应用浮力研究的问题是很多的,要善于抓住相同物理本质的题目,把它们抽象成同样的模型,这样才能举一反三,做一个题会一个题。

例题5 槽中水面上浮有一个木块,木块上压着一个铁块,如图7-甲所示,此时槽内水面位置在K处,若将铁块用细线系于木块下放入水中,如图7-乙所示,水面将如何变化?若将铁块取下放入水槽中沉入水底,如图7-丙所示,水面如何变化?

分析:如甲图所示木块与铁块浮于水面,F=G+G,乙图所示相同的物理过程,只是铁块在下,木块在上,仍F=G+G,所以水面不会变化。丙图所示则不然,当把铁块投入水中时,浮于水面的仅剩木块,浮力减小,水面会下降。         解:F浮1gV排1=G+G    F浮2gV排2=G+G   ∴V排1=V排2,K=K′    F浮3gV排3=G<G+Ggv    ∴V排3<V排1

例题6 漂浮在水池中的小船上载有一些石块,若将石块抛于水中沉入池底,池中水面上升还是下降?(见图8)

分析:可把小船与石块简化成木块与铁块的模型,从图9中很容易得出湖面会下降的结论。        

例题7 如图10所示,杯中浮在水面上的是一块含铅粒的冰块,若冰熔解后,杯中水面如何变化?

分析:如图11 所示冰块与其中的铅粒可简化成木块与铁块的模型,自然很快会得出杯中水面下降的结论。        

例题8如图12 所示,杯中水面浮一块含木块的冰,若冰熔解后,杯中水面如何变化?

分析:如图13 所示,冰与其中的木块可简化成木块与铁块的模型。            因为冰中木块的密度小于水的密度,所以木块不能沉于水底,水对冰及木块的浮力不变,因此液面保持不变。    同样若冰中所含是蜡块等密度小于水的杂质,都是同样的物理本质,结论应同样是液面保持不变。

   浮力是物体所受到的各种力的一种,因此研究浮力对物体的作用,必须遵从力的一般分析方法,即首先要确定研究对象,对所选对象进行全面的受力分析,然后找出各物理量之间的数学关系再动手计算,求出所要求的量。

例题3 盘秤上放一盛水容器,秤的示数为10牛顿。将一5牛顿的物体吊在弹簧秤下放入水中,如图3所示,求当弹簧秤示数为4牛时,容器下的盘秤示数为多少?

分析:物、水、秤连在一起互相之间有相互作用力,必须分开研究。对于每一部分作全面受力分析,列出平衡力的关系,才能计算出容器下盘秤的示数。如图4所示,F分别是水对物的浮力与物对水的反作用力,N与N′分别是秤对水的支持力与水对秤的反作用力。(盛水容器与秤看成一体)       解:T+F=G N=+G   F= N=N′ ∵T=4牛,G=5牛    ∴F=G-T=5牛-4牛=1牛    ∵G=10牛 =F=1牛    ∴N′=N=1牛+10牛=11牛    即容器下的盘秤的示数是11牛顿。

例题4 某物体漂浮于水中,如图5所示,将密度为5克/厘米3体积为V1的金属块放在该物上,整个物体刚好浸没在水中,若将体积为V2的同种金属块挂在该物体下也可以使其刚好浸没入水中,求V1与V2之比为多少?        

分析:根据题所给条件,物体与小金属块共同在重力和浮力作用下处于平衡状态,因此应选物体与金属块一起作为研究对象。如图6所示。
解:令物体体积为V,密度为ρ,所受重力G:    F=G1+G,即ρgV=ρgV1gV   =G2+G,ρg(V+V2)=ρgV2gV

   ρgV1=(ρ)gV    (ρ)gV2=(ρ)gV    ∴ρgV1=(ρ)gV2  

浮力大小的计算可归纳为三种方法:

(1)求物体上下表面的压力差    F=F向上-F向下

(2)通过测量,从受力情况入手,由平衡条件推算出F=G-G′。其中G为物体在空气中的重力,G′为物体浸入液体中的视重(此时从弹簧测力计上显示的物重)。

(3)应用阿基米德定律    FgV   值得注意的是:应用以上方法计算浮力,要具体情况具体分析,首先要弄清每个公式的适用条件,物理意义,不可死背乱套。

例题1:如图1所示,甲乙两个体积相等的实心球吊在弹簧测力计下,分别浸在水和酒精中静止。已知ρ=3ρ,ρ=3ρ,ρ。比较两个弹簧测力计示数的大小,下列判断正确的是( )    A.挂甲球的示数大      B.挂乙球的示数大    C.两个示数一样大     D.无法确定哪个示数大

分析与解答:依据关系式 F=G-G′可以变形为G′=G-F,此G′为物体的视重也就是弹簧测力计的示数。GgV,就有G′=ρgVgV=(3ρ)gV=2ρgV甲 。   同理可知G′=G-F浮乙gVgV   =(3ρ)gV=2ρgV   ∵V=V∴G′=2ρgV,G′=2ρgV。    又∵ρ∴G′>G′ 选A。

例题2 只用一个弹簧测力计和一杯水,怎样测定一块合金的密度?
分析与解答 我们只要按照图乙所示的方法,读出两种情况下测力计G1与G2,就可以计算出物体的密度了。    从图中可以看出,这里G1就是合金块所受的重力,G2是合金块在水中时的视重(即弹簧测力计的读数)。合金块受到的浮力为F=G1-G2

  由阿基米德定理:F=G排水,且物体浸没时V=V,∴G1-G2gV   (1) 又∵G1=mg, (2)    式(2)除以(1)得。    这是一个巧妙的方法,本来求密度是离不开测物体体积的,这里通过浮力的计算代替掉了,只用弹簧秤和水就可以了。既不用天平也不用量筒就可以求物体密度了。

 0  148351  148359  148365  148369  148375  148377  148381  148387  148389  148395  148401  148405  148407  148411  148417  148419  148425  148429  148431  148435  148437  148441  148443  148445  148446  148447  148449  148450  148451  148453  148455  148459  148461  148465  148467  148471  148477  148479  148485  148489  148491  148495  148501  148507  148509  148515  148519  148521  148527  148531  148537  148545  447348 

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