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第10章 浮力 復(fù)習(xí)課
素養(yǎng)目標(biāo)
1.能夠綜合平衡條件、阿基米德原理及變形公式進行浮力、密度、壓強的相關(guān)比較和判斷。
2.能夠綜合平衡條件、阿基米德原理及變形公式進行浮力、密度、壓強的相關(guān)計算。
3.能夠綜合浮沉條件、平衡條件、阿基米德原理及變形公式進行相關(guān)計算。
4.能熟練探究浮力大小的影響因素,會綜合浮力知識測量物質(zhì)密度。
◎重點:結(jié)合浮沉條件、平衡條件、阿基米德原理及變形公式進行相關(guān)的比較和計算。
思維導(dǎo)圖
【單元達標(biāo)】
達標(biāo)點一 利用平衡條件、阿基米德原理公式進行相關(guān)比較和判斷
例1放在水平桌面上的甲、乙兩個相同的容器中盛有同種液體,體積相等的a、b兩個物體在液體中靜止時,兩液面相平,如圖所示。則 ( )
A.物體a的密度大
B.物體b受到的浮力小
C.甲容器底部受到的壓力小
D.兩容器對桌面的壓強一樣大
思路導(dǎo)引　(1)根據(jù)物體的浮沉條件分析物體密度的大小;(2)根據(jù)阿基米德原理判定浮力的大小;(3)根據(jù)p=ρgh判斷甲、乙兩容器中的液體對容器底部的壓強大小,根據(jù)F=pS分析容器底部受到的壓力的大小;(4)容器對桌面的壓力等于容器的重力和容器內(nèi)部物體重力之和,再根據(jù)p=分析桌面受到的壓強的大小。
對點自測
1.如圖所示,將兩個完全相同的小球分別放入盛有兩種不同液體的甲、乙燒杯中,待小球靜止后,兩個燒杯內(nèi)液面高度相同。下列說法正確的是 ( )
A.甲燒杯中小球受到的浮力大
B.乙燒杯中小球排開液體的質(zhì)量大
C.甲燒杯中液體的密度大
D.乙燒杯底部受到液體壓強大
【參考答案】
達標(biāo)點一
例1　D
對點自測
1.C
達標(biāo)點二 利用平衡條件、阿基米德原理公式進行相關(guān)計算
例2　如圖所示,水平桌面上放置有底面積為100 cm2、質(zhì)量為500 g的圓桶,桶內(nèi)裝有30 cm深的某液體。彈簧測力計下懸掛底面積為40 cm2、高為10 cm的圓柱體,從液面逐漸浸入直至浸沒液體中,在圓柱體未進入液體中時,彈簧測力計示數(shù)為18 N,圓柱體浸沒于液體中時,彈簧測力計示數(shù)為12 N(可以忽略圓桶的厚度,過程中液體沒有從桶中溢出,g取10 N/kg)。求:
(1)圓柱體浸沒時受到液體的浮力;
(2)桶內(nèi)液體的密度;
(3)當(dāng)圓柱體浸沒時,圓桶對桌面的壓強。
思路導(dǎo)引　(1)在圓柱體未進入液體中時,彈簧測力計示數(shù)為18 N,求出圓柱體的重力,圓柱體浸沒液體中時,彈簧測力計示數(shù)為12 N,可以求出圓柱體受到的浮力。(2)根據(jù)圓柱體的底面積和高度求出圓柱體的體積,圓柱體浸沒在液體中,根據(jù)阿基米德原理求出液體的密度。(3)圓桶對桌面的壓力等于圓桶的重力、液體重力和圓柱體重力之和與所受拉力的差,知道受力面積,求出圓桶對桌面的壓強。
對點自測
2.水平桌面上放有一圓柱形溢水杯,它的重為3 N、底面積為300 cm2、溢水口距杯底20 cm,內(nèi)裝水的深度為18 cm。將一體積為1000 cm3、密度為0.9 g/cm3的正方體木塊緩慢放入水中,不計溢水杯厚度。求:(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
(1)木塊的質(zhì)量m木;
(2)木塊放入前,水對溢水杯底的壓力F;
(3)木塊放入水中靜止后,溢水杯對桌面的壓強p。
·方法突破·
求解浮力問題的五個基本步驟
第一步:明確研究對象(受力物體)。
第二步:明確研究對象的運動狀態(tài)(漂浮、懸浮、沉底、上浮或下沉等)。
第三步:對研究對象進行受力分析,并畫出受力示意圖(除分析重力、浮力外,還要注意是否有其他相關(guān)聯(lián)的物體對它有拉力、壓力等)。
第四步:列出物體處于平衡狀態(tài)下的力的平衡方程(在展開方程時,應(yīng)注意抓住問題的關(guān)鍵字“全浸”“部分浸”“漂浮”“沉底”“露出水面”等)。
第五步:列等式、解方程求出未知量。
【參考答案】
達標(biāo)點二
例2
解:(1)由題可知,物體重G柱=18 N,浸沒液體中時,圓柱體受到的拉力F拉=12 N,
圓柱體受到的浮力:F浮=G柱-F拉=18 N-12 N=6 N;
(2)因為圓柱體浸沒,則有
V排=V柱=S柱h=40 cm2×10 cm=400 cm3=4×10-4 m3,
由阿基米德原理可得,F浮=ρ液gV排,
6 N=ρ液×10 N/kg×4×10-4 m3
解得液體的密度為:ρ液=1.5×103 kg/m3;
(3)液體的質(zhì)量:m液=ρ液V液=1.5×103 kg/m3×100×30×10-6 m3=4.5 kg,
液體的重力:
G液=m液g=4.5 kg×10 N/kg=45 N,
圓桶的重力:G桶=m桶g=0.5 kg×10 N/kg=5 N,
則總重力:G總=G液+G桶+G柱=45 N+5 N+18 N=68 N,
圓桶放在水平桌面上,圓桶對桌面的壓力:
F=G總-F拉=68 N-12 N=56 N,
此時圓桶對桌面的壓強:
p===5600 Pa。
對點自測
2.解:(1)根據(jù)ρ=知,木塊的質(zhì)量為:m木=ρ木V木=0.9 g/cm3×1000 cm3=900 g=0.9 kg;
(2)杯底受到水的壓強:
p水=ρgh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.18 m=1.8×103 Pa,
根據(jù)p=知,水對溢水杯底的壓力為:
F=pS=1.8×103 Pa×300×10-4 m2=54 N;
(3)木塊的重力為:G= mg=0.9 kg×10 N/kg=9 N,
因為木塊的密度小于水的密度,所以木塊放入水中處于漂浮狀態(tài),浮力等于重力,即F浮=G=9 N,排開水的體積為:
V排===9×10-4 m3
水面上升的高度為:
Δh===0.03 m=3 cm>20 cm-18 cm=2 cm,
所以木塊放入水中后有水溢出;根據(jù)阿基米德原理和漂浮的條件知,F浮=G=G排,所以放入木塊后,溢水杯內(nèi)水的質(zhì)量加上木塊的質(zhì)量等于溢水杯裝滿水時的總質(zhì)量;溢水杯裝滿水時的總體積:
V水=Sh=300 cm2×20 cm=6000 cm3=6×10-3 m3,
由ρ=可得,溢水杯內(nèi)裝滿水的質(zhì)量:
m水=ρ水V水=1.0×103 kg/m3×6×10-3 m3=6 kg,
溢水杯內(nèi)水的重力為:G水=m水g=6 kg×10 N/kg=60 N,
溢水杯裝上水后的總重力為:
G總=G水+G容器=60 N+3 N=63 N,
溢水杯對桌面的壓力:F=G總=63 N,
溢水杯對桌面的壓強:
p'===2100 Pa。
達標(biāo)點三 探究浮力大小的影響因素
例3　在探究“浮力的大小跟哪些因素有關(guān)”的實驗中,小月做了如圖所示的實驗。
(1)分析 (填實驗序號)兩次實驗數(shù)據(jù),可知浮力大小與物體浸沒在 無關(guān)。
(2)分析③⑤兩次實驗,可知浸在液體中的物體受到浮力的大小與液體的密度有關(guān)。
(3)若先完成實驗②,再完成實驗①,則測得的浮力將 (選填“偏大”或“偏小”)。
(4)根據(jù)圖中實驗數(shù)據(jù)計算出物體的密度為 kg/m3。
思路導(dǎo)引　(1)要探究浮力大小與物體浸沒在液體中的深度無關(guān),需要控制液體的密度和排開液體的體積相同,改變物體所處的深度;(2)分析比較③⑤兩次實驗數(shù)據(jù)找出相同量和不同量,根據(jù)控制變量法分析解答;(3)根據(jù)物體上沾上水以及F浮=G-F示分析解答;(4)根據(jù)重力公式求出物體的質(zhì)量,求出浸沒在水中受到的浮力,利用阿基米德原理求排開水的體積,可得物體的體積,再利用密度公式求物體的密度。
對點自測
3.在“探究影響浮力大小的因素”實驗中,同學(xué)們根據(jù)生活經(jīng)驗,提出了浮力大小可能與下列因素有關(guān)的猜想:
①與物體浸入液體中的深度有關(guān);②與物體排開液體的體積有關(guān);③與液體的密度有關(guān)。
(1)請你寫出能夠支持猜想③的一個生活現(xiàn)象: 。
(2)進行探究時,實驗步驟和彈簧測力計的示數(shù)如圖所示。其中序號b中物體P所受浮力大小為 N。
(3)分析a、c、d三次實驗,可知浮力大小與物體浸沒在液體中的深度 (選填“有關(guān)”或“無關(guān)”),分析 三次實驗,可知浮力大小與物體排開液體的體積有關(guān),分析a、d、e三次實驗,可知在物體排開液體的體積一定時,液體密度越大,物體受到的浮力 (選填“越大”或“越小”)。
(4)本實驗不僅可以探究影響浮力大小的因素,從實驗數(shù)據(jù)還可求出物體P的密度為
kg/m3。(已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
【參考答案】
達標(biāo)點三
例3
(1)③④　液體中的深度
(3)偏大
(4)4×103
對點自測
3.(1)向清水中加鹽能使雞蛋上浮
(2)1.4
(3)無關(guān)　a、b、c　越大
(4)2.4×103
單元實踐作業(yè)
了解深潛器的浮沉原理
查閱資料,了解我國“奮斗者”號載人潛水器的深潛信息,討論其所受液體壓強和浮力大小的影響因素。

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