2014年安徽省中考物理考試大綱對(duì)“浮力”的知識(shí)要求是:
1、知道浮力產(chǎn)生的原因,能對(duì)探究“阿基米德原理”實(shí)驗(yàn)的過(guò)程作出正確說(shuō)明,以及得出正確的結(jié)論等;能準(zhǔn)確表述阿基米德原理的內(nèi)容;能運(yùn)用其關(guān)系式F=ρ液gV排進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。(考試要求:B)
2、能通過(guò)簡(jiǎn)單的受力分析以及二力平衡條件等知識(shí)判斷具體情況下物體的浮沉。(考試要求:A)
一、浮力
1、浮力:一切浸在液體或氣體里的物體,都受到液體或氣體對(duì)它豎直向上的力,這個(gè)力叫浮力。
2、浮力產(chǎn)生的原因:浸在液體中的物體受到液體對(duì)它的向上和向下的壓力差。
3、浮力方向:總是豎直向上的。
二、阿基米德原理
1、內(nèi)容:浸入液體里的物體受到的浮力的大小等于它排開(kāi)的液體所受的重力。(浸沒(méi)在氣體里的物體受到的浮力大小等于它排開(kāi)氣體受到的重力)
2、表達(dá)式:F浮 = G排 =ρ液V排g
3、對(duì)阿基米德原理及其公式的理解,應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題:
(1)浮力的大小只由液體密度ρ液和排開(kāi)液體的體積V排兩個(gè)因素決定。浮力大小與物體自身的重力、物體的體積、物體的密度及物體的形狀無(wú)關(guān)。浸沒(méi)在液體中的物體受到的浮力不隨深度的變化而改變。
(2)阿基米德原理對(duì)浸沒(méi)或部分浸在液體中的物體都適用。
(3)當(dāng)物體浸沒(méi)在液體中時(shí),V排=V物,當(dāng)物體部分浸在液體中時(shí),當(dāng)液體密度ρ液一定時(shí),V排越大,浮力也越大。
(4)阿基米德原理也適用于氣體,其計(jì)算公式是:F浮=ρ氣gV排。
三、判斷物體浮沉的方法
(1)受力比較法:
∵浸沒(méi)在液體中的物體受到重力和浮力的作用
∴F浮>G物,物體上浮(最后漂浮,此時(shí)F浮=G物)
F浮<G物,物體下沉
F浮=G物,物體懸浮;
(2)密度比較法:
對(duì)于浸沒(méi)在液體中的實(shí)心物體我們還可以用物體的密度ρ物與液體密度ρ液的關(guān)系判斷物體的浮沉。
此方法可根據(jù)浮力與重力的關(guān)系證明。(證明過(guò)程如下)
證明:F浮=ρ液gV排 G物=m物g=ρ物gV物
∵浸沒(méi)在液體中的物體V排= V物
如果ρ液>ρ物,則F浮>G物,物體上浮,最終漂浮在液面上;
如果ρ液<ρ物,則F浮<G物,物體下沉;
如果ρ液=ρ物,則F浮=G物,物體懸浮。
對(duì)于質(zhì)量分布不均勻的物體,如空心球,求出物體的平均密度,也可以用比較密度的方法來(lái)判斷物體的浮沉。
四、正確理解漂浮條件:漂浮問(wèn)題是浮力問(wèn)題的重要組成部分,解決浮力問(wèn)題的關(guān)鍵是理解物體的漂浮條件F浮=G物。
(1)∵F浮=ρ液gV排,G物=ρ物gV物,又∵F浮=G物(漂浮條件),
∴ρ液gV排=ρ物gV物,由物體漂浮時(shí)V排<V物,即物體的密度ρ物小于液體密度ρ液時(shí),物體將浮在液面上。此時(shí),V物=V排+V露。
(2)根據(jù)漂浮條件F浮=G物,得出:ρ液gV排=ρ物gV物,即ρ液V排=ρ物V物
∴同一物體在不同液體中漂浮時(shí),ρ物、V物不變,物體排開(kāi)液體的體積V排與液體的密度ρ液成反比,ρ液越大,V排反而越小。
五、計(jì)算浮力方法
(1)稱重法:F浮=G-F ,(G是物體受到重力,F 是物體浸入液體中彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù),如下圖所示)
(2)壓力差法:F浮=F向上-F向下
(3)排液法(阿基米德原理):F浮=G排=m排g
(4)公式法:F浮=ρ液gV排
(5)平衡法:F浮=G物 (適合漂浮、懸浮)
六、浮力利用
(1)輪船:
把密度大于水的鋼鐵制成空心的輪船,使它排開(kāi)水的體積增大,從而來(lái)增大它所受的浮力,故輪船能漂浮在水面上。
排水量:排水量=輪船和載滿貨物的總質(zhì)量
(2)潛水艇:
通過(guò)改變自身重力來(lái)實(shí)現(xiàn)沉浮:潛水艇體積一定,靠水艙充水、排水來(lái)改變自身重力,使重力小于、大于或等于浮力來(lái)實(shí)現(xiàn)上浮、下潛或懸浮的。
(3)氣球和飛艇:
充入密度小于空氣的氣體:氣球和飛艇體內(nèi)充有密度小于空氣的氣體(氫氣、氨氣、熱空氣),通過(guò)改變氣囊里的氣體質(zhì)量來(lái)改變自身體積,從而改變所受浮力大小。
(4)密度計(jì):測(cè)量液體密度的儀器,利用物體漂浮在液面的條件工作(F浮=G),刻度不均勻,刻度值上小下大。
七、計(jì)算浮力的方法一般歸納為以下四種
(1)根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因F浮=F向上-F向下,一般用于已知物體在液體中的深度,形狀規(guī)則的物體。
(2)根據(jù)阿基米德原理:F浮=G排液=ρ液gV排,這個(gè)公式對(duì)任何受到浮力的物體都適用。計(jì)算時(shí)要已知ρ液和V排。
(3)根據(jù)力的平衡原理:將掛在彈簧秤下的物體浸在液體中,靜止時(shí),物體受到重力,浮力和豎直向上的拉力。這三個(gè)力平衡:即F浮=G物-F
(4)根據(jù)漂浮、懸浮條件:F浮=G物,這個(gè)公式只適用于計(jì)算漂浮或懸浮物體的浮力。
運(yùn)用上述方法求浮力時(shí),要明確它們的適用范圍,弄清已知條件,不可亂套公式。
八、浮力綜合題的一般解題步驟:
(1)明確研究對(duì)象,判斷它所處的狀態(tài)。
注意:當(dāng)物體浸沒(méi)時(shí),V排=V物;當(dāng)物體漂浮時(shí),V排+V露=V物
(2)分析研究對(duì)象的受力情況,畫(huà)出力的示意圖,在圖中標(biāo)出已知力的符號(hào)、量值和未知力的符號(hào)。
(3)根據(jù)力的平衡原理列方程,代入公式、數(shù)值、進(jìn)行計(jì)算,得出結(jié)果。
命題動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)
近幾年安徽省中考中,對(duì)于浮力知識(shí)的考查都不超過(guò)5分,一般的難度為中等,因而同學(xué)們?cè)趶?fù)習(xí)的過(guò)程中,沒(méi)必要做難度和綜合性強(qiáng)的題目。2014年安徽省中考對(duì)這部分的考查可能呈現(xiàn)以下趨勢(shì):(1)由稱重法F浮=G-F引申出的一系列計(jì)算、探究等類型的知識(shí)內(nèi)容;(2)阿基米德原理的整個(gè)探究過(guò)程;(3)漂浮問(wèn)題是浮力問(wèn)題的重要組成部分,這也是各個(gè)省市的考查重點(diǎn),希望同學(xué)們要重視;(4)浮力的簡(jiǎn)單計(jì)算和有關(guān)于浮力的探究、設(shè)計(jì)。
跟蹤訓(xùn)練
1、彈簧秤下吊著重為14.7N的正方形金屬塊,當(dāng)它完全浸沒(méi)在水中時(shí),彈簧秤的示數(shù)為9.8N,則金屬塊排開(kāi)水的重力為_______N。若金屬塊上表面所受水的壓力為19.6N,則金屬塊下表面所受水的壓力為______N。
答案:4.9 24.5
2、關(guān)于物體受到的浮力,下列說(shuō)法正確的是?。ā 。?span style="word-wrap: normal; word-break: normal;">
A.浮在水面的物體受到的浮力比沉在水底的物體受到的浮力大
B.物體排開(kāi)水的體積越大受到的浮力越大
C.沒(méi)入水中的物體在水中位置越深受到的浮力越大
D.物體的密度越大受到的浮力越小
答案:B
3、兩個(gè)物體分別掛在彈簧測(cè)力計(jì)上,將它們同時(shí)浸沒(méi)同一種液體中,兩彈簧測(cè)力計(jì)減小的數(shù)值相同,兩物體必定有相同的( )
A.密度 B.體積 C.質(zhì)量 D.形狀
答案:B
4、潛水艇潛在水下航行,當(dāng)它下潛的深度增加時(shí),比較它所受到的水的壓力和浮力關(guān)系是( )
A.壓力越大,浮力越大 B.壓力越大,浮力不變
C.壓力不變,浮力越大 D.壓力不變,浮力不變
答案:B
5、如下圖,小魚(yú)口中吐出的氣泡在升至水面的過(guò)程中,體積會(huì)逐漸變大,則氣泡受到的浮力和氣泡內(nèi)氣體壓強(qiáng)的變化情況是( )
A.浮力不變,壓強(qiáng)不變 B.浮力變小,壓強(qiáng)變小
C.浮力變大,壓強(qiáng)變大 D.浮力變大,壓強(qiáng)變小
答案:D
6、一天,小麗拿著一個(gè)正方體的金屬塊來(lái)找你,希望你能幫助她測(cè)出這個(gè)金屬塊浸沒(méi)在水中時(shí)受到的浮力是多少。她提供的實(shí)驗(yàn)器材有:刻度尺、彈簧測(cè)力計(jì)、天平(附砝碼)、量筒、燒杯、細(xì)線和水,供你選擇.請(qǐng)根據(jù)你所設(shè)計(jì)的方法,把所選器材、實(shí)驗(yàn)步驟、計(jì)算浮力的表達(dá)式填寫(xiě)在下表中。
注意:(1)只需填寫(xiě)一種方法.(2)實(shí)驗(yàn)步驟中要寫(xiě)明所需測(cè)量的物理量及其符號(hào)。
實(shí)驗(yàn)器材:金屬塊、 。
實(shí)驗(yàn)步驟: 。(用測(cè)量物理量的符號(hào)寫(xiě)出計(jì)算浮力的表達(dá)式。)
答案:方法有許多種,例如:
實(shí)驗(yàn)器材:金屬塊、量筒、細(xì)線和水
實(shí)驗(yàn)步驟:
(1)量筒內(nèi)放入適量的水,讀出水的體積V1
(2)將金屬塊浸沒(méi)在量筒的水中,讀出水面所對(duì)的刻度V2
浮力的表達(dá)式F浮=ρ水g(V2-V1)
7、將一質(zhì)量為1Kg、體積為1、2×103m3的鐵球,放入水銀中,靜止時(shí)受到的浮力為多少?
分析:有的同學(xué),在不知道鐵球所處狀態(tài)的條件下,就根據(jù)阿基米德原理求解F浮=ρ水銀gV排(V排= V球=1、2×103m3),這樣做是錯(cuò)誤的。
解答:∵ρ球<ρ水銀,因此,鐵球漂浮在水銀面上
∴F浮=G球=m球g=1kg×9.8N/kg=9.8N
對(duì)于質(zhì)量分布不均勻的物體,如空心球,求出物體的平均密度,也可以用比較密度的方法來(lái)判斷物體的浮沉。
8、通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究,同學(xué)們已經(jīng)知道,浸入液體中的物體受到的浮力與液體的密度有關(guān),也與物體排開(kāi)液體的體積有關(guān).但某些同學(xué)猜想,物體受到浮力的大小可能還與物體密度的大小有關(guān).請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)此猜想進(jìn)行檢驗(yàn)。
(1)現(xiàn)有器材:彈簧秤(彈簧測(cè)力計(jì))、細(xì)線、燒杯、適量的水。你認(rèn)為實(shí)驗(yàn)還需補(bǔ)充的器材是: 。
(2)簡(jiǎn)述主要的實(shí)驗(yàn)步驟: 。
分析解答:
(1)等體積的銅塊和鋁塊
(2)用細(xì)線分別系好銅塊和鋁塊,在分別掛在彈簧測(cè)力計(jì)上,測(cè)出重G1和G2;再將銅塊和鋁塊分別浸沒(méi)在水中時(shí),讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1和F2;再計(jì)算出F1浮= G1-F1和F2浮=G2-F2;最后比較F1浮和F2浮的大小,即可檢驗(yàn)上述猜想。