版块10 浮力 专题10-1 浮力的计算方法（学生版）.docVIP

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专题10-1浮力的计算方法

知识·解读

计算浮力的基本方法有称重法、压力差法、阿基米德原理、二力平衡法、受力分析法。

一、压力差法：（浮力产生的原因）

液体对物体下表面向上的压力为F向上，对物体上表面向下的压力为F向下，则物体所受的浮力为F浮＝F向上－F向下，这种方法称为压力差法。

二、称重法：（常见于实验题）

先用弹簧测力计称出物体在空气中受到的重力G，再读出物体浸入液体中时弹簧测力计的示数F，两次的示数差就是物体受到的浮力，这种计算浮力的方法称为称重法，公式为F浮＝G－F。

三、公式法：（阿基米德原理）

根据阿基米德原理可知，浸在液体里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体受到的重力，这种方法称为公式法，其公式为F浮＝G排液＝ρ液gV排。

四、二力平衡法：（漂浮或悬浮）

当物体在液体悬浮或者漂浮时，此时处于静止状态。在竖直方向上，物体受到向下的重力和向上的浮力，它们是一对平衡力，重力的大小等于浮力的大小，这种方法称为二力平衡法，公式为F浮＝G。

五、受力分析法：（物体受3个力及以上）

当物体受到多个力时，仍处于平衡状态，可以根据多个力平衡列方程求解。

典例·解读

类型一：压力差法

例1、有一个体积是2立方分米的正方体浸没在水中，其下表面受到的水向上的压力是29.4N，则正方体上表面受到水向下的压力是多少N？

【答案】

【答案】9.8N．

【解析】分析：因为浸没时V排=V物，根据阿基米德原理可求解。

Ｆ浮＝ρ液ｇＶ排=1.0×103kg∕m3x9.8N∕kg×2×103m3=19.6N

又∵F浮=F向上－F向下，

∴F向下=F向上－F浮=29.4N-19.6=9.8N.

类型二：称重法

例2、有一个合金块质量10kg，全部浸没在水中时，需用80N的力才能拉住它。求：此时合金块受到的浮力多大？

【答案】18N

【答案】18N．

【解析】分析：根据G＝mg可得出金属块重力，浮力大小是重力与拉力的差。

G＝mg＝10×9.8N／kg＝98N

F浮＝G－F拉＝98N－80N＝18N

类型三：公式法

例3、质量是2.7kg的铝块，一半浸入水中时，所受浮力多大？完全浸没在酒精中时，所受浮力多大？（ρ铝=2.7×103kg/m3，ρ酒精=0.8×103kg/m3）

【答案】

【答案】8N．

【解析】∵ρ=ρ=mV，铝块的体积：V=mρ，V=2.7kg÷2.7×103kg/m3=1×10

一半浸在水中时浮力：

F浮=ρ水g×12V=1×103kg/m3×10N/kg×12×10-3m

完全浸没在酒精中时，所受浮力：

F浮′=ρ酒精gV=0.8×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=8N．

类型四：平衡法

例

例4、如图所示，实心正方体物块漂浮在水面上，此时浸入水中的体积为6×10－4m3，然后在其上表面放置一个重4N的铝块，静止后物块上表面恰好与水面相平，(g取10N/kg)求：

(1)未放置铝块前，物块受到的浮力?

(2)物块的密度?

(3)放置铝块后，物块下表面受到水的压强?

【答案】(1)6N.(2)0.6×10

【答案】(1)6N.(2)0.6×103kg/m3.(3)1000Pa

【解析】(1)由阿基米德原理可知，未放置铝块前，物块受到的浮力

F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×6×10－4m3＝6N

(2)由浮沉条件可知，物块受到的重力G物＝F浮＝6N

放置铝块静止后，物块受到的浮力F浮′＝G物＋G铝＝6N＋4N＝10N

物块的体积:V物=F浮’/ρ水g=10N/(1.0×103kg/m3×10N/kg)=1.0×10-3m3

物块的密度：ρ物=m物/V物=G物/gV物=6N/(10N/kg×1×10－3m3)=0.6×103kg/m3

(3)由于物块为正方体，则由(2)可知，放置铝块后，物块下表面距水面的高度为h=0.1m

则物块下表面受到水的压强p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m＝1000Pa

类型五：受力分析法

例

例5、如图是一厕所自动冲水装置，圆柱体浮筒A与阀门C通过杆B连接，浮筒A的质量为1kg，高为0.22m，B杆长为0.2m，阀门C的上表面积为25cm2，B和C的质量、厚度、体积及摩擦均忽略不计，当A露出0.02m时，C恰好被A拉开，实现了自动冲水(g取10N/kg)．求：

(1)刚拉开阀门C时，C受到水的压强和压力；

(2)此时浮筒A受到的浮力；

(3)浮筒A的密度．

【答案】(1)

【答案】