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浮力的概念

浮力的概念液体和气体对浸在其中的物体有竖直向上的托力,物理学中把这个托力叫做浮力。

漂浮于流体表面或浸没于流体之中的物体,受到各方向流体静压力的向上合力。

其大小等于被物体排开流体的重力。

例如石块的重力大于其同体积水的重量,则下沉到水底。

浮木或船体的重力等于其浸入水中部分所排开的水重,所以浮于水面。

气球的重量比它同体积空气的重力小,即浮力大于重力,所以会上升。

这种浸在水中或空气中,受到水或空气将物体向上托的力叫“浮力”。

例如,从井里提一桶水,在未离开水面之前比离开水面之后要轻些,这是因为桶受到水的浮力。

不仅是水,例如酒精、煤油或水银等所有的液体,对浸在它里面的物体都有浮力。

浮力的作用点称为浮心,浮心显然与所排开液体体积的形心重合。

[编辑本段]产生浮力的原因产生浮力的原因,可用浸没在液体内的正立方体的物体来分析。

该物体系全浸之物体,受到四面八方液体的压力,而且是随深度的增加而增大的。

所以这个正立方体的前后、左右、上下六个面都受到液体的压力。

因为作用在左右两个侧面上的力由于两侧面相对应,而且面积大小相等,又处于液体中相同的深度,所以两侧面上受到的压力大小相等,方向相反,两力彼此平衡。

同理,作用在前后两个侧面上的压力也彼此平衡。

但是上下两个面因为在液体中的深度不相同,所以受到的压强也不相等。

上面的压强小,下面受到的压强大,下面受到向上的压力大于上面受到的向下的压力。

液体对物体这个压力差,就是液体对物体的浮力。

这个力等于被物体所排开的液体的重量。

当一个浮体的顶部界面接触不到液体时,则只有作用在底部界面向上的压力才会产生浮力。

至于一个位于容器底面上的物体,并和容器底面密切接触,那它就只能受到向下作用于物体表面的液体压力下,所以这个物体不受浮力作用,这种现象并不多,因为只要其间有一层很薄的液膜,就能传递压强,底面就有向上的压力,物体上下表面有了压力差,物体就会受到浮力。

[编辑本段]浮力公式的推算浮力公式的推算假设有一正方体沉于水中,F浮=F下表面-F上表面=ρgh2*S-ρgh1*S=ρgS*Δh=ρgV=mg=G排液当物体悬浮在液体上时(当未受外力时),F 浮=G物稍加说明:(1)h2为正方体下表面到水面距离,h1为正方体上表面到水面距离,Δh为正方体之高。

(2)“F浮=ρ液gV排=G排液”最重要。

F浮=ρ液gV排的公式推导:浮力=排开液体所受重力——F浮=G排液=m排液•g =ρ液gV排(3)给出沉浮条件(实心物体)ρ物>ρ液,下沉,G物>F浮ρ物=ρ液,悬浮,G物=F浮(基本物体是空心的)ρ物<ρ液,上浮,(静止后漂浮)G物<F浮ρ物<ρ液,漂浮,G物<F浮(因为是上浮的最后境界,所以ρ物<ρ液)ρ物>ρ液,沉底,G物=F浮+F杯底对物的支持力(三力平衡)阿基米德(4)给出“露排比公式”——解漂浮题的重要公式如果漂浮(这是重要前提!),则:ρ物∶ρ液=V排∶V物。

其中,V物=V排+V露它的变形公式1.(ρ液-ρ物)∶ρ液=V露∶V物2.ρ物∶(ρ液-ρ物)=V排∶V露…………………………………………证明:∵漂浮∴F浮=G物,即ρ液gV排=ρ物gV物,即ρ液V排=ρ物V物,即ρ物∶ρ液=V排∶V物(交叉相乘)另外液体还可以产生比自身重力大的浮力物体在液体中排开液体的重力等于物体所受浮力但是液体可以产生比自身重力大的浮力排液量是一个抽象的概念排开的液体是当液体凝固时,将固体拿出,用同种液体将空档填满,用来填充的液体量就是排开的液体量所以产生十牛的浮力不一定需要十牛重的液体,液体可以产生比自身重力大的浮力例如:一个底面积为30平方厘米的容器中有50牛重的水,将一个底面积为25平方厘米高10厘米的柱体(密度大于水)放入水中沉入水底(主体下方有少量水,忽略不计)。

水上升至10厘米高。

排水量为250立方厘米,浮力为250牛,而水只有50牛,产生的浮力是液体本身重力的5倍。

当物体在水中完全和地接触是就没有浮力了,因为底部没水就不存在浮力了。

[编辑本段]浮力之惑质疑篇一、压力差的局限性一个底面积为12.56平方米,高2米的木质圆锥体,锥尖向下浸没于水下20米处。

因为压力等于压强乘以面积,所以它上表面受到向下的压力大于下表面受到向上的压力,根据压力差推论,它会沉没水底。

但阿基米德定律认为,它的物重小于它排出的水重,木锥会浮出水面。

何况圆锥体是木头做的,而木头会浮出水面,这是自然现象的常识。

1、为什么压力差的推论与自然现象相反呢?2、圆锥体锥尖向下或向上,根据压力差计算的结果,它们受到的浮力是不相同的。

但它们排出的水都一样重,根据阿基米德定律,它们受到的浮力应相等。

为什么压力差和阿基米德定律得出的结论不一样?3、物体受到的浮力大小与物体在水中的形状、形态有关吗?4、压力差能不能解释各种形状(包括不规则)物体在水中受到的浮力大小及其产生的原因。

5、如果压力差的适用只局限在个别、少数形状的物体。

那么这个片面的推论能说明产生浮力的真正原因吗?二、压力差的矛盾性把一个底面光滑的木块放进装有底阀的玻璃缸内。

用手把木块按住,然后往水里放水,淹没木块后,又打开阀门把水放尽。

这时候拿起木块,如果检查它的底面与缸接触部位没有水。

就又重新放进缸里,再用手按住,放满水。

松手后,我们惊讶地发现:木块会自动浮起。

(也可以用一些辅助办法让木块的底面无水。

比如在木块与缸底接触的四周糊上浆糊,防止进水。

但不能增加木块上浮的外来阻力。

因为气体的浮力性质与液体相同,所以也可以在空气里作类似实验)根据压力差推论:如果浸没在缸里的木块底面没有水,那么它就没有受到水向上的压力,只受到水向下的压力,也就是说木块没有受到浮力。

即使我们松手后,木块也不能浮起。

1、为什么实验结果与压力差结论自相矛盾?2、实验中的木块在缸里排出了与它体积相等的水,根据阿基米德定律,它受到了浮力大小等于它排出的水重。

为什么压力差却认为木块没有受到浮力呢?它们之间孰对孰错?3、如果浸没在水里的木块底面没有水,而它依然受到了浮力。

那么,这个浮力是怎样产生的呢?三、阿基米德定律的矛盾有甲、乙、丙三只同样大小的模型铁船,用手给甲船施加压力,使之沉入水底。

把乙船斜放入水,让其自然沉入水底,而丙船则浮在水面上。

1、从实验的结果来看:甲船排出的水最多,乙船排出的水最少。

根据阿基米德定律我们知道:甲船受到的浮力最大,丙船次之,而乙船受到的浮力最小。

虽然甲船和乙船排出的水重各异,但由于甲船和乙船都沉入水底,它们相同部位在同一水平面上,受到的压强相同。

根据压力差计算,它们受到的浮力大小应相等。

①压力差和阿基米德定律应该是什么关系?②它们之间为什么矛盾重重?这些矛盾该如何解释?2、根据书中浮力章节研究物体浮沉的实验得知:当物体排出的水重大于它的物重时,物体浮起。

可甲船排出的水重也大于它的船重,为什么甲船却没有上浮呢?3、丙船排出的水重大于乙船,受到的浮力也应比乙船大。

但乙船和甲船同沉水底,根据压力差它们受到的浮力相等。

而甲船排出的水重又大于丙,甲、乙、丙三船究竟谁受到的浮力最大?四、物体是怎样浮上来的沉没在水底的物体,当它的重量小于排出的液重时,物体就会浮上来。

物体浮上来,自然是因为受到了浮力,但浮力是怎样作用于物体而使它上浮的呢?压力差认为:物体四侧受到的压力平衡而相互抵消,只有底面受到向上的压力,上浮的动能理应由此获得。

但我们要注意,这个向上的压力是由水的压强产生,而在同一水面,水向各个方向产生的压强相等。

向上的压力如同支持力一样只对物体起支撑作用。

并不能对物体作功而促使物体上浮。

既然物体底面的压力不能产生物体上浮的动能,那浮力是怎样作用于物体而让它上浮的呢?释疑篇一、无论是浮在液体表面还是沉没在液中,一切浸在液里的物体都受到液体对它产生的向上的托力,我们把这个向上的托力就叫着浮力.液体为什么能产生浮力呢?二、我们知道水能浮起皮球、树木、救生圈、橡皮艇等许多物体,但当水凝结成冰后,却对这些物体失去了浮力。

为什么同一种物质,当它从液体变成固体时就没有了浮力?1、这是因为浮力是液体的一种特殊性质。

2、浮力的产生是由液体自身的特性决定的。

①流动性:液体总是由高处流向低处,或压强大的一方向压强小的一方流动。

如果没有流动性,物体就不会浮起或沉下,也不会有海洋暖流.②压强的特殊性:液体在同一水平面上,它向各个方向产生的压强相等。

由于这个性质,液体成了一个相互联系的整体.当它任何一点压强的改变,都能引起相邻液压的改变.3、压强是产生浮力的主要原因。

(讨论:如果液体之间没有压强,还会不会产生浮力。

)三、物体是怎样浮上来的把一个吸满水的塑胶瓶,瓶口向上。

然后挤出压瓶壁的两端,水就会从瓶口向上喷射而出。

在这个过程中,手指和瓶子都未向上移动位置,但为什么水却往上运动了呢?这是因为我们挤压瓶壁时,瓶中水的压强小于周围瓶壁、瓶底的压强,这些压强下面大、上面小,而水会向压强小的一方流动。

所以,当我们用手指挤压时,在瓶壁、瓶底合力的作用下,水就会向上运动。

水中的木块向上运动的原理与之相似。

只不过前者是液体装在固体里,后者是固体浸在液体里。

但它们都有一个共同点:运动物体的压强小于周围的压强,而且压强从下到上逐渐减小。

物体运动是合力作用的结果。

浸没在水中的木块之所以会浮上来,就是因为自身的压强小于同部位水的压强,这样就出现了压强差。

木块便受到四周水的挤压,在底面和四周水压的共同作用下,木块就会向压强小的一方流动而浮出水面。

①物体上浮是在底面、四周侧面水压共同作用下的结果。

②浮力是由合力形成的,并不单单是物体底面向上的压力。

四、浮力产生的原因液体具有流动性,在重力的作用,便向容器壁、容器底流动而产生压力。

由于力的作用是相互的,容器底和容器壁也对液体产生一个反作用力,作用力反作用力在液体之间相互作用,就产生了压强。

它们大小相等、方向相反,并与深度成正比,同一水平面上,液体向各个方向产生的压强相同。

在没有任何外力的情况下,液体保持静止状态。

因为液体具有压强,它们之间才会相互支持,相互联系而形成一个有机的整体。

液体中任何一点液压的改变,都会形成压强差,从而引起相邻液压的改变。

液体就会打破平衡状态产生流动。

1、液体和液体之间相互产生浮力,压强是产生浮力的原因。

2、浮力和它受到的压力大小相等、方向相反,液体保持平衡状态。

3、浮力的性质、大小并不会因外来物体浸入而改变。

五、浮力定律压力差和阿基米德定律在解释浮力产生的原因和大小时,都必须要有物体浸在液体里。

液体没有任何外来物体浸入时,它还会不会有浮力?如果有,我们又应该怎样去解释产生浮力的原因和大小呢?其实,浮力是液体的一种属性,由液体自身的特点形成的,它不会因外来物体的浸入而增大或减小、存在或消亡。

物体在液中的沉浮是物体在浮力作用下反应出的一种自然现象。

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