核潛水艇是如何實現自由升降的?萬噸巨輪是如何漂浮在海面上的?為什麼死海中的人躺着不會沉入水中?這些知識都可以用浮力來解釋,講明白這些現象之後再繼續解析2019中考物理試題第二問。
第一,浮力。
浮力現象
(一)浮力的定義。
一切浸入液體或氣體中的物體,都要受到液體或氣體對他向上的力,這個力就是浮力。
(二)浮力産生的原因。
物體在氣體或者液體中時,物體的四周都要受到壓強的作用,但是物體的下表面受到的壓強大于上表面受到的壓強,換成壓力就是下面的力大于上面的力,所以就出現了作用于這個物體的向上的力,即浮力!
(三)浮力的方向。
浮力的方向總是豎直向上,與重力的方向相反。
那麼如何計算出浮力的大小呢?這就要提起2000年前古希臘偉大的科學家——阿基米德。
第二,阿基米德原理。
阿基米德與假黃金王冠的故事中,生死攸關的情況下悟出了:物體所受浮力跟物體浸在液體中的體積大小有關。進而判斷出來王冠的真假,保全了自己的生命。在以後的研究中,他發現此原理同樣适合于氣體。這就是著名的阿基米德原理。
阿基米德與王冠
浸在液體中的物體受到豎直向上的浮力,浮力的大小等于它排開的液體所受到的重力。
計算公式是:F浮=G排!!推導開就是F浮=G排=m排g=p液gV排。其中:ρ液:液體密度,單位千克/立方米;g:重力與質量的比值g=9.8N/kg;V排:排開液體的體積,單位立方米。根據公式我們可以知道g是一個常數,浮力的大小的影響因素隻有兩個ρ液和V排,即:浮力隻與ρ液,V排有關。
到這裡就可以解釋,萬噸巨輪雖然是由很重的鋼鐵組成,但是它中間是空心的,相對來講整體的體積是非常大的,在海面上它排開的水就有幾百噸、幾千噸,這樣它受到的浮力也就越大,進而可以漂浮在水面上。也可以解釋當同一艘輪船從淡水駛入到海水中時,它的吃水線總是要上升一些,因為海水的密度大于淡水。
萬噸巨輪
也可以解釋死海中的人躺下也不會沒入到水下,因為死海水的密度要遠遠大于人的密度,我們人的密度近似的看成與純水一樣大。淺顯的解釋就像是把泡沫放在水上會漂浮一樣。
第三,沉與浮
當浮力大于自身的重力時,物體上浮,當浮力等于自身的重力時,物體懸浮(可以停在水中任何地方),當浮力小于自身的重力時,物體下沉。
物體的沉浮條件
潛水艇的升降之謎。靠改變潛艇的自身重量來實現。潛艇它有多個蓄水倉。當潛艇要下潛時就往蓄水艙中注水,使潛艇重量增加超過它的浮力,潛艇就下潛。當潛艇要上浮時,就用壓縮空氣把水艙内的水排出,自身重量減小,浮力不變,當重力小于浮力時,即從水下上升。
潛水艇
第四,繼續解答中考物理壓軸題第二問。
2019中考物理壓軸題
本題的第二問,完全可以應用到阿基米德原理的推導公式,由于箱子沉入水底,則V排=v=0.2m3,利用F浮=ρgV排即可求出浮力;解題過程:箱子沉入水底,則V排=V=0.2m3, 則浮力F浮=ρ水gV排=1×103Kg/m3×10N/Kg×0.2m3=2×103N。
明天,我将要講述第三問,請您收藏或者關注我,我想講更多的知識。謝謝!
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