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 欄目類別:知識點 >> 初中 >> 物理

物體的浮沉條件及其應用

更新時間:2016/8/26 17:10:00  手機版
  物體浮沉條件:

  漂浮和懸浮的異同:

  利用浮力知識求物體或液體的密度:

  1.對于漂浮的物體,浮力等于重力,而浮力F浮= ρ液gV排,重力G物=ρ物gV排,因F浮≈G物,只要知道V排與V物的關系和ρ液(或ρ物)就可求出ρ物(或ρ液)。

  例1:將密度為0.6×103kg/m3,體積125cm3的木塊放入鹽水中,木塊有1/2的體積露出鹽水面,則木塊受到的浮力為____N,鹽水的密度____________ kg/m3(g取10N/kg)

  解析:木塊漂浮,所受浮力等于重力, 10N/kg=0.75N,鹽水的密度:

  

  2. 若,物體完全浸沒在液體中,根據阿基米德原理,及稱重法,可求出,又因為,此時,可得。根據此式,已知ρ液,可求出ρ物,已知ρ物可求出ρ液。

  液面升降問題的解法:

  1. 組合物體漂浮類型

  要看液面是上升還是下降,關鍵是比較前后兩次物體排開液體的體積的變化。設物體原來排開液體的體積為V排,后來排開液體的體積為V‘排,若V’排>V排,則液面上升,若V’排<V排,則液面下降;若V’排=V排,則液面高度不變,又根據阿基米德原理知,物體在液體中所受的浮力,故,因為液體的密度ρ液不變,固物體的排開液體的體積取決于物體所受的浮力,所以只要判斷出物體前后所受浮力的變化情況,即可判斷出液面的升降情況。

  例1一個水槽內漂浮著一個放有小鐵球的燒杯,若將小鐵球取出放入水槽里,燒杯仍漂浮在水槽中,則水面將(   )

  A.上升  B.不變 C.下降 D.無法判斷

  解析:鐵球和燒杯漂浮在水中,裝有鐵球的燒杯所受的浮力F浮與燒杯和鐵球的總重力平衡,則有:。把鐵球放入水槽中,鐵球下沉,鐵球單獨受到的浮力,;燒杯單獨受到的浮力為。鐵球放入水槽中后,鐵球和燒杯所受浮力之和為,因此,燒杯和鐵球后來排開水的體積之和小于原來排開的水的體積,所以水面下降,故正確選項為C。

  2.純冰熔化類型:

  此類題的規(guī)律技巧:若冰塊漂浮于水中,則冰熔化后液面不變;若冰塊漂浮于密度大于水的液體中,則冰熔化后液面上升;若冰塊漂浮于(或浸沒于)密度小于水的液體中,則冰熔化后液面下降。

  要判斷液面的升降,必須比較冰排開液體的體積與冰熔化成水的體積之間的關系。冰未熔化時,若它漂浮在液面上,則所受的浮力與重力相等,即。冰塊所受的,冰塊的重力,由此可得;冰熔化后,化成水的體積。所以當冰塊漂浮于水中時,,液面不變;當時,,液面上升。若冰塊浸沒液體中,則冰塊排開液體的體積等于冰塊的體積,而冰熔化后的體積小于冰的體積,故液面下降。

  例2如圖所示,燒杯中的冰塊漂浮在水中,冰塊上部高出杯口,杯中水面恰好與杯口相平,待這些冰全部熔化后(   )

  A.將有水從杯中溢出

  B.不會有水從杯中溢出,杯中水面也不會下降

  C.燒杯中水面下降

  D.熔化過程中水面下降,完全熔化后有水溢出

  解析:冰熔化后燒杯中的水面將保持不變,故不會有水溢出。

  答案:B

  漂浮物體切去露出部分后的浮沉情況:

  漂浮物體,如將露出液面的部分切去后,物體的重力減小,而浸在液體中的部分沒有變,根據F浮= ρ液gV排知物體所受浮力不變。這時浮力大于重力,剩余部分上浮。

  例1長為L的蠟燭底部粘有一鐵塊,使其豎直停留在水中,如圖所示,這時露出水面的長度為L0,將其點燃,直到自然熄滅,設燃燒掉的長度為d,則(   )

  A.d<L0

  B.d=L0

  C.d>L0

  D.無法判斷

  解析:假設將露出的部分一次切去,再分析剩余部分的沉浮情況就很容易得出結論。如將露出水面的部分切去,這時蠟燭的重力減小,而在水中的部分未變,即排開的水的重力——浮力未變,顯然這時浮力大于重力,剩余部分將上浮?梢,蠟燭燃燒過程是逐漸上浮的,所以最終燒掉的長度大于L0,故正確選項為C。

  答案:C

  密度計:

  在物理實驗中使用的密度計是一種測量液體密度的儀器。它是根據物體浮在液體中所受的浮力等于重力的原理制造與工作的。密度計是一根粗細不均勻的密封玻璃管,管的下部裝有少量密度較大的鉛丸或水銀。使用時將密度計豎直地放入待測的液體中,待密度計平穩(wěn)后,從它的刻度處讀出待測液體的密度。常用密度計有兩種,一種測密度比純水大的液體密度,叫重表;另一種測密度比純水小的液體,叫輕表。

  密度計的原理是:F浮=ρ液gV排=G計(不變)。密度計在不同的液體中所受浮力相同,ρ液增大時,V排減小,密度計在液面以上的部分增大,刻度越靠下密度值越大。

  氣體的浮力:

  氣體的浮力與液體的同理,物體在空氣中時,上下表面受到空氣的壓力差就是空氣的浮力。故物體在空氣中稱得的重量,并不是物體真正的重量,但因其所受的浮力很小可以忽略不計。不但空氣如此,物體在任何氣體中,均受到氣體的浮力。

  氫氣球和熱氣球浮沉原理比較:

  餃子的浮沉:

  生餃子被放入鍋中時便沉到鍋底,煮熟的餃子就浮起來了,如果把餃子放涼,再放入鍋中,又會沉到鍋底這是為什么呢?因為生餃子放人鍋中,由于浮力小于重力而下沉;煮熟的餃子因為餃子內氣體受熱膨脹,浮力增大,當浮力大于重力時,餃子上。粵龅氖祜溩右蛴隼潴w積縮小使浮力減小,浮力小于重力而下沉。

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