⑴ 物理 關於浮力、杠桿的題
浮力問題的研究
蔣吉勇
浮力問題是力學的重點內容之一,也是力學的難點,涉及到的知識點較多,且綜合性較強,學生學習浮力的有關內容時,對浮力概念理解不透,導致學生對物理過程的理解及解題方法發生混淆,含混不清。現列舉一些關於浮力問題的解法加以分析,以提高讀者的解題技巧。
一、判斷物理是否受浮力
物體浸在液體中是否受浮力,我們判斷的依據是浮力產生的原因,若浸在液體里的物體受到液體向上和向下的壓力差,就受到浮力,反之則沒有受到浮力。
例1. 圖1中A、B都浸沒於液體中,A與容器側壁緊密接觸,B與容器底緊密接觸。則:A、B兩物體是否受到浮力( )
A. A、B都受到浮力
B. A不受浮力,B受到浮力
C. A、B都不受到浮力
D. A受浮力,B不受浮力
分析:因為B物體下表面沒有與水接觸,根本就不受水對它的壓力,所以無壓力差,因而不受浮力。而A物體上下表面都與水接觸,受到浮力。
故選D。
二、關於浮力的大小
根據阿基米德原理公式 可知,浸在液體里的物體,所受浮力的大小隻決定於液體的密度和物體排開液體的體積,而與其它任何因素都無關。
例2. 如圖2,A、B、C三個物體的體積相同,則它們所受的浮力大小關系是( )
A. B.
C. D.
分析:A、B、C都浸在同一液體中, ,所以 ,而 ,所以 ,所以 。
故選C。
三、判斷物體的浮沉
浸入液體里的物體的浮沉情況,決定於物體所受浮力大小與重力大小關系。當 ,物體就下沉;當 ,物體就上浮;當 時,物體可能是懸浮,也可能是漂浮。而與物體的體積、物體的質量等因素無關。
例3. 關於物體的沉浮,下列說法中正確的是( )
A. 體積大的物體在液體中一定上浮
B. 質量大的物體在液體中一定下沉
C. 如果物體所受的浮力和重力相等,那麼物體一定懸浮
D. 空心的物體在液體中不一定上浮
分析:體積大的物體,它的重力不一定小於它受到的浮力;重力大的物體不一定大於它受到的浮力;浮力和重力相等有可能是懸浮,也有可能是漂浮;空心物體的重力有可能大於它受到的浮力。
故選D。
四、關於容器中液面位置的變化
在容器中發生物理變化前,物體處於什麼狀態,重力與浮力的關系;當物體發生物理變化後,要抓住物理量的關系。
例4. 盛食鹽水的容器內漂浮著一冰塊,冰熔化後,食鹽水面將( )
A. 上升 B. 下降 C. 不變 D. 無法確定
分析:冰塊未熔化前, ,當冰全部熔化成水後,所受的重力不變,即 ,於是可得:
因為 ,所以
所以食鹽水面將上升,選A。
五、確定彈簧秤的示數
一個物體浸在液體中,要明確物體的受力方向,如果物體與容器底接觸,還要注意物體受支持力作用,方向如何,根據平衡條件,確定建立方程。
例5. 質量為m的鐵球沉於杯底,杯底對球的支持力為N,圖3,現用彈簧秤通過細繩(繩重不計),以速度v勻速提升鐵球,則鐵球露出水面之前,彈簧秤的讀數是( )
A. B. C. D. N
分析:重力的方向豎直向下,支持力和浮力方向豎直向上。
則:
又因為拉力的方向豎直向上
所以
解<1><2>得:
選D
六、判斷物體是實心,還是空心
一個物體浸在液體中,除了受到浮力和重力以外,還要考慮到受到其它力的作用,如果物體掛在彈簧秤下,則還要受到彈簧秤的拉力,若處於平衡狀態,關系有 。
例6. 已知金屬球材料的密度為 。在空氣中稱時,彈簧秤讀數是14.7N,浸沒在水中稱,彈簧秤的讀數4.9N,則金屬球( )
A. 空心 B. 實心 C. 可能空心,可能實心 D. 無法判斷
分析:因為物體處於平衡狀態,所以:
所以:此金屬球是空心,選A。
七、判斷杠桿的平衡
物體浸入液體前,根據杠桿的平衡條件確定兩物體的體積之間的大小關系,浸入液體後,判定兩物體受到的浮力大小,從而明確杠桿兩端所受合力大小,再利用杠桿的平衡條件,判斷是否平衡。
例7. 如圖4,杠桿左右兩端分別掛一鐵塊和銅塊,杠桿處於平衡狀態,現將其兩邊物體同時浸入水中,則杠桿( )
A. 杠桿仍保持平衡
B. 杠桿左端將向下傾斜
C. 杠桿右端將向下傾斜
D. 無法判斷
分析:為了便於判斷,我們可以假設兩端的物體同時浸入密度剛好為 的液體中,左邊鐵塊受到的浮力等於鐵塊的重力,故左端的合力為零,右邊銅的重力仍大於它受到的浮力,合力大於零。根據杠桿的平衡條件,右端下沉。
選C。
八、求物質的密度
這種類型的問題,常利用平衡力法。當物體漂浮在液體表面或物體懸浮在液體中時, 。
例8. 木塊浮在水面上,露出水面的體積占總體積的2/5,則木塊的密度( )
A. B.
C. D.
分析:設液體密度為 ,物體的密度為 ,物體的體積為 ,浸入體積為 ,因為物體漂浮有:
也即有
所以有
即
選B
九、求壓強
確定研究對象,對研究對象進行受力分析及所處狀態分析,依題意列方程(組),求解未知量。
例9. 某一薄壁圓柱形容器,其底面積為 ,盛有密度為 的液體,將一質量為300 g的實心物體A放入液體中,物A有1/4露出液面,液體沒有溢出,求物體A放入液體中前後,液體的壓強變化了多少?
分析:物體A為研究對象,A受重力和浮力
得:
由於A排開液體的體積 等於兩容器中液體體積的變化
所以
十、浮力與其它
例10. 如圖5,一盛水的燒杯放在台秤上,台秤的示數為F,另有一金屬塊,其重為 與它同體積的水重為 ,若把該金屬塊浸沒在水中,則台秤示數( )
A. F B. C. D.
分析:金屬塊浸沒於水中, ,因為力的作用是相互的,金屬塊給水一個作用力 ,這個力使台秤示數增大,所以台秤的示數為 。
選C。
從以上的研究可以看出,有關浮力的綜合題涉及的知識點較多,一般要涉及到阿基米德原理、公式、物體浮沉條件、物體受力平衡、密度、杠桿等知識。解題的一般步驟是:首先認真審題,明確已知條件,要求什麼,然後對物體的受力情況和所處的狀態進行分析,建立方程(組),求解。通過以上的分析培養學生思維的獨創性、敏捷性,增強學生的解決問題的能力大有幫助。
⑵ 浮力杠桿
B端下降
實心鐵塊A和B,A的質量大於B的質量,掛於輕質杠桿的兩端,恰好平衡,說明A的體積大於B。分別浸沒水中,則A所受浮力大於B,所以B端下降。
⑶ 關於浮力和杠桿的問題
1.放入木塊水不溢出,杠桿會向水傾斜
2.放入木塊水溢出的質量小於木塊質量,杠桿會向水傾斜
3.放入木塊水溢出的質量等於木塊質量,杠桿平衡
⑷ 浮力作用點
作用點是一個理想化的物理模型,實際上力是作用在物體接觸面上的,作用點只是一個等效點而已,而且可以有不同
⑸ 一個木桿斜靠在岸邊,有一部分浸入水中,請問浮力的作用點
木桿的重心
⑹ 物理問題,浮力.
……解釋都不對……
應該選B,理由是:
1、分別對A和B受力分析,發現,A和B都受三個力作用:自身重力,繩子拉力,液體浮力;
2、根據阿基米德定律,設A和B體積分別為V(A)和V(B),則A和B受到的浮力分別是
F浮(A) = ρ(水)gV(A),F浮(B) = ρ(酒精)gV(B)
3、由於A和B都是實心鐵球,密度相等,所以A和B所受重力分別是
G(A) = ρ(鐵)gV(A),G(B) = ρ(鐵)gV(B)
4、由於A和B用輕繩相連,故A和B受到繩子拉力相等,都設為T;
5、由於系統穩定,A和B分別靜止與液體中,根據牛頓第一定律,他們受力均平衡,有
F浮(A) + T = G(A),F浮(B) + T = G(B),整理得
[ρ(鐵)-ρ(水)]gV(A) = [ρ(鐵)-ρ(酒精)]gV(B)
6、水的密度大於酒精,故ρ(鐵)-ρ(水) < ρ(鐵)-ρ(酒精),所以V(A) > V(B)
7、撤去液體後,兩球除繩子拉力外,僅受重力,而兩球密度相同,故體積大的質量大,即A的質量大於B的質量,故逆時針旋轉,選B
⑺ 將物體同時浸沒在水中,杠桿是否仍能平衡
不一定。由於物體在水中的重量是陸地重量減去浮力後得到,而浮力和物體的體積有關。物體的浮力等於物體排開水的體積的重量。因此,兩個物體除非是相同體積的,否則杠桿是不能保持原來的平衡狀態的。
⑻ 物理浮力問題
浮力知識點
一、區分:浸在液體中和浸沒在液體中
浸在液體中(指物體有一部分漏出液面或者全部被液體淹沒)
浸沒在液體中(指物體被液體全部淹沒,沒有一點漏出液面)
二、實驗:用彈簧測力計測出物體的重力:G 再將物體浸沒在水中讀出彈簧測力計的示數:F′,則 : (F浮= G- F′)
1、典型例題:彈簧測力計下吊著重為14.7N的金屬塊,當金屬塊浸沒在水中時,彈簧測力計示數為9.8N,則水對金屬塊的浮力為N,
三.浮力:液體或氣體對浸在裡面的物體產生的向上托的力,叫浮力
四.浮力的方向: (豎直向上
五.浮力產生的原因:液體(或氣體)對浸在裡面的物體存在向上表面和下表面的壓力差。算式現象 F 浮=F下- F上
注意:若物體與液體或者氣體的下表面緊密接觸,則物體不受浮力。
2、典型例題:有一邊長為12cm的正方體浸沒在水中,上表面距離水面15cm,則物體上表面所受到水的壓強為 ,壓力是 ,下表面所受到水的壓強為 ,壓力是 物體受到的浮力為
六.阿基米德原理:浸在液體中物體所受的浮力,大小等於它排開的液體所受的重力。公式 F浮=G排=m排g=ρ液gV排(適用於液體或氣體)即浮力大小與液體或者氣體的密度和排開液體或者氣體的體積有關
3、鐵塊的體積是200cm3,全部沒入水中時,它排開水的體積是cm3,排開的水重是N,受到的浮力是N,它一半體積沒入水中,受到浮力是
七:漂浮:物體靜止在液面上有一部分露出水面為漂浮。
漂浮:F浮=G排 =G物:所以有:ρ液gV排=ρ物gV物
4、典型例題:一木塊放在水中漂浮,有2/5露出水面,求木塊的密度
5、甲、乙兩個物體,質量之比是3:4,密度之比為1:3,若把它們全部浸沒在同樣的液體中時,受到的浮力之比為。
⑼ 杠桿+浮力
右端下降
杠桿平衡條件;動力臂×動力=阻力臂×阻力
因為杠桿平衡,而左邊力臂比右邊短
所以左邊的實心鐵塊重
再因為F=G
所以左斷浮力大