資源簡介

一、浮力
1．含義：一切浸入液體(或氣體)的物體都受到液體(或氣體)對它豎直向上的力，這個力就稱作浮力。
2．方向：__豎直向上__(與重力方向相反)，浮力的施力物體是液體(或氣體)。
。
成因：液體(或氣體)對物體向上的壓力大于向下的壓力(即向上、向下的壓力差為浮力)。
4．大小：阿基米德原理
浮力的大小等于物體__排開液體的重力__。
公式：__F浮＝G排＝m排g＝ρ液V排g__。
阿基米德原理適用于物體在液體和氣體中所受的浮力計算。
二、物體的浮沉條件
上浮 下沉 懸浮 漂浮 沉底




F浮＞G F浮＜G F浮=G F浮=G F浮＋FN=G
ρ液＞?ρ物 ρ液＜?ρ物 ρ液=?ρ物 ρ液＞ρ物 ρ液＜ρ物
處于動態，受非平衡力作用 可以停留在液體的任何深度處 是“上浮”過程的最終狀態 是“下沉”過程的最終狀態
處于靜態，受平衡力作用
2．漂浮問題“五規律”：
規律一：物體漂浮在液體中，所受的浮力等于它的重力。
規律二：同一物體在不同液體里漂浮，所受浮力相同。
規律三：同一物體在不同液體里漂浮，在密度大的液體里浸入的體積小。
規律四：漂浮物體浸入液體的體積是它總體積的幾分之幾，其密度就是液體密度的幾分之幾。
規律五：將漂浮物體全部浸入液體里，需加的豎直向下的外力等于液體對物體增大的浮力。
三、浮力的利用
1．密度計
工作原理是物體漂浮時F浮＝G物(漂浮時浮力一定，ρ液與V排成反比)。密度計的刻度特點“上小下大、上疏下密”。
2．輪船
采用“空心法”，使船能夠排開更多的水增大浮力漂浮在液面上。輪船的排水量即輪船滿載時排開水的質量，單位為噸。
3．潛水艇
潛水艇的下潛和上浮是靠改變自身重力來實現的。
4．氣球和飛艇
氣球和飛艇是利用空氣的浮力升空的。氣球里充的是密度小于空氣的氣體(氫氣、氦氣或熱空氣)。
四、浮力的計算
1.浮力計算的一般過程
(1)確定研究對象，認準要研究的物體。
(2)分析物體受力情況畫出受力示意圖，判斷物體在液體中所處的狀態。
(3)選擇合適的方法列出等式(一般考慮平衡條件)。
2．計算浮力的主要方法
(1)稱量法：物體在空氣中的重力與物體浸入液體中彈簧測力計拉力的差值等于浮力。計算公式：F浮＝G－F拉。
(2)公式法：F浮＝G排＝ρ液V排g。多數浮力計算需用該公式進行計算。
(3)壓力差法：F浮＝F向上－F向下。
(4)平衡法：
①如果物體在液體中處于漂浮或懸浮狀態，物體只受重力和浮力作用且二力平衡，則F浮＝G物，如圖甲所示。
②如果物體用一繩子向下拉住浮于水中，則F浮＝G物＋F拉，如圖乙所示。
③當物體沉底時，則F浮＝G物－F支持，如圖丙所示。
例1、如圖是探究浮力大小影響因素的實驗。
(1)丁圖中圓柱體所受浮力為____N。
(2)換用飽和食鹽水或酒精重復上述實驗，可以探究浮力大小跟____的關系。
(3)要探究浮力大小和排開液體的重力的關系，還應進行的實驗操作是____。
例2、置于水平桌面上的容器底部放有一個邊長為10cm，密度為0.9×103kg/m3的正方體物塊，如圖甲所示，此時物塊對容器底的壓強為____Pa，當逐漸向容器內倒入某種液體(物塊與容器底未緊密接觸，液體未溢出)，記錄物塊所受浮力F浮與容器內液體的深度h關系如圖乙所示，則液體密度為____kg/m3；當h＝10cm時，物塊處于____(選填“漂浮”“懸浮”或“沉底”)狀態。(g＝10N/kg)
例3、如圖甲所示，水平放置的方形容器里有一個重為8N、邊長為10cm的立方體物塊M，M與容器底部不密合。以5mL/s的恒定水流向容器內注水，容器中水的深度h隨時間t的變化關系如圖乙所示。請解答下列問題：(g取10N/kg)
(1)當t＝140s時，物塊M在水中處于____(選填“沉底”“懸浮”或“漂浮”)狀態。
(2)當t＝140s時，水對容器底部的壓力大小是多少？
(3)圖乙中a的值是多少？
(4)在0～40s和40～140s兩個階段，浮力對物體做功分別是多少？
例4、“蛟龍號”是我國首臺自主設計、自主集成研制、世界上下潛最深的作業型深海載人潛水器。
“蛟龍號”體積約為30m3，空載時質量約22t，最大荷載240kg。
(1)“蛟龍號”空載漂浮在水面時受到的浮力為多大？
(2)若“蛟龍號”某次滿載時下沉是采用注水方式實現的，則至少注入多少立方米的水？(海水密度取1.0×103kg/m3，g取10N/kg)
1.如圖所示，裝滿水的溢水杯放在水平桌面上，將一塊質量為m、體積為V的物塊甲輕輕放入溢水杯中，溢出的水全部用空的小燒杯接住；物塊甲靜止時排開水的體積為V排。則下列說法中，正確的是(　　)
A．物塊甲受到的浮力一定等于mg
B．物塊甲受到的浮力一定等于ρ水gV
C．小燒杯中水的重力一定等于mg
D．小燒杯中水的重力一定等于ρ水gV排
2.如圖所示，放在水平桌面上的三個完全相同的容器內，裝有適量的水，將A、B、C三個體積相同的正方體分別放入容器內，待正方體靜止后，三個容器內水面高度相同。下列說法正確的是(　　)
A．物體受到的浮力大小關系為FA＞FB＞FC
B．三個物體的密度大小關系為ρA＞ρB＞ρC
C．容器底部受到水的壓力大小關系為F甲＞F乙＞F丙
D．容器對桌面的壓強大小關系為p甲＝p乙＝p丙
3.長江上一艘滿載貨物的輪船在卸完一半貨物后。該艘輪船(　　)
A．會浮起一些，所受浮力變小B．會浮起一些，所受浮力變大
C．會下沉一些，所受浮力變大D．會始終漂浮，所受浮力不變
4.如圖甲所示，高5cm、重5N的長方體物塊被彈簧固定在燒杯底部。現向燒杯中勻速緩慢加水，水位高度H隨時間變化如圖乙所示(整個過程中，彈簧每受到1N的力伸長或壓縮1cm，彈簧體積及所受浮力忽略不計)。下列說法正確的是(　　)
A．t1時刻，彈簧處于伸長狀態 B．t1～t2時刻，彈簧的長度變化了15cm
C．t2時刻，物體所受的浮力為10N D．該物體的密度為0.4×103kg/m3
5.小敏對“物體在水中浸沒前受到的浮力是否與浸入深度有關”進行了研究。
(1)將一長方體金屬塊橫放，部分體積浸入水中時，在液面所對的燒杯壁作一標記線，讀出彈簧測力計的示數F甲(如圖甲)為____N；再把金屬塊豎放浸入同一杯水中，當____時，讀出彈簧測力計示數F乙(如圖乙)。比較發現F乙＝F甲，小敏得出：浸沒前物體受到的浮力與浸入深度無關。
(2)圖中兩種狀態時，金屬塊底部受到水的壓強p甲____p乙(選填“大于”“等于”或“小于”)。
6.如圖，“驗證阿基米德原理”的實驗步驟如下：
①用彈簧測力計測出物體所受的重力G(圖甲)；
②將物體浸沒在水面恰好與溢口相平的溢水杯中，用空的小桶接從溢水杯里被物體排開的水，讀出這時測力計的示數F(圖乙)；
③測出接水后小桶與水所受的總重力G1(圖丙)；
④將小桶中的水倒出，測岀小桶所受的重力G2(圖丁)；
⑤分別計算出物體受到的浮力和排開的水所受的重力，并比較它們的大小是否相同。
回答下列問題：
(1)物體浸沒在水中，受到水的浮力F浮＝____，被排開的水所受的重力G排＝____。(用上述測得的物理量符號表示)
(2)指出本實驗產生誤差的原因(寫出兩點)：
(a)____；
(b)____。
(3)物體沒有完全浸沒在水中，____(選填“能”或“不能”)用實驗驗證阿基米德原理。
7.如圖所示，將密度為0.6g/cm3、高度為10cm、底面積為20cm2的圓柱體放入底面積為50cm2的容器中，并向容器內加水。(g取10N/kg)
(1)當水加到2cm時，求圓柱體對容器底的壓力大小。
(2)繼續向容器中加水，當圓柱體對容器底壓力為0時，求圓柱體在液面上方和下方的長度之比。

1．將質量為100g的物體投入盛有100mL酒精的量筒中(已知ρ酒精＝0.8×103kg/m3)，物體靜止后，酒精液面上升到200mL刻度線處，則該物體在量筒中的情況是(　　)
A．物體沉在量筒底部 B．物體漂浮在酒精液面上
C．物體懸浮在酒精中 D．條件不足，無法確定
2.放有適量水的燒杯置于水平桌面上。將一木塊浸沒到水中一定深度后撤去外力，木塊開始上浮，如圖所示，最后漂浮，且有五分之二體積露出水面。下列敘述中，錯誤的是(　　)
A．在露出水面之前，木塊所受浮力不變
B．在露出水面之前，木塊所受浮力大于木塊的重力
C．木塊在浸沒和漂浮兩種情況下，水對燒杯底的壓強相等
D．木塊的密度為0.6g/cm3
3.有甲、乙兩個溢水杯，甲溢水杯盛滿酒精，乙溢水杯盛滿某種液體，將一個不吸水的小球輕輕放入甲溢水杯中，小球浸沒在酒精中，溢出酒精的質量是80g；將小球從甲溢水杯中取出擦干，輕輕放入乙溢水杯中，溢出液體的質量是80g，小球露出液面體積與浸入液體中體積之比為1∶4。已知ρ酒精＝0.8×103kg/m3(g取10N/kg)，下列說法中正確的是(　　)
A．小球靜止于甲溢水杯的底部 B．小球的體積是80cm3
C．液體的密度是1.0×103kg/m3 D．小球的密度是0.9×103kg/m3
4.小明用礦泉水瓶和小玻璃瓶制作了一個“浮沉子”(如圖)。他將裝有適量水的小玻璃瓶瓶口朝下，使其漂浮在礦泉水瓶內的水面上，礦泉水瓶內留有少量空氣，擰緊瓶蓋使其密封。用力擠壓礦泉水瓶側面時“浮沉子”下沉，松手后“浮沉子”即上浮。下列說法錯誤的是(　　)
A．“浮沉子”下沉時，所受重力大于它受到的浮力
B．無論怎樣擠壓礦泉水瓶側面，“浮沉子”不可能懸浮在水中
C．“浮沉子”上浮時，小瓶內的壓縮空氣會將內部的水壓出
D．潛水艇與“浮沉子”浮沉的原理相同
5.如圖，氣球下面用細線懸掛一石塊，它們恰好懸浮在水中。已知石塊與氣球的總重力為G總，則氣球受到的浮力F浮____G總(選填“>”“<”或“＝”)；若水溫升高，石塊將____(選填“上浮”“下沉”或“保持懸浮”)。
6.為探究物體在水中受到的浮力大小與浸入水中的體積和深度的關系，小明和小華把裝滿水的溢水杯放到臺秤上，溢水杯口下方放置一空量筒。用細線系住金屬塊并掛在彈簧測力計上，測力計示數為G。然后將金屬塊緩慢浸入水中，且始終不與杯接觸，如圖。
(1)金屬塊浸沒前的過程中，測力計示數逐漸變小，說明浮力大小逐漸____。據此，小明認為金屬塊受到的浮力隨浸入水中的深度增大而增大；而小華則認為浮力隨浸入水中的體積增大而增大，根據以上實驗你認為下列說法正確的是____。
A．只有小明的觀點合理 B．只有小華的觀點合理
C．兩人的觀點都不合理 D．兩人的觀點都合理
(2)接下來他們繼續實驗，增大金屬塊浸沒在水中的深度，發現測力計的示數始終不變且為F，據此可得出____的觀點不具有普遍性。這個過程中金屬塊受到的浮力F浮＝____。
(3)為了深入研究，他們測出量筒中水的體積V排，水的密度用ρ水表示，其重力G排＝____，通過比較數據發現F浮＝G排，換用不同的物體和液體重復上述實驗，都能得出F浮＝G排，說明決定浮力大小的根本因素是G排。
(4)從金屬塊開始浸入直至浸沒一定深度的過程中臺秤的示數變化情況是____。
7.某中學物理興趣小組的同學為了探究物體在水中不同深度所受浮力的變化情況，將一掛在彈簧測力計下的圓柱體金屬塊緩慢浸入足夠深的水中，在金屬塊接觸容器底之前，分別記下金屬塊下表面所處不同深度h和彈簧測力計相應的示數F。實驗數據如下：
次數 1 2 3 4 5 6 7
h(cm) 0 2 4 6 8 10 12
F(N) 6.75 6.25 5.75 5.25 4.75 4.25 4.25
(1)分析實驗數據，可以得出物體重____N，第4次實驗時，物體受到的浮力為____N。
(2)圖中能正確反映彈簧測力計示數F與金屬塊下表面到水面距離h關系的圖像是____。
8．在探究“浮力的大小跟哪些因素有關”的實驗中(如圖所示)，小明先用彈簧測力計測出金屬塊的重力，然后將金屬塊緩慢浸入液體中不同深度，步驟如圖B、C、D、E、F所示(液體均未溢出)，并將其示數記錄在表中：
實驗步驟 B C D E F
彈簧測力計示數(N) 2.2 2.0 1.7 1.7 1.9
(1)分析比較實驗步驟A和 ，可得出：浮力大小與物體浸沒在液體中的深度無關；分析比較A、B、C、D可知：浮力大小與物體 有關；分析實驗步驟A、E、F可知：浮力的大小還與 有關。
(2)分析實驗數據可知，F中液體密度 (選填“大于”“小于”或“等于”)水的密度。
(3)金屬塊浸沒在水中時受到的浮力大小是 N，金屬塊密度為 kg/m3。(水的密度ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg)
參考答案
例1、（1）5；（2）液體密度(或液體種類)；（3）先用測力計測出空桶的重，再測出圓柱體浸入水中時桶和排開水的總重
【解析】 (1)由圖甲可知，圓柱體所受重力為6N，由圖丙可知，圓柱體所受浮力為6N－1N＝5N，丁圖中圓柱體排開水的體積與丙圖中相同，則其所受浮力不變，仍為5N。
例2、900 1.0×103 漂浮
例3、（1）漂浮； (2)解：t＝140s時，容器內的水重為G水＝ρ水gV水＝1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10－6m3/s×140s＝7N
此時水對容器底部的壓力大小為F＝G物＋G水＝8N＋7N＝15N
答：t＝140s時，水對容器底部的壓力大小為15N。
(3)解：物塊M漂浮時F浮＝G物＝8N。此時，F浮＝ρ水gV排＝ρ水gSha＝8N所以，ha＝＝＝0.08m＝8cm
答：a的值為8。
(4)解：0～40s階段：W＝F浮s＝F浮×0m＝0J(或物體沒有運動，做功為0J)
40～140s階段：浮力恒為8N，浮力做功W′＝F浮′s′＝8N×(0.12m－0.08m)＝0.32J
答：0～40s階段浮力對物體做功為0J；40～140s階段浮力對物體做功為0.32J。
例4、（1）2.2×105N；（2）7.76m3。
【解析】 (1)漂浮時：F浮＝G＝mg＝22×103kg×10N/kg＝2.2×105N。
(2)下沉時，完全浸沒：V排＝V船，
此時：F浮＝ρ海gV排＝1×103kg/m3×10N/kg×30m3＝3×105N，
G滿載＝m總g＝(22×103kg＋240kg)×10N/kg＝222400N＝2.224×105N，
G注水＝F浮－G滿載＝3×105N－2.224×105N＝7.76×104N，
V注水＝＝＝7.76m3。
1.D 2.D 3.A 4.C
5.（1）1.6 水面與標記線相平；（2）小于
6.（1）G－F G1－G2；（2）（a）測力計的精度不夠，測量時測力計未保持靜止等；（b）小桶中的水未倒凈，排開的水未全部流入小桶等；（3）能
7.（1）0.8N；（2）
【解析】 (1)F支＝G－F浮＝ρ物gV物－ρ水gV排＝(ρ物h物―ρ水h浸)gS柱＝(0.6×103kg/m3×0.1m－1.0×103kg/m3×0.02m)×10N/kg×20×10－4m2＝0.8N
∵容器對圓柱體的支持力和圓柱體對容器的壓力是一對相互作用力
∴F壓＝F支＝0.8N
(2)∵圓柱體對容器底的壓力為0
∴容器對圓柱體的支持力為0
∴F浮＝G物
∴ρ水gh下S柱＝ρ物gh物S柱
∴＝＝＝
∴＝＝

1．A 2.C 3.C 4.B
5.< 上浮
6.（1）變大 D；（2）小明 G－F；（3）ρ水V排g；（4）一直不變
7.（1）6.75 1.5；（2）B
8．（1）D、E 排開液體的體積 液體密度；（2）小于；（3）1 2.7×103

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