近年中考中有关浮力难题多以阿基米德原理和运用物体的浮沉条件,通常会跟压力、压强、质量、密度、杠杆、滑轮等知识综合在一起考查。
一、浮体
浮体综合题的解题思路和方法:
(1)先明确物体在液体中的状态:漂浮。
(2)分析物体的受力情况:只受到重力G物和浮力F浮两个力的作用,并处于静止状态。
(3)列出二力平衡的方程:F浮 = G物 。
(4)展开求解:将求浮力的公式F浮 = ρ液 gV排、重力公式G物=m物g(或 G物=ρ物 V物g)求未知量。
1.漂浮体
例1 一个木块浮在水面上,它浸入水中的体积是总体积的四分之三;将这个木块放在某种液体中,它也浮在液面上,并且露出液面的体积是总体积的五分之二。求:
(1)这个木块的密度;
(2)液体的密度。
提示: (1)利用木块漂浮,F浮 = G物 ,
ρ水V排g=ρ物V物g ,
ρ物 = (3 / 4)ρ水= 0.75×103kg / m3 。
(2)利用F液浮 = F水浮 = G物 ,
∴ρ液V液排g =ρ水V水排g
∴ ρ液 = (5 / 4)ρ水= 1.25×103kg / m3 。
答案:(1)木块的密度是 0.75×103kg / m3。
(2)液体的密度是 1.25×103kg/m3 。
变式1 一木块漂浮在水面上,它露出液面的体积是24cm3 。把木块露出液面的体积切去,将剩余部分再放入水中,静止时木块又有18cm3的体积露出液面。这个木块的密度是多大?
提示:根据浮沉条件利用两个等式F′=G G′,F浮=G展开解题。
答案:ρ木=0.75×103kg/ m3 。
例2 边长为1dm的正立方体木块,漂浮在酒精液面上,有一半的体积露出液面,如图甲所示,将木块从底部去掉一部分,粘上体积相同的玻璃后,投入某种液体中,它仍漂浮,如图乙所示,此时液体对它竖直向上的压强为980Pa,酒精和玻璃的密度分别为ρ酒精=0.8×103kg/m3,ρ玻璃=2.4×103kg/m3,胶的质量和体积忽略不计,求:
(1)木块的密度
(2)玻璃的质量
提示:(1)F浮=G木
ρ木=0.4×103kg/ m3 。
(2)F浮′= G剩木+ G玻
ρ液gV排= ρ木gV排剩木+ ρ玻gV玻
P下S下= ρ木g(V木-V玻)+ ρ玻gV玻
m玻= ρ玻V玻
m玻=0.72kg
例3 欢欢利用小试管、螺母和细线制成一个“土密度计”,用如图所示的方法测量液体的密度。“土密度计”在酒精(ρ酒精=0.8×103kg/m3)中静止时露出液面的高度为2cm; “土密度计”在水中静止时露出液面的高度为3cm;“土密度计”在硫酸铜溶液中静止时露出液面的高度为3.8cm。则此硫酸铜溶液的密度为________kg/m3。
提示:利用F酒浮=F水浮 =F酸浮
答案:1.25×108
2.浮体载物问题
(1)浮体上压一物体;
(2)浮体下挂一物体;
(3)筒内载有物体。
方法:将整个装置看作一个整体,按浮体处理。
注意:物体受到的浮力情况,弄清物体的排液体积。
例1 一木块放在水中静止时,有54cm3的体积露出水面,如图1所示。现将一体积为20cm3的金属块放在木块的上面,木块恰好全部浸在水中,如图2所示.求:金属块的密度。
分析:涉及到有两个状态的浮体浮力题。
第一个状态如图1:以木块为研究对象,木块漂浮,F浮 = G木;
第二个状态如图2:以木块和金属块整体为研究对象,漂浮在水面上,F浮’ = G木 +G金。