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第十四章 《浮力》知识点

　　三、浮力
　　1．浮力的定义：一切浸入液体（气体）的物体都受到液体（气体）对它竖直向上的力叫浮力。
　　2．浮力方向：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）请根据示意图完成下空。

下沉        悬浮      上浮       漂浮
F浮  < G           F浮  = G        F浮  > G         F浮  = G
ρ液<ρ物    ρ液 =ρ物  ρ液 >ρ物  ρ液 >ρ物
　　（3）说明：
　　①密度均匀的物体悬浮（或漂浮）在某液体中，若把物体切成大小不等的两块，则大块、小块都悬浮（或漂浮）。
　　②一物体漂浮在密度为ρ的液体中，若露出体积为物体总体积的1/3，则物体密度为ρ。

　　分析：F浮  =G 则：ρ液V排g =ρ物Vgρ物=（V排／V）·ρ液=ρ液
　　③悬浮与漂浮的比较
　　相同：F浮  =G：物不同：悬浮ρ液=ρ物 ；V排=V物漂浮ρ液<ρ物；V排<V物
　　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：
　　工作原理：要使密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的物体必须把它做成空心的，使它能够排开更多的水。
　　排水量：轮船满载时排开水的质量。单位t，由排水量m可计算出：排开液体的体积V排=m/ρ；排开液体的重力G排=m；轮船受到的浮力F浮  =mg，轮船和货物共重G=mg。
　　（2）潜水艇：
　　工作原理：潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重力来实现的。
　　（3）气球和飞艇：
　　工作原理：气球是利用空气的浮力升空的。气球里充的是密度小于空气的气体如：氢气、氦气或热空气。为了能定向航行而不随风飘荡，人们把气球发展成为飞艇。
　　（4）密度计：
原理：利用物体的漂浮条件来进行工作。
构造：下面的铝粒能使密度计直立在液体中。
刻度：刻度线从上到下，对应的液体密度越来越大
8.浮力计算题方法总结：
（1）确定研究对象，认准要研究的物体。
（2）分析物体受力情况画出受力示意图，判断物体在液体中所处的状态(看是否静止或做匀速直线运动)。
（3）选择合适的方法列出等式（一般考虑平衡条件）。
计算浮力方法:
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 (二力平衡求浮力；)
④F浮=G排 或F浮=ρ液V排g （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）
9．如何正确认识液体压强公式Ｐ＝
静止液体内部压强的特点是：
液体内部向各个方向都有压强；
压强随深度的增加而增大；
在同一深度，液体向各个方向的压强都相等；
液体的压强还跟液体的密度有关。
液体内部的压强之所以有以上特点，是因为液体受到重力且具有流动性。
正是由于液体受到重力作用，因此在液体内部就存在着由于本身重力而引起的压强。推理和实验都可得出，液体内部的压强公式为Ｐ＝。
⑴公式Ｐ＝的物理意义：
Ｐ＝是液体的压强公式，由公式可知，液体内部的压强只与液体的密度、液体
深度有关，而与所取的面积、液体的体积、液体的总重无关。
　⑵公式Ｐ＝的适用范围：
这个公式只适用于计算静止液体的压强，不适用于计算固体的压强，尽管有时固体产生压强恰好也等于，例如：
将一密度均匀，高为h的圆柱体放在水平桌面上，桌面受到的压强：
Ｐ＝
但这只是一种特殊情况，不能由此认为固体对支持物产生压强都可以用Ｐ＝来计算。但对液体来说无论液体的形状如何，都可以用Ｐ＝计算液体内某一深度的压强。
⑶公式Ｐ＝和Ｐ＝的区别和联系
Ｐ＝是压强的定义式，也是压强的计算公式，无论对固体、液体、还是气体都是适用的。而Ｐ＝是通过公式Ｐ＝结合液体的具体特点推导出来的，只适合于计算液体的压强。
⑷由于液体具有流动性，则液体内部的压强表现出另一特点：液体不但对容器底部有压强而且对容器侧壁也有压强，侧壁某一点受到的压强与同深度的液体的压强是相等的，同样是用Ｐ＝可以计算出该处受到的压强。
例1：封冻的江河水面能够承受的最大压强是Pa，一辆20t的坦克能够在冰面上行驶吗？（每条履带跟地面的接触面积是2m2）
解：坦克对冰面的压力F=G=mg=20N。
受力面积S=2m2=4m2 对冰面的压强
P=，所以坦克能冰面上行驶。
例2：如右上图所示，甲、乙、丙三个完全相同的圆柱体竖放在水平地面上，若把乙、丙中的阴影部分切除后，试比较甲、乙、丙对水平地面的压强大小？
解：圆柱体对地面的压强： P=
从上式可知截面积不变的柱体对水平支承面的压强与柱体的体积粗细、重量等无关，只与柱体的高度、密度有关：
甲、乙、丙是同种物质，密度相同，高度相同，由P=可知甲、乙对地面的压强相等，丙中的柱体（部分）bcde产生的压强与甲、乙相等，但acde部分产生的压强大于bcde部分产生的压强。由此可知：P甲=P乙<P丙。
例3：如右上图所示的容器内装有水，试比较A、B、C各点由液体产生的压强p A、pB、pC的大小。
解：由于液体的密度相同，本题关键是弄清A、B、C各点的深度。深度是指从自由液面到该处的竖直距离，从图中可知：
h4=15cm－５cm＝10cm=0.1m hB=15cm=0.15cm
hC=15cm－10cm＝５cm＝0.05m 故pB> p A>pC
例4：在马德堡半球实验中，若每个半球的截面积Ｓ＝cm２，那么拉开马德堡半球至少要用多大外力Ｆ？（大气压强Ｐ０＝Pa）
解：由公式Ｐ＝可知大气对半球面的压力
Ｆ＝ＰS=N＝Pa ×cm２＝N
例5：在一个大气压下将一根玻璃管灌满水银后倒置在水银槽中，管高出水银面h=50cm，如图所示，问：⑴管内顶部受到多大的压强？方向如何？⑵如果在管顶部开一个出现什么情况？（大气压为76cm汞柱）
解：⑴管内顶部受到的压强为：76cmHg－50cmhg＝26cmHg 方向是竖直向上。
⑵如果在管顶部开一个小孔，管内外相通都为一个大气压，水银柱下降到管内外水银面一样高。
例6：如图所示，密度为0.6×103kg/m3的正方体木块，放入盛有水的容器中，此时，木块的下表面距水面3cm，请根据所学的物理知识，至少计算出与木块有关的8个物理量。（g取10N/kg）
解：⑴木块下表面受到水的压强
⑵木块的边长：因为木块漂浮，所以，则，，。
⑶木块的底面积：
⑷木块的体积：
⑸木块排开水的体积：
⑹木块受到的浮力
⑺木块的物重：
⑻木块的质量：

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