题文

问题解决--测量浮力： 小雨想要知道一块形状不规则的塑料泡沫浸没在水中时所受浮力的大小，身边只有一个轻质滑轮，一把轻质硬木刻度尺，一个密度小于水的正方体木块，一个盛有适量水的水槽和线绳． （1）测量步骤（配图说明）； （2）计算出浮力的大小F浮=         ．

题型：实验题  难度：中档

答案

（1）将轻质硬木刻度尺吊起后组成一杠杆，分别将正方体木块和塑料泡沫吊在轻质硬木刻度两端，改变正方体木块和塑料泡沫的位置使杠杆在水平位置平衡，读出力臂l1和l2。 (2)将正方体木块放入盛有适量水的水槽中，用刻度尺测出木块的边长a和木块下表面到水面的距离h 由于木块漂浮在水中G=F浮= 如图乙所示，用此装置使塑料泡沫浸没在水中，并使杠杆水平平衡，使动力臂l1大小不变并读出力臂l3 在图甲中，由杠杆平衡条件，G l1=l2，可得G= 在图乙中，绳对刻度尺拉力F,则F l1=l3 F= 塑料泡沫受到拉力、重力和浮力作用， F浮=G-F=

试题分析： 塑料泡沫密度小于水应漂浮在水中。利用图乙装置，须知道塑料泡沫受到的重力才能计算出浮力的大小。 利用图甲装置，利用杠杆的平衡条件求塑料泡沫受到的重力，须知道木块受到的重力。所以图丙装置，根据漂浮和阿基米德原理，便可求出木块受到的重力。

据专家权威分析，试题“问题解决--测量浮力：小雨想要知道一块形状不规则的塑料泡沫浸没在..”主要考查你对  浮力产生的原因  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

浮力产生的原因

考点名称：浮力产生的原因

• 浮力产生的原因:
       浮力是由于周围液体对物体上、下表面的作用存在压力差而产生的。如图所示，浸没在液体中的立方体，左右两侧面，前后两侧面所受水的压力大小相等，方向相反，彼此平衡。而上、下两表面处的液体中不同深度，所受到的液体的压强不同，因受力面积相等，所以压力不相等。下表面所受到的竖直向上的压力大于上表面所受到的竖直向下的压力，因而产生了浮力，所以浮力的方向总是竖直向上的，即F_浮=F_向上一F_向下。
  

• 对浮力产生原因的说明：
  (1)当物体上表面露出液面时，F_向下=0，则F_浮=F_向上。如：物体漂浮时，受到的浮力等于液体对它向上的压力。
  (2)浸在液体中的物体不一定都受到浮力。如：桥墩、拦河坝等因其下底面同河床紧密黏合，水对它向上的压力F_向上=0，故物体不受浮力作用。可见产生浮力的必要条件是：F_浮=F_向上—F_向下>0，即F_向上>F_向下。当F_向上=0或F_向上≤F_向下时，物体不受浮力作用。
  (3)同一物体浸没在液体的不同深度，所受的压力差不变，浮力不变。
  (4)浮力的实质是液体对物体各个表面压力的合力。因此，在分析物体的受力情况时，浮力和液体的压力不能同时考虑。

  对“压力差法”的理解：
     根据浮力产生的原因，物体浸在液体中受到的浮力等于物体受到的液体向上和向下的压力差，即F_浮= F_下一F_上（F_下表示物体下表面受到的液体向上的压力， F_上表示物体上表面受到的液体向下的压力)。此方法多用于求解形状规则的物体受到的浮力。
  例一个边长为10cm的正方体浸没在水中，下表面距水面30cm，物体下表面受到水的压强是____Pa，物体受到的浮力是___N。(g取10N／kg)
  
  解析:边长为10cm的正方体的一个面的面积为S =0.01m²，上表面距水面的距离：h=0.3m—0.lm=0.2m。上表面受到的压强为： 0．2Pa=2×10³Pa；物体上表面受到的压力：F_上=p_上S =2×10³Pa×0．01m²=20N；物体下表面受到的压强为：．物体下表面受到的压力：0．01m。=30N。
  物体受到的浮力：。
  
  答案:3×10³  10