谁来帮我复习一下浮力和重力相关的知识?
(1)浮力的测量。用弹簧测力计测量物体在空气中的重力g,然后将物体浸入液体中,读取弹簧测力计的指示器f’。两次读数之差就是物体在液体中的浮力,即F float = G-F’。
(2)阿基米德原理。浸没在液体中的浮力等于它所排开的液体的重力,这就是阿基米德原理。
(3)浮力的计算。阿基米德原理用公式表示:F浮=G排或F浮= ρ液V排G。
公式中符号的含义和单位:f float-浮力-n;ρ液体——液体的密度——kg/m3;第V行——物体排出的液体体积——m3;;
克牛顿/千克.
当液体的密度和物体所排开的液体体积已知时,这个公式可以用来计算物体的浮力。
2.物体的起伏及其应用
(1)对象的浮动和下沉条件
如果浸在液体中的物体重力为G,浮力为F,那么①当F > G时,物体漂浮;②当F浮动< G时,物体下沉;③当f float =G时,物体悬浮。
(2)漂浮和下沉条件的应用
一个应用:潜艇。潜艇通过向水箱注水和排水来改变自身重力,从而实现沉浮。
应用2:密度计。密度计是一种用来测量液体密度的仪器。当它在不同的液体中漂浮时,露出的液面体积不同,根据液面对应的刻度读出液体的密度。
应用3:氢气球、热气球、飞艇。这些飞机都是利用空气的浮力浮在空中的。
典型例子
示例1。如图,水面上漂浮着一根长直的平底玻璃管,里面有少量细沙。玻璃管的底部面积为5×10-4m2,玻璃管浸入水中的长度为0.1m。查找:
(1)玻璃管和细沙的总重量是多少?
(2)当往水中撒些盐,搅拌均匀,玻璃管上浮0.01m。此时盐溶液的密度是多少?(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
分析:
(1)因为玻璃管浮在水面上,所以F浮=G存在,所以只要计算出玻璃管排开的水的体积,就可以根据阿基米德原理计算出玻璃管的浮力,最后就可以计算出玻璃管和细沙的总重量。
(2)根据F-float =G,展开左F-float = ρ液V排G,即可得到盐水的密度。
解决方案:
(1)
v row = SH = 5×10-4×0.1 m3 = 5×10-5 m3。
g = F float =ρwater gV row = 1.0×103×10×5×10-5N = 0.5n。
(2)
撒上盐后,
第v ' = sh ' = 5×10-4×(0.1-0.01)m3 = 4.5×10-5 m3。
因为f浮动' = g。
即ρ盐水V排' g=G '。
然后。
例2。如图,球A和球B用细线连接,放入水杯中。细线上的力是0.5N,两个球正好悬浮在水中。如果细线断了,下列判断正确的是()
A,球A沉,球B浮,球A浮,球B沉。
c,A,B都沉。d、A、B仍然悬浮在水中。
解决方案:
细线断之前,球A受到三个力:浮力、重力和绳子向下的拉力,球在这三个力的作用下处于平衡状态,这三个力的合力为零,即F浮钉=G钉+F拉力①。
同样,球B也受到三个力的作用:重力、浮力和绳子向上的拉力,所以F浮B +F '拉力=G B ②。
并且F-pull和F' pull的大小相等,都等于1N。细线断裂后,球A和B分别受到重力和浮力,浮力和重力与细线断裂前相同。对比①公式知道F浮甲> G装甲和装甲球的浮力大于重力,装甲球浮起来;对比②公式,我们知道F使B浮动
正确答案是:b
分析:
本题目主要考察学生对阿基米德原理的理解,物体起伏条件的应用,分析问题和解决问题的能力。解决问题的关键是从细线断开前后两个球的受力变化入手,比较断线前后球A和球B的运动。
例3。一块石蜡会在酒精中下沉,在水中漂浮。请确定这种石蜡的密度范围。如何用量筒和适量的酒精和水准确测量石蜡的密度?(ρ酒精=0.8×103kg/m3)
解决方案:
ρ蜡> gt;ρ醇,可以知道ρ蜡<ρ水,ρ醇<ρ蜡<ρ水,即石蜡的密度在0.8×103kg/m3到1.0×103kg/m3之间。
准确测定石蜡密度,步骤如下:
(1)在量筒中放入适量的水,记录水的体积v 1;
(2)将石蜡块放入量筒中,记录水的体积v2;
(3)从量筒中取出水和石蜡块,然后在量筒中放入适量的酒精,记录酒精的体积v3;
(4)将石蜡块放入量筒中,浸入酒精中,记录此时液体的体积v4;
(5)根据以上数据,计算石蜡块的密度f浮= ρ水gV排1=ρ水G(V2-v 1);
根据起伏条件,f float = G wax = m wax G =ρwax gV wax =ρwax G(V4-V3),
ρ水gV排1= ρ蜡gV蜡=ρ蜡=ρ水(V2-V1)/(V4-V3)。
例4:用弹簧测力计测得固体石头在空气中的指标为10N。当石头完全浸入水中时,弹簧测力计测得的指标为6N。找出石头的密度。
解决方案:
物体的浮力
F float =G-F=10N-6N=4N,
根据阿基米德原理,F浮= ρ水gV排,V排=F浮/(ρ水G),
物体的质量m=G/g,
那么物体的密度ρ =m /V =(G/g)/[F浮/(ρ水g)]=Gρ水/F浮。
= 10n×1.0×103kg/m3/4N = 2.5×103kg/m3。
分析:
本题目主要考查称重法计算浮力和阿基米德原理计算物体体积。解决问题的关键是要明确弹簧测力计在空气中测得的指标等于物体的重力,由此可以得出石头的质量。利用弹簧测力计在空气和水中的两个读数之差,可以得到石头的浮力,从而可以得到石头的体积。这个问题的易错点是,用称重法计算浮力F浮子时,无法计算密度。原因是没有推理和寻求解决问题的思路。
例5。当一个重10N的固体合金球浸没在水中时,它排开4N的水。合金球受水的浮力是多少?将合金球放入酒精中静置,浮力是多少?如果放入水银,合金球静止时的浮力是多少?(ρ酒=0.8×103kg/m3,ρ汞=13.6×103kg/m3,取g=10N/kg)。
已知合金球的重量为G=10N,在淹没水中的排水为g =4N。
问:
(1)合金球在水中的浮力。
(2)在酒精中静止不动时漂浮的浮力F’
(3)浮力F ' '放入水银中静止时会浮起。
分析:
根据阿基米德原理,F浮=G排。
所以:f浮=G排水=4N。
f再浮= ρ水gV排水= ρ水gV物体
因为:,合金球沉在酒精里。
f ' float =ρwine gV = 0.8×103kg/m3×10n/kg×4×10-4 m3 = 3.2n
还有,合金球浮在水银里,静止时浮在水银表面。
所以:f'' float =G object =10N。
答:
合金球在水、酒精和汞中静止时的浮力分别为4N、3.2N和10N。
例6。一个金属球在空中称重,弹簧测力计的读数是14.7N;在水中称重时,弹簧测力计的读数为4.9N,已知金属的密度为2.7×103kg/m3。这个球是实心的还是空心的?
解决方案1:
金属球浸没在水中f float = g-f = 14.7n-4.9n = 9.8n。
根据阿基米德原理,F浮= ρ gV排水,我们得到
v排=F浮/ρ水g = 9.8n/(1.0×103kg/m3×9.8n/kg)= 10-3 m3。
因为球浸没在水中,所以金属球V球的体积=10-3m3。假设球是实心的,其密度应为ρ球=m球/V球=G/gV球= 14.7n/(9.8N/kg×10-3 m3)= 1.5×103kg/m3。
这个金属球是空心的。
解决方案2:
用同样的方法求解金属球的体积。
假设球是实心的,它的重力应该是
G'=ρ金属gV球= 2.7×103kg/m3×9.8n/kg×10-3 m3 = 26.46n .
∵G ' & gt;金属球是空心的。
解决方案3:
金属球的体积与第一种溶液相同。金属球的体积,V球=10-3m3。
假设球是实心的,球内金属的体积应该是
v金属=G/ρ金属G = 14.7n/(2.7×103kg/m3×9.8n/kg)= 0.6×10-3 m3。
∵V球>金属球是空心的。
分析:
本题主要考查综合运用称重法,结合阿基米德原理来解决。解决问题的关键是要明确:
(1)假设球是实心的,计算它的密度,并与题目中给出的金属的密度进行比较,确定它是空心的还是实心的;
(2)通过假设球是实心的,密度已知,计算出它应该承受的重力,与题目中给出的重力进行比较,确定它是空心的还是实心的;
(3)通过假设球是实心的,它应该有多大的体积,计算出它的适当体积,与它的实际体积进行比较,确定它是空心的还是实心的。
这道题的易错点在于你不能熟练掌握阿基米德原理,不能灵活运用称重法求解。有些同学不明白问题的意思,不会解答。