持，
因此弹簧秤的示数要小于4N，四个选项中只有A符合题意。
6. C 解析：（1）对铝块受力分析可知：铝块受竖直向下的重力、竖直向上弹簧测力计的拉力和浮力，由平衡条件得：G铝＝F＋F浮，F＝G铝－F浮，在铝块完全浸没前，V排逐渐增大，F浮逐渐增大，弹簧测力计的示数F逐渐减小；（2）对烧杯及水受力分析可知：受烧杯及水竖直向下的重力，铝块向下的压力F压＝F浮，台秤的支持力FN，由平衡条件得：台秤的支持力FN＝G＋F压，在铝块完全浸没前，V排逐渐增大，F压＝F浮逐渐增大，FN逐渐变大，台秤的示数增大。
7. B 解析：A. 用铅笔和橡皮泥，可把橡皮泥粘在铅笔一端，使铅笔直立在液体中，浸没深度大的是水，不符合题意，故A错；B. 用石块和细线不能区分，因为无法知道石块浸没在两种液体里时拉力的大小，无法通过浮力比较，符合题意，故B正确；C. 用天平和量筒可以测定它们的密度，可直接区分，密度小的是水，不符合题意，故C错；D. 用刻度尺和压强计可以比较液体相同深度处的压强，压强小的就是水，不符合题意，故D错。
8. D 解析：鸡蛋沉没水底受到的浮力为F1＜G，鸡蛋悬浮时受到的浮力是F2＝G，上浮时受到的浮力是F3＞G，漂浮时受到的浮力是F4＝G，所以F1＜F2＝F4＜F3，所以A、B、C不符合题意，只有D符合题意。
9. 解：（1）根据阿基米德原理，该物体在水中和水银中所受到的浮力之比为：
；
（2）该物体受到重力和在水中和水银中受到的浮力的作用：
∵F1＋F2＝G；
∴在水中所受到的浮力与物体重力之比为：；
（3）∵F1＋F2＝G
∴＝ρ物gV物；
该物体的密度为：ρ物＝×103kg/m3＋×13.6×103kg/m3＝4.15×103kg/m3。