小专题三浮力的综合计算

1、小专题(三)浮力的综合计算浮力的综合计算是力学中的重点知识，计算浮力最常用的是以下三种方法，即称重法、阿基米德原理法和平衡法.1. 称重法：F浮=G F.用弹簧测力计分别测出物体在空气和液体中的重，两次的示数之差即为物体受到的浮力其中 G为物体在空气中时弹簧测力计的示数，F为物体浸在液体中时弹簧测力计的示数.2. 阿基米德原理法：浸在液体里的物体所受的浮力大小等于被物体排开液体所受的重力，即F浮=G排 =p 液 gV 排.3平衡法：F浮=G物.当物体浸在液体中时，如果处于平衡状态(悬浮或漂浮)，物体所受的浮力大小等 于物体自身的重力.类型1称重法算浮力1. (莆田中考)在弹簧测力计下悬挂一个小

2、球，示数为4.2 N .当把小球的一半体积浸没在水中时，弹簧测力计的示数为1.7 N 已知卩水=1.0X 103 kg/m3, g取10 N/kg问：(1) 小球所受的浮力为多大？(2 )小球的总体积为多大？(3)把小球从弹簧测力计上取下，浸没在水中后放手，请通过计算判断小球为什么不能悬浮在水中.解：(1)小球受到水的浮力：F 浮=G F 拉=4.2 N 1.7 N = 2.5 N由F浮=p水gV排得，小球排开水的体积:V排=2.5 N1.0 x 103 kg/m3x 10 N/kg=2.5X 10 4 m3由于小球的一半体积浸没在水中时，则小球体积:V= 2V 排=2X 2.5X 104 m

3、3 = 5x 104 m3(3)小球浸没在水中所受的浮力：F 浮=p水gV 排=1X 103 kg/m3x 10 N/kg x 5 x 10 4 m3= 5 N >4.2 N ,即F 浮, > G,所以，小球浸没在水中所受的浮力大于其重力，放手后，不能悬浮在水中，会上浮.,弹簧秤的示数为1.8牛,2. (湖州中考)将一个黄色金属的实心龙雕像悬挂在弹簧秤上.在空气中时 当雕像完全浸没在水中时，弹簧秤的示数为1.6牛请回答：(1) 雕像完全浸没在水中时受到的浮力是Q2牛.(2) 通过计算判断这个雕像是否纯金制成的？( p金=19.3 x 103千克/米 3)解：物体受到的浮力为 F浮=

4、G F示=1.8 N 1.6 N = 0.2 N雕像完全浸没在水中时，由F浮=p水gV排可得物体的体积105 m30.2 N1.0 x 103 kg/m3x 10 N/kg由G= mg得物体的质量:1.8 N10 N/kg=0.18 kg物体的密度:m0.18 kg2 x 105 m3=9 x 103 kg/m9x 103 kg/m3< 19.3x 103 kg/m3,所以这个雕像不是纯金制成的.类型2阿基米德原理法算浮力3. (自贡中考)如图所示，放在水平面上装满水的一溢水杯，水深为20 cm.弹簧测力计挂着重为10 N的物块.现将物块浸没在装满水的溢水杯中，静止后溢出水的质量为0.4

5、 kg(g取10 N/kg).求：(1) 弹簧测力计的示数.物体的密度.解：(1)物块受到浮力：F 浮=G 排=m 排 g = 0.4 kg x 10 N/kg = 4 N弹簧测力计示数 F = G F浮=10 N 4 N = 6 N(2) 由F浮=G排=p水gV排=p水gV可得： 物块的体积：4 N1.0x 103 kg/m3 x 10 N/kg10 N10 N/kg=1 kg=4x 10 4 m3物块的质量：m= G=g物体的密度为m4 x 1041 kg恳=2.5 x 103 kg/m4. (扬州中考)如图，最近有报道，奇男子方恕云凭借一根不经任何加工的毛竹横渡富春江.(g取10 N/k

6、g)面积为100 cm2,现将一个质量为600 g ,体积为400 cm3的实心物体A用细线吊着，然后将其一半浸入烧杯 的水中(烧杯厚度不计，水未溢出)求：(1) 物体A所受到的浮力；(2) 物体A 一半浸入水中后，水对烧杯底部压强增大了多少?(3) 物体A 一半浸入水中后，烧杯对台秤表面的压强. 解：(1)物体A的一半浸入水中时受到的浮力：1 F 浮=p水 gV 排=1.0 x 103 kg/m3x 10 N/kg x 400 x 10 6 m3= 2 N由于力的作用是相互的，水对A有向上的浮力，物体A对水有向下的压力 所以水对烧杯底部增大的压力：AF = F浮=2 N所以水对烧杯底部增大的

7、压强：A p= AF=2-N-4 2= 200 PaP S 100 x 10 4 m2(3) 烧杯对台秤的压力等于烧杯和水的重力与物体A对水向下的作用力之和即F = G 杯和水+ F浮=m杯和水 g+ F 浮=0.8 kg x 10 N/kg + 2 N = 10 N烧杯对台秤的压强： p = S= 100兀4 m2 = 1 000 Pa类型3平衡法算浮力6. (常州中考)如图是湖南师范大学学生发明的水上自行车，车下固定5个充满气的气囊，每个气囊的体积均为3.0x 102 m3,已知该水上自行车的总质量为25 kg ,不计车轮浸入水中的体积.(g取10 N/kg)(1) 当自行车停放在水面上没

8、人骑行时，气囊排开水的总体积为多少？(2) 当质量为75 kg的人骑行时，固定在正中间的1个气囊破裂，该自行车是否还能安全骑行？请通过 计算说明.解：(1)当自行车停放在水面上没人骑行时处于漂浮状态，则自行车受到的浮力：F 浮=G 车=m 车 g = 25 kg x 10 N/kg = 250 N由F浮=p gV菲可得，气囊排开水的总体积：F浮250 N3V排=p水g-0 025 m31.0 x 103 kg/m 3x 10 N/kg = 0.025 m(2)当质量为75 kg的人骑行漂浮时 受到的浮力：F 浮'=(m 人 + m 车)g= (75 kg + 25 kg) x 10 N

9、/kg = 1 000 N 排开水的体积：= J °。0 昜 10 赢=0.1 m3 p 水g 1.0 x 103 kg/m3x 10 N/kg剩余气囊的总体积：V= 4X 3.0 X 102 m3= 0.12 m3因V排vV,所以该自行车能安全骑行.(1)已知人与手上物体的总质量为80 kg ,他两只脚站在毛竹上的受力面积是400 cm1 2,求他对毛竹的压强.(2)若他所用的一根毛竹质量为210 kg,体积0.3 m3,则他能否实现水上漂行？解：(1)他对毛竹的压力：F = G = mg = 80 kgx 10 N/kg = 800 N他对毛竹的压强：p= S= 40芒號=2 x 104 Pa(2) 毛竹和人的总重力：G 总=m 总 g = (80 kg + 210 kg) x 10 N/kg = 2 900