如何解释“悬浮”和“浮力”的关系?
kuaidi.ping-jia.net 作者:佚名 更新日期:2024-08-22
1.悬浮的时候物体它是在水中漂浮着的,你看到课本上的图片了吧,不是说么,物体所受的浮力=排开液体的体积,因为物体已经悬浮着了,所以它所受到的浮力就和它本身的重量一样,要不也不会浮起来对吧?所以这个时候,你就记住,物体不论悬浮还是漂浮,它的浮力就等于重力,自身的重量!
2.诀窍:在考悬浮和漂浮的其狂很多很多,我们刚考完,考了就是G=F浮=P(肉)vg,就靠着这种等量关系求出物体的体积或者密度等等。
你在做题目的时候可以把相关的公式都列出来,你看题目给了你什么条件,你就用条件具备的那个公式,把答案套出来!
3.例题:那种什么木块,石头,蜡烛等等容易考到求密度或者体积的!
一:已知P蜡=0.9*10^3kg/m^3,P酒精=0.8*10^3kg/m^3
把一块蜡放入盛满酒精的容器中,溢出酒精的质量为4g;若把该蜡放入盛满水的容器中,则溢出水的质量是多少?
解:
首先要判断
三者的密度关系
p酒精<p蜡块<p水
所以当蜡块放入酒精中时,
它会沉到酒精底部,
这时溢出的酒精体积就等于蜡块本身的体积
即V酒精=V蜡块
千万不能想当然的套用公式p1gv1=p2gv2
当蜡块放到水中时,它会浮在水面
这时才可以运用
阿基米德浮力原理:
p蜡块*g*V酒精=p水*g*V水
又V酒精=4g/(800kg/m3)=5cm3=5mL
0.9g/cm3*5cm3=1.0g/cm3*V水
所以排出的水的体积为4.5cm3
二:初中物理浮力题目.
问:重48.06N的铜块.完全浸没在水中.收到的浮力多大.?(P铜=8.9*10的3次方kg/m的3次方,g取10N/kg)
解:由G=mg=ρVg,得铜块的体积为:
V=G/(ρg)=48.06/(8.9*10^3*10)=5.4*10^-4m^3
则铜块完全浸没在水中时受到的浮力为:
F浮=ρ水gV=1.0*10^3*10*5.4*10^-4=5.4N
三:边长为10厘米的正方体木块,放入水中后,有五分之二的体积露出水面。求该木块受到的浮力。
解:解:因为F=ρ液体*g*V排开水的体积
且V物=10cm*10cm*10cm=1000cm^3
又因为V排开水的体积=V物*(1-2/5) =600 cm^3
F浮=1.0*10^3 km/m^3 *600 cm^3 /1000/1000*9.8N/kg =5.88N
还有很多相关的题目,你可以道百度知道搜搜。
初二物理考点以及典型题目:
知识要点:
1、正确理解阿基米德原理:
浸在液体中的物体受到向上的浮力、浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力,这就是阿基米德原理,其数学表达式是:F浮=G排液=ρ液gV排。
对阿基米德原理及其公式的理解,应注意以下几个问题:
(1)浮力的大小由液体密度ρ液和排开液体的体积V排两个因素决定。浮力大小与物体自身的重力、物体的体积、物体的密度及物体的形状无关。浸没在液体中的物体受到的浮力不随深度的变化而改变。
(2)阿基米德原理对浸没或部分浸在液体中的物体都适用。
(3)当物体浸没在液体中时,V排=V物,当物体部分浸在液体中时,V排<V物,(V物=V排+V露)。
当液体密度ρ液一定时,V排越大,浮力也越大。
(4)阿基米德原理也适用于气体,其计算公式是:F浮=ρ气gV排。
2、如何判断物体的浮沉:判断物体浮沉的方法有两种:
(1)受力比较法:
浸没在液体中的物体受到重力和浮力的作用。
F浮>G物,物体上浮;
F浮<G物,物体下浮;
F浮=G物,物体悬浮;
(2)密度比较法:
浸没在液体中的物体,只要比较物体的密度ρ物和液体的密度ρ液的大小,就可以判断物体的浮沉。
ρ液>ρ物,物体上浮;
ρ液<ρ物,物体下浮;
ρ液=ρ物,物体悬浮;
对于质量分布不均匀的物体,如空心球,求出物体的平均密度,也可以用比较密度的方法来判断物体的浮沉。
3、正确理解漂浮条件:
漂浮问题是浮力问题的重要组成部分,解决浮力问题的关键是理解物体的漂浮条件F浮=G物。
(1)因为F浮=ρ液gV排,
G物=ρ物gV物,
又因为F浮=G物(漂浮条件)
所以,ρ液gV排=ρ物gV物,
由物体漂浮时V排<V物可得ρ液>ρ物,
即物体的密度小于液体密度时,物体将浮在液面上。此时,V物=V排+V露。
(2)根据漂浮条件F浮=G物,
得:ρ液gV排=ρ物gV物,
V排= •V物
同一物体在不同液体中漂浮时,ρ物、V物不变;物体排开液体的体积V排与液体的密度ρ液成反比。ρ液越大,V排反而越小。
4、计算浮力的一般方法:
计算浮力的方法一般归纳为以下四种:
(1)根据浮力产生的原因F浮=F向上-F向下,一般用于已知物体在液体中的深度,且形状规则的物体。
(2)根据阿基米德原理:F浮=G排液=ρ液gV排,这个公式对任何受到浮力的物体都适用。计算时要已知ρ液和V排。
(3)根据力的平衡原理:将挂在弹簧秤下的物体浸在液体中,静止时,物体受到重力,浮力和竖直向上的拉力。这三个力平衡:即F浮=G物-F拉
(4)根据漂浮、悬浮条件:F浮=G物,这个公式只适用于计算漂浮或悬浮物体的浮力。
运用上述方法求浮力时,要明确它们的适用范围,弄清已知条件,不可乱套公式。
5、浮力 综合题的一般解题步骤:
(1)明确研究对象,判断它所处的状态。
当物体浸没时,V排=V物,
当物体漂浮时,V排+V露=V物,
(2)分析研究对象的受力情况,画出力的示意图,在图中标出已知力的符号、量值和未知力的符号。
(3)根据力的平衡原理列方程,代入公式、数值 、进行计算,得出结果。
典型例题解析:
例1、边长1dm的正方形铝块,浸没在水中,它的上表面离水面20cm,求铝块受的浮力?(ρ铝=2.7×103kg/m3)
解法一:上表面受到水的压强:
P上=ρ水gh上=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.2m=1.96×103Pa
上表面受到水的压力
F向下=P上•S=1.96×103Pa×0.01m2=19.6N
下表面受到水的压强
P下=ρ水gh下=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.3m=2.94×103Pa
下表面受到水的压力
F向上=P下•S=2.94×103Pa×0.01m2=29.4N
铝块所受浮力
F浮=F向上-F向下=29.4N-19.6N=9.8N
解法二:V排=V物=(0.1m)3=10-3m3
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×10-3m3=9.8N
答案:铝块所受浮力是9.8N。
说明:
(1)解法一适用于规则物体,解法二说明浮力大小只与ρ液、V排有关,与物体密度和深度无关。
(2)题中铝块密度是多余条件,用以检验对阿基米德原理的理解。
若误将ρ铝、代入公式,求出的将是物体重力。
在用公式求浮力时,要在字母右下方加上脚标。
例2、容积为1000m3的氢气球,吊篮和球壳的质量为150kg,在空气密度1.29kg/m3的条件下,这气球能载多少吨的物体停留在空中?现在需要载900kg的物体而保持平衡,应放掉多少立方米的氢气?(氢气密度为0.09kg/m3).
解析:由阿基米德原理可知,气球受到的浮力为:
F浮=ρgV=1.29kg/m3×9.8N/kg×103m3=1.264×104N
分析它们的受力,气球能载的物重应是浮力与它自身重量之差:
即在空中能载的物重为:G1=F浮-G=1.264×104N-150×9.8N=11.17×103N
它的质量为:
它现在多载的物体的质量为:△m=1140kg-900kg=240kg
即:△F=240×9.8N=2352N
这一个力也是由气球产生的浮力,如果放掉了一部分的氢气后,体积变小浮力也变小,所以应放掉的氢气体积为:
例3、如图3所示,底面积为80cm2的容器中盛有深30cm的水。将一质量为540g的实心铝球投入水中。问:
(1)铝球浸没在水中时受到的浮力是多大?
(2)投入铝球后,水对容器底部的压强增加了多少?
(3)若用一根最多能承受4N拉力的细绳系住铝球缓慢向上拉,当铝球露出水面的体积为多大时绳子会拉断?(已知ρ铝=2.7×103kg/m3,取g=10N/kg)。
解析:(1)根据阿基米德原理,铝球在水中受到的浮力为F浮=ρ水•g•V排
由题意可知,V排= ,得V排=0.2×10-3m3
所以,F浮=1×103kg/m3×10N/kg×0.2×10-3m3=2N
(2)设投入铝球后水面上升的高度为H,则:
H=V/S=0.2×103m3/80×10-4m2=0.025m
水对容器底部增加的压强是:
P=ρ水•g•H=1×103kg/m-3×10N/kg×0.025m=2.5×102Pa
(3)设当铝球露出水面的体积为V露时,绳子会断,此时的浮力为F浮',则:F浮'=G-F拉
即ρ水•g•V排'= G-F拉
V排'= =1.4×10-4m3
V露=V-V排'=0.2×10-3m3-1.4×10-4m3=0.6×10-4m3
例4、如图4所示的直筒形容器的底面积为100cm2,筒内有用密度不同的材料制成的a、b两实心小球。已知a球的体积为80cm3,是b球体积的3.4倍。两球用细线相连能悬浮在水中。现剪断细线,a球上浮,稳定后水对容器底的压强变化了40Pa。试求:
(1) 细线被剪断前后水面的高度差。
(2) a、b两球的密度。(本题g取近似值10N/kg)
解析:
(1)分析容器底部的压强变化的原因,是因为剪断细线后,a球上浮,由悬浮变为了漂浮,排开水的体积变小,液面下降,由p=ρgh可知应有:Δp=ρgΔh
故液面下降高度为:Δh= =0.004(m)=0.4(cm)
(2)经分析可知a球露出水面的体积应为液体下降的体积,所以,a球漂浮时露出部分的体积V露=ΔhS=0.4×100=40(cm3)
此后球排开水的体积为:V排=Va-V露= Va
应用阿基米德原理,对a来考虑,a球漂浮时有:ρ水gV排=ρagVa,故,ρa= ρ水=0.5×103kg/m3
把a、b看作一个整体来考虑,a、b一起悬浮时有:ρ水g(Va+Vb)=ρagVa+ρbgVb
将Va=3.4Vb代入解得:ρb=4.4ρ水-3.4ρa=2.7×103kg/m3
说明:例3与例4都是浮力与压强结合的题目,解这一类问题时,一定要抓住液体压强的变化,是因为液体中的物体浮力发生了变化,引起液体的深度的变化,才引起了压强的变化。另外 ,例4还有一个整体与局部的关系。
例5、一木块在水中静止时,有13.5cm3的体积露出水面,若将体积为5cm的金属块放在木块上,木块刚好全部浸在水中,求:金属块密度?
解析:这是两个不同状态下的浮力问题,分析步骤是:
(1)确定木块为研究对象,第一个状态是木块漂浮在水面,第二个状态是木块浸没水中,金属块与木块作为整体漂浮在水面。
(2)分析木块受力,画出力的示意图。
(3)根据力的平衡原理列方程求解:
甲图中:F浮=G木…………(1)
乙图中:F浮'=G木+G金…………(2)
(2)式-(1)式得:F浮'- F浮= G金
代入公式后得:ρ水gV木-ρ水g(V木-V露)=ρ金gV金
ρ水V露=ρ金V金
ρ金= •ρ水= ×1.0×103kg/m3=2.7×103kg/m3
答案:金属块的密度是2.7×103kg/m3。
说明:
(1)涉及两种物理状态下的浮力问题,往往要对两个不同状态下的物体分别进行受力分析,再根据力的平衡原理列出两个方程,并通过解方程求出结果来。
(2)本题的另一种解法是:木块增大的浮力等于金属块重,即ΔF浮=G金,
代入公式:ρ水gΔV排=ρ金gV金
其中ΔV排=13.5cm3,(它等于没有放上金属块时木块露出水面的体积。)
悬浮,漂浮,下沉这三种状态下物体重力与浮力的关系?
答:悬浮和漂浮时都是重力等于浮力 沉底则是重力大于浮力
物理中 上浮和漂浮 悬浮 重力和浮力的关系
答:判断物体的沉浮主要看物体浸没在液体中所受浮力和重力之间的大小关系 浮力>重力时,物体上浮,上浮的最终结果是漂浮,即物体漂浮在液面,静止时,受力平衡,所以,漂浮时.浮力=重力,这个是根据二力平衡得到的 浮力<重力时,物体下沉 浮力=重力时,物体悬浮 悬浮和漂浮,浮力都等于重力,但是悬浮时排开液体的...
请问悬浮状态,下沉状态,上浮状态,漂浮状态,他们的浮力分别怎么求...
答:上浮的最终状态是漂浮,漂浮和悬浮都是F浮=G物。下沉应用阿基米德原理求浮力,即F浮=G排(=ρ液v排g)
初中物理学中浮力这一章上浮,下沉,漂浮,悬浮都是个什么概念?
答:漂浮:物体的一部分在液体表面之上,另一部分在液体表面之下,但不与容器底部接触。悬浮:物体全部在液体表面以下,但不与容器底部接触。上浮,下沉:物体在液体中的运动方向。
物体悬浮时与浮力产生的原因是不是有矛盾?
答:不矛盾。浮力确实是由物体上下表面压力差产生的,咱们知道,液体的压强是随着液体深度而增加的。当压力差,也就是浮力和物体本身的重力相等时,就是悬浮状态了,不知道我这么说你明白了没有。
为什么悬浮的磁铁越强,浮力就越大?
答:在磁力学中,悬浮的磁铁越强,浮力越大的原因可以通过磁场的相互作用来解释。当一个磁铁悬浮在另一个磁铁或一个磁场中时,它会受到两种力的作用:重力和磁力。重力始终垂直于地面向下,而磁力则由磁场的相互作用产生。磁力的大小取决于磁铁的磁场强度和磁场的梯度(即磁场的变化率)。当悬浮的磁铁很强时...
悬浮时和漂浮时哪个所受浮力大?
答:物体体积相同,一个悬浮,另一个漂浮,说明两个物体的密度不同,悬浮的那个物体密度大,因而它的重力大于漂浮的物体,即G悬>G漂 物体漂浮时有F浮=G漂 物体悬浮时有F浮′=G悬 所以F浮′>F浮即悬浮的那个物体受到的浮力大。
悬浮和漂浮有什么不同?
答:1. 悬浮和漂浮有什么不同?悬浮是指物体在液体中处于静止状态,物体所受的浮力等于排开液体的重量,因为物体已经悬浮着了,所以它所受到的浮力与自身的重量相等,否则它将不会浮起来。而漂浮是指物体在液体表面上方,受到的浮力也等于自身的重量。所以,悬浮和漂浮的共同点是物体受到的浮力等于自身的重量...
悬浮和漂浮有什么区别?不都是重力等于浮力吗??
答:2. 在同一种液体中,一个物体不能同时处于悬浮和漂浮状态。3. 当一个物体在两种不同的液体中分别处于悬浮和漂浮状态,且浮力相同时,由于液体的密度不同,悬浮液体的密度通常小于漂浮液体的密度。4. 一个能够在某液体中悬浮的物体,如果将其体积增大(例如制作成空心),那么有一部分体积将露出液面,...
关于潜水艇悬浮和漂浮的浮力判断情况
答:潜水艇处于漂浮和悬浮状态时,浮力等于重力。但是潜水艇由水面沉到水下时,潜水艇改变了自身重力。这时,潜水艇排开水的体积增大,浮力才增大。所以,潜水艇悬浮时重力和浮力都大于漂浮。
2.诀窍:在考悬浮和漂浮的其狂很多很多,我们刚考完,考了就是G=F浮=P(肉)vg,就靠着这种等量关系求出物体的体积或者密度等等。
你在做题目的时候可以把相关的公式都列出来,你看题目给了你什么条件,你就用条件具备的那个公式,把答案套出来!
3.例题:那种什么木块,石头,蜡烛等等容易考到求密度或者体积的!
一:已知P蜡=0.9*10^3kg/m^3,P酒精=0.8*10^3kg/m^3
把一块蜡放入盛满酒精的容器中,溢出酒精的质量为4g;若把该蜡放入盛满水的容器中,则溢出水的质量是多少?
解:
首先要判断
三者的密度关系
p酒精<p蜡块<p水
所以当蜡块放入酒精中时,
它会沉到酒精底部,
这时溢出的酒精体积就等于蜡块本身的体积
即V酒精=V蜡块
千万不能想当然的套用公式p1gv1=p2gv2
当蜡块放到水中时,它会浮在水面
这时才可以运用
阿基米德浮力原理:
p蜡块*g*V酒精=p水*g*V水
又V酒精=4g/(800kg/m3)=5cm3=5mL
0.9g/cm3*5cm3=1.0g/cm3*V水
所以排出的水的体积为4.5cm3
二:初中物理浮力题目.
问:重48.06N的铜块.完全浸没在水中.收到的浮力多大.?(P铜=8.9*10的3次方kg/m的3次方,g取10N/kg)
解:由G=mg=ρVg,得铜块的体积为:
V=G/(ρg)=48.06/(8.9*10^3*10)=5.4*10^-4m^3
则铜块完全浸没在水中时受到的浮力为:
F浮=ρ水gV=1.0*10^3*10*5.4*10^-4=5.4N
三:边长为10厘米的正方体木块,放入水中后,有五分之二的体积露出水面。求该木块受到的浮力。
解:解:因为F=ρ液体*g*V排开水的体积
且V物=10cm*10cm*10cm=1000cm^3
又因为V排开水的体积=V物*(1-2/5) =600 cm^3
F浮=1.0*10^3 km/m^3 *600 cm^3 /1000/1000*9.8N/kg =5.88N
还有很多相关的题目,你可以道百度知道搜搜。
初二物理考点以及典型题目:
知识要点:
1、正确理解阿基米德原理:
浸在液体中的物体受到向上的浮力、浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力,这就是阿基米德原理,其数学表达式是:F浮=G排液=ρ液gV排。
对阿基米德原理及其公式的理解,应注意以下几个问题:
(1)浮力的大小由液体密度ρ液和排开液体的体积V排两个因素决定。浮力大小与物体自身的重力、物体的体积、物体的密度及物体的形状无关。浸没在液体中的物体受到的浮力不随深度的变化而改变。
(2)阿基米德原理对浸没或部分浸在液体中的物体都适用。
(3)当物体浸没在液体中时,V排=V物,当物体部分浸在液体中时,V排<V物,(V物=V排+V露)。
当液体密度ρ液一定时,V排越大,浮力也越大。
(4)阿基米德原理也适用于气体,其计算公式是:F浮=ρ气gV排。
2、如何判断物体的浮沉:判断物体浮沉的方法有两种:
(1)受力比较法:
浸没在液体中的物体受到重力和浮力的作用。
F浮>G物,物体上浮;
F浮<G物,物体下浮;
F浮=G物,物体悬浮;
(2)密度比较法:
浸没在液体中的物体,只要比较物体的密度ρ物和液体的密度ρ液的大小,就可以判断物体的浮沉。
ρ液>ρ物,物体上浮;
ρ液<ρ物,物体下浮;
ρ液=ρ物,物体悬浮;
对于质量分布不均匀的物体,如空心球,求出物体的平均密度,也可以用比较密度的方法来判断物体的浮沉。
3、正确理解漂浮条件:
漂浮问题是浮力问题的重要组成部分,解决浮力问题的关键是理解物体的漂浮条件F浮=G物。
(1)因为F浮=ρ液gV排,
G物=ρ物gV物,
又因为F浮=G物(漂浮条件)
所以,ρ液gV排=ρ物gV物,
由物体漂浮时V排<V物可得ρ液>ρ物,
即物体的密度小于液体密度时,物体将浮在液面上。此时,V物=V排+V露。
(2)根据漂浮条件F浮=G物,
得:ρ液gV排=ρ物gV物,
V排= •V物
同一物体在不同液体中漂浮时,ρ物、V物不变;物体排开液体的体积V排与液体的密度ρ液成反比。ρ液越大,V排反而越小。
4、计算浮力的一般方法:
计算浮力的方法一般归纳为以下四种:
(1)根据浮力产生的原因F浮=F向上-F向下,一般用于已知物体在液体中的深度,且形状规则的物体。
(2)根据阿基米德原理:F浮=G排液=ρ液gV排,这个公式对任何受到浮力的物体都适用。计算时要已知ρ液和V排。
(3)根据力的平衡原理:将挂在弹簧秤下的物体浸在液体中,静止时,物体受到重力,浮力和竖直向上的拉力。这三个力平衡:即F浮=G物-F拉
(4)根据漂浮、悬浮条件:F浮=G物,这个公式只适用于计算漂浮或悬浮物体的浮力。
运用上述方法求浮力时,要明确它们的适用范围,弄清已知条件,不可乱套公式。
5、浮力 综合题的一般解题步骤:
(1)明确研究对象,判断它所处的状态。
当物体浸没时,V排=V物,
当物体漂浮时,V排+V露=V物,
(2)分析研究对象的受力情况,画出力的示意图,在图中标出已知力的符号、量值和未知力的符号。
(3)根据力的平衡原理列方程,代入公式、数值 、进行计算,得出结果。
典型例题解析:
例1、边长1dm的正方形铝块,浸没在水中,它的上表面离水面20cm,求铝块受的浮力?(ρ铝=2.7×103kg/m3)
解法一:上表面受到水的压强:
P上=ρ水gh上=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.2m=1.96×103Pa
上表面受到水的压力
F向下=P上•S=1.96×103Pa×0.01m2=19.6N
下表面受到水的压强
P下=ρ水gh下=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.3m=2.94×103Pa
下表面受到水的压力
F向上=P下•S=2.94×103Pa×0.01m2=29.4N
铝块所受浮力
F浮=F向上-F向下=29.4N-19.6N=9.8N
解法二:V排=V物=(0.1m)3=10-3m3
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×10-3m3=9.8N
答案:铝块所受浮力是9.8N。
说明:
(1)解法一适用于规则物体,解法二说明浮力大小只与ρ液、V排有关,与物体密度和深度无关。
(2)题中铝块密度是多余条件,用以检验对阿基米德原理的理解。
若误将ρ铝、代入公式,求出的将是物体重力。
在用公式求浮力时,要在字母右下方加上脚标。
例2、容积为1000m3的氢气球,吊篮和球壳的质量为150kg,在空气密度1.29kg/m3的条件下,这气球能载多少吨的物体停留在空中?现在需要载900kg的物体而保持平衡,应放掉多少立方米的氢气?(氢气密度为0.09kg/m3).
解析:由阿基米德原理可知,气球受到的浮力为:
F浮=ρgV=1.29kg/m3×9.8N/kg×103m3=1.264×104N
分析它们的受力,气球能载的物重应是浮力与它自身重量之差:
即在空中能载的物重为:G1=F浮-G=1.264×104N-150×9.8N=11.17×103N
它的质量为:
它现在多载的物体的质量为:△m=1140kg-900kg=240kg
即:△F=240×9.8N=2352N
这一个力也是由气球产生的浮力,如果放掉了一部分的氢气后,体积变小浮力也变小,所以应放掉的氢气体积为:
例3、如图3所示,底面积为80cm2的容器中盛有深30cm的水。将一质量为540g的实心铝球投入水中。问:
(1)铝球浸没在水中时受到的浮力是多大?
(2)投入铝球后,水对容器底部的压强增加了多少?
(3)若用一根最多能承受4N拉力的细绳系住铝球缓慢向上拉,当铝球露出水面的体积为多大时绳子会拉断?(已知ρ铝=2.7×103kg/m3,取g=10N/kg)。
解析:(1)根据阿基米德原理,铝球在水中受到的浮力为F浮=ρ水•g•V排
由题意可知,V排= ,得V排=0.2×10-3m3
所以,F浮=1×103kg/m3×10N/kg×0.2×10-3m3=2N
(2)设投入铝球后水面上升的高度为H,则:
H=V/S=0.2×103m3/80×10-4m2=0.025m
水对容器底部增加的压强是:
P=ρ水•g•H=1×103kg/m-3×10N/kg×0.025m=2.5×102Pa
(3)设当铝球露出水面的体积为V露时,绳子会断,此时的浮力为F浮',则:F浮'=G-F拉
即ρ水•g•V排'= G-F拉
V排'= =1.4×10-4m3
V露=V-V排'=0.2×10-3m3-1.4×10-4m3=0.6×10-4m3
例4、如图4所示的直筒形容器的底面积为100cm2,筒内有用密度不同的材料制成的a、b两实心小球。已知a球的体积为80cm3,是b球体积的3.4倍。两球用细线相连能悬浮在水中。现剪断细线,a球上浮,稳定后水对容器底的压强变化了40Pa。试求:
(1) 细线被剪断前后水面的高度差。
(2) a、b两球的密度。(本题g取近似值10N/kg)
解析:
(1)分析容器底部的压强变化的原因,是因为剪断细线后,a球上浮,由悬浮变为了漂浮,排开水的体积变小,液面下降,由p=ρgh可知应有:Δp=ρgΔh
故液面下降高度为:Δh= =0.004(m)=0.4(cm)
(2)经分析可知a球露出水面的体积应为液体下降的体积,所以,a球漂浮时露出部分的体积V露=ΔhS=0.4×100=40(cm3)
此后球排开水的体积为:V排=Va-V露= Va
应用阿基米德原理,对a来考虑,a球漂浮时有:ρ水gV排=ρagVa,故,ρa= ρ水=0.5×103kg/m3
把a、b看作一个整体来考虑,a、b一起悬浮时有:ρ水g(Va+Vb)=ρagVa+ρbgVb
将Va=3.4Vb代入解得:ρb=4.4ρ水-3.4ρa=2.7×103kg/m3
说明:例3与例4都是浮力与压强结合的题目,解这一类问题时,一定要抓住液体压强的变化,是因为液体中的物体浮力发生了变化,引起液体的深度的变化,才引起了压强的变化。另外 ,例4还有一个整体与局部的关系。
例5、一木块在水中静止时,有13.5cm3的体积露出水面,若将体积为5cm的金属块放在木块上,木块刚好全部浸在水中,求:金属块密度?
解析:这是两个不同状态下的浮力问题,分析步骤是:
(1)确定木块为研究对象,第一个状态是木块漂浮在水面,第二个状态是木块浸没水中,金属块与木块作为整体漂浮在水面。
(2)分析木块受力,画出力的示意图。
(3)根据力的平衡原理列方程求解:
甲图中:F浮=G木…………(1)
乙图中:F浮'=G木+G金…………(2)
(2)式-(1)式得:F浮'- F浮= G金
代入公式后得:ρ水gV木-ρ水g(V木-V露)=ρ金gV金
ρ水V露=ρ金V金
ρ金= •ρ水= ×1.0×103kg/m3=2.7×103kg/m3
答案:金属块的密度是2.7×103kg/m3。
说明:
(1)涉及两种物理状态下的浮力问题,往往要对两个不同状态下的物体分别进行受力分析,再根据力的平衡原理列出两个方程,并通过解方程求出结果来。
(2)本题的另一种解法是:木块增大的浮力等于金属块重,即ΔF浮=G金,
代入公式:ρ水gΔV排=ρ金gV金
其中ΔV排=13.5cm3,(它等于没有放上金属块时木块露出水面的体积。)
答:悬浮和漂浮时都是重力等于浮力 沉底则是重力大于浮力
答:判断物体的沉浮主要看物体浸没在液体中所受浮力和重力之间的大小关系 浮力>重力时,物体上浮,上浮的最终结果是漂浮,即物体漂浮在液面,静止时,受力平衡,所以,漂浮时.浮力=重力,这个是根据二力平衡得到的 浮力<重力时,物体下沉 浮力=重力时,物体悬浮 悬浮和漂浮,浮力都等于重力,但是悬浮时排开液体的...
答:上浮的最终状态是漂浮,漂浮和悬浮都是F浮=G物。下沉应用阿基米德原理求浮力,即F浮=G排(=ρ液v排g)
答:漂浮:物体的一部分在液体表面之上,另一部分在液体表面之下,但不与容器底部接触。悬浮:物体全部在液体表面以下,但不与容器底部接触。上浮,下沉:物体在液体中的运动方向。
答:不矛盾。浮力确实是由物体上下表面压力差产生的,咱们知道,液体的压强是随着液体深度而增加的。当压力差,也就是浮力和物体本身的重力相等时,就是悬浮状态了,不知道我这么说你明白了没有。
答:在磁力学中,悬浮的磁铁越强,浮力越大的原因可以通过磁场的相互作用来解释。当一个磁铁悬浮在另一个磁铁或一个磁场中时,它会受到两种力的作用:重力和磁力。重力始终垂直于地面向下,而磁力则由磁场的相互作用产生。磁力的大小取决于磁铁的磁场强度和磁场的梯度(即磁场的变化率)。当悬浮的磁铁很强时...
答:物体体积相同,一个悬浮,另一个漂浮,说明两个物体的密度不同,悬浮的那个物体密度大,因而它的重力大于漂浮的物体,即G悬>G漂 物体漂浮时有F浮=G漂 物体悬浮时有F浮′=G悬 所以F浮′>F浮即悬浮的那个物体受到的浮力大。
答:1. 悬浮和漂浮有什么不同?悬浮是指物体在液体中处于静止状态,物体所受的浮力等于排开液体的重量,因为物体已经悬浮着了,所以它所受到的浮力与自身的重量相等,否则它将不会浮起来。而漂浮是指物体在液体表面上方,受到的浮力也等于自身的重量。所以,悬浮和漂浮的共同点是物体受到的浮力等于自身的重量...
答:2. 在同一种液体中,一个物体不能同时处于悬浮和漂浮状态。3. 当一个物体在两种不同的液体中分别处于悬浮和漂浮状态,且浮力相同时,由于液体的密度不同,悬浮液体的密度通常小于漂浮液体的密度。4. 一个能够在某液体中悬浮的物体,如果将其体积增大(例如制作成空心),那么有一部分体积将露出液面,...
答:潜水艇处于漂浮和悬浮状态时,浮力等于重力。但是潜水艇由水面沉到水下时,潜水艇改变了自身重力。这时,潜水艇排开水的体积增大,浮力才增大。所以,潜水艇悬浮时重力和浮力都大于漂浮。