初三物理浮力知識點解析

  浮力指物體在流體***包括液體和氣體***中,各表面受流體***液體和氣體***壓力的差***合力***。今天小編要與大家分享的是:初三物理《浮力》的知識點解析及訓練測試。具體內容如下:
 

《浮力》知識點解析
 

  重、難點

  1. 理解兩組物體在液體中的浮沉條件

  2. 知道輪船、氣球、飛艇、潛水艇的浮沉原理

  3. 掌握利用浮力測不同物體密度的方法

  4. 進一步加強利用阿基米德原理解決有關浮力問題的能力

  知識點分析

  ***一***物體的浮沉條件

  1. 比較重力和浮力:

  ***1***G物=F浮,漂浮或懸浮

  ***2***G物>F浮,下浮或沉底

  ***3***G物

  2. 比較物體密度和液體密度:

  ***1***ρ物=ρ液,懸浮

  ***2***ρ物>ρ液,下沉或沉底

  ***3***ρ物<ρ液,上浮或漂浮
 

  ***二***浮力的利用:

  1. 輪船:採用“空心”的辦法增大體積達到增大浮力的目的。

  ***1***吃水線:表明輪船在不同載重時的吃水深度。

  ***2***排水量***船隻的噸位***=m船+m最大載貨。

  2. 潛水艇:用改變水艙中水量的辦法改變自重來實現下潛和上浮。

  3. 氣球和飛艇:體內充有密度小於空氣的氣體,使G

  4. 利用浮力測物體的密度

  ***1***利用密度計測液體密度:

  ① 原理:漂浮時,G=F浮=ρ液gV排

  ② 刻度特點:上小下大

  ***2***實驗法測固體的密度:

  ① 密度小於水的固體

  ② 密度大於水的固體
 

  【典型例題】

  [例1] 2001年6月3日,我國曆史上第一次水下考古調查在雲南省澄江縣撫仙湖正式展開,考古工作者從湖底打撈出一批水文物。其中有一長約70cm、質量為100Kg的石塊,考古人員是用氣囊把它從水中浮起拉離湖底的。經測算可知,石塊受到氣囊向上的拉力為588N時,它恰好能在水中勻速上浮。求:***1***石塊在水中受到的浮力;***2***該石塊的密度。

  分析:當石塊受到向上的拉力時,它恰好能在水中勻速上浮,說明拉力與浮力之和恰好等於石塊重力。欲求石塊的密度,除通過重力求其質量外,還要通過浮力計算出石塊的體積。

  解答:

  ***1***石塊受到的重力為:G=mg=100×9.8=980***N***

  石塊受到的浮力為:F浮=G-F拉=980-588=392***N***

  ***2***由公式F浮=ρ水gV排可得:V排=F浮/ρ水g=392/***103×9.8***=4×10-2***m3***

  V石=V排=4×10-2***m3***

  此石塊的密度為:ρ=m/V石=100/***4×10-2***=2.5×103***Kg/m3***

  說明:此題將浮力問題和我們以前所學的力的平衡及密度知識結合了起來,在本章當中,像這樣的綜合題還有很多,因此,我們在學習本章內容時要特別注意前面知識的複習。

  [例2] 把一個蠟塊放入盛滿酒精的容器中,溢位酒精的質量是4克;若把該蠟塊放入盛滿水的容器中,則溢位水的質量是*** ******已知ρ蠟=0.9×103千克/米3,ρ酒精=0.8×103千克/米3***

  A. 4克 B. 4.5克 C. 5克 D. 3.6克

  分析:由浮沉條件來判斷,蠟塊放在酒精下沉浸沒在酒精中,設蠟塊的體積為V,根據阿基米德原理有:

  蠟塊的重為:

  若把蠟塊放進水裡,由浮沉條件來判斷,蠟塊將漂浮在水面上。蠟塊的重與水的浮力平衡。若設所求溢位水的質量為m排水,則依據阿基米德原理有: m排水•g=F浮=G,即 :

  m排水=4.5×10-3千克。

  解答:正確選項為B。

  說明:解決這類題目時,我們常用比較物體密度與液體密度的方法,判斷出物體的浮沉情況:當物體浸沒在液體裡時,V排=V物,又因為F浮=ρ液•g•V排,G物=ρ物•g•V物,所以,當ρ物>ρ液時,物體下沉,最終沉底;當ρ物=ρ液時,物體懸浮;當ρ物<ρ液時,物體上浮,最終漂浮。

  [例3] 如圖所示,在一個較大容器的水面上放一木塊,木塊上面放一個體積為1分米3,重7.84牛的物體,此時木塊漂浮。如果將物體從木塊上拿下放入水中,當木塊和物體都靜止時,容器中的水面將*** ***

  A. 上升 B. 下降 C. 不變 D. 無法判斷

  分析:物體的質量為:

  則物體的密度為:

  因為木塊上物體的密度小於水的密度,所以將此物體從木塊上拿下並放入水中時,它將漂浮在水面上,如上圖所示。

  物體在木塊上時F浮=G,ρ水•g•V =G木+G物 排液體積

  物體在水中漂浮時,物體與木塊排液總體積為V′=V物排+V木排,根據阿基米德原理

  F浮物=ρ水•g•V物排

  F浮木=ρ水•g•V木排

  物體和木塊漂浮在水面,故有

  F浮物=G物,F浮木=G木

  因此,V′=V

  變化前後排液體積相同,液麵高低無變化。

  解答:正確選項為C 。

  說明:解答此題時比較重要的一步是通過計算得出物體密度小於水的密度,因此從木塊上拿下後仍漂浮在水面上,從而分析出物體從木塊上拿下前後總浮力不變這樣一個重要條件。按照本題的思路,我們可以試想一下:若物體從木塊上拿下後不是漂浮在水面上,而是沉入水底的話,則所受的總浮力會變小,造成水面下降的結果。因此,對於這種問題要具體情況具體分析。

  [例4] 現有彈簧測力計、細線、量筒、小木塊***能放入量筒中***,小木塊的密度小於待測液體的密度,只用這些器材測定未知液體的密度。要求:***1***寫出實驗的主要步驟;***2***用測出量和已知常數寫出待測液體密度的數學表示式。

  解析:由密度的知識,我們清楚測密度的問題要通過測質量和測體積來完成。根據本題的已知條件,可以用量筒直接測出液體的體積,而質量就要利用浮力的知識通過測重力來測得了。

  答案:

  ***1***用彈簧測力計測出小木塊的重G;在量筒中倒入適量的待測液體,讀出並記錄液麵示數V1;把木塊放入量筒裡的液體中,木塊靜止後讀出並記錄液麵示數V2 。

  ***2*** 。

  說明:解答本題的關鍵在於正確確定測量原理,即物體漂浮在液麵的條件F浮=G物—***1***和阿基米德原理F浮=ρ液gV排—***2***,可見剩下的問題就是測量G物和V排了。

  [例5] 給你一隻量筒和適量的水,請你設計一個實驗,估測一塊橡皮泥的密度,要求:***1***寫出實驗步驟及需要測量的物理量;***2***匯出用所測量的量表示的橡皮泥密度的數學表示式。

  解析:解答本題的思路與上題有類似之處,均是用量筒直接測物體的體積,利用浮力的知識通過測重力來測質量。所不同的是本題中的橡皮泥密度大於水,不能漂浮在水面上而是沉入水底。因此,我們要採用“空心”的辦法來增大它的浮力達到使其漂浮在水面上***浮力=重力***的目的。

  答案:***1***實驗步驟及需要測量的物理量是:① 在量筒中倒入適量的水,記下量筒中水面的示數為V1 ;② 把橡皮泥捏成小盒狀,放入量筒中,使其漂浮在水面上,記下此時量筒中水面的示數為V2 ;③ 把橡皮泥捏成實心團使其沉入量筒的水中,記下此時量筒中水面的示數為V3 。

  ***2***匯出橡皮泥密度的數學表示式的過程為:在步驟②中,因橡皮泥漂浮,由浮體平衡條件有G=F浮,又由重力公式G=mg和阿基米德原理F浮=ρ水gV排=ρ水g***V2-V1***,得橡皮泥的質量m=ρ水***V2-V1***;由步驟①③得橡皮泥的體積V=V3-V1 ;所以橡皮泥的密度為:ρ=m/V=***V2-V1***ρ水/***V3-V1***。

  說明:課本上測量物體的密度,需要用天平測出物體的質量和用量筒測出物體的體積。但本題中沒有天平,物體的質量只能用量筒和水“量”出,這一點就是本實驗設計的關鍵。綜合所學知識,用量筒和水“量”質量可以採用漂浮法,涉及到浮體平衡、阿基米德原理等知識。

  [例6] 某同學研究物體浮沉條件時,將一空心金屬球放入一個足夠大而盛有水的容器中;當球靜止時,露出水面的體積是它體積的1/3,如圖所示。將球空心部分注入5×10-5m3的水時,球恰好懸浮在水中,球內水的體積是空心部分的2/5;將空心部分注滿水後,球沉入容器底部***g=10N/Kg***。求:***1***此時容器底對小球的支援力;***2***金屬的密度。

  分析:球內注水以前金屬球漂浮在水面上,則G球=ρ水g***2/3******V金+V空***;當球內注5×10-5m3的水時,根據題給條件可知***2/5***V空=5×10-5m3,即:V空=12.5×10-5m3,此時球懸浮在水中,則G球+G***2/5***水=ρ水g***V金+V空***;由以上三式相即可求出金屬的體積V金;當球內注滿水後沉入水底時受豎直向下的重力、豎直向上的浮力和支援力3個力的作用處於平衡狀態,有:G球=ρ水gV金+F支,根據G球=ρ水g***2/3******V金+V空***,求出ρ金,代入G球-F支=ρ水gV金,再求出F支 。

  解答:

  因為***2/5***V空=5×10-5m3 ,所以V空=12.5×10-5m3

  注水前球漂浮在水面上,G球=ρ水g***2/3******V金+V空***——***1***

  注入5×10-5m3水後,球懸浮在水中,G球+G***2/5***水=ρ水g***V金+V空***——***2***

  空心部分注滿水後,球沉底,G水+G球=F支+ρ水g***V金+ V空***——***3***

  ***2***-***1***得:

  G***2/5***水=ρ水g***1/3******V金+V空***

  ρ水g***2/5***V空=ρ水g***1/3******V金+V空***

  V金=2.5×10-5***m3***代入***1***得:G球=m金g=1***N***

  m金=0.1***Kg***

  所以:ρ金=m金/ V金=4×103***Kg/m3***

  由***3***得:F支= G水+G球-ρ水g***V金+ V空***=0.75***N***

  說明:解決浮力的題目,一般需要按照下列步驟進行:

  ***1***瞭解題目中有幾個物理過程;

  ***2***選擇每個過程中的研究物件並分析它的受力情況,畫出受力的示意圖;

  ***3***列出力的平衡方程;

  ***4***浮力、重力未直接給出時,需依據:F浮=ρ液•g•V排和G=ρ物•g•V物,將平衡方程轉化密度、體積相乘的關係式,再進一步求解。
 

  初三物理《浮力》知識點訓練測試題
 

  一. 填空題:

  1. 潛水艇從河裡開到海里,它受到的浮力將_________;輪船從海里開到河裡,它受到的浮力將________。***選填“變大”、“不變”或“變小”***

  2. 魚兒通過向魚鰾內輸入或排出一些氣體來改變魚的_______,使它能懸浮在一定的水層中。

  3. 浸沒在液體中的物體,如果受到的浮力大於重力,物體就_____;如果受到的浮力小於它的重力,物體就_____;如果它受到的浮力等於它的重力,物體就_____。

  4. 要用密度大於水的材料制能夠浮在水面上的物體,可以把它做成_____的,增大它的體積,使它受到的__________增大。

  5. 從水底往水面浮的皮球,從它剛露出水面到浮在水面上不動的過程中,它受到的重力_____,浮力_____,排開水的體積_____。***填“變大”或“變小”或“不變”***

  6. 一艘貨輪的排水量是1×107千克,滿載時該貨輪受到的重力是_____牛頓,所受的浮力是__________牛頓。

  二. 選擇題:

  1.下列說法中不正確的是*** ***

  A. 浮在水面上的鐵球一定是空心的

  B. 懸浮在水中的鐵球一定是空心的

  C. 沉在水底的鐵球一定是實心的

  D. 沉在水底的鐵球可能是空心也可能是實心的

  2. 如圖所示的密度計放入甲、乙、丙三種液體中,液麵分別在A、B、C三個刻度處,則三種液體的密度大小關係為*** ***

  A. 甲> 乙> 丙 B. 甲< 乙< 丙

  C. 丙> 甲> 乙 D. 乙> 甲> 丙

  3. 把一木塊分別放入水、煤油和硫酸中*** 硫酸> 水 > 煤油***平衡時,木塊浸入液體中的體積*** ***

  A. 在水中最大 B. 在煤油中最大

  C. 在硫酸中最大 D. 都一樣

  4. 裝滿貨物的輪船從大海駛向內河,下列說法正確的是*** ***

  A. 輪船所受的浮力變大

  B. 輪船所受的重力變大

  C. 輪船排開液體的體積減小

  D. 輪船排開液體的體積增大

  5. 質量相同的實心鋼球和實心鉛球投入同種液體後,所受的浮力大小相等,這種液體一定是*** ***

  A. 水 B. 酒精 C. 水銀 D. 鹽水

  6. 一均勻實心物體恰能懸浮在水中,如果把它截去一半,則另一半將*** ***

  A. 上浮 B. 懸浮 C. 下沉 D. 漂浮

  7. 體積相等的實心鉛塊、鐵塊和木塊,拋入水池中,待它門靜止後,所受的浮力是*** ***

  A. 鉛塊受到的浮力最小 B. 鐵塊受到的浮力最小

  C. 木塊受到的浮力最小 D. 它們所受的浮力一樣大

  8. 木塊下面懸掛一塊金屬塊,木塊仍浮在水面,下面哪種說法正確*** ***

  A. 木塊的重力等於木塊的浮力

  B. 金屬塊的浮力等於它的重力

  C. 金屬塊和木塊的重力等於它們受到的浮力

  D. 金屬塊的重力一定大於木快的重力

  三. 計算題:

  一個充氦氣的飛艇,體積為1.5×105米3,空氣的密度為1.29千克/米3、氦氣的密度為0.18千克/米3,求***1***飛艇在空氣中受到的浮力是多大?***2***飛艇最多可以搭載多重的物體?

  四. 問答題:

  一物體在水中懸浮,把這個物體放在煤油中,放在鹽水會怎樣?
 

  初三物理《浮力》知識點訓練測試題參考答案
 

  一.

  1. 變大、不變 2. 體積 3. 上浮、下沉、懸浮

  4. 空心、浮力 5. 不變、變小、變小 6. 9.8×107、9.8×107

  二.

  1. C 2. A 3. B 4.D 5. C 6.B 7.C 8.C

  三.

  F浮=ρ空gV排=1.29×9.8×1.5×105≈1.896×106***N***

  F浮=G艇+G物=ρ氦gV排+ G物

  G物= F浮-ρ氦gV排=1.896×106-0.18×9.8×1.5×105≈ ***N***

  四.

  放在煤油會下沉,放在鹽水會漂浮。因為由物體放在水中漂浮,可知物體的密度等於水的密度,即物體的密度大於煤油的密度、小於鹽水的密度,所以物體放在煤油中會下沉,放在鹽水中會上浮。