压强、浮力的综合计算一、计算压强的方法(1)公式p ＝F S普遍适用，p ＝ρgh 适用于液体和各种水平面上的直柱体． (2)对于固体，先求出压力，再求压强．(3)对于液体，先求压强，再求压力．二、计算浮力的方法(1)称重法：F 浮＝G －F (F 表示物体浸在液体中时弹簧测力计示数)．(2)压力差法：F 浮＝F 向上－F 向下(用浮力产生的原因求浮力)．(3)阿基米德原理法：F 浮＝G 排或F 浮＝ρ液V 排g (知道物体排开液体的质量或体积时常用)．(4)平衡法：F 浮＝G 物，适用于漂浮或悬浮的自由状态的物体．三、漂浮问题“四规律”(历年中考频率较高)规律一：同一物体漂浮在不同液体里，所受浮力相同．规律二：同一物体漂浮在不同液体里，在密度大的液体里浸入的体积小．规律三：漂浮物浸入液体的体积是它总体积的几分之几，物体密度就是液体密度的几分之几．规律四：将漂浮物体全部浸入液体里，需加的竖直向下的外力等于液体对物体增大的浮力．一 、压强计算1．(2016，上海)如图所示，圆柱形容器A 和均匀圆柱体B 置于水平地面上，A 中盛有体积为6×10－3 m 3的水，B 受到的重力为250 N ，B 的底面积为5×10－2 m 2.(1)求A 中水的质量．(2)求B 对水平地面的压强．(3)现沿水平方向在圆柱体B 上截去一定的厚度，B 剩余部分的高度与容器A 中水的深度之比h B ′∶h 水为2∶3，且B 剩余部分对水平地面的压强等于水对容器A 底部的压强，求B 的密度ρB .类型二 浮力计算2．(2016，常州)如图所示是湖南师范大学学生发明的水上自行车，车下固定5个充满气的气囊，每个气囊的体积均为3.0×10－2 m3，已知该水上自行车的总质量为25 kg，不计车轮浸入水中的体积．(g取10 N/ kg)(1)当自行车停放在水面上没人骑行时，气囊排开水的总体积为多少？(2)当质量为75 kg的人骑行时，固定在正中间的1个气囊破裂，该自行车是否还能安全骑行？请通过计算说明．类型三综合计算3．(2015，眉山)如图甲所示，有一种圆柱形薄壁烧杯，它的底面积为50 cm2，烧杯自重1.2 N，置于水平桌面上，在烧杯内倒入200 mL的盐水时，杯底所受盐水的压强为440 Pa.(g取10 N/ kg)．求：(1)烧杯内盐水的密度．(2)烧杯对桌面的压强．(3)如图乙所示，把一个鸡蛋轻轻放入盐水中，鸡蛋刚好悬浮，液面上升到250 mL刻线处，求鸡蛋的重力．4．(2016，鄂州)如图所示，台秤上放置一个装有适量水的烧杯，已知烧杯和水的总质量为800 g，杯的底面积为100 cm2，现将一个质量为600 g，体积为400 cm3的实心物体A 用细线吊着，然后将其一半浸入烧杯的水中(烧杯厚度不计，水未溢出)．求：(1)物体A所受到的浮力．(2)物体A一半浸入水中后，水对烧杯底部压强增大了多少？(3)物体A一半浸入水中后，烧杯对台秤表面的压强．5．(2016，甘肃一模)某同学学习了浮力的有关知识后，制作了一台浮力秤，用它可方便地称量物体的质量，其构造如图所示．已知小筒底面积为10cm2，高度为20 cm，托盘中不放物体时，小筒浸入水中的深度为8cm，问：(g取10 N/kg)(1)当水面平齐浮力秤的零刻线A时，小筒和托盘的总重力是多大？(2)该秤能称出物体的最大质量是多少千克？(3)该班另外一名同学认为该秤能称出的物体的最大质量太小，请你提出一条改进建议．6．(2016，揭阳)图甲是修建码头时用钢缆绳拉着实心长方体A沿竖直方向以0.3 m/s的速度匀速下降的情景．图乙是A下降到水底之前钢缆绳对A的拉力F随时间t变化的图象(水的密度为ρ＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/ kg)．求：(1)长方体A的高度．(2)长方体A浸没在水中后受到的浮力．(3)长方体A的密度．7．(2015，广安)新农村建设让农村面貌焕然一新．许多楼房顶部装有自动供水水箱，箱体重1520 N，与水平楼顶接触面积为1.5 m2.为了控制进水量，在水箱顶部安装压力传感器，如图所示，A物体通过细线与压力传感器相连接，压力传感器相当于拉线开关，A的密度是2.5×103 kg/m3，A重为25 N．当压力传感器受到竖直向下的拉力等于25 N时闭合，电动水泵向水箱注水；当拉力等于15 N时断开，电动水泵停止向水箱注水．(1)求未装水时整个水箱对楼顶的压强是多少？(压力传感器及连接线质量不计，g取10 N/ kg)(2)通过计算说明当水面与A上表面相平时，电动水泵能否停止注水？(g取10 N/ kg，连接线体积不计)答案解析：1、(1)A 中水的质量m 水＝ρ水V 水＝1×103 kg/m3×6×10－3 m3＝6 kg(2)B 对水平地面的压力FB ＝GB ＝250 N ，B 对水平地面的压强pB ＝FB SB ＝250 N 5×10－2 m2＝5000 Pa(3)剩余部分对地面的压强pB ′＝FB ′SB ＝ρBSBghB ′SB＝ρBghB ′，水对容器底的压强p 水＝ρ水gh 水，hB ′：h 水＝2：3，因为B 剩余部分对水平地面的压强等于水对容器A 底部的压强，所以ρBghB ′＝ρ水gh 水，ρB ＝h 水hB ′ρ水＝32ρ水＝32×1×103 kg/m3＝1.5×103 kg/m32、(1)当自行车停放在水面上没人骑行时处于漂浮状态，则自行车受到的浮力F 浮＝G 车＝m 车g ＝25 kg ×10 N/kg ＝250 N ，由F 浮＝ρgV 排可得气囊排开水的总体积V 排＝F 浮ρ水g ＝250 N 1.0×103 kg/m3×10 N/kg＝0.025 m3 (2)当质量为75 kg 的人骑行恰好漂浮时，则受到的浮力F 浮′＝G 总＝(m 人＋m 车)g＝(75 kg ＋25 kg)×10 N/kg ＝1000 N ，排开水的体积V 排′＝F 浮′ρ水g＝1000 N 1.0×103 kg/m3×10 N/kg＝0.1 m3，剩余气囊的总体积V ＝4×3.0×10－2 m3＝0.12 m3，因V 排′<V ，所以该自行车能安全骑行3、(1)根据V ＝Sh ，烧杯内盐水深度h ＝V S ＝200 cm350 cm2＝4 cm ＝0.04 m ，根据p ＝ρgh ，盐水密度为ρ＝p gh ＝440 Pa 10 N/kg ×0.04 m＝1.1×103 kg/m3 (2)烧杯为圆柱形且置于水平桌面上，盐水对烧杯底部压力等于盐水重力，由p ＝F S得盐水重力G 盐水＝F ＝pS ＝440 Pa ×50×10－4 m2＝2.2 N ，烧杯对桌面的压强p ′＝F ′S＝G 杯＋G 盐水S ＝1.2 N ＋2.2 N 50×10－4 m2＝680 Pa (3)由图鸡蛋放入盐水中排开盐水的体积V 排＝250 cm3－200 cm3＝50 cm3，鸡蛋刚好悬浮，所以G 蛋＝F 浮＝ρgV 排＝1.1×103 kg/m3×10 N/kg ×50×10－6 m3＝0.55 N4、(1)物体A 的一半浸入水中时受到的浮力F 浮＝ρ水gV 排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg ×12×400×10－6 m3＝2 N (2)由力的作用是相互的，水对A 有向上的浮力，物体A 对水有向下压力，所以水对烧杯底部增大的压力ΔF ＝F 浮＝2 N ，所以水对烧杯底部增大的压强Δp ＝ΔF S＝2 N 100×10－4 m2＝200 Pa (3)烧杯对台秤的压力等于烧杯和水的重力、物体A 对水向下的作用力之和，即F ＝G杯和水＋F 浮＝8 N ＋2 N ＝10 N ，烧杯对台秤的压强p ＝F S ＝10 N 100×10 －4 m2＝1000 Pa5、(1)当托盘中不放物体，即水面平齐浮力秤的零刻度线A 时，V 排＝ShA ＝10 cm2×8 cm ＝80 cm3＝8×10－5m3，F 浮＝ρ水V 排g ＝1×103 kg/m3×10 N/kg ×8×10－5 m3＝0.8 N ，因为浮力秤漂浮，则G ＝F 浮＝0.8 N(2)这台浮力秤最大V ′排＝Sh ＝10 cm2×20 cm ＝200 cm3＝2×10－4 m3，最大浮力F 浮′＝ρ水V ′排g ＝1×103 kg/m3×2×10－4 m3×10 N/kg ＝2 N ，因为浮力秤漂浮，则G ′＝F 浮′＝2 N ，m ＝G ′g ＝ 2 N 10 N/kg＝0.2 kg ，该秤能称出物体的最大质量m 最大＝0.2 kg －0.08 kg ＝0.12 kg(3)由阿基米德原理和漂浮条件F 浮＝G 排＝ρ液V 排g ＝G 秤＋G 物可知：要使能称出物体的质量变大，就要增大浮力，所以可以增大排开的液体体积或增大液体的密度6、(1)由图乙可知，长方体A 从下底面接触水面到刚好浸没所用的时间t ＝15 s －10 s＝5 s ，根据v ＝s t可得，长方体A 的高度s ＝vt ＝0.3 m/s ×5 s ＝1.5 m (2)由图乙可知，前10 s 钢绳拉力不变，等于物体A 的重力，G ＝F ＝3×104 N ，10～15 s ，钢绳的拉力减小，是物体A 从与水面接触到刚好完全浸没，由图可知，当A 完全浸入水中时，拉力F ′＝1×104 N ，所以A 完全浸没受到的浮力F 浮＝G －F ′＝3×104 N －1×104 N ＝2×104 N(3)根据F 浮＝ρ水gV 排可得，A 的体积V ＝V 排＝F 浮ρ水g ＝2×104 N 1×103 kg/m3×10 N/kg＝2 m3，所以A 的密度ρ＝m V ＝G Vg ＝3×104 N 2 m3×10 N/kg＝1.5×103 kg/m3 7、(1)未装水时整个水箱对楼顶的压力F ＝G ＝1520 N ＋25 N ＝1545 N ，则p ＝F S＝1545 N 1.5 m2＝1030 Pa (2)A 的质量m ＝G g ＝25 N 10 N/kg ＝2.5 kg ，由ρ＝m V 可得，A 的体积V ＝m ρA＝2.5 kg 2.5×103 kg/m3＝1×10－3 m3，当水面与A 上表面相平时，V 排＝V ＝1×10－3 m3，此时A 受到的浮力F 浮′＝ρgV 排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg ×1×10－3 m3＝10 N ，细线的拉力F ＝G －F 浮＝25 N －10 N ＝15 N ，根据力的作用是相互的可知，压力使传感器受到的向下拉力为15 N ，电动水泵停止注水。