初中物理沉浮方法主要有以下两种:
一种是称重法,即F浮=G-F,适用于知道物体重量、浸没在液体中前后重量差的物体,F浮表示物体受到的浮力,G表示物体的重量,F表示物体浸没在液体中时测力计的示数。
另一种是阿基米德原理法,即F浮=G排=ρ液gV排,适用于液体密度均匀、物体排开液体的体积可以求的物体,其中ρ液表示液体密度,V排表示物体排开液体的体积。
相关例题:
例1:一个边长为1dm的正方体浸没在水中,已知正方体下表面受到的水的压强是1.96×10^3Pa,求正方体上下表面受到水的压力差是多少?物体重是多少?
解析:根据已知条件可知,正方体上表面受到水的压力为F上表面 = p1s = 1.96 × 10^3Pa × 1 × 1 × 10^-2m^3 = 19.6N;下表面受到水的压力为F下表面 = p2s = 3.92 × 10^3Pa × 1 × 1 × 10^-2m^3 = 39.2N;所以正方体上下表面受到水的压力差为ΔF = F下表面 - F上表面 = 39.2N - 19.6N = 29.6N。由于浸没在水中,所以V排 = V = 1 × 1 × 1 × 10^-2m^3,根据F浮 = G排 =ρ液gV排可得物体的重力G = F浮 =ρ水gV排 = 1 × 10^3kg/m^3 × 9.8N/kg × 1 × 10^-2m^3 = 98N。
例2:一个铁块用弹簧测力计在空气中称时,弹簧测力计的示数为2.5N,当铁块浸没在水中时,弹簧测力计的示数为1.7N,求铁块在水中的浮力、铁块的体积和铁块的密度。
解析:铁块在水中的浮力F浮 = G - F = 2.5N - 1.7N = 0.8N;由F浮=ρ水gV排可得,铁块的体积V = V排=F浮/ρ水g=0.8N/(1×10³kg/m³ × 9.8N/kg)≈1cm³;因为浸没在水中,所以V物=V排=V=1cm³;铁块的密度ρ=m/V=G/gV=2.5N/(9.8N/kg × 1cm³)≈2.5×10³kg/m³。
通过以上例题,我们可以熟练掌握初中物理沉浮方法,并在实际应用中加以运用。
初中物理沉浮方法主要包括称重法、阿基米德原理法和漂浮法。其中,称重法适用于物体在水中下沉的情况,通过计算物体在空气中和水中受到的浮力来得出物体的沉浮状态;阿基米德原理法适用于任何浮在水面上的物体,包括漂浮和下沉的物体,通过比较物体在水中受到的浮力大小来判断沉浮状态;漂浮法则适用于漂浮在水面上的物体,通过比较物体在水中和空气中受到的重力大小,判断物体的沉浮状态。
以下是一个相关例题:
题目:一个体积为1000立方厘米的物体,在空气中的重量为3.5牛,而浸没在水中时受到的浮力为多少?这个物体在水中是上浮还是下沉?
解析:
已知物体在空气中的重量为3.5牛,可以先求出物体的质量m。
根据密度公式求出物体的密度,再与水的密度进行比较。
由于物体的密度大于水的密度,所以这个物体在水中会下沉。
根据阿基米德原理,物体浸没在水中时受到的浮力F = pVg,其中p为水的密度,V为物体的体积,g为常数。所以这个物体在水中受到的浮力为F = 1.0 × 10³kg/m³ × 1000cm³ × 9.8N/kg = 98N。
答案:这个物体在水中会下沉,且受到的浮力为98N。
初中物理中的沉浮方法是物体浮沉条件的基础,主要涉及物体的密度和重力之间的关系。常用的沉浮方法有:比值法、平衡法、分离法、组合法和辅助法。
比值法:当物体所受浮力与重力满足F浮力=ρ液gV排的关系,可以通过比较物体的密度和液体的密度来决定物体的浮沉。
平衡法:当物体在液体中处于漂浮或悬浮状态时,可以通过判断物体和液体的总重是否等于浮力来判断物体的浮沉。
分离法:当物体在液体中部分或完全浸没时,可以通过判断物体是否能够排开足够的液体来决定物体的浮沉。
组合法:将以上三种方法结合使用,可以更全面地分析物体的浮沉。
例题:一个铁球在空气中称重为4.5牛顿,完全浸没在水中称重为3.5牛顿。求:(1)铁球受到的浮力;(2)铁球的体积;(3)铁球的密度。(g=10N/kg)
分析:根据称重法可得铁球受到的浮力:F_{浮} = G - F_{示} = 4.5N - 3.5N = 1N;由F_{浮} = \rho_{水}gV_{排}可得,铁球的体积V_{球} = V_{排} = \frac{F_{浮}}{\rho_{水}g} = \frac{1N}{1 × 10^{3}kg/m^{3} × 10N/kg} = 1 × 10^{- 4}m^{3};根据密度公式可得铁球的密度\rho_{球} = \frac{G}{gV_{球}} = \frac{4.5N}{10N/kg × 1 × 10^{- 4}m^{3}} = 4.5 × 10^{3}kg/m^{3}。
常见问题:
1. 物体上浮和下沉的原因是什么?
答:物体上浮是因为所受浮力大于重力,而下沉则是因为所受浮力小于重力。
2. 如何判断物体是否受浮力?
答:可以通过看物体是否排开液体来决定,如果物体排开了液体,则物体受到浮力。
3. 物体在液体中悬浮和漂浮的区别是什么?
答:悬浮是指物体完全浸没在液体中,所受浮力和重力相等;而漂浮是指物体部分浸没在液体中,物体所受重力大于浮力。
4. 如何计算物体的体积?
答:可以根据阿基米德原理,用F_{浮} = \rho_{水}gV_{排}来计算物体的体积。
以上是初中物理沉浮方法的相关知识和常见问题,通过理解和应用这些方法,可以更好地解决相关的物理问题。
