八年级物理专题浮力教科版知识精讲

发布 2023-01-03 17:24:28 阅读 6324

八年级物理浮力教科版。

本讲教育信息】

一。 教学内容:

暑假专题——浮力。

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**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**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 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;

液<ρ物,物体下沉;

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)∵f浮=ρ液**排,g物=ρ物**物,又∵f浮=g物(漂浮条件)

∴ρ液**排=ρ物**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**排=ρ物**物,→ρ液v排=ρ物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:

浮力问题是密度、压强、力的平衡以及阿基米德原理,物体的浮沉条件等多方面知识的综合应用。涉及的概念多、规律多,知识的综合性强,所以在解有关浮力问题时,要注意归纳解题方法,明确解题的思路和步骤。

计算浮力的方法一般归纳为以下四种:

①定义法:根据浮力产生的原因,浮力f浮=f向上-f向下表面压力差,一般用于已知物体在液体中的深度,且形状规则的物体。

②公式法:应用阿基米德定律的公式。值得注意的是式中的v是物体被液体包围的体积或浸没的体积,当物体浸没液体中时,v排=v物,当物体部分浸在液体中时,v排③平衡法:

只要物体在液体或气体中静止或匀速直线运动,根据运动和力的关系,若只受重力或浮力作用,那么必有浮力等于重力。如物体在液体表面漂浮、在液体中悬浮或在液体中匀速直线运动等。

示数差法:一个物体在空中挂在弹簧秤下弹簧秤示数为f1,若将该物体浸没在液体中时弹簧秤的示数为f2,则物体在液体中浸没时受的浮力为f1-f2。

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:

浮力问题涉及到密度、压强、受力分析、力和运动的关系,容易出现综合试题。

(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】例1. 弹簧秤下挂一铁块,静止时弹簧秤的示数是4n,将铁块一半浸入水中时,弹簧秤的示数为3.5n,这时铁块所受的浮力是___n。

解:f浮=g铁-f拉=4n-3.5n=0.5n

正确答案:浮力是0.5牛。

考点分析:本题属于浮力问题中的一种常见题型,已知物体在空气中的重g物和物体浸入液体中弹簧秤示数f拉,就可以用f浮=g铁-f拉求浮力的大小。这是同一直线上三力平衡的问题。

例2. 边长为0.2m的正方体铁块浸没在水中,上表面距水面0.1m,求水对它的浮力是多大?(g取10n/kg)

分析与解:浮力的产生原因是液体对物体向上和向下的压力之差:即f浮=g向上-f向下,其中f向上是液体对物体下表面的向上的压力,它等于液体对物体下表面向上的压强p向上与正方体底面积s的乘积,即:

f向上=p向上·s。

f向下是液体对物体上表面的向下的压力,它等于液体对物体上表面向下的压强p向下与正方体上表面面积的乘积,即f向下=p向下·s。

本题已知正方体边长为0.2m,则它上、下表面的面积s=0.2m×0.2m=0.04m2。

由p=ρgh可知:p向上=ρ水gh下表面。

其中下表面深度:h下表面=0.1m+0.2m=0.3m

p向下=ρ水gh上表面。

其中上表面深度h上表面=0.1m

将以上数据代入f浮=g向上-f向下即可求出浮力。

解:f浮=f向上-f向下=p向上s-p向下·s=(p向上- p向下) ·s=ρ水g·s(h下表面-h上表面)

1.0×103kg/m3×10n/kg×(0.2m)2×(0.1m+0.2m-0.1m)=80n

正确答案:水对正方体的浮力是80牛。

例3. 将体积相同的木球a,塑料球b,铜球c都浸没在水中,如图所示,则( )

a. a球受的浮力最大b. b球受的浮力最大。

c. c球受的浮力最小d. 三个球所受的浮力大小相同。

分析与解:根据阿基米德原理的表达式f浮=ρ液**排可知,浮力f浮的大小只与液体密度ρ液和物体排开液体的体积v排有关。

根据题意:a、b、c三个球的体积相同,它们都浸没在水中,即ρ液、v排都相同。

答案:正确的选项是d。

例4. 将体积是50cm3的物体浸没在水中,它受到的浮力多大?若此物体有一半浸在煤油中,它所受的浮力多大?(ρ煤油=0.8×103kg/m3,g取10n/kg)

分析与解:(1)物体浸没水中时,v排=v物=50×10-6m3

f浮=ρ水**排=1.0×103kg/m3×10n/kg×50×10-6m3=0.5n

2)物体一半浸在煤油中:v排'=v物=25×10-6m3

f浮'=ρ煤油**排'=0.8×103kg/m3×10n/kg×25×10-6m3=0.2n

答:物体浸没水中时,受到的浮力是0.5牛;当物体一半浸入煤油中时,受到的浮力是0.2牛。

例5. 把质量是200g的塑料块放入水中,静止时塑料块有一半露出水面。(g取10n/kg)

求:(1)塑料块在水中受到的浮力?

2)塑料块的体积和密度?

解:(1)∵塑料块是漂浮在水面上。

由漂浮条件可知塑料块所受的浮力。

f浮=g塑料=m塑料g=200×10-3kg×10n/kg=2n

2)因为塑料块有一半浸入水中,即v排=v塑料。

所以f浮=ρ水**排。

2n=1.0×103kg/m3×10n/kg×v塑料。

v塑料=4×10-4m3=400cm3

塑料==0.5g/cm3

例6. 重10n,体积为0.8dm3的物体浸没在水中,如果它只受浮力和重力两个力的作用,问:此物体是上浮、下沉还是悬浮?(g取10n/kg)

分析与解:因为物体浸没在水中,v排=v物=0.8×10-3m3

所以f浮=ρ水**排=1.0×103kg/m3×10n/kg×0.8×10-3m3=8n

因为8n<10n,即f浮所以物体在水中将下沉。

例7. 画出物体a的受力分析示意图。(a都在水中)

分析与解:图(甲)中物体a受到竖直方向上三个力的作用,其中重力g竖直向下,拉力f和浮力f浮两个力都是竖直向上,如图所示。乙图中物体a受竖直向上的浮力f浮,竖直向下的重力g和绳的拉力f,如图所示。

丙图中物体a受到的竖直向上的浮力f浮,竖直向下的重力g和b对a竖直向下的压力fb如图所示。

例8. 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**木-ρ水g(v木-v露)=ρ金**金。

ρ水v露=ρ金v金。

ρ金=v露ρ水/v金=13.5×1.0×103kg/5m3=2.7×103kg/m3

答案:金属块的密度是2.7×103kg/m3。

解法二: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**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。)代入数据后:1.0g/cm3×13.5cm3=ρ金×5cm3

ρ金=2.7g/cm3=2.7×103kg/m3

模拟试题】(答题时间:30分钟)

一。 填空题。

1. 将一物体挂在弹簧秤下,示数是1.96n,若把它浸没水中时,弹簧秤示数是1.47n,则物体的体积是___m3,物体的密度是kg/m3。

2. 质量相等的木块和冰块漂浮在水中(ρ木=0.6×103kg/m3,ρ冰=0.

9×103/m3,)则木块受到的浮力___冰块受到的浮力,木块排开水的体积___冰块排开水的体积。(填“大于”“等于”或“小于”)

3. 某物体浸没水中时,弹簧秤的示数是它在空气中称时的4/5,则物体的密度是___kg/m3。

4. 在弹簧秤下挂一个密度为3×103kg/m3的物体,当物体浸没水中时,弹簧秤示数是98n,当物体浸没在另一种液体中时,弹簧秤示数是58.8n,求这种液体的密度是___kg/m3。

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