探究浮力与液体排开水的关系
探究:浮力与物体排开水的关系。
(1)提出问题: 浮力与物体排开水的多少有关系吗?有什么关系 ?
(2)建立假设: 浮力大小与物体排开水的多少成正比 。
(3)设计实验:
①实验器材:弹簧秤、烧杯、水、量筒、溢杯、物块。
②实验步骤:
a.在溢杯中盛满水,将小烧杯放在溢杯的出水口下;
b. 将物块悬挂在弹簧秤上,用弹簧秤测出物块的重G;
c. 将物块浸没在溢杯的水中,读出弹簧秤的读数F;
d.将溢杯溢出的水注入量筒内,测出它的体积V排水; e.将上述数据填入下面的实验记录表中:
(4)分析实验数据,得出结论 (关系式)。
3.上述关系就是著名的阿基米德原理,它也适用于其他的液体。
(1)阿基米德原理的文字表达: 浸在液体里的物体,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 ;
(2)数字表达式: F浮=G排液=ρ液gV排液 ;
(3)阿基米德原理也适用于气体。
4.对阿基米德原理理解的几个注意问题:
(1)公式中的ρ液是液体的密度,而不是浸入液体的物体的密度。 (2)公式中的V排液是物体浸入液体时,排开液体
恰好等于物的体积,而不是液体的总体积,也不是物体的体积。当物体完全浸入(即浸没)液体中时,V
(3)浮力大小只跟物体排开的液体受到的重力有关,而与其他因素无直接关系。
(4)ρ液的单位只能是 千克/米3 ,V排液的单位只能是 米 。
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浮力的计算
计算浮力大小的方法一般有四种:
1. 称重法:F浮=G-F′;
以上四种求浮力的方法,第三种很少用,第一、二、四种情况考查较多,而第二、四种方法常结合起来出现在实验探究综合题中,可用其来求物体的密度。
例:①物体在液体中受到的浮力大小( )
A. 和物体本身的重力大小有关
B. 和物体的体积大小有关
C. 和物体的密度大小有关
D. 和物体排开液体的体积大小有关
②关于物体受到的浮力,下列说法中正确的是
A. 漂在水面的物体比沉在水底的物体受到的浮力大
B. 物体排开水的体积越大受到的浮力越大
C. 物体没入水中越深受到的浮力越大
D. 物体的密度越大受到的浮力越小
③甲、乙两物体都浸没在同种液体中,关于它们所受浮力的大小,下面各种说法中正确的是
A. 如果甲物体比乙物体重,则甲物体受到的浮力比乙物体受到的浮力大
B. 如果甲物体的密度比乙物体大,则甲物体受到的浮力比乙物体受到的浮力小
C. 如果甲物体的体积比乙物体小,则甲物体受到的浮力比乙物体受到的浮力小
D. 如果甲物体空心,乙物体实心,则甲物体受到的浮力比乙物体受到的浮力大
(2011吉林)一个体重为600N的人站在漂流筏上,木筏的体积为0.4m3,木筏的密度为0.6×10Kg/m3(g=10N/Kg) 求:(1)木筏的重力(2)木筏排开水的体积。
3
1.一个1牛的钩码,挂在弹簧秤钩上, 当钩码浸没在水中时弹簧秤的示数是0.87牛,这个钩码受到水的浮力是_____牛; 若钩码受到的浮力是0.1牛时,弹簧秤的示数应是_______牛。
2.如图所示:某物块浸没在水中时,下表面受到水的压力为
2.3牛,上表面受到水的压力为1.5牛,则该物块受到水的浮力为___ 牛,方向为________。
3.木桩打到泥中时,受到水的浮力是____牛。
4.将2.00牛的金属块用线悬挂,使其全部浸入盛满酒精的容器中,测得溢出的酒精重为0.32牛,则金属块受到的浮力是________牛。
5.弹簧秤下悬挂一物体,在空气中称时弹簧秤的示数是392牛,浸没在水中时弹簧秤的示数是342牛,则物体受到的浮力是_______,物体的体积是________,物体的密度是__________;若将弹簧秤上提,使物浸入水中的体积减小一半,则此时物体受到的浮力等于________,弹簧秤的示数变为__________。
6.一个体积为V的实心铁球,分别放入足够深的水、酒精以及水银中,已知ρ水银>ρ铁>ρ水>ρ酒精,则铁球在______________中受到的浮力最大,F浮=______;在______中受到的浮力最小,此时F浮=___________。
7.如图所示:甲、乙、丙、丁是四个材料、体积、形状互不相同的物体,图中注明了它们的浮沉情况及其每个物体受到的重力G,在图中画出每个物体受到的浮力F浮。
8.体积为1×10米的充氦气的飞艇在空气
6中受到的浮力是多少? 若它自身重6×10
3牛 (ρ空气=1.29千克/米,g=10牛/千
克) , 则它还能载多重的物体?
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9.一木块漂浮在水面上时有3/5的体积浸入水中,当它浮在另一种液面上时有1/3的体积露在液面外,求:⑴木块的密度。⑵液体的密度。
[基础过关]
1.水下6米深处有一条体积为300厘米的鱼,它受到的浮力为牛,这条鱼若再向上游5米,则它受到的浮力将 。(假设鱼本身体积不变)
2.下列有关阿基米德原理的说法中,错误的是 ( ) 3
A.浸在液体中的物体所受到的浮力,就是物体所排开液体的重力
B.物体在液体中所受的浮力,其大小等于物体在液体中所减轻的重
C.物体浸没在液体中所受的浮力,其大小等于物体体积和液体密度及常数g的乘积
D.浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体所排开的液体受到的重力
3.如图1—24所示是探究阿基米德原理的实验装置图,请对实际步骤作出补充说明
:
(1)甲步骤:向溢杯中 。
(2)乙步骤:在空气中先称出物体重力
G,然后将物
体浸没在水中,读出弹簧秤的示数G',两次示数之差(G—G')是 。
(3)丙步骤:两次弹簧秤示数之差(F1—F2)测出的是 。比较(2)(3)两次实验的结
果,得出结论:浸在液体中的物体受到 的浮力,浮力的大小 物体排出的液体的重力。
例.质量相同的铝球、铁球和铜球(ρ铜>ρ
三只球受到的浮力 铁>ρ铝)分别浸没在水中,
( )
A.铝球所受的浮力最大 B.铁球所受的浮力最大
C.铜球所受的浮力最大 D.三只球所受浮力一样大
1.有一金属块,在空气中称得重3.8牛顿,将它浸没在盛满水的溢水杯中时,有50毫升的水从溢水杯中流入量筒。求(1)金属块的体积(2)金属块在水中受到的浮力(3)
金属块在水中时弹簧秤的读数(4)金属块的密度是多千克/米3 ?它可能是什么金属?
2.弹簧秤的下端挂着一只装满水的薄塑料袋(袋本身体积和重力不计),秤的读数为20牛,若将它完全浸入水中,它受到的浮力F浮= 牛,此时弹簧秤的读数为 牛。
3.水陆两栖概念车“都市蚂蚁”乘载两人后总质量为500Kg,要再水面上漂浮时至少有1/3的体积露出水面,则它的总体积至少是多少?(假设车不进水)(g=10N/Kg)
4.如图1一23所示为一平底试管,长为l1,横截面积为S,倒扣并漂浮在水面上,其露出水面的长度为l2,进入管内的水柱长为l3,水的密度为ρ,则试管受到的浮力为. ( D )
A.ρgSl1 B.ρgS(l1—l2) C.ρgSl2 D.ρgS(l1—l2—l3)
[典型例题解析]
1.质量为316克的实心铁球,浸没在水中时受到的浮力是多大?若将该铁球浸没在某种液体中,受到的浮力是0.3136牛,则这种液体的密度是多少?(ρ铁=7.9×103千克/米3)
2. 将质量是2.34千克的钢块浸没在水中,受到的浮力是多大?(钢块的密度为7.8×
3103千克/米)
3. 一只铁球在空气中重3.12牛,全部浸没在水中重为2.5牛,问这个铁球是实心的
33还是空心的?(ρ铁=7.8×10千克/米)
4.有一个边长为L的立方体木块,放入水中时有1L露出水面,求木块的密度ρ木。 4
35.一体积为0.1分米的金属块挂在弹簧秤
下,若将此金属块浸没在水中后,弹簧秤示数为6.8牛,求此金属块所受的浮力和金属块的重力及密度。(取g=10牛/千克)
4.边长为10厘米的正方体木块,放入水中2后,有5的体积露出水面。求该木块受到的
浮力。