流体的力现象

《流体的力现象》知识要点、复习

（一）知识要点

1、浮力的定义：浸在液体（气体）中的物体受到的液体（气体）对它竖直向上的力叫浮力。

2、浮力方向：竖直向上。

3、施力物体：所浸入的流体（液体或气体）。

（注意：当问题受到浮力时，他同时对流体也有方向相反、大小相等的相互作用力）

4、产生原因（实质）：液（气）体对物体向上、向下的压力不等：向上的压力大于向下的压力，存在着压力差，这个压力差就是浮力。

浮力的实质就是流体对物体向上、向下的压力差。即：F浮= F向上－F向下（注意：这也是确定浮力大小的一种方法。但这种方法一般只适用于具有规则几何外形的物体）

5、浮力大小的测定：常用称重法，即：

（1）用测力计测出物体在空气中的重G物；

（2）将物体浸入液体中，读出测力计的读数G视；

（3）计算出浮力的大小：F浮 = G物－G视

( 此法称之为称重法或实验法，也是确定浮力大小的一种方法。但这种方法一般只适用于物体密度不小于液体密度这类情况。

若物体密度小于液体密度时，则应用配重法：

（1）在物体下端再悬吊一密度对于液体密度的物体，并挂在测力计下边（要求所吊配重物能使二物体能全部浸入液体中）；

（2）先将配重物浸入液体中（只浸没配重物），读出测力计读数F1；

（3）再将被测物也浸入液体中，读出测力计读数F2；

（4）计算出被测物所受浮力的大小：F浮 = F1 －F2。）

三、物体的浮沉条件：

1、条件：浸没在液体中的物体，若：

F浮＞G物，则物体上浮，最后漂浮在液面（平衡时F浮= G物）；

F浮＜G物，则物体下沉，最后静止在液体底部；

（沉底：平衡时F浮+ F支= G物）；

F浮= G物，则物体悬浮（即：可以自由停留在液体内任何深度的地方）；

(1) 前提条件：物体浸没在液体中，且只受浮力和重力。

(2) 请根据示意图完成下空。

状态： 下 沉 状态： 悬 浮 状态： 上浮 状态： 漂浮 关系：F 浮 ＜ G 关系：F 浮 = G 关系：F 浮＞ G 关系：F 浮 = G

2、若是实心物体，则可以根据物体密度与液体密度的关系来判断，即：

若：ρ液 >ρ物，则物体上浮，最后漂浮在液面（平衡时F 浮 = G 物）；

ρ液 <ρ物， 则物体下沉，最后静止在液体底部（沉底：平衡时F 浮 + F 支 = G 物 ）； ρ液 =ρ物，则物体悬浮（即：可以自由停留在液体内任何深度的地方）； 注意：用密度来判断物体的浮沉必须具备一个前提：物体必须是实心的。

同时应明确：此法只能在解答填空、选择等不需要过程和理由的题目时才能使用。而 计算、说理等解答题则必须使用浮力与重力的关系来判断。

3、说明：

① 密度均匀的物体悬浮（或漂浮）在某液体中，若把物体切成大小不等的两块，则 大块、小块都悬浮（或漂浮）。

② 一物体漂浮在密度为ρ的液体中，若露出体积为物体总体积的1 / 3，则物体密度 为 2 / 3 ρ 。

分析：F 浮 = G ， 则：ρ液V 排g =ρ物V g

ρ物 =（ V 排／V ）·ρ液 = 2 / 3 ρ液

③ 悬浮与漂浮的比较：

相同：F 浮 = G

不同：悬浮 ρ液 = ρ物 ； V 排 = V 物

漂浮 ρ物 < ρ液 ； V 排 < V 物

④ 判断物体浮沉（状态）有两种方法：比较F 浮 与G 或比较ρ液 与 ρ物 。

⑤ 物体吊在测力计上，在空中读数为G , 浸没在密度为ρ液的液体中示数为F ，则 物体密度为：ρ物 = ρ液 G / (G - F) ，ρ液 = ρ物 (G - F) / G

⑥ 冰或冰中含有木块、蜡块等密度小于水或密度等于水的密度的物体时，冰化为水后液面高度不变；

冰中含有铁块、石块等密大于水的物体，冰化为水后液面下降；

当冰中包有气泡：若不计气泡质量，冰化为水后液面高度不变；而若考虑气泡质

量，冰化为水后液面下降。

总之，无论怎样，水面都不会升高。 四、阿基米德原理：

(1)、内容：浸在液体里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。

(2)、公式：F浮= G排= ρ液V排g

公式表示：物体受到的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积都成正比。

从公式中可以看出：液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关，即只决定于物体所排开的液体的重，而与物体和液体的质量、体积、重力、形状、浸没的深度等均无关。

(3)、适用条件：液体（或气体）

（4）、物体浸没在同一液体内不同深度处时，所受的浮力大小相等。

注意：这一规律有着很重要的应用，特别是在分析有关浮力的图像时显得尤为重要。（5）、使用公式的注意事项：

A、必须统一单位：F浮——N ；ρ液——kg / m3；V排——m3.

B、式中V是V排而非V物。

C、V排与V物的区别、关系：

V排是指物体实际所排开的液体的体积，在数值上等于V物浸。

当物体浸没时，V排= V物，但代值时必须说明；

当物体部分浸入时，V排< V物。

D、关键是正确确定V排的大小。

（历年中考频率较高，）

规律一：物体漂浮在液面时，所受的浮力等于它受的重力（浮体的性质）；

规律二：同一物体漂浮在不同液体面上时，所受浮力相同；

规律三：同一物体在不同液体里漂浮时，在密度大的液体里浸入的体积小；

规律四：漂浮物体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；

规律五：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。

七、浮力的利用：

(1)、轮船：

工作原理： 要使密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的物体必须把它做成空 心的，使它能够排开更多的水。（即所谓“空心原理”）

排水量： 轮船满载时排开水的质量。单位 t 。

由排水量m 可计算出：排开液体的体积V 排= ；排开的液体重力G 排 = m g ； 轮船受到的浮力F 浮 = m g ， 轮船和货物共重G=m g 。

载重量：安全允许的条件下，轮船所能承载的最大载荷量。

载重量 = 排水量 — 船体自重

常 识：所有的船正常工作时都是浮在水面上的（即处于漂浮状态）。

特别注意：在不改变轮船所载货物多少的情况下，轮船从海洋驶入内河时船体要下 沉一些，而从内河驶入海洋时船体要浮起一些（因为重没有变，因而浮力大小未变，但 水的密度发生了变化，所以排水体积发生改变）。

(2)、潜水艇：

工作原理：潜水艇是通过改变自身重力（用压缩空气来改变两侧水仓内的水的多少）

来实现潜水和上浮的。

(3)、气球和飞艇：

工作原理：气球是利用空气的浮力升空的。气球里充的是密度小于空气的气体。如： 氢气、氦气或热空气。

为了能定向航行而不随风飘荡，人们把气球发展成为飞艇。

(4)、密度计：

原 理： 利用物体的漂浮条件（浮体的性质）来进行工作。

构 造： 下面的铝粒能使密度计竖直立在液体中。

刻 度： 刻度线从上到下，对应的液体密度越来越大（上小下大）；

不均匀：上稀下密。（因为密度计的粗细不均匀）

分 类： 分轻表（量程不大于103 kg / m 3）和重表( 量程大于103 kg /m 3 )两类，分别

用来测量密度小于水和等于水的液体的密度。

（ 密度计有时也叫比重计，它上面的刻度数值表示的是“该液体的密度是

水的密度的倍数” ）

八、计算浮力方法:

1、常用方法：

① 称量法：F 浮= G － F ( 用弹簧测力计测浮力 )。

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 平衡法：漂浮、悬浮时，F 浮 = G ( 二力平衡求浮力 )

④ 定律法：F 浮 = G 排 或F 浮=ρ液V 排g （ 阿基米德原理求浮力，知道物体排 m ρ液

开液体的质量或体积时常用）

⑤根据浮沉条件比较浮力（知道物体质量时常用）

⑥综合法：（略）

2、解答有关浮力的计算题的基本方法、步骤与技巧（单纯计算浮力除外）：

（1）对物体进行受力分析，并画出受力示意图；

（2）根据相应的原理和公式表示出各个力；

（3）根据物体的状态和受力情况用（2）中表示的力列出方程；

（4）解方程求出未知量。