浮力计算题分类解析 浮力的有关计算是力学的难点,也是中考的重点,同学们普遍感到这部分知识难学,解题时不知从何下手。究其原因是没有掌握好此类题目的解题技巧,不会通过对题目的分析寻找解题方法,现就有关题目类型的分析方法介绍如下,供同学们参考。 1.漂浮类(平衡在液面上) 例1.有一重为2N的金属筒,口朝上放人水中,总体积的 露出水面。在筒内装入125cm3的某种液体后,水面恰好与筒口相平。求(1)装入液体后金属筒受到的浮力?(2)筒内液体的密度?(取g=10N/kg) 分析:法1.漂浮法:空筒漂浮时, 由G筒=2N ,可计算出金属筒的体积V筒;装入液体后金属筒排开水的体积等于金属筒的体积V排ˊ=V筒 ,则F浮ˊ=ρ水gV排ˊ=ρ水gV筒 ,可求出浮力F浮ˊ ;此时,金属筒仍可看作漂浮,所受浮力等于金属筒与其内液体的重力之和,即F浮ˊ=G筒+G液,可求出G液,又 G液=ρ液gV液 ,V液已知,则可求出ρ液 。法2.比例法:由F浮=ρ水gV排 知,金属筒所受的浮力跟其排开水的体积(浸入水中的体积)成正比。空筒漂浮时,排开水的体积为 ,所受的浮力等于筒的重力2N;当筒内装入液体后,排开水的体积为V筒 ,则所受浮力为3N。然后,再由F浮ˊ=G筒+G液,G液=ρ液gV液 ,求出ρ液 。 点拨:对于漂浮类问题,可由漂浮条件F浮=G入手,结合阿基米德原理以及重力、密度的有关知识进行分析。 解:法1.空筒漂浮在水面上,F浮=G筒 ,又F浮=ρ水gV排 ,V排= 则 ;装入液体后,排开水的体积V排=V筒 ,金属筒所受的浮力F浮ˊ=ρ水gV筒=1.0×103kg/m3×10N/kg×3×10-4m3=3N . 金属筒内装入液体后,水面恰好与筒口相平,此时,金属筒所受浮力等于金属筒的重力与液体的重力之和,即F浮ˊ=G筒+G液,又G液=ρ液gV液 ,V液=125cm3=1.25×10-4 cm3则 解法2由同学们完成! 2.悬浮类(平衡在液体内部) 例2.一块矿石,在空气中用弹簧测力计称得重8.2N,把它浸没在水里称重6.8N。求矿石的密度是多少? 分析:首先对石块进行受力分析,石块浸没在水里,受到重力G、浮力F浮、弹簧测力计向上的拉力F三个力的作用,处于平衡状态,所受合力为零,即F浮+F=G,F浮=G-F ,又F浮=ρ水gV排 ,可求出V排 ,V排=V石 ;又G=mg=ρ石gV石 ,可求出ρ石 。 点拨:对于悬在液体内部的问题,可由物体所受合力为零进行分析,根据浮力、重力等力的关系,并应用阿基米德原理结合重力、密度关系,寻找解题方法。 解:(分步法)石块浸没在水里,受到的浮力F浮=G-F=8.2N-6.8N=1.4N ,又F浮=ρ水gV排 ,V排=V石 ,则 ;由G=mg=ρ石gV石得 。或:(综合法)由F浮=G-F=ρ水gV排=ρ水gV石 得 ;又G=mg=ρ石gV石 , , 则 3.状态待定类 例3.质量为5.4kg的铝球,体积为6dm3,把它抛入水中,求当它静止时所受的浮力?(取g=10N/kg) 分析:法1.由于不知道铝球静止时所处的状态(漂浮、悬浮、沉底),不能确定铝球排开水的体积。可先假设铝球浸没在水中,计算出它所受的最大浮力,然后与其重力相比较,确定它静止的位置,进而求出浮力。法2. 有 求出铝球的平均密度,然后与水的密度相比较,确定铝球静止时所处的位置,然后再求浮力。 点拨:计算物体在液体中所受的浮力,首先要确定物体在液体中所处的状态,即是漂浮还是悬浮或下沉,然后才能确定物体排开液体的体积,知道是用平衡法还是用阿基米德原理法或称量法等方法求浮力。若不清楚物体在液体中所处的状态,可先假设物体浸没在液体中,分析其受力情况,确定其最后状态。也可通过比较物体密度(或平均密度)与液体密度的大小,确定物体所处的状态。 解:法1.铝球的体积V=6 dm3=6×10-3 m3,假设铝球浸没在水中,所受浮力 F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×6×10-3m3=60N;铝球的重力G=mg=5.4kg×10N/kg=54N ,因F浮>G,则铝球要上浮,最后漂浮在水面上,由漂浮条件知,F浮ˊ=G=54N。 法2由同学们完成! 练一练: 1.一泡沫块漂浮在水面上,有 的体积露出水面,则它的密度为 kg/m3。当一质量为0.4 kg的小鸟停在该泡沫块上时,泡沫块刚好完全浸没在水里,泡沫块的体积为 m3。(取g=10N/kg) 2.有一金属球,在空气中用弹簧测力计称得重19.6N,把它浸没在水里称重9.8N。已知该金属的密度为2.7×103kg/m3,问这个球是实心还是空心的?(取g=10N/kg) 3.将一实心球先后放入盛有足够多的水和足够多的酒精的两个容器中,小球受到的浮力分别为0.9N和0.8N,酒精的密度是0.8×103kg/m3。求小球的密度。 参考答案: 1. 0.25×103kg/m3, 5.33×10-4m3 2. 空心 3.0.9×103kg/m3
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