常見浮力的計算問題

常見浮力的計算問題教學(xué)設(shè)計基本內(nèi)容(一)、計算浮力的一般方法浮力問題是密度、壓強、力的平衡以及阿基米德原理，物體的浮沉條件等多方面知識的綜合應(yīng)用。涉及的概念多、規(guī)律多，知識的綜合性強，所以在解有關(guān)浮力問題時，要注意歸納解題方法，明確解題的思路和步驟。計算浮力一般可歸納為以下四種方法：根據(jù)浮力的產(chǎn)生原因：F浮=F向上F向下，這種方法一般用于已知物體在液體中的深度，且形狀規(guī)則的物體。根據(jù)阿基米德原理：F浮=G排液=液gV排。這個公式對任何受到浮力的物體都適用。計算時要已知液、V排。根據(jù)力的平衡原理：將掛在彈簧秤下的物體浸在液體中靜止時，對物體進行受力分析，物體受到豎直向下的重力與豎直向上的浮力及拉力。這三個力平衡，即G物=F浮+F拉，由此得F浮=G物F拉。根據(jù)漂浮、懸浮條件：F浮=G物。此式只適用于計算漂浮或懸浮物體所受到的浮力。運用上述公式計算浮力時，一定要明確各公式的物理意義和適用范圍，弄清題目的已知條件，切不要死記硬背，亂套公式。題型示例及解題的基本方法1、 由F浮=G物F拉求浮力。當(dāng)物體的密度比液體的密度大時，物體被一個力拉住懸浮在液體中，則物體受到了三個力的作用，由同一直線上三力平衡，應(yīng)用公式：F浮=G物F拉，再由F浮=G物F拉求浮力。例1：彈簧秤下掛一鐵塊，靜止時彈簧秤的示數(shù)是4N，將鐵塊一半浸入水中時，彈簧秤的示數(shù)為3.5N，這時鐵塊所受的浮力是_N。說明：上題屬于浮力問題中的一種常見題型，已知物體在空氣中的重G物和物體浸入液體中彈簧秤示數(shù)F拉，就可以用F浮=G鐵F拉求浮力的大小。這是同一直線上三力平衡的問題。2、應(yīng)用F浮=液gV排判斷浮力的大小。例2：將體積相同的木球A，塑料球B，銅球都浸沒在水中，如圖所示，則（）A、A球受的浮力最大；B、B球受的浮力最大；C、C球受的浮力最小；D、三個球所受的浮力大小相同分析與解：根據(jù)阿基米德原理的表達式F浮=液gV排可知，浮力F浮的大小只與液體密度液和物體排開液體的體積V排有關(guān)。3、應(yīng)用F浮=液gV排計算浮力大小例3：將體積是50cm3的物體浸沒在水中，它受到的浮力多大？若此物體有一半浸在煤油中，它所受的浮力多大？（煤油=0.8103kg/m3）g取10N/kg解：（1）物體浸沒水中時，V排=V物=50106m3F浮=水gV排=1.0103kg/m310N/kg50106m3=0.5N（2）物體一半浸在煤油中：V排= V物=25106m3F浮=煤油gV排=0.8103kg/m310N/kg25106m3=0.2N答：物體浸沒水中時，受到的浮力是0.5N；當(dāng)物體一半浸入煤油中時，受到的浮力是0.2N。說明：應(yīng)用阿基米德原理F浮=液gV排計算浮力大小時應(yīng)注意以下幾個問題：（1）代入液時要注意物體浸入的何種液體，若浸入水中應(yīng)寫水，并將水的密度值代入，若浸入其它液體時，應(yīng)代入其它液體密度。（2）V排是物體排開液體的體積，它的大小不一定是物體的體積，當(dāng)物體浸沒液體中時，V排=V物，當(dāng)物體部分浸在液體中時，V排物。（3）V排的單位是m3，公式F浮=液gV排中的各項字母都統(tǒng)一用國際單位。4、應(yīng)用漂浮條件F浮=G物計算浮力例4：把質(zhì)量是200g的塑料塊放入水中，靜止時塑料塊有一半露出水面。（g取10N/kg）求：（1）塑料塊在水中受到的浮力？（2）塑料塊的體積和密度？解：（1）塑料塊是漂浮在水面上，由漂浮條件可知塑料塊所受的浮力？F浮=G塑料=m塑料g=200103kg10N/kg=2N（2）因為塑料塊有一半浸入水中，即V排= V塑料所以F浮=水gV排2N=1.0103kg/m310N/kgV塑料V塑料=4104m3=400cm3塑料= =0.5g/cm3說明：本題第一問應(yīng)利用漂浮條件F浮=G物求浮力，因為物體靜止在水面上，（漂?。r，V排 V物，有F浮=G塑料，因此判斷塑料塊的狀態(tài)是漂浮是解此題的關(guān)鍵。5、應(yīng)用阿基米德原理和浮沉條件解浮力綜合題例5：重10N，體積為0.8dm3的物體浸沒在水中，如果它只受浮力和重力兩個力的作用，問：此物體是上浮、下沉還是懸??？（g取10N/kg）分析與解：因為物體浸沒在水中，V排=V物=0.8103m3所以F浮=水gV排=1.0103kg/m310N/kg0.8103m3=8N因為8N10N，即F浮物所以物體在水中將下沉?？偨Y(jié)浮力問題的一般解題步驟1、通過審題明確研究對象，確定它所處的狀態(tài)。若物體浸沒在液體中，V排=V物；若物體浮在液面上，則有V排+V露=V物，因此V排V物。2、要注意受力分析：分析研究對象的受力情況，畫出力的示意圖，在圖