資源簡介

第12章 浮力
【考情聚焦】
考試 命題 年份 重要考點 分值 題型 熱度
2014~2023 比較浮力大小、探究影響浮力 大小的因素 3~6 選擇題、 實驗探究題、 計算應用題
利用浮力測密度
浮力的計算
課標 要求 1.通過實驗認識浮力,探究浮力大小與哪些因素有關。 2.知道阿基米德原理,能運用物體的浮沉條件說明生產生活中的一些現象 (2022版課標與2011版課標要求基本相同)
【回歸教材】
教材鏈接 人教:八下第十章P48~P60　教科:八下第十章P58~P65　北師大:八下第八章P75~P84
知識清單
考點1 浮力
1.定義:浸在液體(或氣體)中的物體受到液體(或氣體)對它 的力,這個力叫作浮力,方向 。
2.產生原因:浸沒在液體中的物體,其上、下表面受到液體對它的壓力 。F浮=F向上-F向下。
3.稱重法測浮力:先在空氣中用彈簧測力計測出物體重力G,再把物體浸在液體中讀出彈簧測力計的示數F拉,則物體所受的浮力為F浮= 。
4.影響因素:物體在液體中所受浮力的大小,跟 和 有關,浸在液體中的體積越大,液體的密度越大,浮力就越 。
【提示】浸在液體中的物體不一定都受到浮力,如橋墩、攔河壩等,因其下底面同河床緊密黏合,水對它向上的壓力F向上=0,故不受浮力作用。
【答案】考點1:1.向上　豎直向上
2.不同
3.G-F拉
4.它浸在液體中的體積　液體的密度　大
考點2 阿基米德原理
1.內容:浸在液體中的物體受到向 的浮力,浮力的大小 它排開的液體所受的重力。
2.公式
F浮= =m排g=
3.適用條件:物體受到液體或氣體的浮力都可用阿基米德原理求解。
【提示】當物體浸沒在液體中時,V排=V物;當物體的一部分浸在液體中,另一部分露在液面上時,V排【答案】考點2:1.上　等于
2.G排　ρ液V排g　液體　排開液體的體積　排開的液體所受的　排開的液體的
考點3 物體的浮沉條件及應用
1.物體的浮沉條件及判斷
上浮 下沉 漂浮 懸浮 沉底
F浮① G物 F浮② G物 F浮③ G物 F浮④ G物 F浮+F支⑤ G物
ρ液⑥ ρ物 ρ液⑦ ρ物 ρ液⑧ ρ物 V排⑨ V物 ρ液⑩ ρ物 V排 V物 ρ液 ρ物 V排 V物
物體處于運動狀態,受到的是非平衡力 是“上浮”的 最終狀態 可以停留在液面下 任何地方且不觸底 是“下沉”的最終狀態
物體處于靜止狀態,受平衡力作用
2.浮力的應用
(1)輪船
①排水量:輪船排開水的 。
②原理:把密度大于水的材料做成空心,可以使排開水的體積增大,從而增大浮力。
③浮力的計算:F浮=m排g=G物。
(2)潛水艇:通過改變自身的 來實現浮沉。
(3)熱氣球和飛艇:充入的是密度比空氣 的氣體,利用充氣和放氣來控制體積,實現上升或下降。
(4)密度計:根據“物體漂浮時受到的浮力等于自身重力”和阿基米德原理F浮=G排=ρ液V排g制成。測量液體密度時,密度計浸入液體的體積越大,待測液體的密度就越小。
【答案】考點3:1.①>　②<　③=　④=　⑤=　⑥>　⑦<　⑧>　⑨<　⑩=　=　<　=
2.(1)①質量　(2)重量　(3)小
教材深挖
圖說物理
教材圖片 考查內容
如圖,人之所以能浮在死海水面上,是因為人體密度① 海水密度。人靜止時,人所受的浮力② 人所受的重力。(均選填“<”、“>”或“=”)
小明將自制的密度計分別放入盛有甲、乙兩種液體的兩個容器中,密度計兩次靜止時的情景如圖所示,從小明觀察到的現象可以判斷:密度計兩次靜止時所受的浮力F甲③ F乙,兩種液體的密度ρ甲④ ρ乙。(均選填“<”、“=”或“>”)
【答案】①<　②=　③=　④<
課堂延伸
1.(JKB教材八下P67“家庭實驗室”改編)如圖,小明自制了一個潛艇模型,為了讓懸浮在水中的潛艇上浮,小明應該 (選填“向右拉”或“向左推”)注射器。在潛艇露出水面前,潛艇所受浮力 ,潛艇上表面所受液體壓強 。(最后兩空均選填“變大”、“變小”或“不變”)
2.(BSD教材八下P81“實驗探究”改編)取一只鞋油管,一次將它擠癟,另一次將它撐開,兩次都擰緊蓋后先后放入同一杯水中,如圖所示。兩次排開水的體積V甲和V乙的大小關系是V甲 V乙;兩次所受的浮力F甲和F乙的大小關系是F甲 F乙。
3.(RJ教材八下P53“想想做做”改編)(多選)如圖所示,把裝有適量水(未滿)的燒杯放在盤子里,再把空的飲料罐緩緩壓入水中,在這個過程中 ( )
A.手對飲料罐的壓力大小不變
B.燒杯中的水對燒杯底部的壓力逐漸增大
C.燒杯底部對托盤的壓力逐漸增大
D.水對飲料罐的浮力可能大于水所受的重力
【答案】課堂延伸1.向左推　不變　變小
2.小于　小于
3.BCD
核心突破
一、浮力的相關計算
方法歸納
方法 圖示及公式 適用條件
公式法 F浮=ρ液gV排 已知ρ液、V排就可用
壓力 差法 F浮=F上-F下 已知形狀規則的物體的: (1)上下表面的壓強及面積。 (2)上下表面的壓力。 (3)上下表面積、浸入液體的深度和液體的密度。 注:滿足一條即可
稱 重 法 F浮=G物-F 已知物體的重力及在液體中受到測力計向上的拉力
平 衡 法 F浮=G物 適用于漂浮或懸浮的物體。 注:懸浮、沉底時,V排=V物; 漂浮時,V排例題1 如圖所示,在容器底部固定一輕質彈簧,彈簧上端連有一邊長為0.1 m的正方體物塊A,當容器中水的深度為20 cm時,物塊A體積的露出水面,此時彈簧恰好處于自然伸長狀態。求:(ρ水=1.0×,g取10 N/kg)
(1)物塊A受到的浮力;
(2)物塊A的密度;
(3)往容器中緩慢加水,至物塊A剛好浸沒在水中,立即停止加水,彈簧伸長了3 cm,此時彈簧對木塊A的作用力F。
變式訓練
變情境 (變題型)(壓力差法)邊長為5 cm的立方體金屬塊,完全浸入水中,其上表面距離水面5 cm。則金屬塊上表面受到水的壓力為 N;金屬塊下表面受到水的壓力為 N;金屬塊受到的浮力為 N。(g取10 N/kg)
變設問 (平衡法)將一個質量為0.2 kg、體積為250 cm3的木塊投入水中,g取10 N/kg。求:
(1)木塊受到的重力;
(2)木塊靜止時受到水的浮力。
【答案】例1　(1)4 N　(2)0.4×103 kg/m3　(3)6 N
變情境　1.25　2.5　1.25
變設問　(1)2 N　(2)2 N
二、浮力的相關判斷
例題2 (多選)甲、乙、丙、丁是四個體積、形狀相同而材料不同的小球,它們在水中靜止時的情況如圖所示,則 ( )
A.所受浮力最小的是甲球
B.乙、丙兩小球質量相同
C.乙、丙、丁所受浮力相同
D.所受浮力最小的是丁球
思維破冰　抓住題目中的條件(體積相等),運用阿基米德原理F浮=ρ液V排g可比較浮力的大小;物體漂浮或懸浮時,浮力等于自身的重力,可以根據G=mg比較小球的質量關系。
變式訓練
變情境 (相同物體,不同液體)如果將同一個雞蛋先后放入密度分別為ρ甲、ρ乙的兩杯鹽水中,雞蛋靜止時的狀態如圖所示,所受的浮力分別為F甲、F乙,下列判斷正確的是 ( )
A.ρ甲<ρ乙　F甲=F乙
B.ρ甲<ρ乙　F甲C.ρ甲>ρ乙　F甲=F乙
D.ρ甲>ρ乙　F甲>F乙
【答案】例2　ABC
變情境　A　
【實驗探究】
實驗導航
實驗1　探究浮力的大小與哪些因素有關
【實驗裝置】
【實驗方法】
(1)探究浮力與物體浸在液體中的體積關系(控制液體 不變,改變物體浸在液體中的體積)。
(2)探究浮力的大小與液體密度的關系(控制 不變,改變液體的密度)。
(3)探究浮力與浸沒的深度的關系(控制液體密度不變,使物體浸沒在液體的不同深度處)。
【實驗原理】
用稱重法計算浮力(F浮= )
【實驗結論】
物體在液體中所受浮力的大小,跟它浸在液體中的體積有關、跟液體的密度有關;物體浸在液體中的體積越大、液體的密度越大,浮力就越大。
實驗母題串考點
1.小麗同學用如圖所示的實驗裝置來探究浮力的大小跟哪些因素有關。
☆制訂計劃與設計實驗
(1)本實驗主要用到的科學探究方法是 法。
(2)確定了測量浮力的方法:用彈簧測力計先測出物重G,接著將物體浸入液體中靜止,讀出測力計對物體的拉力F拉,可計算出物體所受浮力F浮。
其測量原理利用了 。
A.F浮與G是一對平衡力
B.F浮與G是相互作用力
C.F浮與F拉是相互作用力
D.F浮、F拉和G是一組平衡力
☆進行實驗與收集數據
(3)小麗測量物塊重力時的數據如圖a所示,則物塊的重力為 N。
(4)接下來小麗繼續完成相關實驗,其測量數據如圖所示,則物塊浸沒在水中時受到的浮力為 N。
☆分析論證
(5)分析a、b、c三次實驗可知:浸在液體中的物體受到浮力的大小與 有關。
(6)若要探究浸沒在液體中的物體受到浮力的大小與浸沒深度的關系,可選用 圖進行分析比較。
(7)分析a、d、e三次實驗可知:浸在液體中的物體受到浮力的大小與 有關。
☆評估
(8)若先完成實驗c,再完成實驗a,則測得的浮力將 (選填“偏大”或“偏小”)。
拓展設問
(9)根據以上測得的數據,可以計算出該物塊的密度是 kg/m3,液體的密度為 kg/m3。(已知ρ水=1.0×103 kg/m3)
【答案】實驗導航　實驗1　(1)密度　(2)物體浸在液體中的體積
【實驗原理】G-F示
實驗母題串考點
1.(1)控制變量　(2)D　(3)2.4　(4)1　(5)物體排開液體的體積　(6)a、c、d　(7)液體的密度　(8)偏大　(9)2.4×103　0.8×103
實驗導航
實驗2　探究浮力的大小跟排開液體所受重力的關系
【實驗裝置】
【實驗器材】
彈簧測力計、溢水杯、小桶等
(1)彈簧測力計的使用和讀數。
(2)正確使用溢水杯(溢水杯必須裝滿,達到溢水口)。
【實驗過程】
(3)測量物體排開液體的重力的方法(先測出 的重力G1,再測出 的重力G2,則排開的液體所受重力G排= )。
(4)用稱重法測浮力(F浮=G-F拉)。
【實驗結論】
浸在液體中的物體所受浮力的大小 它排開的液體所受的重力。
實驗母題串考點
2.圖1是亮亮同學利用彈簧測力計、溢水杯、金屬塊、小桶和水探究浮力大小與排開液體所受重力的關系的過程情景,其測量數據如圖甲所示。
☆制訂計劃與設計實驗
(1)要想測出金屬塊排開水的重力,溢水杯內水面必須 。
(2)圖1甲中實驗操作順序合理的是 。
☆進行實驗與收集數據
(3)圖1甲中金屬塊浸沒在水中受到的浮力為 N,排開水的重力為 N。
(4)通過實驗可初步得到結論:浸在液體中的物體,受到的浮力大小等于 。
☆分析論證
(5)將燒杯中的水換成濃鹽水,圖1乙中彈簧測力計的示數F (選填“>”、“<”或“=”)3 N。
(6)金屬塊 (選填“一定”或“不一定”)要浸沒在水中。
☆評估
(7)實驗后亮亮又用酒精和濃鹽水代替水重復實驗,重復實驗的目的是 (選填“減小誤差”或“尋找普遍規律”)。
拓展設問
(8)實驗結束后亮亮想利用阿基米德原理測量金屬塊的密度,實驗步驟如圖2:
①讓小空筒漂浮在盛滿水的溢水杯中,如圖2甲;
②將金屬塊浸沒在水中,測得溢出水的體積為18 mL,如圖2乙;
③將燒杯中18 mL水倒掉,從水中取出金屬塊,如圖2丙;
④將金屬塊放入小空筒,小空筒仍漂浮在水面,測得此時溢出水的體積為36 mL,如圖2丁。
請回答下列問題:
A.被測金屬塊的密度是 g/cm3。
B.在實驗步驟③和④中,將沾有水的金屬塊放入小空筒,測出的金屬塊密度將 (選填“偏大”、“不變”或“偏小”)。
【答案】實驗導航　實驗2　(3)空桶　桶和溢出水　G2-G1
【實驗結論】等于
實驗母題串考點
2.(1)到達溢水杯的溢水口　(2)④①②③　(3)1　1　(4)它排開的液體所受的重力　(5)<　(6)不一定　(7)尋找普遍規律　(8)3　不變
【真題精粹】
命題點1 阿基米德原理及浮沉條件的應用(10年5考)
1.(2023·河北)(多選)柱狀容器內加入濃鹽水,把一枚土豆輕輕放入其中,靜止時土豆漂浮在水面上,如圖甲所示;向容器中緩慢注入清水,土豆逐漸下沉;注入適量清水時,土豆懸浮在鹽水中,如圖乙所示;繼續注入清水,土豆沉到容器底部,如圖丙所示。下列說法正確的是( )
A.漂浮在水面上時,土豆受到的浮力與其重力大小相等
B.懸浮在鹽水中時,土豆的密度與此時鹽水的密度相等
C.沉到底部后,土豆受到的浮力可能大于漂浮時受到的浮力
D.沉到底部后,繼續注入清水,土豆受到的浮力不再變化
2.(2018·河北)(多選)水平桌面上放置一底面積為S的薄壁圓筒形容器,內盛某種液體,將質量分別為mA、mB、mC,密度分別為ρA、ρB、ρC的均勻實心小球A、B、C放入液體中,A球漂浮,B球懸浮,C球下沉,如圖所示,它們所受的浮力分別為FA、FB、FC,下列選項正確的是 ( )
A.若mA=mB=mC,則FA=FB>FC
B.將C球截去部分后,剩余部分可能上浮
C.只取出A球,容器中液面的高度降低了
D.三球放入液體前后,液體對容器底部的壓強變化了(mA+mB+)·
命題點2 浮力相關的兩個實驗(10年1考)
3.(2019·河北)小明用如圖所示的裝置探究“影響浮力大小的因素”。(已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)小明利用圖甲所示的實驗裝置,將圓柱體合金塊慢慢浸入水中時,根據測得的實驗數據,作出了彈簧測力計示數F示與合金塊下表面所處深度h的關系圖像(如圖丁中①所示),實驗過程中合金塊所受浮力的變化情況是 。請在圖丁中畫出F浮隨h變化的關系圖像。分析圖像可知,浸在水中的物體所受浮力的大小跟它排開水的體積成 。
(2)將合金塊分別浸沒在水和某液體中(如圖乙、丙所示),比較圖甲、乙、丙可知: 。
(3)合金塊的密度ρ合金= g/cm3。
(4)若用此合金塊制成一空心合金球,當合金球恰好懸浮于圖丙的液體中時,空心部分的體積是 cm3。
真題變式
小明同學想探究“浮力的大小跟排開液體所受重力的關系”。
(1)實驗步驟如圖1所示,甲、乙、丙、丁中的彈簧測力計的示數分別為F1、F2、F3、F4,物體受到的浮力F浮=　　　　。
(2)小明利用三個不同物體a、b、c進行實驗探究,實驗數據如下表:
物體 a b c
物重G/N 1.2 2 2.4
物體浸沒在 水中測力計 的示數F/N 0.7 1.4 1.7
浮力F浮/N 0.5 0.6 0.7
空桶重G0/N 0.6 0.6 0.6
桶與排開水 的總重G1/N 1.1 1.2 1.2
排開水重G排/N 0.5 0.6 0.6
分析表中物體a、b的實驗數據,小明得出的結論是: 。
(3)小明在探究物體c所受浮力的實驗中,排除各種測量誤差因素的影響,發現物體c排開水的重力明顯小于它所受的浮力,請分析實驗操作中造成這種結果的原因: 。
(4)小張利用身邊的器材對小明的實驗進行改進:兩個相同的彈簧測力計A和B、重物、溢水杯(由飲料瓶和吸管組成)、薄塑料杯(質量忽略不計)等器材,裝置如圖2所示。實驗時小張逐漸向下移動水平橫桿,使重物緩慢浸入盛滿水的溢水杯中,觀察到彈簧測力計A的示數逐漸　　　　,彈簧測力計B的示數逐漸　　　　,若彈簧測力計A的示數變化量為ΔFA,彈簧測力計B的示數變化量為ΔFB,則它們的大小關系是ΔFA　　　　(選填“>”、“=”或“<”)ΔFB;
【評估】針對兩種實驗方案,小張實驗裝置的優點是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
命題點3 浮力相關的綜合計算(10年2考)
4.(2020·河北節選)邊長a為20 cm的薄壁正方形容器(質量不計)放在水平桌面上,將質地均勻的實心圓柱體豎直放在容器底部,其橫截面積為200 cm2,高度為10 cm,如圖甲所示,然后向容器內緩慢注入某種液體,圓柱體始終直立,圓柱體對容器底的壓力與注入液體質量的關系如圖乙所示。當圓柱體剛被浸沒時,求它受到的浮力。 (g取10 N/kg)
5.(2017·河北)如圖所示,薄壁圓柱形容器置于水平地面,容器的底面積S=8×1 m2,容器高0.2 m,內盛0.17 m深的水。A1和A2為兩個均勻實心立方體物塊(不吸水),A1的質量為0.185 kg,A2的體積為3.2×10-4 m3。(已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)水對容器底部的壓力為多少
(2)將A1浸沒在水中,靜止后受到容器底對它的支持力為0.6 N,求A1的體積。
(3)將A2緩慢浸入水中,當水對容器底部的壓強最大時,A2的密度至少為多少
【答案】1.AB　2.ACD　
3.(1)先增大后不變　如圖所示:　正比
(2)物體所受浮力與液體的密度有關　(3)4　(4)400
真題變式　(1)F1-F3　(2)物體浸在液體中所受浮力大小等于它排開液體所受的重力　(3)將物體c浸入水中之前,溢水杯中沒有加滿水(或排開的水沒有全部流入小桶)　(4)變小　變大　=
【評估】能同步觀察彈簧測力計A、B示數的變化
4.20 N
5.(1)13.6 N　(2)1.25×1 m3　(3)0.75×103 kg/m3
本章拓展 利用浮力測密度
方法突破
利用浮力測密度的三種方法
方法 圖示 步驟
雙 提 法 (ρ物>ρ液) “一提”解決質量: m石= “二提”解決體積: F浮=G石-F拉 V石=V排= =
石塊密度表達式:ρ石=
三 提 法 (ρ物>ρ液) F水浮=G石-F1拉 =ρ水gV石……① F液浮=G石-F2拉 =ρ液gV石……②
液體密度表達式:ρ液=ρ水
一 漂 一 沉 法 “一漂”得質量: G泥=F浮 =ρ水g(V2-V1) m泥==ρ水(V2-V1) “一沉”得體積: V泥=V3-V1
橡皮泥密度表達式:ρ泥==ρ水
【典例分析】
1.小晴在沙灘上撿到一小塊鵝卵石,想用學過的浮力知識測量它的密度,于是把它拿到了實驗室。她設計的用彈簧測力計、燒杯、水、細線等工具測量的方案如下:
A.用細線將鵝卵石系在彈簧測力計下,測出鵝卵石的重力,記為G;
B.在燒杯內裝入適量水,并用彈簧測力計提著鵝卵石,使它浸沒在水中,記下彈簧測力計的示數F;
C.鵝卵石密度的表達式為ρ石=　　　　(用G、F和ρ水表示)。
【拓展訓練】
2.小明在家里測量土豆的密度(大于水),找來一個不吸水的正方體木塊、一個圓柱形容器,還有待測土豆(不吸水)、刻度尺、細線等。實驗操作和分析如下:
(1)將正方體木塊放入裝有適量水(液體)的容器中,如圖甲,待其靜止后用刻度尺測出露出水面的高度h1;
(2)將土豆放在木塊中央,如圖乙,靜止后測出木塊露出水面的高度為h2。比較甲、乙兩次實驗,分析可知木塊所受浮力大小與 有關;
(3)如圖丙,用質量可忽略不計的細線將土豆系在木塊中央,慢慢放入同一容器中(土豆在下面未觸底),靜止后測出木塊露出水面的高度為h3,靜止后土豆受到的重力和它受到的浮力 (選填“是”或“不是”)一對平衡力;
(4) 乙、丙兩次實驗中,木塊靜止后容器內水面高度 (選填“相同”或“不相同”);
(5)實驗中,小明按照如圖甲、丙、乙的順序操作,則測出土豆的密度值與真實值相比 (選填“偏大”、“偏小”或“不變”),原因是 。
3.小紅用刻度尺、細線、一個厚底薄壁圓柱形的杯子(杯壁厚度不計)和一桶水測出了一塊礦石的密度,步驟如下,請把她的步驟補充完整并寫出礦石密度的表達式。
(1)將裝有適量水的杯子放入桶內的水中,使杯子豎直漂浮在水面上,如圖甲所示,用刻度尺測得杯子外側浸入深度為h1、杯內水深為h2。
(2)把礦石投入杯內水中,杯子依然豎直漂浮在水面上,如圖乙所示,此時測得 和杯內水深為h4。
(3)已知水的密度為ρ水,則礦石密度表達式是　　　　。
【答案】1.
2.(2)排開液體體積　(3)不是　(4)相同　(5)偏大　土豆上附著了水
3.(2)杯子外側浸入深度為h3　(3)ρ水
2

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