杨林
在浮力应用的复习阶段,我们可以利用浮力测物体的密度、判断物体的沉与浮、验证阿基米德原理等.现将几种常用求浮力的方法梳理一下:压力差法F浮=F向上-F向下;称重法F浮=G-F;状态法F浮=G(悬浮或漂g.结合《2013年哈尔滨市初中升学考试说明》的知识点考查的具体要求,剖析近三年哈尔滨市浮力中考试题,希望对大家的浮力应用复习起到事半功倍的效果.
《2013年哈尔滨市初中升学考试说明》中,关于浮力知识内容能力层次要求选摘如下:
流体的力现象
【双向细目表】
【具体要求】
了解:认识浮力;知道浮力产生的原因.
理解:理解阿基米德原理;理解物体的浮沉条件.
技能:了解阿基米德原理的实验过程和方法;会测量浮力;能设计“探究浮力大小与什么因素有关”的实验方案;能设计实验观察沉浮现象,并得出物体的沉浮条件;会自制和使用密度计.
体验:经历探究浮力大小的过程,体会研究方法;通过对实验现象的观察和实践活动,感知并归纳沉浮条件.
应用:能举出浮力应用的实例;能用阿基米德原理和二力平衡条件进行简单的计算;能用物体的沉浮条件解释生活和生产的有关现象;能运用阿基米德原理解决实际问题.
例1.(2010·哈尔滨)学习浮力知识时,姜萍知道了阿基米德原理,并知道其数学表达式为F浮=G排.该同学想通过实验来验证,于是她走进实验室,选择了大烧杯(或溢水杯)、水、弹簧测力计、铁块、小桶、细线这些器材,进行实验.
(1)用画简图的方法描述她的实验过程;
(2)请为她设计出记录测量数据的表格;
(3)写出利用测量数据进行验证的过程.(测量数据用表格中的物理量表示)
考点:探究浮力大小的实验.
分析:(1)根据F浮=G排,实验中需要测出浮力F浮=G-F;测出排出液体的重力G出,需要测量四个量,即铁块的重力G、空桶的重力G桶、铁块浸没水中时弹簧测力计的示数F、桶与排出水的总重力G总;
(2)根据(1)中测量数据设计表格;
(3)根据所测数据计算F浮与G排并进行比较.
解答:(1)实验步骤:
①测出铁块的重力G
②测出空桶的重力G桶
③读出铁块浸没时,弹簧测力计的示数F
④测出小桶与水的总重力G总
故答案为:
(2)根据(1)中所测数据设计表格如下:
故答案为:
(3)根据(1)中步骤与(2)中数据计算浮力与排开水的重力,浮力等于铁块重力G减去铁块浸没在水中时弹簧测力计的示数F,即:F浮=G-F;排开水的重力G排等于桶与水的总重力G总减去空桶的重力G桶,即:G排=G总-G桶;比较F浮与G排的大小关系.
点评:考查浮力大小等于什么,实验中需要测量的物理量比较多,特别注意测量小桶的重力应放在测浮力之前,实际情况中,学生容易忘记步骤的先后顺序,会导致数据误差太大.
例2.(2011·哈尔滨)边长为4cm、密度为2×103kg/m3的立方体橡皮泥块,放在足够多的水中,沉入水底;当把它捏成一只小船时,便能漂浮在水面上.以下计算结果正
确的是()(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
A.橡皮泥块的质量是12.8g
B.橡皮泥块浸没在水中时受到的浮力是1.28N
C.橡皮泥小船漂浮时受到的浮力是0.64N
D.橡皮泥小船漂浮时排开水的体积是1.28×10-4m3
考点:阿基米德原理;密度公式的应用;重力的计算;物体的浮沉条件及其应用.
专题:计算题.
分析:A.知道立方体橡皮泥的边长,计算体积,又知道橡皮泥的密度,利用密度公式求橡皮泥的质量;
B.求出了橡皮泥的体积,也就知道浸没时橡皮泥的排开水的体积,根据阿基米德原理求受到水的浮力;
C.再利用重力公式求橡皮泥的重,因为橡皮泥小船漂浮,根据漂浮条件求橡皮泥小船受到的浮力;
D.求出了橡皮泥小船受到的浮力,再根据阿基米德原理求排开水的体积.
解答:A.立方体橡皮泥的体积:V=4cm×4cm×4cm=64cm3=6.4×10-5m3,橡皮泥的质量:m =ρV =2×103kg/m3×6.4×10-5m3= 0.128kg=128g,故A错;
B.∵橡皮泥块浸没在水中,∴排开水的体积:V排=V=6.4×10-5m3,受到水的浮力:F
浮=ρ水V排g=1×103kg/m3×6.4×10-5m3×10N/kg=0.64N,故B错;
C.橡皮泥的重:G=mg=0.128kg×10N/ kg=1.28N,∵橡皮泥小船漂浮,∴橡皮泥小船受到的浮力:F浮′=G=1.28N,故C错;
D.∵F浮′=ρ水V排′g,∴橡皮泥小船排开103kg/m3×10N/kg)=1.28×10-4m3,故D正确.
故选D.
点评:本题是一个选择题,实质上是一个综合计算题,最好的做法就是将选项中的每一个量计算出来进行判断.本题的关键一是掌握两种浮力的计算方法(阿基米德原理、漂浮条件),二是利用好“F浮V排”(知道浮力求排开水的体积,知道排开水的体积求浮力).
例3.(2012·哈尔滨)某同学制作了如图所示的潜水艇模型,下列说法错误的是()
A.潜艇模型是通过改变潜艇的重力实现沉浮的
B.向内推注射器活塞,水会被压入试管中,可实现潜艇下沉
C.向外拉注射器活塞,试管内水量适当时,可实现潜艇悬浮
D.潜艇模型的试管上绕些铁丝,可保持试管稳定
考点:物体的浮沉条件及其应用.
专题:实验题.
分析:潜水艇是通过改变自身的重力来实现下潜、悬浮和上浮的,结合这个特点来对此题的模型进行分析.
解答:A.当潜艇模型浸没在水中时,排开水的体积不变,所受浮力不变,因此模型的上浮和下沉是通过改变潜艇的重力来实现的,故A正确,但不符合题意;
B.现在潜艇模型处于悬浮,向内推注射器活塞,水会被压出试管,此时模型的自重减小,模型上浮,故B错,符合题意;
C.向外拉注射器活塞,试管内水增加,试管内水量适当时,潜艇可能悬浮,故C正确,但不符合题意;
D.为了保持试管稳定,潜艇模型的试管上绕些铁丝,故D正确,但不符合题意;
故选B.
点评:潜水艇就是利用排水和蓄水改变自重,从而实现上浮或下潜的,通过本题要认真体会.