資源簡介

第9講 浮力
【回歸教材】
知識(shí)清單
考點(diǎn)1 浮力
1.定義:浸在液體中的物體受到的 的托力,這個(gè)力叫作浮力。
2.產(chǎn)生原因:浸沒在液體中的物體,其上、下表面受到液體對它的 不同。
3.方向: 。
4.影響浮力大小的因素:物體受到的浮力大小與物體浸在液體中的 和液體的 有關(guān);與物體的密度和物體浸沒在液體中的深度無關(guān)。
考點(diǎn)公關(guān)
例題1 關(guān)于浮力的說法你認(rèn)為不正確的是 ( )
A.將一石塊拋入水中,石塊在下沉過程中不受浮力
B.在水中上升的木塊受到浮力
C.在海邊游泳的人受到海水對他產(chǎn)生的浮力
D.在空中上升的氫氣球受到空氣對它的浮力
思路點(diǎn)撥
浮力產(chǎn)生的原因是浸在液體(氣體)里的物體受到的向上和向下的壓力存在著壓力差,根據(jù)這個(gè)產(chǎn)生原因去分析此題。
【答案】1.向上
2.壓力
3.豎直向上
4.體積　密度
例題1　A
考點(diǎn)2 阿基米德原理
1.內(nèi)容:浸在液體中的物體受到向上的浮力,浮力的大小等于它排開的液體所受的重力大小。
2.公式:F浮=G排=
3.變形公式:求液體密度ρ液=,求排開液體的體積V排=。(注意:阿基米德原理也可以用于計(jì)算物體在氣體中所受的浮力大小)
考點(diǎn)公關(guān)
例題2 把一石塊放入盛滿酒精的杯子中溢出酒精24 g,把這石塊放入盛滿水的杯子中溢出的水的質(zhì)量是( )
A.大于24 g B.等于24 g
C.小于24 g D.無法判斷
思路點(diǎn)撥
首先判斷石塊的浮沉狀態(tài),獲得V物與V排的關(guān)系;再根據(jù)阿基米德原理找到排出液體質(zhì)量的表達(dá)式m排=ρ液V排;最后在V排相同的情況下,由ρ水>ρ酒精得到排出水的質(zhì)量要大于排出酒精的質(zhì)量。
【答案】2.ρ液gV排
例題2　A
考點(diǎn)3 物體的浮沉條件
上浮 下沉 漂浮 懸浮 沉底
F浮>G F浮實(shí)心體 ρ液>ρ物 ρ液<ρ物 ρ液>ρ物 V排處于動(dòng)態(tài)(運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不斷改變),受力不平衡 是“上浮”的最終狀態(tài) 可以停留在液體的任何深度處 是“下沉”的最終狀態(tài)
處于靜態(tài),受平衡力作用
考點(diǎn)4 物體的浮沉條件的運(yùn)用
1.輪船:采用“空心”的方法來增大排開液體的體積從而增大浮力。輪船的滿載排水量就是輪船滿載時(shí)排開水的質(zhì)量。
2.潛水艇:通過向水艙中充水或從水艙中排水來改變自身的重力,從而實(shí)現(xiàn)上浮、懸浮或下沉。
3.氣球和飛艇:其氣囊中充的是密度小于空氣密度的氣體,可以通過改變氣球或氣囊中氣體的體積(或質(zhì)量)來改變氣球和飛艇受到的浮力大小,從而實(shí)現(xiàn)升降。
4.密度計(jì):測定液體密度的儀器,在液體中處于漂浮狀態(tài),同一密度計(jì)漂浮在不同的液體中,受到的浮力相同,密度計(jì)浸入液體的體積越大(小),該液體的密度越小(大)。
考點(diǎn)公關(guān)
例題3 094型戰(zhàn)略核潛艇是我國自主研發(fā)的目前國內(nèi)最先進(jìn)的核潛艇,下列有關(guān)該潛艇說法正確的是 ( )
A.核潛艇通過改變浮力大小來實(shí)現(xiàn)上浮和下沉
B.浸沒在水中的核潛艇所受浮力的方向是豎直向下
C.浸沒在水中的核潛艇下潛時(shí),深度越深浮力越大
D.漂浮在水面的核潛艇所受的浮力與自身重力是一對平衡力
思路點(diǎn)撥
(1)核潛艇是通過改變自身重力來實(shí)現(xiàn)上浮和下沉的;(2)浸沒在水中的核潛艇所受浮力的方向是豎直向上;(3)浸沒在水中的核潛艇下潛時(shí),排開水的體積不變,水的密度不變,根據(jù)F浮=ρ液gV排可知所受浮力的變化情況;(4)物體在兩個(gè)力的作用下保持平衡,則這兩個(gè)力是一對平衡力。
【答案】例題3　D
核心突破
物體的浮沉條件及其應(yīng)用
例題 兩個(gè)相同的實(shí)心小球,分別放入甲、乙兩個(gè)裝有不同液體的燒杯中,如圖所示,此時(shí)小球受到的浮力分別為F甲、F乙,液體密度分別為ρ甲、ρ乙,則 ( )
A.F甲B.F甲>F乙　ρ甲>ρ乙
C.F甲=F乙　ρ甲=ρ乙
D.F甲=F乙　ρ甲>ρ乙
解題思維導(dǎo)圖
變式訓(xùn)練
1.小明看到清淤作業(yè)人員正在將水塘底部的淤泥搬運(yùn)到船上。他想:水面高度會(huì)變化嗎 于是進(jìn)行了探究:首先,將石塊a放入裝有水的燒杯中,如圖所示;然后,將石塊a從水中拿出并輕輕放在不吸水的木塊b上,它們處于漂浮狀態(tài),則水面高度將( )
A.下降 B.上升
C.不變 D.無法判斷
2.在研究物體浮沉條件時(shí),實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)將一個(gè)新鮮雞蛋投入清水中,逐漸向水中加鹽并輕輕攪拌,使雞蛋由沉底至懸浮最終處于漂浮狀態(tài)。下列說法正確的是( )
A.雞蛋在清水中受到的浮力大小等于重力
B.雞蛋懸浮時(shí)受到的浮力大于受到的重力
C.雞蛋在出水的過程中受到的浮力逐漸變大
D.雞蛋懸浮與漂浮時(shí)受到的浮力大小相等
【答案】例題　D
變式訓(xùn)練　
1.B　【解析】 由圖可知,b漂浮,=Gb,a沉底,+,即將石塊a放在木塊b上置于裝有水的燒杯中,排開水的體積比原來大了,則水面高度將升高。
2.D　【解析】雞蛋在清水中沉底時(shí),受到的浮力小于重力,故A錯(cuò)誤;根據(jù)物體在液體中的浮沉條件可知,雞蛋懸浮時(shí)受到的浮力等于受到的重力,故B錯(cuò)誤;雞蛋在出水的過程中雞蛋排開液體的體積變小,由F浮=ρ液gV排可知,雞蛋所受浮力變小,直到受到的浮力等于受到的重力,雞蛋最終漂浮在水面,故C錯(cuò)誤;根據(jù)物體在液體中的浮沉條件可知:雞蛋懸浮和漂浮在水面時(shí),受到的浮力等于受到的重力,由于雞蛋的重力不變,則雞蛋懸浮與漂浮時(shí)受到的浮力大小相等,故D正確。
【實(shí)驗(yàn)探究】
回歸教材——圖說物理
教材圖片 考查內(nèi)容
如圖,一重為0.5 N的雞蛋沉在水底,向水中加入食鹽并攪拌,雞蛋仍沉在水底,此過程中雞蛋受到的浮力 (選填“變大”、“變小”或“不變”);繼續(xù)加入食鹽并攪拌,雞蛋上浮,上浮過程中雞蛋受到的浮力 (選填“>”、“=”或“<”)0.5 N;最終靜止時(shí),雞蛋排開的鹽水所受重力 (選填“>”、“=”或“<”)0.5 N
小明將自制的密度計(jì)分別放入盛有甲、乙兩種液體的兩個(gè)容器中,密度計(jì)兩次靜止時(shí)的情景如圖所示,從小明觀察到的現(xiàn)象可以判斷:密度計(jì)兩次靜止時(shí)所受浮力F甲 (選填“<”、“=”或“>”)F乙,兩種液體的密度ρ甲 ρ乙
【答案】變大　>　=　=　<
圍繞課標(biāo)——課標(biāo)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)導(dǎo)航
實(shí)驗(yàn)一:探究浮力的大小與哪些因素有關(guān)
實(shí)驗(yàn)步驟
(1)探究浮力大小是否跟物體浸沒的深度有關(guān)。
如圖所示,把彈簧測力計(jì)懸掛的物體浸沒在同一種液體中,并分別停在液體內(nèi)不同的深度,觀察彈簧測力計(jì)的示數(shù)是否相同。
(2)探究浮力的大小是否跟物體浸在液體中的體積有關(guān)。
如圖所示,把一個(gè)柱狀物體豎直懸掛在彈簧測力計(jì)下,使物體浸在液體中的體積逐漸增大,觀察彈簧測力計(jì)示數(shù)的變化。
(3)探究浮力大小是否跟液體的密度有關(guān)。
把懸掛在彈簧測力計(jì)下的同一物體先后浸沒在不同液體的同一深度,觀察彈簧測力計(jì)的示數(shù)變化。
實(shí)驗(yàn)結(jié)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(guān)、跟液體的密度有關(guān)。物體浸在液體中的體積越大、液體的密度越大,受到的浮力就越大。
實(shí)驗(yàn)?zāi)割}串考點(diǎn)
母題 小麗同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來探究浮力的大小跟哪些因素有關(guān)。
制訂計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
(1)本實(shí)驗(yàn)主要用到的科學(xué)探究方法是　。
(2)用彈簧測力計(jì)先測出物重G,接著將物體浸入液體中靜止時(shí),讀出測力計(jì)對物體的拉力F拉,可計(jì)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集數(shù)據(jù)
(3)小麗測量物塊重力時(shí)的數(shù)據(jù)如圖a所示,則物塊的重力為 N。
(4)接下來小麗繼續(xù)完成相關(guān)實(shí)驗(yàn),其測量數(shù)據(jù)如圖所示,則物塊浸沒在水中受到浮力為 N。
分析與論證
(5)分析a、b、c三次實(shí)驗(yàn)可知:浸在液體中的物體受到浮力的大小與 有關(guān)。
(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(guān)系,可選用 圖進(jìn)行分析比較。
(7)分析a、d、e三次實(shí)驗(yàn)可知:浸在液體中的物體受到浮力的大小與 有關(guān)。
評估
(8)若先完成實(shí)驗(yàn)c,再完成實(shí)驗(yàn)a,則測得的浮力將 (選填“偏大”或“偏小”)。
拓展設(shè)問
根據(jù)以上測得的數(shù)據(jù),可以計(jì)算出該物塊的密度是 kg/m3,e中液體的密度為
kg/m3。(已知ρ水=1×103 kg/m3)
【答案】(1)控制變量法
(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
拓展設(shè)問　2.4×103　0.8×103
實(shí)驗(yàn)導(dǎo)航
實(shí)驗(yàn)二:探究浮力的大小跟排開液體所受重力的關(guān)系
實(shí)驗(yàn)步驟
(1)如圖甲所示,用彈簧測力計(jì)測出物體所受的重力。
(2)如圖乙所示,用彈簧測力計(jì)測出小桶所受的重力。
(3)如圖丙所示,把被測物體浸沒在盛滿水的溢水杯中,讀出這時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)。同時(shí)用小桶收集物體排開的水。
(4)如圖丁所示,測出小桶和物體排開水所受的總重力。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論
浸沒在液體中的物體所受的浮力等于它排開液體所受到的重力。
實(shí)驗(yàn)誤差分析
(1)先將物體放入水中測拉力,再測物體的重力(物體沾水所測重力偏大,所測浮力偏大)。
(2)先測桶和排開液體的重力,再測桶的重力(所測桶沾水重力偏大,所測排開液體的重力偏小)。
(3)溢水杯中沒有裝滿水(所測排開液體的重力偏小)。
實(shí)驗(yàn)?zāi)割}串考點(diǎn)
母題甲、乙兩圖是亮亮同學(xué)利用彈簧測力計(jì)、溢水杯、金屬塊、小桶和水探究“浮力大小與排開液體的重力的關(guān)系”的過程情景,其測量數(shù)據(jù)如圖甲所示。
制訂計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
(1)要想測出金屬塊排開的水所受的重力,溢水杯內(nèi)水面必須 。
(2)圖甲中實(shí)驗(yàn)操作順序合理的是　。
進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集數(shù)據(jù)
(3)圖甲中金屬塊浸沒在水中受到的浮力為 N,排開水受到的重力為 N。
(4)通過實(shí)驗(yàn)可初步得到結(jié)論:浸在液體中的物體,受到的浮力大小等于它　。
分析與論證
(5)將燒杯中的水換成鹽水,圖乙中彈簧測力計(jì)的示數(shù)F (選填“>”、“<”或“=”)3 N。
(6)實(shí)驗(yàn)后小組成員又進(jìn)行了交流,要驗(yàn)證阿基米德原理,金屬塊 (選填“一定”或“不一定”)要浸沒在水中。
評估
(7)實(shí)驗(yàn)后該同學(xué)又用酒精和鹽水代替水重復(fù)實(shí)驗(yàn),重復(fù)實(shí)驗(yàn)的目的是 (選填“減小誤差”或“尋找普遍規(guī)律”)。
【答案】(1)到達(dá)溢水杯的溢水口
(2)④①②③
(3)1　1
(4)排開的液體受到的重力
(5)<
(6)不一定
(7)尋找普遍規(guī)律
【真題精粹】
考向1 物體的浮沉條件應(yīng)用(6年4考)
1.(2022·江西)如圖所示,在家庭小實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)想讓沉底的雞蛋漂浮在水面上,下列操作可行的是 ( )
A.向杯子中加鹽 B.向杯子中加水
C.倒出少量的水 D.輕輕搖晃杯子
2.(2020·江西)如圖所示,A、B兩物塊以不同方式組合,分別靜止在甲、乙兩種液體中,由此可判斷ρ甲 ρ乙;若A物塊在兩種液體中受到的浮力分別為F甲、F乙,則F甲 F乙。(均選填“>”、“<”或“=”)
3.(2019·江西)“遠(yuǎn)征號(hào)”潛水艇在南海執(zhí)行任務(wù),根據(jù)任務(wù)的要求,潛水艇需要在不同深度處懸浮,若海水密度保持不變,則下列說法錯(cuò)誤的是 ( )
A.潛水艇排開海水的體積相等
B.潛水艇所受的重力大小不相等
C.潛水艇所受的浮力大小相等
D.潛水艇所受的浮力與重力大小相等
4.(2019·江西)(多選)只用量筒、長方體小木塊、長細(xì)針、水、密度未知的鹽水,能測出的物理量是(溫馨提示:長方體小木塊不吸水,ρ木<ρ水) ()
A.木塊的質(zhì)量 B.木塊的密度
C.木塊的高度 D.鹽水的密度
5.(2023·濟(jì)南)把一塊石頭和一個(gè)西紅柿同時(shí)放入水中,它們靜止時(shí)西紅柿漂在水面上,而石頭沉入了水底,如圖所示。石頭和西紅柿在水中受到的浮力的大小相比較 ( )
A.石頭受到的浮力更大些
B.西紅柿受到的浮力更大些
C.石頭和西紅柿受到的浮力一樣大
D.無法比較石頭和西紅柿受到的浮力大小
【答案】1.A　【解析】雞蛋沉底,說明雞蛋受到的浮力小于其重力,即F浮2.>　>
【解析】由于A、B兩物塊兩次靜止時(shí)分別處于漂浮和懸浮狀態(tài),所以受到的浮力都等于物塊受到的重力,即F浮=G;由圖知,物塊A、B排開液體的體積V乙排>V甲排,由F浮=ρ液gV排可知ρ甲>ρ乙,圖中A物塊在兩種液體中都浸沒,排開液體的體積相同,根據(jù)F浮=ρ液gV排知,A物塊在甲液體中受到的浮力大于A物塊在乙液體中受到的浮力,即F甲>F乙。
3.B　【解析】潛水艇在不同深度處懸浮,排開海水的體積相同;根據(jù)阿基米德原理可得所受的浮力也相等;浮力等于重力,所以重力也相等。
4.ABD　【解析】用量筒可以用來測量小木塊漂浮在水面上時(shí)排開水的體積,根據(jù)阿基米德原理計(jì)算出小木塊受到的浮力,浮力等于重力,即可計(jì)算出小木塊的質(zhì)量,故A正確;然后用長細(xì)針將小木塊壓入水中,可測出小木塊的體積,根據(jù)質(zhì)量除以體積得出小木塊的密度,故B正確;因?yàn)闊o法測量木塊的底面積,因此無法測量木塊的高度,故C錯(cuò)誤;再用量筒測出小木塊放入鹽水中漂浮時(shí)的體積,根據(jù)阿基米德原理可計(jì)算出鹽水的密度,故D正確。
5.A
考向2 浮力大小的影響因素(6年2考)
6.(2023·江西)【探究名稱】探究浮力大小與物體的形狀是否有關(guān)
【問題】某同學(xué)探究完浮力大小與液體密度和物體排開液體體積的關(guān)系后,還想知道浮力大小是否與物體的形狀有關(guān)。于是,該同學(xué)進(jìn)行了如下探究。
【證據(jù)】該同學(xué)用一塊橡皮泥(不吸水)、一個(gè)彈簧測力計(jì)、燒杯、水和細(xì)線,按如下步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
①如圖a所示,用彈簧測力計(jì)測出橡皮泥的重力為 N;
②如圖b所示,將橡皮泥捏成實(shí)心長方體浸沒在水中,讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù);
③如圖c所示,將同一塊橡皮泥捏成實(shí)心圓柱體浸沒在水中,讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù);
④如圖d所示,將同一塊橡皮泥捏成實(shí)心球體浸沒在水中,讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)。
【解釋】
(1)圖b中橡皮泥受到的浮力大小為 N;
(2)由以上實(shí)驗(yàn)可知,浮力大小與物體的形狀 。
【交流】
(1)本實(shí)驗(yàn)在其他因素都相同的前提下,只改變物體的形狀來進(jìn)行探究。在物理學(xué)中,這種研究方法稱為 。
(2)在第④步實(shí)驗(yàn)中,將橡皮泥從圖d位置向下移放到圖e位置時(shí),深度增加,橡皮泥所受浮力大小 (選填“變大”、“變小”或“不變”),說明浮力大小與 無關(guān)。
(3)若用刻度尺和彈性較好的橡皮筋來替代彈簧測力計(jì),能否完成本實(shí)驗(yàn)的探究 。
【答案】6.【證據(jù)】①4
【解釋】(1)2
(2)無關(guān)
【交流】(1)控制變量法
(2)不變　深度
(3)能
【解析】【證據(jù)】①由圖可知,彈簧測力計(jì)的分度值為0.2 N,則橡皮泥的重力為4 N。
【解釋】(1)由a圖可知,物體的重力為G=4 N,由b圖可知橡皮泥浸沒在水中彈簧測力計(jì)的示數(shù)為F=2 N,則此時(shí)橡皮泥受到的浮力為F浮=G-F=4 N-2 N=2 N。
(2)由以上實(shí)驗(yàn)可知,同一橡皮泥捏成不同形狀的物體浸沒在水中,彈簧測力計(jì)的示數(shù)相同,根據(jù)稱重法可知,受到的浮力相等,所以說明浮力大小與物體的形狀無關(guān)。
【交流】(1)本實(shí)驗(yàn)在其它因素都相同的前提下,只改變物體的形狀來進(jìn)行探究。在物理學(xué)中,這種研究方法稱為控制變量法。
(2)在第④步實(shí)驗(yàn)中,將橡皮泥從圖d位置向下移放到圖e位置時(shí),深度增加,但水的密度、排開水的體積不變,由F浮=ρ液gV排可知它受到的浮力不變,根據(jù)F=G-F浮,彈簧測力計(jì)的示數(shù)不變,由此說明浮力的大小與深度無關(guān)。
(3)用刻度尺和彈性較好的橡皮筋來替代彈簧測力計(jì),用橡皮筋吊著橡皮泥浸入水中,記錄橡皮筋的長度,比較每次橡皮筋的長度可以知道拉力的大小,從而可以比較橡皮泥受到的浮力大小,所以能完成本實(shí)驗(yàn)的探究。
考向3 浮力的計(jì)算(6年1考)
7.(2021·江西)地球氣候變暖,冰川熔化加劇,是造成海平面變化的原因之一。小明同學(xué)根據(jù)所學(xué)知識(shí),通過比較冰川完全熔化成水后水的體積與冰川熔化前排開海水的體積,就能推斷海平面的升降。如圖所示,這是冰川漂浮在海面上的情景,若冰川的質(zhì)量為m冰,海水的密度為ρ海,水的密度為ρ水,且ρ海>ρ水,g用符號(hào)表示。求:
(1)冰川熔化前受到的浮力;
(2)冰川熔化前排開海水的體積;
(3)冰川完全熔化成水后水的體積;
(4)推斷海平面的升降,并說明理由。
8.(2023·宜賓)如圖甲,用輕質(zhì)細(xì)線將一不吸水的木塊懸掛在彈簧測力計(jì)下,靜止時(shí)測力計(jì)讀數(shù)為3 N;如圖乙,將該木塊靜置于平放的盛水容器中,木塊有的體積露出水面;如圖丙,用豎直向下的力F壓該木塊時(shí),木塊剛好全部浸入水中且靜止。已知水的密度為1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。求:
(1)圖乙中木塊所受的浮力大小;
(2)木塊的體積;
(3)木塊的密度;
(4)圖丙中F的大小。
【答案】7.【解】(1)因?yàn)楸ㄆ?所以冰川熔化前受到的浮力等于重力,即F浮=G=m冰g
(2)根據(jù)阿基米德原理F浮=ρ海V排g知,冰川熔化前排開海水的體積:V排====
(3)因?yàn)楸ㄈ刍伤筚|(zhì)量不變,所以m水=m冰,若冰川中的冰全部熔化成水,水的體積:V水==
(4)因ρ海>ρ水,所以由V排=和V水=可知,V排8.【解】(1)由圖甲可知,木塊的重力G=3 N;圖乙中木塊為漂浮狀態(tài),所以木塊受到的浮力F浮=G=3 N;
(2)圖乙中木塊排開水的體積:
V排===3×10-4 m3
由題意可知,V排=(1-)V木,
則:V木=V排=×3×10-4 m3=5×10-4 m3
(3)木塊的質(zhì)量:m===0.3 kg
木塊的密度:ρ===0.6×103 kg/m3
(4)圖丙中木塊浸沒時(shí)受到的浮力:
F浮1=ρ水gV排1=1×103 kg/m3×10 N/kg×5×10-4 m3=5 N
此時(shí)木塊受平衡力,則:
F=F浮1-G=5 N-3 N=2 N
2

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