打捞沉船常用的方法之一是浮筒法．这种方法就是把几个装满水的浮筒沉入水底，绑在沉船两侧，再用高压气体将浮筒中的水排出，在浮力作用下，沉船浮出水面．在某次海洋打捞中，打-物理打印页面

打捞沉船常用的方法之一是浮筒法．这种方法就是把几个装满水的浮筒沉入水底，绑在沉船两侧，再用高压气体将浮筒中的水排出，在浮力作用下，沉船浮出水面．在某次海洋打捞中，打-物理

[db:作者] 2019-12-17 00:00:00 零零社区

题文

打捞沉船常用的方法之一是浮筒法．这种方法就是把几个装满水的浮筒沉入水底，绑在沉船两侧，再用高压气体将浮筒中的水排出，在浮力作用下，沉船浮出水面．在某次海洋打捞中，打捞人员先用声呐（一种发射声波的仪器）探测沉船的深度，在沉船正上方的海面上向沉船发射声波，测得声波从发出到接受到反射波的时间是0.1s，海水中的声速为1500m/s，海水的密度取1×10³kg/m³，g取10N/kg，请计算：
（1）沉船在海水中的深度是多少．
（2）假设不计海面大气压的作用，高压气体的压强至少为多少帕，才能将浮筒中的水排出．
（3）若沉船的质量约1.4×10⁷kg，打捞起这个沉船，用了体积为200m³浮筒60个，求沉船自身受到的浮力（若浮筒的重力和水的阻力忽略不计）．
题型：问答题难度：中档

答案

（1）∵声波从海面传到沉船的时间为听到回声的时间的一半，
∴t=
1
2
×0.1s=0.05s，
∵v=
s
t
，
∴沉船在海水中的深度：
s=vt=1500m/s×0.05s=75m；
（2）由题知，高压气体的压强至少等于沉船处水的压强，
即：p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×75m=7.5×10⁵Pa；
（3）每个浮筒受到的浮力：
F′=ρgv_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×200m³=2×10⁶N，
60个浮筒受到的浮力：
F_筒=2×10⁶N×60=1.2×10⁸N，
沉船的重力：
G=mg=1.4×10⁷kg×10N/kg=1.4×10⁸N，
∵浮筒的重力和水的阻力忽略不计，G=F_船+F_筒，
∴沉船自身受到的浮力：
F_船=G-F_浮=1.4×10⁸N-1.2×10⁸N=2×10⁷N．
答：（1）沉船在海水中的深度是75m；
（2）高压气体的压强至少为7.5×10⁵Pa，才能将浮筒中的水排出；
（3）沉船自身受到的浮力为2×10⁷N．

据专家权威分析，试题“打捞沉船常用的方法之一是浮筒法．这种方法就是把几个装满水的浮筒..”主要考查你对回声及回声测距离的应用，液体压强的计算，浮力及阿基米德原理，力的合成与应用，重力的计算等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

回声及回声测距离的应用液体压强的计算浮力及阿基米德原理力的合成与应用重力的计算

考点名称：回声及回声测距离的应用

定义：
声音在传播过程中遇到障碍物要发生反射，人们把声音遇到障碍物反射回来的声音叫回声

区别回声与原声：

回声的概念	回声是由于声音被高墙、山崖反射而产生的，对着远处的高墙、山崖呼喊能够听到回声
区分回声与原声的条件	若回声到达人耳比原声晚0．1s以上，人耳就能把回声和原声区分开来。在空气中，讲话人与反射物间距离必须在17m以上，否则，回声与原声混在一起，使原声加强

人耳辨别出回声的条件：
人耳辨别出回声的条件：也就是人耳区分两次声音的条件是：反射回来的声音到达人耳比原声晚0.1秒以上，否则原声和回声混合在一起使原声加强，这就是在屋里说话为什么比在旷野里说话听起来响的原因。

回声测距离的例题剖析：
例：汽车沿平直公路匀速使向一座高山，汽车的速度为10m/s,声速为340m/s，行进途中按一次喇叭，2s后司机听到回声，求司机按喇叭处距山脚距离是多少
剖析：发出声听到回声这段时间走的路程为s₁=v₁t，而汽车在这段时间走的路程为s₂=v₂t，
鸣笛处到山脚距离s=（s₁+s₂）=（v₁t+v₂t）=(10m/s+340m/s)×2s=350m，
所以答案为：350m。
回声定位：
蝙蝠在飞行时会发出超声波，这些超声波碰到墙壁或昆虫时会反射回来，根据回声传来的方位和时间，蝙蝠可以确定目标的位置和距离。蝙蝠采用的这种方法叫做回声定位(如图所示)。

回声的应用：
利用回声可以测量距离，如：海底的深度、河宽以及回声定位

考点名称：液体压强的计算

液体压强的计算公式：
P=ρgh（ρ是液体密度，单位是千克/米³；g=9.8牛/千克；h是深度，指液体自由液面到液体内部某点的竖直距离，单位是米。）
对液体压强公式的理解
1．由公式可知，液体内部的压强只跟液体的密度和深度有关，而跟液体的质量、重力、体积以及容器的形状、底面积等无关。

2．公式只适用于计算静止的液体产生的压强，而对固体、气体或流动的液体均不适用。

3．在液体压强公式中h表示深度，而不是高度。判断出h的大小是计算液体压强的关键，如图所示，甲图中A点的深度为30cm，乙图中B点的深度为 40cm．丙图中C点的深度为50cm。

4．运用公式时应统一单位：ρ的单位用kg／m³，h 的单位用m，计算出的压强单位才是Pa。

5．两公式的区别与联系：是压强的定义式，无论固体、液体还是气体，它都是普遍适用的；而是结合液体的具体情况通过推导出来的，所以适用于液体。

6．用公式求出的压强是液体由于自身重力产生的压强，它不包括液体受到的外加压强。

转换法和控制变量法探究液体压强大小跟哪些因素有关：
在探究液体压强的大小时，由于液体压强的大小不易测量或是不能直接观测到它的大小，我们用“转换法”，通过液体压强计中两玻璃管液面的高度差的大小来比较液体压强的大小，将抽象的东西变成了直观且形象的东两，使问题简化了。

由于液体内部压强跟液体的深度和液体密度两方面因素有关，所以在探究液体内部压强的规律时要采用控制变量法，即在探究液体压强与深度的关系时，要保持液体密度不变，在探究液体压强与液体的密度关系时，要保持液体的深度不变。

考点名称：浮力及阿基米德原理

浮力：
（1）定义：浸在液体中的物体受到向上托的力叫做浮力。
（2）施力物体与受力物体：浮力的施力物体是液体 (或气体)，受力物体是浸入液体(或气体)中的物体。
（3）方向：浮力的方向总是竖直向上的。
阿基米德原理：
（1）原理内容：浸在液体里的物体受到液体竖直向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。
（2）公式：，式中ρ_液表示液体的密度，V_排是被物体排开的液体的体积，g取9．8N／kg。
浮力大小跟哪些因素：
有关浸在液体中的物体受到浮力的大小，跟物体浸入液体中的体积有关，跟液体的密度有关，跟物体浸入液体中的深度无关。跟物体本身密度大小无关。
阿基米德原理的五点透析：
(1)原理中所说的“浸在液体里的物体”包含两种状态：一是物体的全部体积都浸入液体里，即物体浸没在液体里；二是物体的一部分体积浸入液体里，另一部分露在液面以上。

(2)G_排指被物体排开的液体所受的重力，F_浮= G_排表示物体受到的浮力的大小等于被物体排开的液体的重力。

(3)V_排是表示被物体排开的液体的体积，当物体全部浸没在液体里时，V_排=V_物；当物体只有一部分浸入液体里时，则V_排<V_物。

(4)由可以看出，浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积这两个因素有关，而跟物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度、液体的多少等因素无关。

(5)阿基米德原理也适用于气体，但公式中ρ_液应该为ρ_气。

控制变量法探究影响浮力大小的因素:
     探究浮力的大小跟哪些因素有关时，用“控制变量法”的思想去分析和设计，具体采用“称量法”来进行探究，既能从弹簧测力计示数的变化中体验浮力，同时，还能准确地测出浮力的大小。
例1小明在生活中发现木块总浮在水面，铁块却沉入水底，因此他提出两个问题：
问题1：浸入水中的铁块是否受到浮力?
问题2：浮力大小与哪些因素有关?
为此他做了进一步的猜想，设计并完成了如图所示实验，
(1)(b)、(c)图中弹簧测力计示数均小于(a)图中弹簧测力计示数，说明浸入水中的铁块__(选填 “受到”或“不受到”)浮力；
(2)做___(选填字母)两次实验，是为了探究铁块浸没在水中时所受浮力大小与深度是否有关；
(3)做(d)、(e)两次实验，是为了探究浮力大小与 __的关系。

解析(1)物体在水中时受到水向上托的力，因此示数会变小。
(2)研究浮力与深度的关系时，应保持V_排和ρ_液不变，改变深度。
(3)在V_排不变时，改变ρ_液，发现浮力大小改变，说明浮力大小与ρ_液有关。
答案(1)受到(2)(c)、(d)(3)液体密度

公式法求浮力:
     公式法也称原理法，根据阿基米德原理，浸入液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力(表达式为：F_浮=G_排=ρ_液gV_排)。此方法适用于所有浮力的计算。
例1一个重6N的实心物体，用手拿着使它刚好浸没在水中，此时物体排开的水重是10N，则该物体受到的浮力大小为____N。
解析由阿基米德原理可知，F_浮=G_排=10N。
答案10

实验法探究阿基米德原理:
     探究阿基米德原理的实验，就是探究“浮力大小等于什么”的实验，结论是浮力的大小等于物体排开液体所受的重力。实验时，用重力差法求出物体所受浮力大小，用弹簧测力计测出排开液体重力的大小，最后把浮力与排开液体的重力相比较。实验过程中注意溢水杯中的液体达到溢口，以保证物体排开的液体全部流入小桶。
例1在探究“浮力大小等于什么”的实验中，小明同学的一次操作过程如图所示。

(1)测出铁块所受到的重力G铁；
(2)将水倒入溢水杯中；
(3)把铁块浸入溢水杯中，读出弹簧测力计示数F；
(4)测出小桶和被排开水的总重力G；
(5)记录分析数据，归纳总结实验结论，整理器材。
分析评估小明的实验，指出存在的问题并改正。
解析:在探究“浮力大小等于什么”的实验中，探究的结论是浮力的大小等于物体排开的液体所受到的重力，所以实验时，需要用弹簧测力计测出铁块受到的浮力和它排开水的重力进行比较得出结论，因此实验过程中需要测空小桶的重力G_桶，并且将溢水杯中的水加至溢水口处。
答案:存在的问题：
(1)没有测空小桶的重力 (2)溢水杯的水量不足
改正：(1)测空小桶的重力G_桶(2)将溢水杯中的水加至溢水口处
浮力知识梳理：
曹冲称象中的浮力知识：
   例曹冲利用浮力知识，巧妙地测出了大象的体重。请你写出他运用的与浮力有关的知识_____、 ____，另外，他所用到的科学研究方法是：_____和______.

   解析:曹冲称象的过程是首先把大象放在船上，在水面处的船舷上刻一条线，然后把大象牵上岸。再往船上放入石块，直到船下沉到船舷上的线再次与水面相平时为止，称出此时船上石头的质量即为大象的质量。两次船舷上的线与水面相平，根据阿基米德原理可知，为了让两次船排开水的体积相同，进而让两次的浮力相同，再根据浮沉条件，漂浮时重力等于浮力可知：船重+大象重=船重+石头重，用多块石头的质量替代了不可拆分的大象的质量，这是等效替代法在浮力中的一个典型应用。

   答案:浮沉条件阿基米德原理等效替代法化整为零法

考点名称：力的合成与应用

定义：
几个力共同作用在一个物体上时，它们的作用效果可以用一个力来代替，这个力就称为那几个力的合力。如果已知几个力的大小和方向，求合力的大小和方向，称为力的合成。

说明：
合力是为了表示几个力的作用效果而引入的，它并不是存存于物体受到的几个力之外的力，而是为了简化物体受到的各个力的一种方法，因此力的合成称为等效替代法。
同一直线上二力的合成：
1．同一直线上同方向二力的合力，大小等于二力大小之和，方向与这两个力方向相同。记作：F=F1+F2。如图所示，既有人在车前拉，又有人在车后推，车同时受到拉力F1和推力F2的作用，并且这两个力方向相同则拉力和推力的合力大小F=F1+F2.

2．同一直线上相反方向的二力的合力，大小等于二力大小之差的绝对值，方向和较大的力的方向相同。记作：F=|F1一F2|。

不同直线上的两个力合成：
两个力合成时，以表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形,这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向，这就叫做平行四边形定则。

力的平行四边形定则以此得证:
(1)两分力大小不变时，夹角越大，合力越小
(2)合力大小的变化范围F1+F2≥F≥|F1-F2|　
(3)力的合成的平行四边形定则，只适用于共点力（结论）

考点名称：重力的计算

重力的计算公式：
物体所受的重力跟它的质量成正比，g=，G=mg。（g=9.8N/g）

重力与质量的区别和联系：

		质量	重力
区别	概念	物体所含物质的多少	由于地球吸引而使物体受到的力
	符号	m	G
	量性	只有大小，没有方向	既有大小，又有方向
	单位	千克（kg）	牛顿（N）
	与地理位置的关系	与位置无关	与位置有关
	公式	m=ρV	G=mg
	测量工具	天平	测力计
联系	重力与质量的关系是G=mg（g=9.8N/kg）

重力加速度：
重力加速度g的方向总是竖直向下的。在同一地区的同一高度，任何物体的重力加速度都是相同的。重力加速度的数值随海拔高度增大而减小。当物体距地面高度远远小于地球半径时，g变化不大。而离地面高度较大时，重力加速度g数值显著减小，此时不能认为g为常数。
距离地面同一高度的重力加速度，也会随着纬度的升高而变大。由于重力是万有引力的一个分力，万有引力的另一个分力提供了物体绕地轴作圆周运动所需要的向心力。物体所处的地理位置纬度越高，圆周运动轨道半径越小，需要的向心力也越小，重力将随之增大，重力加速度也变大。地理南北两极处的圆周运动轨道半径为0，需要的向心力也为0，重力等于万有引力，此时的重力加速度也达到最大。

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十二星座