浮力力学计算题及相关例题
例题:
一艘轮船的排水量是1.510^6kg,轮船从江河驶入大海,受到的浮力______(选填“变大”、“变小”或“不变”),由于船底受到的压力增大,所以船身将______(选填“上浮一些”或“下沉一些”)。
【分析】
轮船从江河驶入大海,始终处于漂浮状态,受到的浮力等于轮船的重力,重力不变,受到的浮力不变;由于水的密度变大,根据$F_{浮} = \rho gV_{排}$可知轮船排开水的体积变化,再根据$F = pS$可知船底受到的压力变化。
【解答】
轮船从江河驶入大海,始终处于漂浮状态,受到的浮力等于轮船的重力,重力不变,受到的浮力不变;由于水的密度变大,根据$F_{浮} = \rho gV_{排}$可知轮船排开水的体积变小,即轮船将上浮一些。
故答案为:不变;上浮一些。
解答此类题目时,首先要对物体进行受力分析,然后根据物体的状态和浮沉条件进行分析。
计算题:
例题:
一个边长为$1dm$的正方体铁块放在一个面积为$2m^{2}$的水平放置的木板上,铁块对木板产生的压强是多少?如果铁块下面垫一个$5cm$厚的泡沫块,铁块对泡沫块产生的压强又是多少?
【分析】
(1)知道正方体的边长和密度,利用$V = a^{3}$求出体积,再利用$G = mg = \rho Vg$求出铁块的重力;放在水平地面上时对地面的压力等于其重力;再利用压强公式求出对地面的压强;
(2)知道泡沫块的厚度和密度,利用$V = hSh$求出泡沫块的体积,再利用$G = mg = \rho Vg$求出泡沫块的重力;放在水平地面上时对地面的压力等于其重力与泡沫块的重力之和;再利用压强公式求出对地面的压强。
【解答】
解:$(1)$正方体的体积:$V = a^{3} = (1dm)^{3} = 1dm^{3} = 1 \times 10^{- 3}m^{3}$;
铁块的质量:$m = \rho V = 7.9 \times 10^{3}kg/m^{3} \times 1 \times 10^{- 3}m^{3} = 7.9kg$;
铁块的重力:$G = mg = 7.9kg \times 9.8N/kg = 77.42N$;
铁块放在水平地面上时对地面的压力:F = G = 77.42N;
铁块对地面的压强:$p = \frac{F}{S} = \frac{77.42N}{2m^{2}} = 38.71Pa$;
$(2)$泡沫块的体积:V_{泡沫} = (5cm + 5cm)h = (5cm + 5cm) × 0.1m × 1m = 0.6m^{3};
泡沫块的质量:m_{泡沫} = \rho_{泡沫}V_{泡沫} = 0.05m^{3} × 900kg/m^{3} = 45kg;
泡沫块对地面的压力:F\prime = G + G_{泡沫} = (77.42N + 45N) × 10N/kg = 1224.2N;
泡沫块对地面的压强:p\prime = \frac{F\prime}{S\prime} = \frac{1224.2N}{2m^{2}} = 612.1Pa。
答:$(1)$铁块对木板产生的压强是$38.71Pa$;$(2)$铁块对泡沫块产生的压强是$612.1Pa$。
例题:
有一个体积为500cm³的木块,浮在水面上,已知木块重力为3N,求木块受到的浮力。
解析:
浮力是物体在液体中受到的向上托的力。在这个问题中,木块在水中静止时,受到向上的浮力和向下的重力。根据浮力定律,浮力等于物体排开液体的重量。
已知木块的体积为500cm³,根据密度公式可以算出木块的重量,再根据浮力定律,浮力等于重力减去浮力。
答案:
木块受到的浮力为5N。
注意:以上例题仅供参考,实际解题时需要根据实际情况进行分析。
浮力力学在初中物理中是一个重要的主题,它涉及到物体的浮沉、浮力计算以及相关的应用问题。以下是一些常见的浮力力学计算题及其相关例题:
计算题:
1. 一个体积为100cm³、重为5N的物体,在水中静止时受到的浮力是多少?
例题:
一个体积为100cm³的物体,重为5N。把它放入水中,它静止时的情况如何?它受到的浮力又是多少?
分析:
首先,根据物体的体积和水的密度,我们可以计算出它在水中受到的最大浮力。由于它的重力只有5N,小于它完全浸没在水中时受到的最大浮力(约为1N),所以这个物体在水中将会漂浮或悬浮。因此,它受到的浮力等于它的重力,即5N。
2. 一块密度为0.6g/cm³的木块,被浸没在水中时受到的浮力是多大?
例题:
一块密度为0.6g/cm³的木块,被浸没在水中时,它受到的浮力是多少?
分析:
首先,我们需要知道木块的体积,然后根据阿基米德原理(F = p液gV排),求出它在水中的浮力。由于木块的密度小于水的密度,所以它将会完全浸没在水中。因此,它的V排就是它的体积,根据公式F = p液gV排,我们可以求出它受到的浮力。
常见问题:
1. 如何判断物体在液体中的浮沉?
2. 如何根据阿基米德原理计算浮力?
3. 物体在液体中受到的浮力与哪些因素有关?
4. 物体在液体中漂浮或悬浮时,受到的浮力与重力有什么关系?
5. 如何应用浮力知识解决实际问题?
通过解决这些问题,学生可以更好地理解和掌握浮力力学知识。
