浮力（二）——典型题解法举例.docVIP

浮力（二）——典型题解法举例 ??? 浮力是初中物理力学中，也是全部初中物理中最复杂，最灵活的一部分，有的题还有一些特殊的简便的方法.但是，归根结底就是那么几个关系，解题时只要列清这几个关系式，问题就基本理清了.比如，受力分析和平衡关系；浸入部分的体积和物体的总体积；物体密度和浸入的液体的密度.?? 当然，首先要搞清题中所描述的物理状态，搞清题目所求的是哪些量，然后，要画出受力分析图.?? 这里就举出一些典型题，并以分析它们的方法作为范例.?? 例1、如图1所示，底面积为20厘米2，上下等粗的烧杯中的水面上浮着一质量为80克的木块，木块上放着一个23.4克的铁块，木块上表面恰好全部浸入水中，若把铁块直接放入(ρ铁=7.8×103千克/米3，g=10牛/千克) 求：(1)水面下降多少厘米？(2)水对容器底部的压强改变了多少？??? 分析：液面的升降和木块排开的水的体积有关.而排开水的多少又直接和物体在水中的状态有关.比如，当铁块放在木块上时，整体漂浮，这时浮力等于重力，即F浮=G木+G铁，可是当铁块投入水中时，铁块除受浮力、重力，还受底面的支持力，这个支持力就是刚才减少的浮力.反过来，由浮力的变化，可以推出排开水的体积，进而推出水面的变化和水对容器底的压强.??? 解：令铁的体积为VT，∴，浮力减少的量为△F浮=G-F浮T=0.204牛水面降底的高度为 底面受水压强变化△P=ρ水g△h=103×10×1.02×10-2帕=102帕??? 例2、一块边长是0.1米的正方体木块，在水中最多能托起7.0牛、密度为7.0×103千克/米3的铁块而不致下沉，则木块的密度是多少？??? 分析：本题在浮力题中并不复杂，但它的困难之处在于“不下沉”三字，也就是物体什么时候受水的浮力最大？是木块刚刚没入水中时，还是铁块刚刚全部没入水中时？从题意分析，应是后者.见图2 解：根据平衡关系G木+G铁=F浮有ρ木gV木+ρ铁gV铁=ρ水g(V木+V铁)∵答：木块的密度为0.4×103千克/米3.例3、如图3所示，水槽中装有一定量的水，将一只装有铁块的塑料盒放入水中，此时，水槽底部受到水的压强是P1，将铁块从盒中取出后直接放入水槽中，水对水槽底部的压强为P2，若P1-P2=490帕，水槽的底面积为2分米2，铁的密度是7.8×103千克/米3，则（ ）??? A.水面下降了5厘米??? B.塑料盒受到的浮力减小了9.8牛??? C.铁块受到的水槽的支持力是9.8牛??? D.铁块质量约1.75千克??? 分析：已知条件△P=P1-P2=490帕使我们了解了哪些情况，又可以推导出哪些情况呢？∵P=ρgh，∴△P=ρg△h ，即有可以求得水面变化了多少.而∵F=PS有△F=△PS，而底面受的支持力N=△F=△PS.??? 再从金属块受力分析，支持力和浮力等于其重力，N=ρ金gV金-ρ水gV金=（ρ金-ρ水）gV金，可求出V金进而求出m金. ?? 解：(1)∵P=ρgh，∴??? (2)N=△F=△P·S=490帕×2×10-2米2=9.8牛??? (3)∵N=G-F浮=ρ金gV金-ρ水gV金=（ρ金-ρ水）gV金?? ∴V金=0.25×10-3米3 ，m金=ρ金V金=1.25千克.??? 正确的选择是A、C、D.??? 例4、一个体积为0.2分米3的铁球，密度为7.8×103千克/米3.用一根细绳与木块连接在一起，如图4所示，木块的密度0.5×103千克/米3，体积为5分米3，若不断向容器内注水，求： 　 (1)当水浸没木块的体积为3分米3时木块能保持静止，求绳的拉力.(2)继续向容器内注水，木块浸入水中的体积至少为多大时，铁球对容器底没有压力？?? 分析：首先要判明状态，找到物体平衡时各个力的关系.结合图我们可以判断出，木块此时漂浮，它受向上的浮力和向下的重力、拉力.浮力的大小由浸入水中的体积决定了，重力由自身的体积和密度可以算出.进而由平衡关系F浮=G+T（T为绳子给的拉力），可以求出T.我们分析时，把木块和铁球看做有联系又互相独立的两个物体，它们之间的联系，就是铁球给木块的拉力等于木块给铁球的拉力，这是作用力和反作用力的关系.此时铁球的状态无须管，但是，随着木块浸入水中体积的增加，T=F浮木-G木 增大，铁球受的拉力T′=G铁-N也增大（N为铁球受的底面支持力），直到这拉力T′等于球的重力时，底面支持力为零.解：(1)G木+T=F浮木，T=F浮木-G木=ρ水gV排木-ρ木gV木=4.9牛(2)对铁球和木块整体受到的浮力应和它们的重力平衡，F浮木+F浮铁=G木+G铁ρ水gV排木′+ρ水gV球=ρ木gV木+ρ铁gV铁解得： V排木′=3.86×10-3米3?? 例5、将一个木块放入