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浮力是初中物理的重要知识点,也是物理中考的常考题,较有难度的一类题型就是题目给出的条件较为简单,需要同学们充分挖掘隐藏条件进行求解,本文就例题详细解析这类经典题型的解题思路,希望能给初三学生的复习备考提供帮助。
例题
如图所示的木块浸没在水中,细线对木块的拉力是2N,剪断细线,待木块静止后,将木块露出水面的部分切去,再在剩余的木块上加1N向下的压力时,木块有20cm的体积露出水面.求木块的密度。(g取10N/kg)
1、剪断细线前
对木块进行受力分析,在竖直方向上受到竖直向下的重力G、细线对木块的拉力F和竖直向上的浮力F浮;
根据物体受力平衡的条件:木块静止,处于平衡条件,则木块在竖直方向上的受力和为零,即G+F=F浮;
根据重力、浮力的计算公式:G=ρgV,F浮=ρ水gV排,V排=V,则木块受到的浮力F浮=ρ水gV,木块的自重G=ρgV;
根据题目中的条件和结论:F=2N,G+F=F浮,F浮=ρ水gV,G=ρgV,则ρgV+2=ρ水gV,即木块原来的体积V=2/(ρ水-ρ)g。
2、剪断细线后,切去木块露出水面部分前
对木块进行受力分析,在竖直方向上受到竖直向下的重力G和竖直向上的浮力F浮;
根据物体受力平衡的条件:木块静止,处于平衡条件,则木块在竖直方向上的受力和为零,即剪断细线后,木块受到的浮力F浮=G;
根据浮力的计算公式:F浮=ρ水gV排,G=F浮,G=ρgV,V=2/(ρ水-ρ)g,则ρgV=ρ水gV排,即剪断细线后,木块浸没在水中的体积V排=ρV/ρ水=2ρ/(ρ水-ρ)ρ水g。
3、切去木块露出水面部分后
对木块进行受力分析,在竖直方向上受到竖直向下的重力G、竖直向下的压力N和竖直向上的浮力F浮\;
根据物体受力平衡的条件:木块静止,处于平衡条件,则木块在竖直方向上的受力和为零,即G+N=F浮\;
根据重力的计算公式和结论:G=ρgV,V=V排,V排=ρV/ρ水,V=2/(ρ水-ρ)g,则
切去露出水面部分后,木块的重力G=ρgV/ρ水=2ρ/(ρ水-ρ)ρ水;
根据浮力的计算公式和结论:F浮\=ρ水gV排,V排=V排-△V,△V=20cm,V排=2ρ/(ρ水-ρ)ρ水g,则切去露出水面部分后,木块受到的浮力F浮\=2ρ/(ρ水-ρ)-0.2N;
根据结论和题目中的条件:G+N=F浮\,N=1N,G=2ρ/(ρ水-ρ)ρ水,F浮\=2ρ/(ρ水-ρ)-0.2N,则2ρ/(ρ水-ρ)ρ水+1N=2ρ/(ρ水-ρ)-0.2N,即木块的密度ρ=0.6×10kg/m。
结语
关于浮力的经典题型就是求解浸没在液体中的物体的密度,合理的受力分析和正确计算排开水的体积是解决这类题型的关键步骤,只有认真审题、仔细分析各个力之间的内在关系,根据题目的隐藏条件,确定排开水体积的变化值,并灵活运用浮力的计算公式,才能得到题目中需要求解的量,成功应对这类题型,为物理中考取得高分加油助力!