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我国改造航母“瓦良格”号时为了打捞一沉入海水中的物体A，采用了车吊滑轮组来完成此项任务，如图甲所示，在整个打捞过程中F1始终作匀速运动．图乙是拉物体A绳子受力F2与物体下-九年级物理
[db:作者]  2020-05-30 00:00:00  零零社区

题文

我国改造航母“瓦良格”号时为了打捞一沉入海水中的物体A，采用了车吊滑轮组来完成此项任务，如图甲所示，在整个打捞过程中F1始终作匀速运动．图乙是拉物体A绳子受力F2与物体下表面上升高度h的关系图象．已知F1=2.5×105N，绳重、摩擦忽略不计．（海水密度取1.0×103kg/m3）求：
（1）物体A浸没在海水中时受到的浮力
（2）未提升之前物体A下表面受到海水的压强
（3）物体A的密度
（4）物体未露出水面之前滑轮组的机械效率．
题型：计算题  难度：中档

答案

解：（1）由图乙可知物体A浸没在海水中，F2=5.6×105N，离开水面后，F2'=6.4×105N，
所以物体在海水中受到的浮力：
F浮=F2'﹣F2=6.4×105N﹣5.6×105N=8×104N
（2）未提升之前物体A下表面所处的深度h=12m，
p=ρgh=1×103kg/m3×9.8N/kg×12m=1.176×105Pa
（3）由图乙知，物体重G=F2'=6.4×105N，物体的质量：
m==≈6.5×104kg，
∵F浮=ρ水V排g=ρ水V物g
∴V物==≈8.2m3
ρ物==≈0.79×103kg/m3
（4）由图知，n=3，滑轮组的机械效率：
η====
求滑轮组η=====≈75%

据专家权威分析，试题“我国改造航母“瓦良格”号时为了打捞一沉入海水中的物体A，采用了车..”主要考查你对  浮力及阿基米德原理，液体压强的计算，浮力的应用，滑轮（组）的机械效率，重力的计算  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

浮力及阿基米德原理液体压强的计算浮力的应用滑轮（组）的机械效率重力的计算

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：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：浮力的应用

  • 浮力的应用：轮船、潜水艇、气球和飞艇等。

  • 浮力的利用：
    1．盐水选种我国农民常采用盐水浸泡法来选种，如图，这种方法是把种子放入浓度适宜的盐水中，干瘪、虫蛀的种子密度小于盐水的密度会上浮至液面，而饱满的种子则因为密度大于盐水的密度因此它们会沉在底部。

    2．轮船用密度大于水的材料制成能够浮在水面的物体，必须使它能够排开更多的水。根据这个原理，人们制造了轮船，轮船是用密度大于水的钢铁制成的，把它做成空心的，使它的平均密度小于水的密度时，它就会漂浮在水面上，这时船受到的浮力等于自身的重力，所以能浮在水面上。只要船的重力不变，无论船在海里还是河里，它受到的浮力不变。根据阿基米德原理如： G排=ρ液gV排。它在海里和河里浸入水中的体积不同。轮船的大小通常用排水量来表示，排水量就是轮船按设计的要求装满货物即满载时排开水的质量。
    3．潜水艇
    (1)潜水艇的上浮和下沉是靠压缩空气调节水舱里水的多少来控制自身的重力而实现浮沉的。(如图所示)

     (2)浸没在水中的潜水艇排开水的体积，无论下潜多深，始终不变，所以潜水艇所受的浮力始终不变。若要下沉，可充水，使F浮<G。；若要上浮，可排水，使F浮> G。在潜水艇浮出海面的过程中，因为排开水的体积减小，所以浮力逐渐减小，当它在海面上行驶时，受到的浮力大小等于潜水艇的重力。

考点名称：滑轮（组）的机械效率

  • 滑轮组的机械效率：
    有用功 W有用=Gh
    总功 W总=Fs
    W总=Gh+G动h
    (不计绳重，摩擦）
    额外功 W额外=W总-W有用
    W额外=G动h
    (不计绳重，摩擦）
    机械效率 （n为承担重物绳的股数）
    (不计绳重,摩擦)

  • 测量滑轮组的机械效率:
    ①器材：弹簧测力计、刻度尺、滑轮组
    ②原理：η=
    ③步骤：先用弹簧测力计测出物体的重力G，再按要求组装滑轮组，用弹簧测力计提起绳端匀速上升，测出作用于绳端的作用力F，确定重物和绳自由端的始、末位置，用刻度尺测出物体上升的距离h和绳子末端移动的距离s，再用公式求出滑轮组的机械效率η ；

    ④注意事项：一是要用弹簧测力计提起绳端匀速上升，二是要让绳端竖直上升。

  • 提高滑轮组机械效率的方法:
    1．影响滑轮组机械效率的因素滑轮组是人们经常使用的简单机械，用同一滑轮组提升物体G升高h时，滑轮组对物体做的功为有用功，而人对滑轮组的拉力F做的功为总功，F移动的距离s=nh(n为与动滑轮相连绳子的段数)，则滑轮组的机械效率；若不计摩擦力，而动滑轮的重为G’，那么提升动滑轮做的功就是额外功，则滑轮组的机械效率还可表示为。讨论这个表达式可知，对于同一滑轮组(G’一定)，提升重物越重，滑轮组的机械效率越高；而提升相同重物时，动滑轮越少、越轻的滑轮组，机械效率越高。

    2．提高滑轮组机械效率的方法
    (1)减小额外功在总功中占的比例。可采取改进机械结构、减小摩擦阻力等方法。如可使滑轮组在满载情况下工作，以增大有用功在总功中的比例，在滑轮的转轴中加润滑油，以减小摩擦阻力，或减小滑轮组中动滑轮的自重等，即在有用功一定的情况下，减小额外功，提高效率。
    (2)增大有用功在总功中所占的比例，在额外功不变的情况下，增大有用功的大小。
    (3)换用最简单的机械。

  • 滑轮组拉物体水平前进时的机械效率：
    W有用 W额外 W总 η

    拉力F、物重G、物体匀速移动时与地面摩擦力f、物体移动距离s物、拉力F移动距离s    		 W有用=f·s物 —— W总=F·s=F·ns物
    n为绳子股数

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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