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壹艘鐵船和壹個質量相同的鐵球放在水面上。為什麽前者浮,後者沈?請用中學浮力知識來回答。

液體和氣體對浸在其中的物體有壹個向上的力,物理學上稱之為浮力。

浮在流體表面或浸在流體中的物體都受到來自各個方向的靜水壓力的向上合力。它的大小等於物體所排開的流體的重力。例如,如果壹塊石頭的重力大於同體積水的重量,它就會沈入水底。浮木或船體的重力等於被淹沒部分所排開的水的重量,所以浮在水面上。氣球的重量小於同體積空氣的重力,即浮力大於重力,所以會上升。這種浸入水或空氣中,被水或空氣拉起的力,叫做“浮力”。例如,從井裏提起壹桶水,在離開水面之前比離開水面之後要輕,因為桶受到水的浮力。不僅是水,所有液體,如酒精、煤油或水銀,對浸在其中的物體都有浮力。

編輯本段中浮力的原因。

浮力的原因可以用壹個正立方體浸沒在液體中來分析。這個系統完全浸沒的物體受到來自四面八方的液體的壓力,並且隨著深度的增加而增加。所以這個正立方體的前、後、左、右、上、下表面都受到液體的壓力。因為作用在左右兩側的力相互對應,面積相同,在液體中的深度相同,所以兩側的壓力大小相等,方向相反,兩個力相互平衡。同樣,作用在前後兩側的壓力也是相互平衡的。但是,由於液體中上表面和下表面的深度不同,壓力也不相等。上面的壓力小,下面的壓力大。下面向上的壓力大於上面向下的壓力。液體和物體之間的壓力差就是液體對物體的浮力。這個力等於物體所排開的液體的重量。當浮體的頂部界面接觸不到液體時,只有作用在底部界面的向上的壓力才會產生浮力。至於位於容器底部並與容器底部緊密接觸的物體,它只能受到向下作用於物體表面的液體壓力,所以物體不受浮力的影響。這種現象不多,因為只要中間有壹層薄薄的液膜,壓力就能傳遞,底面就會有向上的壓力。物體上下表面有壓力差,物體就會被浮起。

編輯本段中浮力公式的計算。

浮力公式的計算

假設壹個立方體浸沒在水中,

F浮動=F下表面-F上表面

=ρgh2*S-ρgh1*S

=ρgS *δh

=ρgV

=毫克

=G排水

當物體懸浮在液體上時(沒有外力作用時),F float = G物體。

稍微解釋壹下:

(1)h2是立方體下表面到水面的距離,h1是立方體上表面到水面的距離,δ h是立方體的高度。

(2)“F浮選= ρ gV排液=G排液”最重要。

但也沒什麽好“計算”的——只要用阿基米德原理把書面表達式改成公式:浮力=重力置換液體——F浮=G排水= M排水?6?1g =ρ液體的ρ gV排

(3)給出起伏條件(固體物體)

ρ物質>ρ液體,下沈,G物質> F漂浮。

ρ物體= ρ液體,懸浮,G物體=F漂浮(基本物體是空心的)。

ρ物質<ρ液體,漂浮,(靜置後漂浮)G物質< f漂浮。

ρ < ρ液體,浮動,G < f浮動(因為是浮動的最後狀態,ρ < ρ液體)。

ρ物質>ρ液體,沈到底,G物質=F漂浮+F杯底對物質的支撐(三力平衡)阿基米德

(4)給出解決浮動問題的壹個重要公式——暴露率公式。

如果浮動(這是重要前提!),那麽:ρ物質:ρ液體=V排:V物質。

其中,V對象=V行+V露

它的變形公式

1.(ρ液體-ρ物質):ρ液體=V露水:V物質

2.ρ物質:(ρ液體-ρ物質)=V排:V露

…………………………………………

證明:浮動

∴F浮點=G對象,即ρ液體gV行= ρ對象gV對象,即ρ液體v行= ρ對象v對象,即ρ對象:ρ液體=V行:v對象(交叉相乘)。

此外,液體還能產生大於自身重力的浮力。

液體中物體的重力等於物體的浮力。

但是液體可以產生大於自身重力的浮力。

排液量是壹個抽象的概念。

當液體凝固後,取出固體,用同樣的液體填充空隙。用於填充的液體量是排出的液體量。

所以沒有必要用十牛重的液體來產生浮力,液體可以產生大於自身重力的浮力。

例如,壹個底部面積為30平方厘米的容器含有50頭牛重量的水。將壹個底面積為25平方厘米、高為10厘米(密度高於水)的圓柱體放入水中。

沈入水底(主體下方有少量水,忽略不計)。水位上升到10厘米。排水量250立方厘米,浮力250牛頓,而水只有50牛頓,產生的浮力是液體本身重力的5倍。

當壹個物體在水中完全接觸地面時,沒有浮力,因為底部沒有水,所以沒有浮力。

編輯這壹段浮力拼圖

質疑文章

第壹,壓差的局限性

底部面積為12.56平方米、高度為2米的木錐,錐尖浸沒在水下20米。因為壓強等於壓強乘以面積,所以其上表面向下的壓強大於其下表面向上的壓強。根據壓力差,會沈到水底。但是阿基米德原理認為它的重量小於它排出的水,木錐就會浮出水面。況且,圓錐體是木頭做的,木頭會浮出水面,這是自然現象的常識。

1.為什麽壓差的推斷與自然現象相悖?

2.當錐尖向下或向上時,根據壓差的計算結果,它們受到不同的浮力。但是它們排出的水同樣重,根據阿基米德原理,它們應該具有同樣的浮力。為什麽壓差和阿基米德原理的結論不壹樣?

3.物體的浮力與物體在水中的形狀和形態有關嗎?

4.壓差能否解釋各種形狀(包括不規則形狀)的物體在水中的浮力及其原因?

5、如果壓差的應用僅限於個別的、少數形狀的物體。那麽這個片面的推論能解釋浮力的真正原因嗎?

第二,壓差的矛盾

將壹塊底部光滑的木頭放入壹個有底閥的玻璃罐中。用手握住木塊,然後將水放入水中。塊被淹沒後,打開閥門排水。此時拿起木塊,如果檢查其底面與氣缸接觸部分沒有水。只要把它放回罐子裏,用手按住,裝滿水。松手後,我們驚訝地發現,木塊會自動浮動。(也可以用壹些輔助的方法,讓木塊底部無水。比如在與缸底接觸的木塊周圍粘貼,防止水進入。但不能增加木材漂浮的外部阻力。因為氣體的浮力性質和液體壹樣,所以在空氣中也可以做類似的實驗。)從壓差推斷,如果沈入罐中的木塊底部沒有水,則不受水向上的壓力,只受水向下的壓力,也就是說木塊不受浮力。即使我們松手後,木塊也不會浮起來。

1.為什麽實驗結果與壓差結論矛盾?

2.在實驗中,木塊排出的水等於它在水箱中的體積。根據阿基米德原理,它受到的浮力等於它排出的水的重量。為什麽壓差會認為木塊沒有被浮起?他們之間誰對誰錯?

3.如果浸在水中的木塊底部沒有水,它仍然是漂浮的。那麽,這種浮力是如何產生的呢?

第三,阿基米德原理中的矛盾

有三個同樣大小的模型鐵船:A、B、c,用手對船施加壓力,使其沈入水底。將B艇斜放入水中,讓其自然下沈,C艇浮在水面上。

1.根據實驗結果,A船排水量最大,B船排水量最小。根據阿基米德原理,我們知道A船浮力最大,C船次之,B船浮力最小。雖然A船和B船排出的水的重量不同,但是因為A船和B船都沈入水底,所以它們相同的部分在同壹水平面上,受到的壓力是壹樣的。根據壓力差,它們應該受到相等的浮力。

(1)壓差和阿基米德原理應該是什麽關系?

②為什麽他們之間矛盾這麽多?如何解釋這些矛盾?

2.根據書中浮力壹章研究物體沈浮的實驗可知,當壹個物體排出的水比它的重量重時,這個物體就會浮起來。但是船A排出的水的重量也大於它的重量。為什麽船上沒有浮標?

3.C船排出的水大於B船,浮力應該大於B船..而B船和A船都沈入水底,根據壓力差浮力相等。而且A船排出的水比C船重,在敏郎悲歌,A船,B船,C船誰的浮力最大?

第四,物體是如何浮起來的?

當水下物體的重量小於排出液體的重量時,物體就會浮上來。壹個物體因為浮力自然漂浮,但是浮力是如何作用於物體使其漂浮的呢?壓差認為物體四邊的壓力是平衡的,相互抵消,只有底面受到向上的壓力,所以漂浮的動能應該是由此獲得的。但是我們要註意,這種向上的壓力是由水的壓力產生的,在同壹個水面上,水在各個方向產生的壓力是相等的。向上的壓力和支撐力壹樣,只支撐物體。不能對物體做功,讓它浮起來。既然物體底部的壓力不能產生物體漂浮的動能,那麽浮力是如何作用於物體使其漂浮的呢?

解釋文章

第壹,無論是浮在液體表面還是浸在液體中,所有浸在液體中的物體都受到液體的向上支撐。我們稱之為向上支撐浮力。

液體為什麽會產生浮力?

第二,我們知道水可以浮起球、樹、救生圈、橡皮艇等很多物體,但是當水凝結成冰後,對這些物體就失去了浮力。為什麽同樣的物質從液體變成固體會失去浮力?

1,這是因為浮力是液體的特殊性質。

2.浮力是由液體本身的特性決定的。

①流動性:液體總是從高流向低,或者從壓力大的壹側流向壓力小的壹側。

如果沒有流動性,物體就不會上浮或下沈,也就不會有海洋暖流。

②壓力的特殊性:液體在同壹水平面上時,在各個方向上產生的壓力相等。

由於這壹特性,液體變成了壹個相互聯系的整體。當它的壓力在任何壹點發生變化時,都會引起相鄰的液壓發生變化。

3.壓力是浮力的主要原因。

(討論:如果液體之間沒有壓力,會有浮力嗎?)

第三,物體是怎麽浮起來的?

放壹個裝滿水的塑料瓶,瓶口朝上。然後把瓶壁兩端擠出來,水就會從瓶口向上噴。在這個過程中,手指和瓶子都沒有向上移動,但是水為什麽向上移動呢?這是因為當我們擠壓瓶壁時,瓶內水的壓力低於周圍瓶壁和瓶底的壓力。這些壓力下面高,上面低,水流向壓力較低的壹側。所以當我們用手指擠壓時,水在瓶壁和底部的合力作用下會向上運動。

木塊在水中向上運動的原理也類似。只是前者是固體中的液體,後者是固體浸在液體中。但它們都有壹個共同點:運動物體的壓力小於周圍的壓力,壓力從下到上逐漸減小。物體的運動是合力的結果。

浸沒在水中的木塊之所以會浮上來,是因為它自身的壓力小於同壹個地方的水的壓力,所以有壓力差。木塊受到周圍水的擠壓,在底面和周圍水壓力的作用下,木塊會流向壓力和表面較小的壹側。

(1)物體漂浮是底部和周圍兩側的水壓力的結果。

(2)浮力是合力形成的,而不僅僅是物體底部向上的壓力。

四、浮力產生的原因

液體具有流動性,在重力作用下,流向容器壁和底部產生壓力。因為力是相互的,容器底部和容器壁也對液體產生反作用力,反作用力在液體之間相互作用,產生壓力。它們大小相等,方向相反,與深度成正比。在同壹水平面上,液體在各個方向上產生的壓力都是壹樣的。在沒有任何外力的情況下,液體保持靜止。因為液體有壓力,所以會互相支撐,形成壹個有機整體。液體中液壓的任何變化都會形成壓力差,引起相鄰液壓的變化。液體會打破平衡狀態而流動。

1,液體和液體之間產生浮力,壓力是產生浮力的原因。

2.浮力與所受壓力大小相等方向相反,液體處於平衡狀態。

3.浮力的性質和大小不會因為異物的浸入而改變。

五、浮力定律

壓差和阿基米德原理解釋浮力產生的原因和大小時,壹定有物體浸在液體中。

沒有異物浸入液體時,液體還會有浮力嗎?如果是,應該如何解釋浮力的成因和大小?

其實浮力是液體的壹種屬性,是液體自身特性形成的。不會因為外物的浸入而增減、存在或消亡。物體在液體中的起伏是物體在浮力作用下產生反應的自然現象。而如何通過這些現象來探究浮力的本質呢?

1,壓力與深度的關系

當人們潛入水中時,他們會感到無聊,因為他們受到水的壓力。而且水的壓力與深度成正比,所以人們必須穿著潛水服才能潛得更深,我們需要乘坐專門的潛艇才能到達深海。

2.浮力和壓力(深度)之間的關系

我們常說的船擱淺是怎麽回事?為什麽有些河流在枯水期可以通航?為什麽淺水港口不能停靠萬噸級船舶?其實所有的問題都在告訴我們壹個事實,物體的浮力與液體的深度有關。

船載貨時,載重量越大,吃水越深;負載越小,吃水越淺。並且大載荷所需的浮力會大,小載荷所需的浮力會小。所以看起來浮力和船在水中的深度成正比,水的壓力也和它的深度成正比。所以我們仔細研究後發現,壹艘船產生的最大壓力和同壹深度的水壓是壹樣的,載重量大的船因為壓力大,吃的是深水。

既然浮力會隨著液體的深度而增大,為什麽我們做實驗時彈簧秤的讀數不會隨著物體在液體中的深度而變化?

其實彈簧說的是被稱重的物體在液體中不僅受到浮力,還受到液體對其施加的壓力。當壹個物體在液體中的位置加深時,它所受到的浮力增大,它所受到的壓力也同樣增大;當壹個物體在液體中的位置變淺時,它受到的浮力減小,但它受到的壓力也減小。正是因為浮力和壓力等量增減,彈簧秤的讀數不會隨著物體在液體中的深度而變化。

3.浮力和密度的關系

水和植物油都是液體,但是浮力壹樣嗎?我們先把植物油泡在水裏,看看會發生什麽。很快我們就會發現,所有的植物油都是浮在水面上的,並不存在於水相。原因是什麽?原來植物油的密度小於水的密度,導致壓力不同。重水會沈,輕油會漲。當壹艘船從淡水河駛進大海時,它的船體會浮壹點,因為海水的密度比淡水高,浮力也會相應增加。

總結以上規律,我們得出以下結論:

浮力的大小與液體的壓力(深度)成正比,與它的密度成正比,與它所受到的壓力成正比,與相反的方向成正比。沒有任何外力,液體保持靜止。

六、物體的起伏

鐵和石頭沈在水裏,乒乓球、木頭和救生圈浮在水面上。同壹個物體會因為液體密度不同而下沈或漂浮。

是什麽決定了物體在液體中的起伏?是物體的質量和重量嗎?

我們知道木頭再重再重都會浮在水面上,石頭再小再輕也會沈到底。為什麽?這是因為木頭的密度小於水,而石頭的密度大於水。

沒有外因時,物體密度大於液體密度,物體下沈;當物體的密度小於液體的密度時,物體就浮在液體的表面。

為什麽物體的起伏與密度有關?

在同壹個水平面上,液體在各個方向上產生的壓力相同。木頭的密度小於水,它產生的壓力也小於同體積的水;石頭的密度大於水的密度,它產生的壓力也大於同體積水的壓力。當把木頭或石頭浸沒在水中,替換同體積的水時,由於木頭的壓力小於周圍的水,所以會浮出水面,而石頭的壓力大於周圍的水,所以會沈到水底。

壓力是決定物體起伏的重要條件。

當壹個物體比同體積的液體重時,它在液體中任何深度產生的壓力都大於該位置的液壓,物體下沈。

當壹個物體的重量小於同體積液體的重量時,在液體中的任意深度,它產生的壓力小於該位置的液壓,物體就漂浮起來。

當壹個物體的重量等於同體積液體的重量時,在液體的任何深度,它產生的壓力與該位置的液壓相同。物體是懸浮的。

我們把密度比空氣大的氣球舉到天上,把密度比水大的鋼做成在水中漂浮的船,都是通過改變物體的壓力。

七、浮力的利用

古人受河上漂浮的木頭啟發,將木頭挖成中空的獨木舟,用來載人或載貨,這是最早利用浮力的方法。

但是空心鐵球不壹定會浮起來,實心木塊也不會沈下去。所以壹個物體是否空心,並不能決定物體的起伏。

空心只是利用浮力的壹種方式。

人們利用這個道理,不僅用密度比水輕的樹來造船,還用密度比水高的鋼來造戰船和船。

為什麽空心物體可以利用浮力?

這是因為空心物體增加了它在水中的體積、高度和壓力。而壓力是決定物體起伏的重要條件。

雖然空心牙膏管的重量與卷制牙膏管相同,但前者產生的壓力小於後者。當空心牙膏管產生的壓力小於同壹高度水深的壓力時,就會上浮。卷好的牙膏皮產生的壓力大於同體積的水產生的壓力,所以會沈在水裏。

軍事上使用的潛艇是通過進水排水的方式來增加或減少潛艇的重量,從而改變壓力,控制潛艇的沈浮。

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