初中物理竞赛基础教程:浮力、浮力的计算
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第20讲浮力浮力的计算
20.1学习提要
20.1.1 浮力的性质和特点
1. 感受浮力
在水面上放一只盒子或一块泡沫塑料,如图20-1所示,让它浮在水面上,然后用手慢慢将它向下按,手感觉到有一个向上顶的力,水对盒子、泡沫塑料等物体有向上托的力,即是浮力。
图20-1
2. 浮力的性质
浮力是浸在液体或气体里的物体受到液体或气体向上的力,它是由于液体或气体对浸入其中的物体上下表面的压力差而产生的,按力的性质分类,浮力属于弹力。
3. 浮力的特点'
(1)浮力的施力物体是流体(液体、气体的总称),受力物体是浸入流体中的物体。
(2)浮力的方向总是竖直向上的。
(3)对物体有浮力作用的流体其内部必定有自身产生的压强。若流体处于失重情况,其自身产生的压强为零,处在其内部的物体也就不受浮力作用。
4. 浮力大小的测定
(1)在弹簧测力计下端用细线悬挂一金属块,如图20-2(a)所示,记下弹簧测力计的示数F1。
(2)将金属块浸在盛有水的烧杯中,如图20-2(b)所示,记下弹黉测力计的示数F2。
(3)弹簧测力计的两次示数差(F1—F2)就是金属块受到的浮力大小。
图20-2
5. 阿基米德原理
浸在液体里的物体受到竖直向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力,这就是阿基米德原理。由公式表示为。
6. 对阿基米德原理的说明
(1)阿基米德原理既适用于液体,也适用于气体。在应用公式时各物理量单位取国际单位中的主单位。
(2)公式,所求得的是物体排开液体的重力,而不是物体的重力。
(3)公式中的是物体浸在液体内的体积,而不是物体的体积。
(4)浮力的大小只与物体排开液体的体积及液体的密度有关,而与所浸液体的深度、物体的质量、密度、形状等条件无关。
(5)物体浸在几种分层的液体中时(如图20-3所示),排开液体、、的体积分别为、、,则物体受到的浮力大小为。
即浮力大小为排开所有液体的总重。
图20-3
20.1.2 计算浮力的几种基本方法
1. 测量法
根据用弹簧测力计测浮力大小的方法,可得。
公式中F1是表示物体挂在弹簧测力计下,在空气中弹簧测力计的示数,如图20-4(a)所示;F2是表示物体浸在液体中时弹簧测力计的示数,如图20-4(b)所示。对物体进行受力分析,由于物体处于静止状态,根据力的平衡条件,
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