都說理化不分家,今天我們再說說物理的浮力。
浮力其實比較簡單,需要掌握的内容就是浮力産生的原因,阿基米德原理、漂浮、懸浮、下沉三種狀态的條件這三個大知識點,接下來我們逐個分析。
一、浮力産生的原因;課本中浮力的定義為:浸在液體(或氣體)中的物體受到液體(或氣體)豎直向上的力叫浮力。那麼這個向上的力是怎麼來的,我們都知道物體在氣體或液體中都會收到壓強,并且壓強的大小随着深度的增大而增大,那同理物體在液體或氣體中也一定會受到力的作用,那麼這些力的大小有什麼特點呢我們看一張圖:
從液體壓強的特點可以分析1、水平方向:出左右兩側的壓強是相等的,受力面積也是相等的,所以壓力F=PS也是相等的,并且方向相反,所以左右兩側力是平衡的,
2、豎直方向:物體底部壓強比頂部壓強要大,受力面積相等,所以壓力F=PS底部要大于頂部,所以物體所受的合力應該是向上的,這就是浮力的本質。
二、阿基米德原理;在這之前有個重點實驗就是浮力影響因素的探究,實驗過程可以從課本中找到,考察内容也大緻相似,無非也就是幾個實驗對比,發現浮力的大小與液體的密度有關,與排開液體的體積有關,根據這個實驗引出了阿基米德原理,具體表述為:浸入液體中的物體受到的浮力等于物體排開的液體受到的重力,公式表述為
F浮=G排。
其中:F浮=ρ液gV排
G排=ρ物gV物
牢記公式,應用更重要。
三、漂浮、懸浮、下沉三種狀态的條件;話不多說,上圖
後面三種狀态是靜态,也就是最容易考察的三種狀态的條件,前面兩種是動态,是物體運動過程的分析,有能力就都看看,沒壞處,如果不太熟練就以後面三種為主。
這三大點都掌握之後就要綜合到一起啦,我們以兩個題為例,總結一下解題思路
例1:把質量均為5kg的木塊和石塊放在水中,求木塊和石塊各自的浮力大小?
(已知p木=0.8g/cm³, ρ石=2g/cm³)
例2:把體積均為100cm的木塊和石塊放在水中,求木塊和石塊各自的浮力大小?
(已知ρ木=0.8g/cm³,ρ石=2g/cm³,g=10N/kg)
這兩個題看起來很相似,隻有一個條件不同,我們先看例1:由于木塊密度小于水的密度,石塊密度大于水的密度,根據物體浮沉條件可知,木塊會漂浮,石塊沉底。木塊漂浮則木塊受到的浮力與木塊重力大小相等,即F=G=mg=50N,而石塊沉底,浮力與石塊重力不相等,但石塊排開水的體積與石塊體積相等,可用阿基米德原理計算浮力,即F浮=ρ水gV排=ρ水gV石,V石=M石/ρ石 帶入數據即可得出石頭的浮力F浮=24.5N
我們再看看例題2,同樣根據木塊、石塊密度與水的密度大小作比較判斷物體浮沉,由于木塊密度小于水的密度,木塊漂浮,根據F=G求浮力F浮=G=ρ木V木g=8N,而由于石塊密度大于水的密度,石塊沉底根據阿基米德原理F浮=ρ液gV排求浮力F浮=ρ液gV排= ρ水gV石=l0N。
根據以上兩個題我們可以總結出解題步驟:
1、根據物體密度與液體密度判斷物體浮沉狀态
2、根據物體浮沉條件選擇計算浮力的方法:物體漂浮利用F浮=G,物體沉底利用阿基米德原理F浮=ρ液gV排,那麼有人問,懸浮呢,其實回憶一下懸浮條件,這兩個方法其實都适用。
以上就是浮力這一章節的重中之重,看起來很簡單,但實際操作起來可能不太容易,需要多練習,而中考中的浮力不會單獨出現,通常是與密度、壓強聯合起來為難學生,但總歸跑不出這些知識點,沒有什麼好辦法,多練習,多糾錯,重視錯題,總結思路,熟能生巧吧!
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