秘诀:中考物理浮力计算题过关秘诀
(g=10N/kg)鸡蛋放入水中,向水中加盐,浮力变化先↑后—。
将线剪断后木块上升至漂浮时,浮力先—后↓。
一、浮力与V排关系:
物体浸没入水中时浮力变大,完全浸没入水中后浮力不变。说明浮力只与V排有关,与深度h无关。
物体重力12N,物体浮力8N,物体密度1.5×103kg/V。
过程:G=12N,F拉=4N
F浮=G-F拉=12-4=8N,F浮=ρ水·g·V物
8=103×10·V物
V物=8×10-4m3,G=ρ物·g·V物
12=ρ物×10×8×10-4,ρ物=1.5×103kg/m3
二、3种方法求浮力:
ρ木=0.6×103kg/m3,边长a=10cm(0.1m),绳子对木块的拉力F=3.92N(g=9.8N/kg),用3种方法求浮力。
①F浮=ρ水·g·V=103×9.8×0.13=9.8N
②F浮=F拉+G木=F拉+ρ木·g·V=3.92+0.6×103×9.8×0.13=9.8N
③F浮=F向上-F向下=(ρ向上-ρ向下)·S=(ρ水·g·h1-ρ水·g·h2)·S=[103×9.8×(0.1+0.05)-103×9.8×0.05]×0.12=9.8N
三、漂浮体
一个边长为10cm的木块放入装满水的水杯中溢出600g水,求木块受到的浮力______,木块密度_____,露出水面体积______,木块下表面(向上)受到的压强______。(g=10N/kg)
解:①F浮=G排=m排·g=0.6×10=6N
②F浮=G木=ρ木·g·V木
6=ρ木×10×0.13
ρ木=0.6×103kg/m3
③F浮=G木
ρ水·g·(V木-V露)=ρ木·g·V木
1·(0.13-V露)=0.6×0.13
V露=4×10-4m3
④ρ向上=-=-=-=600Pa
漂浮体下表面受到水向上的压力等于物体所受浮力。
补充:甲乙两球体积之比是2:1,放在同种液体中,甲在液面下的深度是乙在液面下深度的3倍,则两球所受浮力之比为2:1(原因:同种液体中,F浮只与V排有关,与液面下深度无关)。
一个质量为6g的实心物体体积为4cm3,则放入水中后处于沉在水底状态,物体所受浮力为0.0392N。(先比较ρ物与ρ水,ρ物=-=1.5g/cm3>ρ水,F浮=ρ水·g·V=103×9.8×4×10-6)
四、轮船:
利用空心的方法增大可利用的浮力。F浮=G船=m排·g
∴用密度大于水的材料制成的物体也能够浮在水面上。
例:一只轮船,排水量为1×104t,放入河水(ρ水=1.0×103kg/m3)中,排开水体积为104m3,受到的浮力为108N(g=10N/kg),驶入海水(ρ海水=1.03×103kg/m3)中,排开海水体积为9708.7m3,受到的浮力为108N,它从河流驶入海里要浮起一些。(浮起、沉下),若空船排水量103t,则最多装货重9×107N。
分析:V排=-=-=104m3
F浮=m排·g=107×10=108N
V排=-=-=9708.7m3
F浮=108N
∵ρ液变大
∴V排变小,船漂起。
五、潜水艇:
改变自身重力实现上浮下沉。水箱排空船漂浮,水箱吸满水悬浮。
例:一潜水艇艇壳体积6000m3,V水箱=2000m3,在水下航行时,潜水艇所受浮力______N;当漂在水面上时,潜水艇所受浮力______N,此时有______m3的体积露出水面。(ρ海水=1.03×103kg/m3,g=10N/kg)
解:F浮=ρ海水·g·V总=1.03×103×10×6000=6.18×107N
F'浮=ρ海水·g·V排=1.03×103×10×(6000-2000)=4.12×107N
V水箱=V露=2000m3
例:潜水艇在海中潜行时排水量为3000t,在海面上航行时排水量2500t(ρ海水=1.03×103kg/m3),漂浮时海面以上部分体积485.4m3,要充入500t海水才能又潜入水中。
V露=-=-=485.4m3
六、密度计:
密度计刻度下大上小。在不同液体中,F浮相同,V排不同。
简易密度计算公式:
F浮=ρ液·g·(h总-h露)·S
例:一简易密度计总长为23cm,放入水中水面上长度7cm;放入酒精中液面上长度3cm,求酒精密度。
解:F浮=F浮
ρ水·g·(h总-h露)·S=ρ酒·g·(h总-h'露)·S
1×(23-7)=ρ酒·(23-3)
ρ酒=0.8g/cm3
七、飞艇、热气球:
F浮=G氢+G壳+G货
ρ空气·g·V=ρ氢·g·V+G壳+G货
例:一飞艇体积为1000m3,外壳体积不计重为1000N,求能装多少吨货物?(ρ空气=1.29kg/m3,ρ氢气=0.09kg/m3,g=10N/kg)
解:代入公式1.29×10×1000=0.09×10×1000+1000+m货×10
m货=1100kg=1.1t