核潜水艇是如何实现自由升降的?万吨巨轮是如何漂浮在海面上的?为什么死海中的人躺着不会沉入水中?这些知识都可以用浮力来解释,讲明白这些现象之后再继续解析2019中考物理试题第二问。
第一,浮力。
浮力现象
(一)浮力的定义。
一切浸入液体或气体中的物体,都要受到液体或气体对他向上的力,这个力就是浮力。
(二)浮力产生的原因。
物体在气体或者液体中时,物体的四周都要受到压强的作用,但是物体的下表面受到的压强大于上表面受到的压强,换成压力就是下面的力大于上面的力,所以就出现了作用于这个物体的向上的力,即浮力!
(三)浮力的方向。
浮力的方向总是竖直向上,与重力的方向相反。
那么如何计算出浮力的大小呢?这就要提起2000年前古希腊伟大的科学家——阿基米德。
第二,阿基米德原理。
阿基米德与假黄金王冠的故事中,生死攸关的情况下悟出了:物体所受浮力跟物体浸在液体中的体积大小有关。进而判断出来王冠的真假,保全了自己的生命。在以后的研究中,他发现此原理同样适合于气体。这就是著名的阿基米德原理。
阿基米德与王冠
浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受到的重力。
计算公式是:F浮=G排!!推导开就是F浮=G排=m排g=p液gV排。其中:ρ液:液体密度,单位千克/立方米;g:重力与质量的比值g=9.8N/kg;V排:排开液体的体积,单位立方米。根据公式我们可以知道g是一个常数,浮力的大小的影响因素只有两个ρ液和V排,即:浮力只与ρ液,V排有关。
到这里就可以解释,万吨巨轮虽然是由很重的钢铁组成,但是它中间是空心的,相对来讲整体的体积是非常大的,在海面上它排开的水就有几百吨、几千吨,这样它受到的浮力也就越大,进而可以漂浮在水面上。也可以解释当同一艘轮船从淡水驶入到海水中时,它的吃水线总是要上升一些,因为海水的密度大于淡水。
万吨巨轮
也可以解释死海中的人躺下也不会没入到水下,因为死海水的密度要远远大于人的密度,我们人的密度近似的看成与纯水一样大。浅显的解释就像是把泡沫放在水上会漂浮一样。
第三,沉与浮
当浮力大于自身的重力时,物体上浮,当浮力等于自身的重力时,物体悬浮(可以停在水中任何地方),当浮力小于自身的重力时,物体下沉。
物体的沉浮条件
潜水艇的升降之谜。靠改变潜艇的自身重量来实现。潜艇它有多个蓄水仓。当潜艇要下潜时就往蓄水舱中注水,使潜艇重量增加超过它的浮力,潜艇就下潜。当潜艇要上浮时,就用压缩空气把水舱内的水排出,自身重量减小,浮力不变,当重力小于浮力时,即从水下上升。
潜水艇
第四,继续解答中考物理压轴题第二问。
2019中考物理压轴题
本题的第二问,完全可以应用到阿基米德原理的推导公式,由于箱子沉入水底,则V排=v=0.2m3,利用F浮=ρgV排即可求出浮力;解题过程:箱子沉入水底,则V排=V=0.2m3, 则浮力F浮=ρ水gV排=1×103Kg/m3×10N/Kg×0.2m3=2×103N。
明天,我将要讲述第三问,请您收藏或者关注我,我想讲更多的知识。谢谢!
,