初中物理知識(shí)點(diǎn):物體的浮沉條件及其應(yīng)用

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 初中物理 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)
物體浮沉條件:


































上浮下沉懸浮漂浮沉底
F>GF<GF=GF=GF+N=G
實(shí)心物體ρρρ
V=V
ρ
V<V
ρ
V=V
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和ρ的大小ρρ
物體體積V與物體排開液體體積V的大小V=VV>V
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= ρgV,重力GgV,因F≈G,只要知道V與V的關(guān)系和ρ(或ρ)就可求出ρ(或ρ)。
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=pVg=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,已知ρ可求出ρ。

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,后來排開液體的體積為V‘,若V’>V,則液面上升,若V’<V,則液面下降;若V’=V,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= ρgV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:FgV=G計(jì)(不變)。密度計(jì)在不同的液體中所受浮力相同,ρ增大時(shí),V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。

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