⑴ 物理 关于浮力、杠杆的题
浮力问题的研究
蒋吉勇
浮力问题是力学的重点内容之一,也是力学的难点,涉及到的知识点较多,且综合性较强,学生学习浮力的有关内容时,对浮力概念理解不透,导致学生对物理过程的理解及解题方法发生混淆,含混不清。现列举一些关于浮力问题的解法加以分析,以提高读者的解题技巧。
一、判断物理是否受浮力
物体浸在液体中是否受浮力,我们判断的依据是浮力产生的原因,若浸在液体里的物体受到液体向上和向下的压力差,就受到浮力,反之则没有受到浮力。
例1. 图1中A、B都浸没于液体中,A与容器侧壁紧密接触,B与容器底紧密接触。则:A、B两物体是否受到浮力( )
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:因为B物体下表面没有与水接触,根本就不受水对它的压力,所以无压力差,因而不受浮力。而A物体上下表面都与水接触,受到浮力。
故选D。
二、关于浮力的大小
根据阿基米德原理公式 可知,浸在液体里的物体,所受浮力的大小只决定于液体的密度和物体排开液体的体积,而与其它任何因素都无关。
例2. 如图2,A、B、C三个物体的体积相同,则它们所受的浮力大小关系是( )
A. B.
C. D.
分析:A、B、C都浸在同一液体中, ,所以 ,而 ,所以 ,所以 。
故选C。
三、判断物体的浮沉
浸入液体里的物体的浮沉情况,决定于物体所受浮力大小与重力大小关系。当 ,物体就下沉;当 ,物体就上浮;当 时,物体可能是悬浮,也可能是漂浮。而与物体的体积、物体的质量等因素无关。
例3. 关于物体的沉浮,下列说法中正确的是( )
A. 体积大的物体在液体中一定上浮
B. 质量大的物体在液体中一定下沉
C. 如果物体所受的浮力和重力相等,那么物体一定悬浮
D. 空心的物体在液体中不一定上浮
分析:体积大的物体,它的重力不一定小于它受到的浮力;重力大的物体不一定大于它受到的浮力;浮力和重力相等有可能是悬浮,也有可能是漂浮;空心物体的重力有可能大于它受到的浮力。
故选D。
四、关于容器中液面位置的变化
在容器中发生物理变化前,物体处于什么状态,重力与浮力的关系;当物体发生物理变化后,要抓住物理量的关系。
例4. 盛食盐水的容器内漂浮着一冰块,冰熔化后,食盐水面将( )
A. 上升 B. 下降 C. 不变 D. 无法确定
分析:冰块未熔化前, ,当冰全部熔化成水后,所受的重力不变,即 ,于是可得:
因为 ,所以
所以食盐水面将上升,选A。
五、确定弹簧秤的示数
一个物体浸在液体中,要明确物体的受力方向,如果物体与容器底接触,还要注意物体受支持力作用,方向如何,根据平衡条件,确定建立方程。
例5. 质量为m的铁球沉于杯底,杯底对球的支持力为N,图3,现用弹簧秤通过细绳(绳重不计),以速度v匀速提升铁球,则铁球露出水面之前,弹簧秤的读数是( )
A. B. C. D. N
分析:重力的方向竖直向下,支持力和浮力方向竖直向上。
则:
又因为拉力的方向竖直向上
所以
解<1><2>得:
选D
六、判断物体是实心,还是空心
一个物体浸在液体中,除了受到浮力和重力以外,还要考虑到受到其它力的作用,如果物体挂在弹簧秤下,则还要受到弹簧秤的拉力,若处于平衡状态,关系有 。
例6. 已知金属球材料的密度为 。在空气中称时,弹簧秤读数是14.7N,浸没在水中称,弹簧秤的读数4.9N,则金属球( )
A. 空心 B. 实心 C. 可能空心,可能实心 D. 无法判断
分析:因为物体处于平衡状态,所以:
所以:此金属球是空心,选A。
七、判断杠杆的平衡
物体浸入液体前,根据杠杆的平衡条件确定两物体的体积之间的大小关系,浸入液体后,判定两物体受到的浮力大小,从而明确杠杆两端所受合力大小,再利用杠杆的平衡条件,判断是否平衡。
例7. 如图4,杠杆左右两端分别挂一铁块和铜块,杠杆处于平衡状态,现将其两边物体同时浸入水中,则杠杆( )
A. 杠杆仍保持平衡
B. 杠杆左端将向下倾斜
C. 杠杆右端将向下倾斜
D. 无法判断
分析:为了便于判断,我们可以假设两端的物体同时浸入密度刚好为 的液体中,左边铁块受到的浮力等于铁块的重力,故左端的合力为零,右边铜的重力仍大于它受到的浮力,合力大于零。根据杠杆的平衡条件,右端下沉。
选C。
八、求物质的密度
这种类型的问题,常利用平衡力法。当物体漂浮在液体表面或物体悬浮在液体中时, 。
例8. 木块浮在水面上,露出水面的体积占总体积的2/5,则木块的密度( )
A. B.
C. D.
分析:设液体密度为 ,物体的密度为 ,物体的体积为 ,浸入体积为 ,因为物体漂浮有:
也即有
所以有
即
选B
九、求压强
确定研究对象,对研究对象进行受力分析及所处状态分析,依题意列方程(组),求解未知量。
例9. 某一薄壁圆柱形容器,其底面积为 ,盛有密度为 的液体,将一质量为300 g的实心物体A放入液体中,物A有1/4露出液面,液体没有溢出,求物体A放入液体中前后,液体的压强变化了多少?
分析:物体A为研究对象,A受重力和浮力
得:
由于A排开液体的体积 等于两容器中液体体积的变化
所以
十、浮力与其它
例10. 如图5,一盛水的烧杯放在台秤上,台秤的示数为F,另有一金属块,其重为 与它同体积的水重为 ,若把该金属块浸没在水中,则台秤示数( )
A. F B. C. D.
分析:金属块浸没于水中, ,因为力的作用是相互的,金属块给水一个作用力 ,这个力使台秤示数增大,所以台秤的示数为 。
选C。
从以上的研究可以看出,有关浮力的综合题涉及的知识点较多,一般要涉及到阿基米德原理、公式、物体浮沉条件、物体受力平衡、密度、杠杆等知识。解题的一般步骤是:首先认真审题,明确已知条件,要求什么,然后对物体的受力情况和所处的状态进行分析,建立方程(组),求解。通过以上的分析培养学生思维的独创性、敏捷性,增强学生的解决问题的能力大有帮助。
⑵ 浮力杠杆
B端下降
实心铁块A和B,A的质量大于B的质量,挂于轻质杠杆的两端,恰好平衡,说明A的体积大于B。分别浸没水中,则A所受浮力大于B,所以B端下降。
⑶ 关于浮力和杠杆的问题
1.放入木块水不溢出,杠杆会向水倾斜
2.放入木块水溢出的质量小于木块质量,杠杆会向水倾斜
3.放入木块水溢出的质量等于木块质量,杠杆平衡
⑷ 浮力作用点
作用点是一个理想化的物理模型,实际上力是作用在物体接触面上的,作用点只是一个等效点而已,而且可以有不同
⑸ 一个木杆斜靠在岸边,有一部分浸入水中,请问浮力的作用点
木杆的重心
⑹ 物理问题,浮力.
……解释都不对……
应该选B,理由是:
1、分别对A和B受力分析,发现,A和B都受三个力作用:自身重力,绳子拉力,液体浮力;
2、根据阿基米德定律,设A和B体积分别为V(A)和V(B),则A和B受到的浮力分别是
F浮(A) = ρ(水)gV(A),F浮(B) = ρ(酒精)gV(B)
3、由于A和B都是实心铁球,密度相等,所以A和B所受重力分别是
G(A) = ρ(铁)gV(A),G(B) = ρ(铁)gV(B)
4、由于A和B用轻绳相连,故A和B受到绳子拉力相等,都设为T;
5、由于系统稳定,A和B分别静止与液体中,根据牛顿第一定律,他们受力均平衡,有
F浮(A) + T = G(A),F浮(B) + T = G(B),整理得
[ρ(铁)-ρ(水)]gV(A) = [ρ(铁)-ρ(酒精)]gV(B)
6、水的密度大于酒精,故ρ(铁)-ρ(水) < ρ(铁)-ρ(酒精),所以V(A) > V(B)
7、撤去液体后,两球除绳子拉力外,仅受重力,而两球密度相同,故体积大的质量大,即A的质量大于B的质量,故逆时针旋转,选B
⑺ 将物体同时浸没在水中,杠杆是否仍能平衡
不一定。由于物体在水中的重量是陆地重量减去浮力后得到,而浮力和物体的体积有关。物体的浮力等于物体排开水的体积的重量。因此,两个物体除非是相同体积的,否则杠杆是不能保持原来的平衡状态的。
⑻ 物理浮力问题
浮力知识点
一、区分:浸在液体中和浸没在液体中
浸在液体中(指物体有一部分漏出液面或者全部被液体淹没)
浸没在液体中(指物体被液体全部淹没,没有一点漏出液面)
二、实验:用弹簧测力计测出物体的重力:G 再将物体浸没在水中读出弹簧测力计的示数:F′,则 : (F浮= G- F′)
1、典型例题:弹簧测力计下吊着重为14.7N的金属块,当金属块浸没在水中时,弹簧测力计示数为9.8N,则水对金属块的浮力为N,
三.浮力:液体或气体对浸在里面的物体产生的向上托的力,叫浮力
四.浮力的方向: (竖直向上
五.浮力产生的原因:液体(或气体)对浸在里面的物体存在向上表面和下表面的压力差。算式现象 F 浮=F下- F上
注意:若物体与液体或者气体的下表面紧密接触,则物体不受浮力。
2、典型例题:有一边长为12cm的正方体浸没在水中,上表面距离水面15cm,则物体上表面所受到水的压强为 ,压力是 ,下表面所受到水的压强为 ,压力是 物体受到的浮力为
六.阿基米德原理:浸在液体中物体所受的浮力,大小等于它排开的液体所受的重力。公式 F浮=G排=m排g=ρ液gV排(适用于液体或气体)即浮力大小与液体或者气体的密度和排开液体或者气体的体积有关
3、铁块的体积是200cm3,全部没入水中时,它排开水的体积是cm3,排开的水重是N,受到的浮力是N,它一半体积没入水中,受到浮力是
七:漂浮:物体静止在液面上有一部分露出水面为漂浮。
漂浮:F浮=G排 =G物:所以有:ρ液gV排=ρ物gV物
4、典型例题:一木块放在水中漂浮,有2/5露出水面,求木块的密度
5、甲、乙两个物体,质量之比是3:4,密度之比为1:3,若把它们全部浸没在同样的液体中时,受到的浮力之比为。
⑼ 杠杆+浮力
右端下降
杠杆平衡条件;动力臂×动力=阻力臂×阻力
因为杠杆平衡,而左边力臂比右边短
所以左边的实心铁块重
再因为F=G
所以左断浮力大