备考2024年中考物理重难点精讲精练：90-热点46 与浮力有关的计算（精讲）

中考物理热点复习精讲精练热点46与浮力有关的计算（精讲）知识梳理浮力定义浸在液体（或气体）中的物体受到液体（或气体）向上托的力，这个力叫作浮力。方向总是竖直向上产生原因浸没在液体中的物体,其上、下表面受到液体对它的压力不同,其上、下表面存在压力差,即F浮=F下表面一F上表面。影响因素物体在液体中所受浮力的大小,跟它浸在液体中的体积和液体的密度有关。物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大,浮力就越大。称重法测浮力(1)用弹簧测力计测物体所受的重力G；(2)将物体悬挂于弹簧测力计下,读出物体浸在液体中时弹簧测力计的示数F。(3)物体受到的浮力为F浮=G-F。阿基米德原理内容浸在液体中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。公式F浮=G排=m排g=ρ液gv排适用范围阿基米德原理不仅适用于液体,也适用于气体。物体的浮沉条件及应用物体浮沉条件应用(1)轮船:通过做成空心来增大可利用的浮力。(2)潜水艇:通过改变自身的重力来实现上浮或下沉。(3)气球和飞艇:内部充的是密度小于空气的气体(4)密度计:在任何液体中都处于漂浮状态。方法总结计算浮力的方法:1.称重法:适用于在液体中下沉的物体，已知物体受到的重力和在液体中受到的拉力2.压力差法适用于形状规则的物体，且能计算出上下表面受到的液体压力3.阿基米德原理法:普遍适用的浮力计算方法。注意：浸没在液体中的物体V排=V物，漂浮的物体V排＜V物4.平衡法:适用于漂浮或悬浮的物体，已知物体的质量或重力。典例讲解例1．一个正方体铁块，在水下某深度时，上表面受到15N压力，下表面受到20N压力，则铁块受到浮力是N；当铁块下沉到某位置时，上表面受到的压力增大至20N，下表面受到的压力是N，此时铁块上、下表面的压力差是N。【分析】（1）首先从浮力产生的原因来考虑，利用公式F浮＝F下表面﹣F上表面计算浮力的大小；（2）当铁块下沉到某位置时，由于液体的密度和排开液体的体积保持不变，所以铁块受到的浮力保持不变，再利用公式F下表面＝F浮+F上表面计算下表面受到的压力大小，进而可求此时铁块上、下表面的压力差。【解答】解：（1）由题知，F下表面＝20N，F上表面＝15N，根据浮力产生的原因可得，铁块受到浮力：F浮＝F下表面﹣F上表面＝20N﹣15N＝5N；（2）液体的密度和铁块排开液体的体积保持不变，所以根据F浮＝ρ液gV排可知，铁块受到的浮力保持不变，当上表面受到的压力增大为20N时，下表面受到的压力为：F下表面′＝F浮+F上表面′＝5N+20N＝25N；此时铁块上、下表面的压力差是F下表面′﹣F上表面′＝25N﹣20N＝5N。故答案为：5；25；5。例2．根河源湿地公园是国家级自然保护区，湿地公园内野生动植物资源丰富，如图所示是正在水面嬉戏的野鸭的照片，已知，这只野鸭的质量是600g，每只脚掌受力面积为12cm2，求：（1）野鸭受到的浮力；（2）野鸭在水面以下的体积；（3）野鸭上岸后，双脚站立时对水平地面的压强。【分析】（1）野鸭漂浮在水上，漂浮时，物体的浮力等于重力，根据F浮＝G＝mg求出浮力的大小；（2）根据F浮＝ρ水gV排求出野鸭在水面以下的体积；（3）野鸭上岸后，双脚站立时对水平地面的压力等于自身重力，根据p＝求出对水平地面的压强。【解答】解：（1）野鸭野鸭漂浮在水面上，所以野鸭受到的浮力为：F浮＝G＝mg＝600×10﹣3kg×10N/kg＝6N；（2）由F浮＝ρ水gV排可得野鸭在水面以下的体积：V排＝＝＝6×10﹣4m3；（3）野鸭上岸后，双脚站立时对水平地面的压力等于自身重力，即F＝G＝6N，则对水平地面的压强：p＝＝＝2500Pa。答：（1）野鸭受到的浮力为6N；（2）野鸭在水面以下的体积为6×10﹣4m3；（3）野鸭上岸后，双脚站立时对水平地面的压强为2500Pa。【分析】（1）物体A浸没在水中时排开水的体积和自身的体积相等，根据F浮＝ρ液gV排求出物体受到的浮力；（2）根据G＝mg求出物体A的重力，物体A受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、绳子的拉力作用处于平衡状态，根据物体A受到的合力为零得出等式即可求出绳子对A的拉力；（3）比较物体受到的浮力和重力关系得出剪断细线后物体的状态，根据漂浮条件求出此时物体受到的浮力，根据F浮＝ρ液gV排求出此时物体排开水的体积，与A的体积比较即可求出A露出水面的体积；（4）根据A露出水面的体积求出水面下降的高度，利用Δp＝ρ水gΔh求出水对容器底的压强的变化量。【解答】解：（1）物体A浸没在水中时，排开水的体积：V排＝V＝500cm3＝5×10﹣4m3，则物体受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10﹣4m3＝5N；（2）物体A的重力：G＝mg＝400×10﹣3kg×10N/kg＝4N，因物体A受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、绳子的拉力作用处于平衡状态，由物体A受到的合力为零可得：F浮＝G+F拉，则绳子对A的拉力：F拉＝F浮﹣G＝5N﹣4N＝1N；（3）由F浮＞G可得，剪断细线后物体上浮，最终漂浮，此时物体受到的浮力：F浮′＝G＝4N，此时物体排开水的体积：V排′＝＝＝4×10﹣4m3，则V露＝V排﹣V排′＝5×10﹣4m3﹣4×10﹣4m3＝1×10﹣4m3，（4）水面下降的高度：Δh＝＝＝0.01m，水对容器底的压强的变化量：Δp＝ρ水gΔh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.01m＝100Pa。答：（1）物体受到的浮力为5N；（2）绳子对A的拉力为1N；（3）剪断细线，待物体A静止，A露出水面的体积为1×10﹣4m3；（4）剪断细线，待物体A静止，水对容器底的压强的变化量为100Pa。例3．将一石块挂在弹簧测力计下，测力计示数为25N，浸没在水中，测力计示数为15N；将它浸没在某种液体中，它受到的浮力为8N，求：（1）石块的体积是多少？（2）液体的密度是多少？【分析】（1）利用称重法求石块浸没在水中受到的浮力，利用阿基米德原理的变形公式即可求出排开水的体积（石块的体积）；（2）根据阿基米德原理的变形公式求液体的密度。【解答】解：（1）根据称重法可知石块在水中受到的浮力：F浮＝G﹣F＝25N﹣15N＝10N；由F浮＝ρgV排可知：石块的体积V＝V排＝＝＝1×10﹣3m3；（2）石块浸没在某种液体中受到的浮力：F浮′＝8N；由F浮＝ρ液gV排得：液体的密度ρ液＝＝＝0.8×103kg/m3。答：（1）石块的体积是1×10﹣3m3；（2）液体的密度是0.8×103kg/m3。例4．装有水的圆柱形容器静止在水平桌面上，容器底面积为100cm2，用细线拉着物体A浸没在水中，如图所示。已知物体A的质量400g，体积500cm3，ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg。求：（1）物体受到的浮力？（2）细线对A的拉力？（3）剪断细线，待物体A静止，A露出水面的体积？（4）剪断细线，待物体A静止时，水对容器底的压强较细线剪断前减小多少？【分析】（1）物体A浸没在水中时排开水的体积和自身的体积相等，根据F浮＝ρ液gV排求出物体受到的浮力；（2）根据G＝mg求出物体A的重力，物体A受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、绳子的拉力作用处于平衡状态，根据物体A受到的合力为零得出等式即可求出绳子对A的拉力；（3）比较物体受到的浮力和重力关系得出剪断细线后物体的状态，根据漂浮条件求出此时物体受到的浮力，根据F浮＝ρ液gV排求出此时物体排开水的体积，与A的体积比较即可求出A露出水面的体积；（4）根据A露出水面的体积求出水面下降的高度，利用Δp＝ρ水gΔh求出水对容器底的压强的变化量。【解答】解：（1）物体A浸没在水中时，排开水的体积：V排＝V＝500cm3＝5×10﹣4m3，则物体受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10﹣4m3＝5N；（2）物体A的重力：G＝mg＝400×10﹣3kg×10N/kg＝4N，因物体A受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、绳子的拉力作用处于平衡状态，由物体A受到的合力为零可得：F浮＝G+F拉，则绳子对A的拉力：F拉＝F浮﹣G＝5N﹣4N＝1N；（3）由F浮＞G可得，剪断细线后物体上浮，最终漂浮，此时物体受到的浮力：F浮′＝G＝4N，此时物体排开水的体积：V排′＝＝＝4×10﹣4m3，则V露＝V排﹣V排′＝5×10﹣4m3﹣4×10﹣4m3