专题07 浮力的综合计算（教师版含解析）-中考物理力学提优特训专题

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【原题再现】
(2020黄石)如图，甲、乙两个实心圆柱体，甲的密度小于乙的密度，甲的重力为4 N，乙的重力为6 N．甲的高度为20 cm，乙的高度为10 cm，甲、乙的横截面积均为40 cm2.现将甲、乙两物体用重力可忽略的细线串接起来放入容器的水中，此时容器中的水深h0＝50 cm，甲有一部分浮出水面，(水的密度ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg) 求：
(1)水对容器底面产生的压强；
(2)细线对乙物体的拉力大小；
(3)甲浮出水面部分的高度．
【解析】解：(1)由题可知，容器中水的深度为50 cm＝0.5 m，水对容器底面产生的压强为
p＝ρgh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.5 m＝5×103 Pa
(2)乙物体的体积为
V乙＝Sh乙＝40 cm2×10 cm＝400 cm3＝4×10－4 m3
乙物体完全浸入液体中时，乙物体受到的浮力为
F浮乙＝ρ水gV排乙＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×4×10－4 m3＝4 N
以乙物体为研究对象，在液体中静止时受向下重力，向上的浮力和绳子拉力作用，则细线对乙物体的拉力为F拉＝G乙－F浮乙＝6 N－4 N＝2 N
(3)以甲物体为研究对象，甲物体受到向下的重力，绳子对甲向下的拉力作用及向上的浮力作用，则甲所受浮力大小为F浮甲＝G甲＋F拉＝4 N＋2 N＝6 N
则甲排开液体体积为V排甲＝eq \f(F浮甲,ρ水g)＝eq \f(6 N,1.0×103 kg/m3×10 N/kg)＝6×10－4 m3
则甲浸入液体的深度为h浸＝eq \f(V排甲,S)＝eq \f(6×10－4 m3,40×10－4 m2)＝0.15 m＝15 cm
甲浮出水面部分的高度h露＝h甲－h浸＝20 cm－15 cm＝5 cm
【难点突破】
【知识链接】
一、计算浮力的四个基本途径，每一个方法都有各自的适用条件，要做到准确掌握。
1.压力差法。利用浮力产生的原因
浸没在液体中的物体，其上、下表面受到液体对它的压力不同，并且向上的压力大于向下的压力，这两个压力之差就是液体对浸入物体的浮力，即F浮＝F向上－F向下．(图1所示)
该方法适用于判断物体是否受浮力，或在已知形状规则的物体浸入某深度时计算浮力
2.称重法。用弹簧测力计测得一物体在空气中的重力G，将物体浸入液体中时弹簧测力计的示数为F，则物体受到的浮力F浮=G－F .(图2所示)
图2
该式适用于在液体中下沉的物体。
3.原理法。利用阿基米德原理
F浮＝G排＝m排g=ρ液gV排
该式是普遍适用的浮力计算法。
4.悬浮或漂浮法。利用物体悬浮或漂浮的条件
F浮＝G物
该式适用于漂浮或悬浮的物体。应注意：悬浮时，V排=V物;漂浮时V排”“＝”或“