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- 2022-09-06 发布
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物体的沉浮条件 上浮F浮>G物ρ物<ρ液 漂浮F浮=G物ρ物<ρ液 悬浮（全部浸于水中）F浮=G物ρ物=ρ液下沉F浮ρ液公式推算 假设有一正方体沉于水中， F浮=ρgh2*S-ρgh1*S（可适用于完全或稍微浸没在水中） =ρgS*Δh =ρ液gV排(通用) =G排液 当物体悬浮或漂浮时，F浮=G物=m物g 说明 （1）h2为正方体下表面到水面距离，h1为正方体上表面到水面距离，Δh为正方体之高。 （2）“F浮=ρ液gV排=G排液”最重要。 F浮=ρ液gV排的公式推导：浮力=排开液体所受重力——F浮=G(物体所受重力)排液=m排液g=ρ液gV排所以有F浮+G=0 （3）给出沉浮条件（实心物体，如果是空心物体，则下面公式中的密度表示物体的平均密度，即物体的总质量除以总体积得到的结果） 对于浸没在液体中的物体 1.若F浮>G物，即ρ物<ρ液，物体上浮 2.若F浮ρ液，物体下浮 3.若F浮=G物，即ρ物=ρ液，物体悬浮4.ρ物>ρ液，沉底，G物=F浮+F杯底对物的支持力（三力平衡）露排比公式 如果漂浮（这是重要前提！），则：ρ物∶ρ液=V排∶V物。 其中，V物=V排+V露 它的变形公式 1．（ρ液-ρ物）∶ρ液=V露∶V物 2．ρ物∶（ρ液-ρ物）=V排∶V露 证明：∵漂浮 ∴F浮=G物，即ρ液gV排=ρ物gV物，即ρ液V排=ρ物V物，即ρ物∶ρ液=V排∶V物（交叉相乘）\n四种公式 示重差法：F浮=G-G1（空气中重力减去在水中的重力）（用弹簧测力计） 公式法：F浮=G排=m排g=ρ液gV排（完全浸没） 漂浮法：F浮=G物（又叫平衡法） 压力差法：F浮=F↓-F↑（上下压力差） 特例：当物体和容器底部紧密接触时，即物体下部没有液体。此时物体没有受到液体向上的压力，即F浮=0阿基米德原理 物体浸在液体中排开液体的重力等于物体浸在液体中受到的浮力。即F浮=G液排=ρ液gV排。（V排表示物体排开液体的体积）编辑本段几点疑问 附着在水底的气泡为什么不上浮？ 很多时候我们会看到一些气泡附着在水下的物体上不上浮，如果知道有关“粘滞性”的知识的话就不会感到奇怪了。超流体中不会出现有气泡不上浮的现象，但日常所见的水不是超流体，水是有粘滞性的，虽然很小。熬碗糨糊，就会看到更多的气泡不上浮现象的。小气泡不会上浮，是由于水分子与容器壁间具有一种相互吸附的力，这个力十分微小，浮力总是比它要大的！ 加热的水中会产生气泡，是因为随着水温的升高，水对空气的溶解能力下降，饱和后多余的空气被析解出来并聚集形成气泡。在此过程中由于容器壁是粗糙的，气泡很容易首先被吸附在容器壁上，如果没有浮力作用这些气泡将会永远被吸附在同一位置上，直到气泡中的空气被再次溶解，显然通常情况下是不会有这么顽强的气泡的。你用透明的杯子盛一杯可乐，杯壁上会有很多气泡吧？放上两天，还有气泡么？因为压力减小而溢出的二氧化碳在敞口杯中是不可能被二次溶解的，它们上哪儿了？水的粘滞性和粗糙的容器壁的吸附力是能让小气泡暂时升不起来，但这并不证明它们没受浮力作用。只要时间足够长，浮力最终是会战胜其它力的效应，最终把气泡推上来的。 失重状态下还有浮力么？ 失重状态有两种情况，一是完全失重，二是不完全失重。在地球表面附近，当物体有向下的加速度时，物体即处于失重状态，如果加速度小于自由落体加速度，则处于不完全失重状态，如果加速度等于自由落体加速度，则物体处于完全失重状态。 当液体和浸入在液体内部的物体处于完全失重状态的情况下，物体不受到浮力的作用；而处于不完全失重的状态下，浮力仍存在，但比通常情况下的浮力要减小一些。这是由于当液体不受重力时，其无法流动，且在无重力时流体内压强不再存在，而浮力产生原因为物体受到的上下表面压力差（前提是压强差），所以完全失重时物体将不再受到浮力。 同一物质间是否存在浮力作用？ 没有其它物体的时候，只要有密度差，热水和冷水间也是有浮力作用的，否则热循环就是不可能的。热对流的产生就是由于热水密度比较小所以被冷水的浮力推上来了，虽然冷水和热水并不是两种物体。当然，热量除了对流之外还有扩散、辐射等多种传播方式，某些加热器位于上部的“热得快”能加热到底部的水是很正常的，水导热本来就是很快的。即使流体中没有其它物体，只要有密度差、有引力，就有浮力现象。接触当然是必要的，否则浮力不可能隔空传递。 位于容器底部的物体是否仍然受浮力作用？ 有人说一个位于容器底面上的物体，并和容器底面密切接触，那它就只能受到向下作用于物体表面的液体压力下，所以这个物体不受浮力作用。 上面这段话并不是完全正确的，它成立需要两个条件：\n 1.物体的侧表面必须是竖直方向的，不能倾斜； 2.物体的下表面必须在技术上保证与容器底紧密接触，不能有液体渗入其间。 沉在水底的物体实际上是受到三个力的作用：受的水的浮力，容器对它的支持力，以及自身重力 这时受力情况：F浮+F支=G物 当然如果物体是在水底与容器接触的地方没有空气（真空）时，那么物体就没有受到水的浮力作用。 不同液体间的分层现象 不同液体间的分层现象仍是浮力作用的结果，其根本原因是不同液体的密度不同（见前面的物体的浮沉条件），而不分层的混合液如果并没有相互溶解的话，可能就是它们的密度极其接近，这和水中气泡暂时不上浮的现象是类似的。静置一段时间，或者用离心机加速度强化重力效应，它们是能够被沉淀或分离出层次来的。 液体分层时，计算浮力的V排在哪里？ 有的学生对于油漂浮在水面上的现象，认为油根本没有排开水，怎么会受到浮力呢？比如肉汤碗中水面上的一层油，它的V排是多少呢？ 其实上面的问题中，由于容器的形状限制，油排开的水根本不能通过溢出碗等方式显现出来，但并不是油没有排开水，只是我们没有看到。有下面两个方法将这个V排显示出来：1.将水倒在光滑的水泥地面上，水渍会有一定的面积，此时，在水渍中央轻轻倒上一些油，你会发现在油的挤压下，水渍的分布面积扩大了，这表明油确实排开了水。2.取一个两端开口的U形管（连通器），放入一些水，在其中一个管口倒入油，你会发现这个管中的水面会下降一些，而另一个管中的水面相应地上升，这两个管中水面的高度差，再乘以管的截面积，就是油排开的水的体积。 液体能否浮起比其自身重力更大的物体： 有人根据阿基米德原理的表述认为液体不能浮起比其自身重力更大的物体，其实这是一个错误的推论，原因是原理中表述的是“浮力等于物体排开的液体受到的重力”，注意这里的关键是“排开”，通过巧妙设计，我们完全可以做到让“物体排开的液体的体积”大于“液体原来的总体积”（加引号是为了引起注意)。例如：取一个圆柱形容器（很常见啊），再加工出一个直径比容器的内径稍小一点的圆柱形木块，让两个圆柱体等高，以利于观察。在容器中倒入很少量的水（关键是要使水的质量要远小于圆柱体木块质量），再将圆柱体木块放入容器中，你会发现水在圆柱体的四周上升起来，将木块浮起（效果就是木块比容器口高出一些来）。\n 五、浮力定律 压力差和阿基米德定律在解释浮力产生的原因和大小时，都必须要有物体浸在液体里。 液体没有任何外来物体浸入时，它还会不会有浮力？如果有，我们又应该怎样去解释产生浮力的原因和大小呢？ 其实，浮力是液体的一种属性，由液体自身的特点形成的，它不会因外来物体的浸入而增大或减小、存在或消亡。物体在液中的沉浮是物体在浮力作用下反应出的一种自然现象。而我们该如何透过这些现象，去探寻浮力的本质呢？ 1．压强与深度的关系 人潜入水里，会感到发闷，是因为受到了水的压强。而水的压强又与深度成正比，所以人要潜入到更深的水里，必须要穿潜水服，而我们到达深海则需要乘坐特制的潜水艇。 2．浮力与压强（深度）的关系 我们常常说的船只搁浅是怎么回事呢？为什么枯水季节有些河道不能通航？浅水港为何不能停靠万吨轮船？其实，所有问题都在告诉我们一个事实，物体受到浮力的大小与液体的深度有关。 当船运载货物时，它的载重量越大，吃水就越深；载重量越小，吃水就越浅。而载重量大需要的浮力也会大，载重量小，需要的浮力也小。因此看来，浮力的大小与船只在水中的深度成正比，又正为水的压强也与它的深度成正比。所以，我们仔细研究会发现，船只产生的最大压强与它同深度的水压是一样的，载重量大的船吃水深就是因为它压强大的缘故。 既然浮力会随着液体的深度增加，为什么我们做实验时，弹簧称的读数并不会随物体在液中位置的深浅而变化呢？ 其实，弹簧称称量的物体在液中不但要受到浮力，还同时受到液体对它施加的压力。物体在液中的位置加深时，它受到的浮力增大，而它受到的压力也在同等的增大；当物体在液中的位置变浅，它受到的浮力减小，但它受到的压力也会同等的减小。正是因为浮力和压力同等的增加或减小，弹簧称的读数才不会随物体在液中位置的深浅而变化。 3．浮力与密度的关系 水和植物油都属于液体，但它们的浮力是否相同呢？让我们先把植物油渗进水中，看看会发生什么现象。很快，我们会发现植物油全部浮在水面上，并不与水相溶共存，这是什么原因产生的呢？原来，植物油的密度比水小，产生的压强各不相同，质量重的水便会下沉，质量轻的油便会上升。轮船从谈水河驶入海里，船身会浮起来一些，就是因为海水的密度比淡水大，它的浮力也相应增大的缘故。 总结以上规律，得出如下结论： 浮力的大小与液体的压强（深度）成正比，与它的成正比，与它受到的压力相等，方向相反。在没有任何外力的作用下，液体保持静止状态。 六、物体沉浮的条件 浸没在液体中的物体，当它受到的浮力大于所受的重力时，物体上浮；当它受到的浮力小于所受的重力时，物体下沉；当它受到的浮力等于所受的浮力等于所受的重力时，物体悬浮在液体中。
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