上浮 | 下沉 | 懸浮 | 漂浮 | 沉底 | |
F浮>G | F浮<G | F浮=G | F浮=G | F浮+N=G | |
實(shí)心物體 | ρ液>ρ物 | ρ液<ρ物 | ρ液=ρ物 V排=V物 | ρ液>ρ物 V排<V物 | ρ液>ρ物 V排=V物 |
處于動(dòng)態(tài)(運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不斷改變),受非平衡力作用 | 可以停留在液體的任何深度處 | 是“上浮”過程的最終條件 | 是“下沉”過程的最終狀態(tài) | ||
處于靜態(tài),受平衡力 |
漂浮和懸浮的異同:
懸浮 | 漂浮 | ||
區(qū)別 | 物體在液體中的位置 | 物體可以靜止在液體內(nèi)部任一位置 | 物體靜止在液體表面上 |
物體實(shí)心時(shí),ρ物和ρ液的大小 | ρ物=ρ液 | ρ物<ρ液 | |
物體體積V物與物體排開液體體積V排的大小 | V物=V排 | V物>V排 | |
相似 | 物體都處于平衡狀態(tài),各自所受的浮力與重力式一對(duì)平衡力 |
利用浮力知識(shí)求物體或液體的密度:
1.對(duì)于漂浮的物體,浮力等于重力,而浮力F浮= ρ液gV排,重力G物=ρ物gV排,因F浮≈G物,只要知道V排與V物的關(guān)系和ρ液(或ρ物)就可求出ρ物(或ρ液)。
例1:將密度為0.6×103kg/m3,體積125cm3的木塊放入鹽水中,木塊有1/2的體積露出鹽水面,則木塊受到的浮力為____N,鹽水的密度____________ kg/m3(g取10N/kg)
解析:木塊漂浮,所受浮力等于重力,F(xiàn)=G= Mg=p木Vg=0.6×103kg/m3×0.125×10-3m3× 10N/kg=0.75N,鹽水的密度:
=1.2×103kg/m3
2. 若,物體完全浸沒在液體中,根據(jù)阿基米德原理,及稱重法,可求出,又因?yàn)?IMG style="HEIGHT: 26px; VERTICAL-ALIGN: middle; WIDTH: 139px" src="http://m.yy-art.cn/uploads/allimg/161011/1414054542-10.png">,此時(shí),可得。根據(jù)此式,已知ρ液,可求出ρ物,已知ρ物可求出ρ液。
液面升降問題的解法:
1. 組合物體漂浮類型
要看液面是上升還是下降,關(guān)鍵是比較前后兩次物體排開液體的體積的變化。設(shè)物體原來排開液體的體積為V排,后來排開液體的體積為V‘排,若V’排>V排,則液面上升,若V’排<V排,則液面下降;若V’排=V排,則液面高度不變,又根據(jù)阿基米德原理知,物體在液體中所受的浮力,故,因?yàn)橐后w的密度ρ液不變,固物體的排開液體的體積取決于物體所受的浮力,所以只要判斷出物體前后所受浮力的變化情況,即可判斷出液面的升降情況。
例1一個(gè)水槽內(nèi)漂浮著一個(gè)放有小鐵球的燒杯,若將小鐵球取出放入水槽里,燒杯仍漂浮在水槽中,則水面將( )
A.上升 B.不變 C.下降 D.無法判斷
解析:鐵球和燒杯漂浮在水中,裝有鐵球的燒杯所受的浮力F浮與燒杯和鐵球的總重力平衡,則有:。把鐵球放入水槽中,鐵球下沉,鐵球單獨(dú)受到的浮力,;燒杯單獨(dú)受到的浮力為。鐵球放入水槽中后,鐵球和燒杯所受浮力之和為F浮2,因此,燒杯和鐵球后來排開水的體積之和小于原來排開的水的體積,所以水面下降,故正確選項(xiàng)為C。
2.純冰熔化類型:
此類題的規(guī)律技巧:若冰塊漂浮于水中,則冰熔化后液面不變;若冰塊漂浮于密度大于水的液體中,則冰熔化后液面上升;若冰塊漂浮于(或浸沒于)密度小于水的液體中,則冰熔化后液面下降。
要判斷液面的升降,必須比較冰排開液體的體積與冰熔化成水的體積之間的關(guān)系。冰未熔化時(shí),若它漂浮在液面上,則所受的浮力與重力相等,即。冰塊所受的,冰塊的重力,由此可得;冰熔化后,化成水的體積。所以當(dāng)冰塊漂浮于水中時(shí),,液面不變;當(dāng)時(shí),,液面上升。若冰塊浸沒液體中,則冰塊排開液體的體積等于冰塊的體積,而冰熔化后的體積小于冰的體積,故液面下降。
例2如圖所示,燒杯中的冰塊漂浮在水中,冰塊上部高出杯口,杯中水面恰好與杯口相平,待這些冰全部熔化后( )
A.將有水從杯中溢出
B.不會(huì)有水從杯中溢出,杯中水面也不會(huì)下降
C.燒杯中水面下降
D.熔化過程中水面下降,完全熔化后有水溢出
解析:冰熔化后燒杯中的水面將保持不變,故不會(huì)有水溢出。
答案:B
漂浮物體切去露出部分后的浮沉情況:
漂浮物體,如將露出液面的部分切去后,物體的重力減小,而浸在液體中的部分沒有變,根據(jù)F浮= ρ液gV排知物體所受浮力不變。這時(shí)浮力大于重力,剩余部分上浮。
例1長(zhǎng)為L(zhǎng)的蠟燭底部粘有一鐵塊,使其豎直停留在水中,如圖所示,這時(shí)露出水面的長(zhǎng)度為L(zhǎng)0,將其點(diǎn)燃,直到自然熄滅,設(shè)燃燒掉的長(zhǎng)度為d,則( )
A.d<L0
B.d=L0
C.d>L0
D.無法判斷
解析:假設(shè)將露出的部分一次切去,再分析剩余部分的沉浮情況就很容易得出結(jié)論。如將露出水面的部分切去,這時(shí)蠟燭的重力減小,而在水中的部分未變,即排開的水的重力——浮力未變,顯然這時(shí)浮力大于重力,剩余部分將上浮?梢,蠟燭燃燒過程是逐漸上浮的,所以最終燒掉的長(zhǎng)度大于L0,故正確選項(xiàng)為C。
答案:C
密度計(jì):
在物理實(shí)驗(yàn)中使用的密度計(jì)是一種測(cè)量液體密度的儀器。它是根據(jù)物體浮在液體中所受的浮力等于重力的原理制造與工作的。密度計(jì)是一根粗細(xì)不均勻的密封玻璃管,管的下部裝有少量密度較大的鉛丸或水銀。使用時(shí)將密度計(jì)豎直地放入待測(cè)的液體中,待密度計(jì)平穩(wěn)后,從它的刻度處讀出待測(cè)液體的密度。常用密度計(jì)有兩種,一種測(cè)密度比純水大的液體密度,叫重表;另一種測(cè)密度比純水小的液體,叫輕表。
密度計(jì)的原理是:F浮=ρ液gV排=G計(jì)(不變)。密度計(jì)在不同的液體中所受浮力相同,ρ液增大時(shí),V排減小,密度計(jì)在液面以上的部分增大,刻度越靠下密度值越大。
氣體的浮力:
氣體的浮力與液體的同理,物體在空氣中時(shí),上下表面受到空氣的壓力差就是空氣的浮力。故物體在空氣中稱得的重量,并不是物體真正的重量,但因其所受的浮力很小可以忽略不計(jì)。不但空氣如此,物體在任何氣體中,均受到氣體的浮力。
氫氣球和熱氣球浮沉原理比較:
上升 | 下降 | |
氫氣球 | 充入密度小于空氣的氫氣 | 放掉球內(nèi)部分氣體,使球體積減小 |
熱氣球 | 充入加熱后的熱空氣 | 停止加熱,熱空氣冷卻,熱氣球內(nèi)空氣密度增大 |
餃子的浮沉:
生餃子被放入鍋中時(shí)便沉到鍋底,煮熟的餃子就浮起來了,如果把餃子放涼,再放入鍋中,又會(huì)沉到鍋底這是為什么呢?因?yàn)樯溩臃湃隋佒校捎诟×π∮谥亓Χ鲁;煮熟的餃子因(yàn)轱溩觾?nèi)氣體受熱膨脹,浮力增大,當(dāng)浮力大于重力時(shí),餃子上。粵龅氖祜溩右蛴隼潴w積縮小使浮力減小,浮力小于重力而下沉。
本文來自:逍遙右腦記憶 http://m.yy-art.cn/chuzhong/538375.html
相關(guān)閱讀:初二物理汽化和液化知識(shí)點(diǎn)總結(jié)歸納