1、精選優質文檔-傾情為你奉上第21講 浮力的應用21.1學習提要21.1.1 計算浮力的推導公式錯誤！未找到引用源。（僅使用于物體漂浮或懸浮狀態) 這是一個經常在浮力計算中用到的公式，熟練掌握這個公式，許多問題就可以迎刃而解。公式的推導過程如下以物體漂浮為例，如圖21 - 1所示。圖21-1F浮 = G物液gV排 = 物gV物故 錯誤！未找到引用源。物體如果處于懸浮狀態，同理可證。 21.1.2 浮沉條件的應用1. 輪船輪船漂浮在水面，受到兩個力的作用，根據漂浮條件，F浮=G總=G船+G貨。輪船是用鋼板焊成的空心體，比起相同質量的實心鋼材，能排開更多的水，從而產生巨大的浮力來平衡船體和所載的貨物

2、所受的重力。例如一艘排水量為30萬噸的油輪，如果油輪自身質量為6萬噸，那么它最多可裝載24萬噸的原油。 圖21-2 圖21-3 圖21-42. 潛水艇如圖21 - 2所示，當改變自重至F浮<G總時，潛水艇下潛；當F浮>G總潛水艇上浮。其自重的改變是通過壓縮空氣跟水艙組合工作而實現的。3. 氣球和飛艇如圖21 - 3所示，氣球和飛艇的升空和下降，主要是靠改變它們所受到的浮力大小和自重大小來實現的。它的主要部分是氣囊，其內充的是密度較小的熱空氣或氦氣。 4. 密度計如圖21 -4所示，密度計可直接測量液體的密度，它根據漂浮條件F浮=G物而工作，所以它在不同的液體中受到的浮力都相等，其排

3、開液體的體積與液體密度之間的關系為錯誤！未找到引用源。密度計的刻度有兩個特點：第一，刻度越髙，密度越小；第二，刻度的間距不均勻，上面疏，下面密。可概括為八個字“上小下大，上疏下密”。密度計分為兩種：一種叫比輕計，用于測定比水的密度小的液體密度；另一種叫比重計，用于測定比水的密度大的液體密度。5. 其他應用（1）利用鹽水選種適當調配鹽水的密度，這樣使密度大于鹽水的種子下沉，使密度小于鹽水的種子漂浮，達到選種的目的。（2）測定血液密度取一滴血液滴入硫酸銅溶液里，若懸浮，則血液的密度等于該溶液的密度。（3）打撈沉船如圖21 - 5所示，打撈沉船時利用體積巨大的密封鋼筒（浮筒）來打撈，往浮筒里注水使它

4、下沉，若把浮筒與沉船拴牢后，將浮筒中的水排出，使所受浮力大于船重，沉船就可上浮了。圖21-521.2 難點釋疑21. 2.1利用浮力測定物質的密度在實驗中，由于器材的缺少，不能用常規的方法測密度，如缺少天平或缺少量筒等。而前面所學的浮力知識中，可以找到V排與V物（或F浮與G物）的關系。方法一：用彈簧測力計測得物體重力為G，物體全部浸沒在液體后彈簧測力計的示紋變為F。則G=物gV F浮=G-F=液gV /得到 錯誤！未找到引用源。若液已知，則 錯誤！未找到引用源。若物已知，則 錯誤！未找到引用源。方法二：用量筒測得物體漂浮在液面上所排開的液體體積Vi，以及物體的總體積V2。由漂浮條件，F浮=G物

5、，即液gV排=物gV物有 液gV1=物gV2若物已知，則 錯誤！未找到引用源。=v若液已知，則 錯誤！未找到引用源。21. 2. 2密度計的刻度“上小下大、上疏下密”的原因設想密度計OC是一根規則的柱形物體，如圖21-6（a）所示。A、B是密度計的三等分點，有 VOA = VAB = VBC。圖21-6在圖21-6（b）中，密度計A點和密度為1的液體液面相平齊，則F浮1=G物，1 g VOA =物gV物1 g錯誤！未找到引用源。V物=物 gV物，1=3物所以A點應標上A=3物。在圖21 6（c）中，密度計B點和密度為2的液體液面相平齊，則F浮2=G物，2 g VOB =物gV物2 g錯誤！未找

6、到引用源。V物=物 gV物，2 = 錯誤！未找到引用源。物所以B點應標上B = 錯誤！未找到引用源。物。在圖21-6（d）中，密度計C點和密度為3的液體液面相平齊，則F浮3=G物，3 g VOC =物gV物3gV物=物 gV物，3 =物所以C點應標上C =物。由上述可見，密度計刻度是不均勻的，所以x =2物以應標在A、B之間，所以密度計的刻度 是“上小下大、上疏下密”。22.3 例題解析21. 3.1利用浮力知識測物體的密度例1 通過實驗測量小木塊的密度。除待測小木塊外，可以提供的器材有：一個盛有水的大容器，一個測量精度可以達到要求的彈簧測力計，一個小鐵塊和細線。要求：說明實驗原理和實驗方法，

7、并給出小木塊密度的最終表達式。已知小木塊密度小于水的密度。【點撥】因為有彈簧測力計，可以直接測得小木塊的重力G，由G =mg可得小木塊的質量為m =錯誤！未找到引用源。本題的關鍵是要說明解決:如何獲得小木塊的體積V。根據阿基米德原理F浮=液 g V排，若能測得小木塊浸沒在水中時所受的浮力，由于這時V排=V木，那么可得V木=F浮 /（水g）。由于小木塊密度小于水的密度，所以要將小木塊與鐵塊拴在一起，兩者在水中下沉（可以用沉錘法測量小木塊的密度）。【解答】先僅將鐵塊浸沒在水中，如圖21-7（a）所示，這時測力計的示數為F1，鐵塊受到的浮力為F鐵。根據圖21-7（b）所示的受力分析及平衡條件，可得：

8、F1=G+G鐵-F鐵 再將木塊和鐵塊一起浸沒在水中，如圖21-7（c）所示，這時測力計的示數為F2，木塊受到的浮力為F木。根據圖21 7（d）所示的受力分析及平衡條件，可得： （a） （b） （c） （d）圖21-7F2 = G + G鐵F木F鐵 一可得F1F2 = F木，即F1F2 =gV木，則V木 = 錯誤！未找到引用源。，=錯誤！未找到引用源?！敬鸢浮浚?）實驗原理：；（2） 實驗步驟： 先在空氣中用彈簧測力計測出小木塊的重力G，則小木塊的質量為； 用細線將小木塊與鐵塊系在一起，然后掛在彈簧測力計下，小木塊在上，鐵塊在下； 將鐵塊完全浸沒在水中，此時小木塊全部處于水面之上，記錄彈簧測力計

9、示數F1，根 據力的平衡知識，此時彈簧測力計的示數F1等于小木塊和鐵塊總重力與鐵塊所受浮力之差； 將鐵塊和小木塊完全浸沒在水中，記錄彈簧測力計的示數F2，此時彈簧測力計的示數 F2等于小木塊和鐵塊總重力與小木塊、鐵塊所受浮力之差； 以上兩次測量數據F1和F2之差就等于小木塊浸沒在水中受到的浮力。由此可推算小木塊的體積為； 小木塊的密度為；（3） 小木塊的密度表達式為?！痉此肌坷梦矬w在液體中的浮沉條件，借助液體密度，可以方便地求出物本的密度。21.3.2在不同狀態下，如何正確地對物體進行受力分析例2 如圖21-8(a)所示，一木塊A放在水中靜止時，有13. 5 cm3的體積露出水面?，F一體積為

10、5 cm3的金屬塊B故在木塊的上表面，木塊剛好全部浸沒在水中，如圖21 - 8(b)所 示，求金屬塊B的密度。圖21-8(a)【點撥】物塊漂浮時，根據平衡條件有F浮=G，加放另一物塊后，對于整體由于重力的增加，達到新的平衡狀態時有F'=G+G'?？紤]物塊在液體中的浸入情況并結合浮力公式，就可以求解了?！窘獯稹繉τ诘谝粻顟B，木塊漂浮在水面上，以木塊為研究對象，有F浮木=G木對于第二狀態，金屬塊和木塊作為整體漂浮在水面上，以木塊和金屬塊的整體為研究對象，有F'浮木=G木+G金，其中表示木塊浸沒在水中時所受到的浮力。將上面兩式想減得：F'浮木-F浮木=G金 水gV木-

11、水g（V木-V露）=金gV金整理代入得：金=水V露/V金=13.5×10-6/（5×10-6）×1.0×103（kg/m3）=2.7×103（kg/m3）【答案】金屬塊B的密度為2.7×103kg/m3?！痉此肌恳獣r刻牢記，對于浮體來說，浮力與重力是一對平衡力，而F浮=液gV排。21.3.2 浮力中的動態問題例3 如圖21-9 (a)所示，一根長16 cm的蠟燭，底部鑲嵌一塊鐵塊，將它豎直放在水中，露出水面的長度為1 cm，求蠟燭媳滅時所剩的長度。（蠟= 0. 9×103 kg/m3)（a） （b）圖21-9【點撥】當然不會

12、認為露出1cm燒完，剩下15 cm；也不 會認為蠟燭會全部燒完而僅剩鐵塊。這是一道動態浮力題，隨著蠟燭的燃燒，重力減小，蠟燭上浮，直至錯燭上表面和水面平齊，水把燭煙熄滅，如圖21 - 9(b)所示。抓住始末兩種狀 態，F浮=G，問題可以得到解決。【解答】剛開始點燃時，把蠟燭和鐵塊看成一個整體，處于漂浮，則F浮=G鐵+G蠟 當蠟燭熄滅時,蠟燭和鐵塊看成另一個整體，處于懸浮，則F浮=G鐵+G蠟 -可得F浮-F浮=G蠟-G蠟 設蠟燭底面積為S，原長為h，始末兩種情況下，蠟燭浸入部分長度為h1和h2，由式可得水gh1S - 水gh2S = 蠟ghS - 蠟gh2S所以水h1 - 水h2 = 蠟h -

13、蠟h2h2 = （水h1 - 蠟h）/（水 - 蠟） =（1×15-0.9×16）/（1-0.9）（cm）=6（cm）【答案】蠟燭所剩的長度為6 cm【反思】（1）理解好題意，用整體法列式；（2）根據力的平衡，進一步分析推導，可消除一些未知量，最后可獲得結果。21.3.4 列式求解浮力問題例4 將一圓柱體用彈簧測力計吊起來，置于空氣中，彈簧伸長10 cm；如果把圓柱體的半浸沒在水中，彈簧伸長4 cm，那么圓柱體的密度是_?！军c撥】設圓柱體的體積為V，密度為彈簧勁度系數為k在空氣中測量時彈簧伸長x1，在水中測量時彈簧伸長x2。據胡克定律F = kx和受力平衡的關系，可列式求解

14、?！窘獯稹坑深}意可列方程組gv = kx1 gv - （1/2）水gV = kx2 兩式相除，得（ - （1/2）水）/ = x1/x2 = 4/10所以 = 5水/6 = 0.8333×103（kg/m3）【答案】 0.8333×103kg/m3?！痉此肌勘绢}巧妙運用了方程中的兩個聯立方程兩邊相除的方法，化繁為簡，立即可求出結果。例5 如圖21-10(a)所示，將一木塊放人水中，它 露出水面部分的V1是24 cm3。將露出水面部分完全截去后再放入水中，它露出水面部分的體積V2是16 cm3，如圖21 - 10(b)所示求木塊的密度和原來的體積。（a） （b）圖21-10【

15、點撥】設木塊原來的體積為V，第一次露出水面的體積為V1，第二次露出水面的體積為V2。當木塊漂浮時，浮力等于重力，可兩次列式求解。【解答】原來木塊漂浮時，有水g（V - V1）= 木gV截去體積V1后，剩下的部分漂浮有 水g（V - V1 - V2）= 木g（V - V1）兩式相減得 水gV2= 木gV1則木 = V2水/V1 = 0.67×103（kg/m3），木塊原來的體積V = （水V1）/（水 - 木）=72cm3【答案】木塊的密度為0.67×103kg/m3，體積為72cm3?！痉此肌繉τ谖矬w漂浮問題，應充分利用浮力等于重力列方程式。根據多次平衡狀態，列出方程組，再

16、通過加減乘除等方法化簡農得結果。21.4 強化訓練A卷1、 氫氣球總重力為20 N，在空氣中受到向上的浮力為100 N，人用_N的拉力作用在氫氣球上，可使氫氣球勻速下降。如果放開手，氫氣球最多可攜帶_N的重物勻速上升。2、 潛水艇要從水中浮上來，要使潛水艇_減小。髙空懸浮的氣艇要下落，必須使氣艇的_減小，從而使_減小，才有可能。3、 輪船由東海駛人黃浦江,所受的浮力是的，輪船排開液體的體積將_(選填“增大”、“減少”或“不變”）。4、 把兩個體積相同的實心鐵球和空心決球，全部浸入水中，則實心鐵球受到的浮力_空心鐵球受到的浮力(選填“大于”、“小于”或“等于”）。5、 阿基米德原理有著廣泛的應用

17、，請舉出兩個典型的應用實例： （1）_；（2）_。6、 關于物體的浮與沉，下列說法中正確的是（ ）A、 浮在液面上的物體所受的浮力大于重力B、 浮體材料的密度一定小于液體的密度C、 密度等于液體密度的實心球能浮出液面D、 材料密度大于液體密度的物體能浮在液面上時,一定是空心的7、 體積為100cm3、密度為0.6×103kg/m3的木塊浮在水面上，它受到的浮力是 （ ）A、等于0.98NB、等于0.588NC、大于0.98ND、小于0.588N8、 潛水艇從水面下10 m深處潛到水面下15 m深處，潛水艇受到的 （ ）A、 浮力增大，壓強增大B、浮力不變，壓強不變C、浮力不變，壓強增

18、大D、浮力增大，壓強不變9、 一只軟木塞體積為5 cm3、密度為0. 25×103 kg/m3，將它浸沒在酒精里和讓它自由浮在酒精表面時，受到的浮力是 （ ）A、 浸沒時受到的浮力小B、浮在表面時受到的浮力大C、浸沒時受到的浮力大D、兩種狀態下受到的浮力一樣大10、 三只相同的玻璃杯，分別盛有甲、乙、丙三種液體，現把一木塊先后放人這三只杯中，如果甲>乙>丙>木，則木塊 （ ）A、在甲液體里露出液面最高B、在乙液體里露出液面最高C、在丙液體里露出液面最高D、在三種液體里露出的液面一樣高11、 如圖21-11所示，把一個小球分別放人盛滿不同液體的A、B兩個溢杯中，A杯中

19、溢出的液體是40g，B杯中溢出的液體是50g，則A、B兩杯中液體的密度之比是 （ ）A、 等于4:5B、小于4:5C、大于4:5D、無法確定圖21-11 圖21-1212、 如圖21-12所示，已知甲、乙、丙三種物質的質量與體積的關系m-v圖像，則甲、乙、丙的密度關系是（ ）A、甲<乙<丙，且甲<水B、甲>乙>丙，且甲>水C、甲<乙>丙，且丙>水D、甲>乙<丙，且丙<水13、 如圖21-13所示，木塊A、鐵塊B在水中處于靜止狀態。此時若往水中加些鹽，A、B兩物體所受到的浮力FA、FB的變化情況為 （ ）A、 FA變大，FB

20、變大 B、FA變小，FB變小C、FA不變，FB變大 D、FA不變，FB變小圖21-1314、 用手把一個鋁球和一個鐵球同時浸沒在水中，放手后一球上浮，另一球下沉。下列說法中正確的是（ ）A、 鋁球一定上浮，鐵球一定下沉B、上浮的球一定是空心的C、下沉的球一定是實心的D、受到浮力大的球一定上浮15、 座冰山漂浮在水面上，露出水面的體積為V1，冰的密度為1，水的密度為2，則這塊冰'受到的重力為（ ）A、B、C、D、16、 體積為50 cm3的木塊，浸人水中的部分占全部體積的3/5，求： （1）木塊受到的浮力；（2）木塊的質量。17、 如圖21-14所示，某同學用彈簧測力計測得一物體重10

21、N，將該物體分別浸在甲、乙、丙容器中時，受到液體的浮力分別為：F甲=_N，F乙=_N，F丙 =_N。該同學分析甲、乙、丙可初步得出的結論是：浸在液體中的物體所受的浮力的大小與_、_有關。 甲 乙 丙 （a） （b）（c） （d）圖21-1418、 如圖21 - 15所示，木塊漂浮在水面上時，量筒內水面對應的刻度是V1；當木塊上放一個小金屬塊時，水面對應的刻度是V2；若將小金屬塊取下慢慢地沉人筒底時，水面對應的刻度是V3，請用 V1、V2、/3、g為已知量求出下列各物理量的表達式：圖21-15（1） 金屬塊的體積V = , （2）金屬塊受到的重力G= 。B卷1、 如圖21-16所示，甲、乙兩球用

22、細線相連，放人水杯中，細線受的力為1N，兩球正好懸浮在水中。如果細線斷后，則甲球將 ，乙球將 。(選填“上浮”、“下沉”或“懸浮”）圖21-162、 體積相同的木塊和冰塊，它們都漂浮在水面上，則它們浸在水中的體積之比為 ，它們受到的浮力之比為 。（，）3、 質量相同的木塊和冰塊，都漂浮在水面上，則它們排開水的體積之比為 ，它們受到的浮力之比為 。（，）4、 甲、乙兩實心球，甲的質量是乙的3倍，把它們都浸沒在酒精中，甲所受到的浮力是乙的二分之一，則甲、乙兩球的密度之比為 。5、 如圖21 - 17所示，質量相等的兩個物體放在水中后處于靜止狀態，它們的密度分別為、，受到的浮力分別為、，則( ) A

23、、 B、 C、 D、圖21-176、 如圖21 - 18所示，一個重為10 N的實心金屬塊，掛在彈簧測力計下并浸人水中（彈簧測力計未畫出），當金屬塊體積的1/3浸入水中靜止時，彈簧測力計的示數為8 N。當把金屬塊全部浸入水中并碰到杯底時，彈簧測力計的示數將變為 （ ） A、可能是2N B、可能是6N C、可能是8N D、以上答案都不對圖21-187、如圖21 - 19所示，把同一金屬圓臺按A、B兩種方式浸沒在水中，則兩種情況下，圓臺受到的水的向上與向下壓力差大小是（ ） A、A方式大 B、B方式大 C、兩種方式一樣大 D、缺少條件，無法確定圖21-198、容器中盛有重10 N的水,將一物體放入

24、容器中，物體受到的浮力的大?。?） A、 定等于10 N B、定小于或等于10 N C、 一定小于10 N D、有可能大于10 N9、 一空心金屬球的質量是0.5 kg,體積是600 cm3,把它投入水中，靜止后它將（ ） A、漂浮在液面上 B、懸浮在水中 C、沉人水底 D、以上三種情況都有可能10、 質量是150 g的物體，放進盛滿水的容器中時,溢出了140 cm3的水，則此物體將 （ ） A、沉到容器的底部 B、懸浮在水中 C、浮在水面 D、條件不足，無法確定11、 一實心鐵球和一實心銅球在空氣中稱等重，它們在真空中稱則（ ） A、仍相等 B、鐵球重 C、銅球重 D、無法判定12、 質量均

25、勻的物體懸浮于某種液體中,如果將此物體截成大小不等的兩半，則( ) A、大的下沉，小的上浮 B、大、小兩半都下沉 C、大、小兩半都上浮 D、大、小兩半都懸浮13、 有一只空杯裝滿水后重20 N，放人一重為5 N1的木塊后，溢出一些水，木塊浮在水面上，這時杯子、水和木塊共重（ ） A、15 N B、20 N C、25 N D、無法確定14、 在圖21 - 20中，P、Q是兩個臺秤，上面各放一個盛有水的容器,P、Q的示數分別如圖（a）所示，將物體浸沒在水中，如圖（b）所示，則P、Q的示數分別是（ ） A、2. 0N 1.0N B. 1.9N 1. 1.N C、 2.1 N 1.1ND、 2. 0N

26、 1. IN圖21-2015、 物體在空氣中用彈簧測力計稱得示數為0. 8 N，若物體全部浸沒在水中時，彈簧測力計的示數是0.31 N。求：（1）物體受到的浮力；（2）物體的體積。16、 體積為1 m3的物體浮在水面時，有2/5的體積露出水面，求：（1）物體受到的浮力；（2）物 體的質量；（3）組成物體的物質密度。17、 圓柱形容器底面積為2 dm2,里邊裝有水，在木塊上壓一石塊，此時木塊恰好沒人水中， 水未溢出，將石塊取走，水對容器底部的壓強減小了1.96×103 Pa。求：（1）石塊取走后，木塊露出水面的體積；（2）石塊的質量為多大？18、 把體積為V的實心長方體放入水里，靜止時長方體能浮在水面?，F將它露出水面的部分切去，再把它剩余部分放人水中。若要求長方體剩余部分靜止時，露出水面的體積V與長