高二物理题库 物理:专题——浮力

物理:专题——浮力

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一、学习目标:

  1、知道什么是流体,认识鸟是怎样飞翔的,飞机是怎样升空的,理解伯努利原理,能用伯努利原理的知识解释一些现象;

  2、知道什么是浮力和浮力的方向,理解浮力产生的原因,会用弹簧测力计测浸入液体中的物体受到的浮力;

  3、理解浮力的大小与哪些因素有关,知道浮力的应用;

  4、理解物体的浮沉条件和改变物体浮沉的方法。

 

二、重点、难点:

       重点:1、流体的压强与流速的关系;2、阿基米德原理。

       难点:运用浮力知识和物体的沉浮条件解决有关问题。

 

三、考点分析:

知识细目

考核目标与要求

题型

分值

流体的压强与流速的关系

了解

选择题、填空题

2分

浮力

了解

选择题、填空题

2分

浮力产生的原因

了解

选择题、填空题

2分

物体的浮沉条件

了解

选择题、填空题、实验题

2分

阿基米德原理

了解

选择题、填空题、实验题、计算题

2~6分

运用物体的沉浮条件解决有关问题

理解

选择题、填空题、实验题、计算题

2~6分

 

知识梳理

(一)流体压强与流速的关系

  1、流体流动时,流速大的地方压强小;流速小的地方压强大。

  2、升力的形成:机翼横截面的形状为上方弯曲,下方近似于直线。上方的空气行走的距离要比下方的空气长。机翼上方的空气流动比下方要快,压强变小;与其相对,机翼下方的空气流动较慢,压强较大。这一压强差使飞机获得竖直向上的升力或举力。

 

(二)浮力

  1、浮力的定义:

       一切浸入液体(气体)中的物体都受到液体(气体)对它竖直向上的力,这个力叫浮力。

  2、浮力的方向:竖直向上,施力物体:液(气)体。

  3、浮力产生的原因(实质):液(气)体对物体向上的压力大于向下的压力,向上、向下的压力差即浮力。

  4、物体的浮沉条件:

       (1)前提条件:物体浸没在液体中,且只受浮力和重力。

       (2)请根据示意图填空。

④判断物体浮沉(状态)有两种方法:比较F浮  与G或比较ρ液与ρ物 。

       ⑤物体吊在测力计上,在空中重力为G,浸在密度为ρ的液体中,示数为F,则物体的密度为:ρ物= Gρ/ (G-F)

       ⑥冰或冰中含有木块、蜡块等密度小于水的物体,冰化为水后液面不变;冰中含有铁块、石块等密度大于水的物体,冰化为水后液面下降。

  5、阿基米德原理:

       (1)内容:浸入液体里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。

    (2)公式表示:F浮 =G排 =ρ液V排g,从公式中可以看出:液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而与物体的质量、体积、重力、形状 、浸没的深度等均无关。

       (3)适用条件:液体(或气体)。

  6、漂浮问题“五规律”:(历年中考频率较高)

       规律一:物体漂浮在液体中,所受的浮力等于它受到的重力;

       规律二:同一物体在不同液体里,所受浮力相同;

       规律三:同一物体在不同液体里漂浮,在密度大的液体里浸入的体积小;

    规律四:漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,物体密度就是液体密度的几分之几;

    规律五:将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力等于液体对物体增大的浮力。

  7、浮力的利用:

       (1)轮船:

       (3)选择合适的方法列出等式(一般考虑平衡条件)。

Ⅰ、计算浮力的方法:

       ①读数差法:F浮= G-F(用弹簧测力计测浮力)

       ②压力差法:F浮= F向上  - F向下(用浮力产生的原因求浮力)

       ③漂浮、悬浮时,F浮=G (用二力平衡求浮力)

       ④F浮=G排 或F浮=ρ液V排g(用阿基米德原理求浮力,知道物体排开液体的质量或体积时常用)

       ⑤根据浮沉条件比较浮力(知道物体质量时常用)

Ⅱ、解浮力问题经常用到的一些规律和概念

       ①二力平衡条件(推广到三力平衡)          ②密度的概念

       ③液体内部压强规律                        ④浮力的概念

       ⑤阿基米德原理                            ⑥物体浮沉条件

Ⅲ、综合题的解题步骤

       ①认真审题,确定研究对象,明确对象所处的状态。

       ②分析受力情况,画出受力分析图。     

       ③根据状态列出方程式或方程组。

       ④进行数学运算。

高二物理题库 物理:专题——浮力

Ⅳ、必须弄清楚的一些概念

       ①物重G与视重G″ 。                        ②物重G与物体排开的液重G′。

       ③浸在(浸入)与浸没(没入)。              ④上浮、漂浮、悬浮。

    ⑤物体的密度ρ物与液体的密度ρ液。

    ⑥物体的体积V物、物体排开液体的体积V排、物体露出液面的体积V露。

 

典型例题

知识点一:流体的压强与流速的关系

  例:运动型轿车和跑车的尾部设计安装了一种“气流偏导器”(扰流板),它的上表面平直,底部呈弧形凸起,相当于一个倒置的翅膀,这主要是让车在高速行驶时,车轮能较好地抓住地面,试解释其中的奥秘。

 思路分析:流体的压强与流速的关系

       解答过程:跑车高速行驶的过程中,要使车轮较好地抓住地面,需要增大车轮与地面的摩擦力。如果增大跑车行驶过程中对地面的压力,就可以增大摩擦力,便有利于行车的安全。

       答案:由于气流偏导器上表面平直,下表面弧形凸起,所以当跑车高速行驶时,流过偏导器上方空气的速度缓慢,压强较大,而流过其下方的空气速度较快,压强较小,这样,偏导器上下方压强产生的压力差形成一个向下的力,从而增加跑车在高速行驶过程中对地面的压力,起到增加摩擦力的作用,达到提高车轮的抓地性能的目的。

       解题后的思考:本题主要考查学生对流体的压强与流速的关系的理解。

小结:流体的压强与流速的关系的命题角度通常以图文的形式设置与流体流速有关的物理情景,分析其中的物理学道理。

 

知识点二:浮力大小的计算及物体沉浮条件的应用

  例1:在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”时,同学们提出了如下的猜想:

       ① 可能跟物体浸入液体的深度有关;

       ② 可能跟物体的重力有关;

       ③ 可能跟物体的体积有关;

       ④ 可能跟物体浸入液体的体积有关;

       ⑤ 可能跟液体的密度有关。

       为了验证上述猜想,小明做了如图所示的实验;他在弹簧测力计下端挂一个铁块,依次把它缓缓地浸入水中不同位置,在这一实验中:(1)铁块分别在水中1→2→3的位置,观察弹簧测力计的示数怎样变化?在位置3→4中,弹簧测力计的示数又怎样变化?能说明什么问题。

   (2)比较实验的整个过程,分析弹簧测力计的示数的变化规律,可以总结出什么结论?能证明上述哪个猜想是正确的?

思路分析:浮力的大小跟哪些因素有关

    解答过程:探究浮力的大小跟哪些因素有关的实验要在理解浮力的计算公式的基础上进行。实验时要理解弹簧测力计的示数变化是因为受到浮力的作用,而示数的差值就是浮力的大小。在物体逐渐下降的过程中,物体浸在液体中的体积逐渐增大,排开的水的体积也在逐渐增大,浮力也在增大。当完全浸没在液体中时,排开的水的体积不变,浮力也不变。

    答案:(1)变小。不变,说明物体受到的浮力与物体浸入液体的深度无关(其他合理的表述也可)。(2)物体浸入液体的体积越大,受到的浮力越大,能证明猜想④正确。

解题后的思考:本题主要考查学生对浮力的大小跟哪些因素有关的实验的理解。

 

  例2:一物体(长方体)漂浮在液面上,如图甲所示,对物体施加力的作用,使物体下降至图中的虚线位置。已知物体的下表面到水面的高度为h,水对物体下表面的压强为p,物体受到的浮力为F浮,p、F浮与h的关系如图乙所示。其中正确的是(    )

思路分析:浮力和压强的大小与物体浸入液体的深度的关系

       解答过程:由液体内部压强特点能得出①是正确的;注意浸没在液体中的物体所受的浮力与其浸没深度无关,故③正确。选A。

       解题后的思考:本题主要考查学生对浮力和压强的大小与物体浸入液体的深度的关系的理解。中考中注重考生对数学的应用能力,其一就体现在对图象的处理上。

 

  例3:在干净的塑料杯中倒入雪碧后,饮料中不断地产生一个个小气泡。将几粒葡萄干加入饮料中,葡萄干沉入杯底。不久,有些葡萄干由于吸附了足够多的小气泡,使得它们受到的浮力        重力,从而上升;上浮到液面后,由于小气泡破裂,导致它们受到的浮力____________重力,于是又沉入杯底。

       思路分析:物体的沉浮条件

解答过程:因葡萄干刚放入雪碧中时上升,所以是浮力大于重力;后来下沉,说明浮力小于重力。答案:大于;小于 。

       解题后的思考:此题在解答时不要把注意力放在葡萄干吸气泡或是气泡破裂上,可直接从“上升”和“沉入杯底”中判定出浮力和重力的关系。

 

  例4:一个不规则的实心物体,质量为<?xml:namespace prefix="st1"?>55g,放入装满纯水的烧杯中,沉到底部,排开0.5N的水。然后向烧杯中加盐并搅拌,直到物体悬浮为止(g=10N/kg)。求:

(1)物体在纯水中所受的浮力;

 (2)物体的体积;

 (3)物体悬浮时盐水的密度。

思路分析:浮力的计算——阿基米德原理

解答过程:(1)根据阿基米德原理,物体所受的浮力等于排开的水的重力F浮=G排=0.5N

(2)因物体浸没,所以物体的体积等于物体排开的液体的体积,V排可以根据阿基米德原理求出

G排=ρ水gV排

   (3)此浮力秤的最大称量(即量程)。

思路分析:浮力的计算

       解答过程:(1)杯子的质量:m=200g=0.2kg

       杯子的重力:G=mg=0.2kg×10N/kg=2N

       杯子漂浮在水面上,有:F浮=G=2N

       (2)根据阿基米德原理得杯子排开的水的体积:

解题后的思考:本题主要考查学生运用压强和浮力知识解决有关问题的能力。

 

  例7:底面积为400cm2的圆柱形容器内装有适量的水,将其竖直放在水平桌面上,把边长为10cm的正方体木块A放入水中后,再在木块A的上方放一物体B,物体B恰好没入水中,如图(a)所示。已知物体B的密度为6×103kg/m3,质量为0.6kg。(取g=10N/kg)

 答案:木块A的密度为0.5×103kg/m3。水对容器底部的压强减小了125Pa。

       解题后的思考:本题主要考查学生运用压强、浮力和物体的沉浮条件的知识解决有关问题的能力。

       小结:

  1、计算浮力常用的方法有:

       (1)应用弹簧测力计进行测量:如果一个物体的重力是G,当浸入液体中时,弹簧测力计的示数变为F,则物体所受的浮力F浮=G-F。

(2)根据物体的浮沉条件来计算:如果物体漂浮或悬浮,则物体受到的浮力与物体本身的重力相等,即F浮=G。

(3)根据浮力产生的原因来求:规则固体受到的浮力F浮=F下-F上。

(4)根据阿基米德原理,F浮=G液排=ρ液gV排。

  2、综合运用压强、浮力和物体的沉浮条件的知识解决有关问题是中考必考的形式和内容。

 

提分技巧

  1. 熟悉物理知识和规律的应用条件

  2. 认真审题,正确判断题目所叙述的内容与哪些物理知识和规律有关

  3. 能正确、灵活地应用这些物理知识和规律解题

 

  

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