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初中物理解题技巧——怎样解浮力问题(1)

初中物理解题技巧——怎样解浮力问题(1)

基础篇

浮力概念与产生原因

浮力的定义

浸在液体(或气体)中的物体,受到液体或气体竖直向上的托力,叫做浮力。

补充说明:气体同样可以产生浮力,例如热气球、氢气球升空,原理和液体浮力一致。

浮力三要素

  • 施力物体:液体 / 气体

  • 受力物体:被浸入的物体

  • 方向:竖直向上(永远与重力方向相反,与液面是否倾斜、物体放置角度无关)

包含状态:漂浮、悬浮、上浮、下沉、沉底、部分浸入、完全浸没,只要底部有液体渗入,就会受到浮力

浮力产生的原因

液体内部向各个方向都有压强,压强随深度增加而增大。物体浸入液体后,上下表面存在深度差,下表面所处深度更大,液体压强更大,因此上下表面受到的液体压力不相等,向上的压力大于向下的压力,二者的差值就是浮力。

浮力本质:液体对物体向上和向下的压力差 

核心公式:F=F向上-F向下

F=pS=ρgSh=ρgV

拓展:物体侧面受到的液体压力,左右两两抵消,相互平衡,不会参与浮力计算

无浮力的情况

物体底部与容器底部完全紧密贴合,液体无法渗入物体底面,物体下表面不受液体向上的压力,不存在压力差,因此不受浮力。 

典型实例:水底的桥墩、深陷淤泥的沉船、紧贴容器底的吸盘、钉在水底的木桩。

辨析:仅仅沉在容器底部,没有紧密贴合,液体能进入底部缝隙,物体依然受到浮力

常见误区

误区 1:浮力方向垂直于液面向上。 

正解:浮力方向永远竖直向上,与容器形状、液面倾斜无关。 

误区 2:只要物体在液体里就一定受浮力。

正解:底部完全贴合无水渗入时,不受浮力。 

误区 3:“浸在” 就是 “完全浸没”。 

正解:浸在包括部分浸入和完全浸没两种情况;浸没是浸在的其中一种特殊状态。 

误区 4:物体上浮时浮力大,下沉时不受浮力。 

正解:上浮、下沉过程中,只要液体能够到达物体下表面,物体就受到浮力。

口诀

浮力本是压力差,方向竖直向上抓;

底部贴紧无水进,浮力直接不存在。

学以致用

1、下列关于浮力说法正确的是(  )

A. 浮力方向垂直液面向上

B. 沉在水底的桥墩受到水的浮力

C. 浸在液体中的物体,可能不受浮力

D. “浸在” 就是物体完全浸没在液体中

【解析】

浮力竖直向上,A 错;桥墩底部和水底紧密贴合,无向上压力,不受浮力,B 错;底部完全贴合的物体浸在液体中也不受浮力,C 正确;浸在包含部分浸入与浸没,D 错误

【答案】

C

2、 某长方体浸没在水中,液体对物体下表面的压力为15N,对上表面的压力为6N,求物体受到的浮力

【解析】

浮力等于上下表面压力差

【答案】

解:F=F向上-F向下=15 N-6 N=9 N

答:物体受到的浮力为9 N

3、下列物体中,一定不受浮力的是( ) 

A. 漂浮的树叶 

B. 下沉的石块 

C. 水底的桥墩 

D. 悬浮的鱼

【解析】

桥墩底部与河床紧密结合,无水渗入,不受浮力;其余物体底部均有水,受浮力

【答案】

C

4、判断A、B、C、D、E、F哪个受到浮力

【解析】

浮力产生的原因:浸在液体中的物体,受到液体向上和向下的压力差,F=F向上-F向下,如果没有向上的压力,物体不受浮力。

  • A:部分浸入水中,有水对它向上、向下的压力差,受浮力

  • B:侧面浸在水里,存在水的上下压力差,受浮力

  • C:完全浸没在水中,上下表面有水的压力差,受浮力

  • D:与容器底部紧密贴合,底部没有水,不存在向上的水压力,不受浮力

  • E:沉在水底,但底部和容器底之间有水,存在上下压力差,受浮力

  • F:与容器底部的出水口紧密封住,底部无水,没有向上的水压力,不受浮力

【答案】

ABCE受到浮力

DF不受浮力

下篇预告

浮力的影响因素与探究实验

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