浮力和阿基米德原理

咱们来看看浮力和阿基米德原理吧,给大家准备了几张图,能把这两个概念说得特别清楚。 先说浮力。把苹果扔到水里,它可不像在空气里一样说沉就沉,而是有个力在下面托着它。这就是浮力。定义其实很简单:只要物体泡在液体或者气体里,液体就会给它一个往上顶的力,这就是浮力。这力是垂直向上的,是液体本身给的。 接着是阿基米德原理。浮力其实是物体排开液体的重量。它不是平白无故出来的,公式就是F浮等于G排,也等于ρ液乘以V排再乘以g。这里ρ液是液体的密度,V排是物体排开的体积,g是重力加速度大约9.8牛每千克。这个公式用得特别广,不管是液体、气体还是太空中的水球实验都能用得上。只要记住两个关键点——密度和排开多少体积——解题思路一下子就清晰了。 然后说浮沉条件。判断物体是沉还是浮,有两种办法:一种是比力气——如果重力比浮力大就下沉;反过来如果重力比浮力小就上浮。另一种是比体重——如果物体密度比液体密度大就下沉;反过来如果物体密度比液体密度小就上浮。这两种说法其实是一回事儿。 再来看看几个经典的应用场景。 轮船能漂浮在水面上是因为它做成空心的,这样排开水的体积大了,获得的浮力也就更大了。不管是在海里还是在河里漂浮着,浮力始终等于重力不变的是“吃水深度”,也就是船沉进水里那部分有多少的区别。 潜水艇靠改变自己的重量来实现上浮和下潜的。它内部有个水舱,想要下去就灌水进去;想要上来就把水排出去。在这个过程中浮力基本没变的还是自己的重量发生了变化。 气球和飞艇之所以能飘在空中是因为它们气囊里装的是比空气轻的气体(比如氢气或氦气),这样气囊整体的平均密度就比空气小了就能飘起来。如果载重多了气囊就要做得更大一些。 最后给大家几张图秒懂核心考点。 图1是苹果下沉的情况。虽然苹果完全浸没在水里了还是继续往下掉了,但是排开的体积没变的是浮力还是原来那么大的只是重力更大了合力向下所以下沉。 图2是空罐子被按到水里的情况。手感觉越往下按越费劲说明罐子受到的向上浮力在增大的同时排开的体积也在变大这就验证了浮力和排开体积成正比。 图3是鸡蛋沉浮实验。清水里鸡蛋沉底说明浮力小于重力;浓盐水里鸡蛋悬浮说明浮力等于重力。同个鸡蛋排开液体的体积相同的是浓盐水密度大浮力也就大了公式F浮等于ρ液乘以V排再乘以g又派上用场了。 来几道经典考题速练一下吧: 细线连着两个球悬浮在水里的情况下剪断细线后甲球因为G比乙球大所以上浮的是F浮比G大;乙球因为F浮比G小所以下沉选C。 马铃薯切成两半后漂浮说明密度小于液体的;切去一部分后重力减小所需浮力减小排开液体体积变小所以马铃薯上浮一些选A。 铅块和气球放在水池中加水深度增加压强增大气球被压缩排开体积减小F浮减小整体就下沉选B。 弹簧测力计示数差求液体密度:F浮等于G减去拉力1.1牛;排开质量等于G排除以g也就是0.11千克;排开体积等于铁的体积10的负四次方立方米;液体密度等于质量除以体积1.1乘以10的三次方千克每立方米两种式子都成立。 木块漂浮求液体密度:漂浮时F浮等于G木;排开质量等于木块质量120克即0.12千克;排开体积是木块体积的五分之三即0.6乘以200立方厘米等于120立方厘米即1.2乘以10的负四次方立方米;液体密度等于质量除以体积也就是0.12除以1.2乘以10的负四次方等于1乘以10的三次方千克每立方米两种公式互相验证。