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第 10 章《流体的力现象》
单元总结
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知识要点一:计算浮力的方法
计算浮力的大小,一般有四个方法:
1.称重法:F 浮=G-F
2.原因法:F 浮=F 下-F 上
3.原理法:F 浮=G 排=ρ 液 gV 排
4.平衡法:漂浮或悬浮时 F 浮=G 物
(2019 怀化)一个重为 0.5 N 的木块放入装有水的烧杯中,木块处于漂浮状态,则木
块受到的浮力是 N;若再沿烧杯壁往烧杯中缓慢地倒入浓盐水,则木块受到的浮力将 (选
填“变大”、“不变”或“变小”)
【答案】(1)0.5;(2)不变。
【解析】(1)将重为0.5N的木块放入装有水的烧杯中,静止时木块处于漂浮状态,所以木块
所受浮力的大小为F浮=G=0.5N;
(2)木块漂浮,所以木块的密度小于水的密度,如果再沿烧杯壁往烧杯中缓慢地倒入浓盐
水,木块的密度不变,水的密度变大,所以,木块仍然漂浮,所受浮力F浮`=G=0.5N,所以
浮力不变。
(2019 泰安)在弹簧测力计下悬挂一个金属零件,测力计的示数是 7.5N。把零件
浸入密度为 0.8×103kg/m3 的液体中,当零件
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4的体积露出液面时,测力计的示数是 6N,则
金属块的体积是(g 取 10N/kg)
A.2×10-4m3 B.2.5×10-4m3 C.6×10-4m3 D.7.5×10-4m3
【答案】B
【解析】(1)金属零件所受的浮力:F 浮=G﹣F 示=7.5N﹣6N=1.5N,
(2)由 F 浮=ρ 液 gV 排得排开液体的体积:
V 排= = =1.875×10﹣4m3。
由题知,零件 的体积露出液面,则 V 排=(1﹣ )V= V,
所以金属零件的体积:V= V 排= ×1.875×10﹣4m3=2.5×10﹣4m3。
首先对计算浮力的四种方法,深入理解,理解计算方法的来龙去脉,分析题意,根
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据题目中的条件,来选择有那种计算方法更直接和方便,一定要准确理解题意和清楚物体的
状态,是选择正确方法的前提。
知识要点二:计算浮力问题的分析步骤
分析、解决浮力题的一般步骤:
1.确定研究对象;一个题目中可能有几个物体,首先根据题意确定哪个物体是分析对象;
2.分析物体受力;物体一共受几个力,正确画出受力示意图。在示意图上标出已知和未知;
3.判断物体的状态;物体是上浮、悬浮、下沉还是漂浮。
4.根据物体的状态,判断物体的受力特点,列出平衡方程。
5.根据已知量,解方程得到结果。
(2019 怀化)某容器放在水平桌面上.盛有足量的水,现将体积为 1.25×10-4 m3,质
量为 0.4kg 的实心正方体放入水中.正方体不断下沉.直到沉底,如图所示。知 ρ 水
=1.0x103kg/m3,g=10N/kg)求:
(1)正方体受到的重力的大小;
(2)正方体浸没在水中受到的浮力的大小;
(3)容器底部对正方体的支持力的大小和正方体对容器底部的压强。
【答案】(1)4N;(2)1.25N;(3)2.75N ;1.1×103Pa。
【解析】解:(1)正方体受到的重力:G=mg=0.4kg×10N/kg=4N;
(2)正方体浸没在水中受到的浮力:
F 浮=ρ 水 gV 排=1.0x103kg/m3×10N/kg×1.25×10-4 m3=1.25N;
(3)正方体浸没在水中时,受力如图所示:
正方体处于静止的平衡状态,G = F 支+F 浮
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容器底部对正方体的支持力:F 支=G-F 浮=4N-1.25N=2.75N ;
正方体对容器底部压力:F=F 支=2.75N ;
正方体对容器底部的压强:p=F/S=2.75N/2.5×10-3 m2=1.1×103Pa
(2019 自贡)如图所示,在容器底部固定乙轻质弹簧,弹簧上端连有一边长为 0.1m
的正方体物块 A,当容器中水的深度为 20cm 时,物块 A 的体积露出水面,此时弹簧恰好处
于自然伸长状态(ρ 水=1.0×103kg/m3,g 取 10N/kg).求:
(1)物块 A 受到的浮力;
(2)物块 A 的密度;
(3)往容器缓慢加水,至物块 A 刚好浸没水中,立即停止加水,弹簧伸长了 3cm,此时弹
簧对木块 A 的作用力 F。
【答案】(1)4N;(2)0.4×103kg/m3;(3)6N;。
【解析】解:(1)物块 A 体积为 V=(0.1m)3=0.001m3,
则 V 排=V﹣V 露=V﹣ V= V= ×0.001m3=4×10﹣4m3,
受到的浮力:F 浮=ρ 水 gV 排=1×103kg/m3×10N/kg×4×10﹣4m3=4N;
(2)弹簧恰好处于自然状态时没有发生形变:如图所示,物体 A 受平衡力:F浮=G,ρ 水 gV
排=ρ 物 gV,
ρ 物= ρ 水= ×1×103kg/m3=0.4×103kg/m3;
(3)物块 A 刚好完全浸没水中,物体 A 受到浮力、重力和拉力,如图所示:F 浮大=F 拉+G
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弹簧的弹力:
F=F 拉=F 浮大﹣G=ρ 水 gV﹣ρ 物 gV=
1×103kg/m3×10N/kg×10﹣3m3﹣0.4×103kg/m3×10N/kg×10﹣3m3=6N;
答:(1)物块 A 受到的浮力为 4N;
(2)物块 A 的密度为 0.4×103kg/m3;
(3)弹簧对木块 A 的作用力 F 为 6N。
分析步骤中不一定每一步都用到,根据题意来灵活运用,题目中判断物体的状态最
关键,有的题意直接说明物体的状态,有的可以根据题意判断出来,比如木块在水中,铁块
在水银中,不管是不是实心的,都会处于漂浮状态。但铁球在水中,如果不知铁球是否空心,
就得利用浮沉条件来判断。