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15481300第4講 : 浮力綜合構(gòu)成物質(zhì)的奧秘

第4講 : 浮力綜合構(gòu)成物質(zhì)的奧秘

學(xué)習(xí)目標(biāo)
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.掌握浮力的計(jì)算方法，并會(huì)應(yīng)用其方法計(jì)算浮力；
2.掌握對(duì)容器底部的壓力的計(jì)算方法，能應(yīng)用其方法并解決臺(tái)秤問(wèn)題；
3.學(xué)會(huì)應(yīng)用浮力相關(guān)知識(shí)，解決冰塊熔化問(wèn)題、小船拋物問(wèn)題以及圖像分析題。
170497557785模塊一：浮力的計(jì)算方法
模塊一：浮力的計(jì)算方法
知識(shí)講解
知識(shí)講解
知識(shí)檢測(cè)
知識(shí)檢測(cè)
1.浮力計(jì)算的方法
（1）二次稱量法：F 浮= ；
（2）阿基米德原理法：F 浮=G 排= = ；
（3）壓力差法：F 浮= ；
（4）漂浮或懸浮條件：F 浮= 。
典型例題
典型例題
例1
例1
某課外活動(dòng)小組在探究物體的“浮沉條件”時(shí)，將一個(gè)質(zhì)量為100g的物體放入裝滿水的小桶中，溢出90g水，物體受到的浮力是（g=10N/kg）（　　）
A．1N
B．9N
C．0.1N
D．0.9N
例2
例2
一長(zhǎng)方體鋁塊，在水里慢慢下沉，下沉過(guò)程鋁塊上表面總保持水平。（1）當(dāng)鋁塊上表面沒(méi)入水面下沉到某位置時(shí)，上表面受到水的壓力為20N，下表面受到水的壓力為30N；（2）當(dāng)鋁塊再下沉到某位置時(shí)，上表面受到的水的壓力增大為25N時(shí)，下表面受到水的壓力是（　　）
A．20N
B．25N
C．30N
D．35N
例3
例3
有一個(gè)實(shí)心球形物體，用彈簧測(cè)力計(jì)在空氣中稱重時(shí)，測(cè)力計(jì)的示數(shù)為12N；當(dāng)把物體一半體積浸入水中時(shí)，測(cè)力計(jì)的示數(shù)為7N．當(dāng)把物體全部體積浸入水中時(shí)，物體受到的浮力是（　　）
A．5N
B．6N
C．7N
D．10N
例4
例4
525208513335如圖是某同學(xué)自制的水上自行車(chē)。她在普通自行車(chē)上安裝8個(gè)密閉的空水桶（每個(gè)水桶體積為0.02m3），并在車(chē)后輪裝上若干塑料片，平均每個(gè)水桶約有二分之一體積浸在水中，不計(jì)車(chē)輪和塑料片排開(kāi)水的體積，則此時(shí)水上自行車(chē)受到的浮力約為_(kāi)_____N．（g=10N/kg）
變式訓(xùn)練
變式訓(xùn)練
練1
練1
某物體重為0.6N，把它放在盛有水的燒杯中，溢出0.4N的水，則它受到的浮力（　　）
A．一定為0.4N
B．可能為0.3N
C．一定為0.6N
D．可能為0.5N
練2
練2
5405120198120如圖所示，一圓柱體懸浮在水中，已知其體積V=1×10-3m3，圓柱體上表面受到水向下的壓力為5N，下列說(shuō)法正確的是（ρ水=1×103kg/m3，g=10N/kg）（　　）
A．圓柱體受到的浮力為5N
B．圓柱體受到的浮力為15N
C．圓柱體下表面受到水向上的壓力為20N
D．圓柱體下表面受到水向上的壓力為15N
練3
練3
4223385501650燒杯中裝有一定量的水，水位如圖A所示，用細(xì)繩將物體拴住浸沒(méi)在水中，水位如圖B所示，此時(shí)細(xì)繩所受拉力為15N，將物體緩慢向上提，當(dāng)水位如圖C所示時(shí)（其中C水位處是A、B水位的中點(diǎn)），細(xì)繩所受拉力為25N，則圖B中物體所受浮力為（　　）
A．15N B．10N
C．20N D．無(wú)法確定
練4
練4
如圖所示是認(rèn)識(shí)浮力的探究實(shí)驗(yàn)。
（1）將物體懸掛在彈簧測(cè)力計(jì)下端，如（a）實(shí)驗(yàn)所示，物重G=______N。
（2）當(dāng)用手向上托物體時(shí)，如（b）實(shí)驗(yàn)所示，手對(duì)物體向上的托力F=______N。
（3）當(dāng)物體浸入水后，如（c）實(shí)驗(yàn)所示。將（c）實(shí)驗(yàn)與（a）、（b）實(shí)驗(yàn)對(duì)照，說(shuō)明水對(duì)物體也有向上的托力，即浮力。水對(duì)物體的浮力F浮=______N。
（4）該實(shí)驗(yàn)是通過(guò)______的物理方法，建立起浮力概念的。
175831524130模塊二：浮力與壓強(qiáng)
模塊二：浮力與壓強(qiáng)
知識(shí)講解
知識(shí)講解
知識(shí)檢測(cè)
知識(shí)檢測(cè)
1.對(duì)容器底部的壓力
當(dāng)物體放入容器中且漂浮或懸浮時(shí)，液面上升，上升后的高度為 h，此時(shí)容器受到的壓力為 F， 則F= ；
6518910281940當(dāng)物體放入容器中且沉底時(shí)，液面上升，上升后的高度為 h，此時(shí)容器受到的壓力為 F，則 F= ；
2.臺(tái)秤問(wèn)題
將物體放入臺(tái)秤上盛水的燒杯中時(shí)，燒杯中液面上升，臺(tái)秤示數(shù) ，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)減小，且增大和減小的數(shù)值 ，均為 。
典型例題
典型例題
例1
例1
如圖所示，水平桌面上有兩個(gè)完全相同的魚(yú)缸甲和乙，盛有適量的水，把一個(gè)橡皮泥做的小船放入乙后，小船處于漂浮狀態(tài)，此時(shí)兩魚(yú)缸內(nèi)的水面剛好相平。然后把它們分別放在臺(tái)秤上，則臺(tái)秤的示數(shù)（　　）
A．甲放上時(shí)大
353568028575B．甲或乙放上一樣大
C．乙放上時(shí)大
D．無(wú)法判斷
例2
例2
527748559055如圖所示，臺(tái)秤上放置一個(gè)裝有適量水的燒杯，將一個(gè)質(zhì)量為600g、體積為300cm3的長(zhǎng)方體實(shí)心物體A用細(xì)線吊著，然后將一半浸入燒杯的水中（杯內(nèi)水沒(méi)有溢出，g=10N/kg）。則：物體A所受的浮力為_(kāi)_____N，細(xì)線對(duì)物體A的拉力為_(kāi)_____N，將A緩慢提起直至將底部拉至水面的過(guò)程中，燒杯對(duì)臺(tái)秤的壓強(qiáng)______（選填“變大”、“變小”或“不變”）。
例3
例3
5562600391795放在水平桌面上的薄壁圓柱形容器重為4N，容器的底面積為100cm2，容器中水重10N，彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤上掛著重為10N的物塊，物塊浸沒(méi)在水中靜止時(shí)，如圖所示，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為2N．（g=10N/kg，水的密度為1×103kg/m3）求
（1）物塊受到的浮力。
（2）物塊的體積。
（3）桌面受到容器的壓強(qiáng)。
例4
例4
5168265466725佳佳冷飲店在顧客購(gòu)買(mǎi)果汁飲料后會(huì)免費(fèi)為其提供冰塊，如圖是一杯果汁飲料中放有冰塊的示意圖。已知該飲料的密度為0.98×103kg/m3，冰塊質(zhì)量為20g，冰的密度為0.9×103kg/m3，杯子內(nèi)部底面積為50cm2，杯中飲料的深度為10cm。
求：（1）冰塊所受的浮力；
（2）杯底所受的壓力。
變式訓(xùn)練
變式訓(xùn)練
練1
練1
5534025446405小吳同學(xué)為探究力之間的關(guān)系做了如圖所示的實(shí)驗(yàn)。將彈簧測(cè)力計(jì)下端吊著的鋁塊逐漸浸入臺(tái)秤上盛有水的燒杯中，直至剛沒(méi)入水中（不接觸容器，無(wú)水溢出）。在該過(guò)程中，下列有關(guān)彈簧測(cè)力計(jì)和臺(tái)秤示數(shù)的說(shuō)法正確的是（　　）
A．彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)減小，臺(tái)秤示數(shù)不變
B．彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不變，臺(tái)秤示數(shù)也不變
C．彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)減小，臺(tái)秤示數(shù)增大
D．彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不變，臺(tái)秤示數(shù)增大
練2
練2
三峽升船機(jī)是世界上最大的升船機(jī)。船只駛?cè)胙b有水的承船廂后，在拉力F作用下豎直升降。如圖所示，重量不同的船舶（G1＞G2＞G3）駛?cè)氤写瑤ㄟ^(guò)排放水使廂內(nèi)水深h保持不變，則三種情況下，勻速提升所需的拉力（　　）
2698115-2540A．F1最大
B．F2最大
C．F3最大
D．F1、F2、F3一樣大
練3
練3
為驗(yàn)證阿基米德原理，小明將電子秤放在水平桌面上并調(diào)零，然后將溢水杯放到電子秤上，按實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范將溢水杯中裝滿水，再用細(xì)線系住鋁塊并將其緩慢浸入溢水杯的水中，如圖所示，鋁塊始終不與溢水杯接觸。根據(jù)實(shí)驗(yàn)回答問(wèn)題：
（1）鋁塊浸沒(méi)在水中靜止時(shí)與鋁塊未浸入水中時(shí)相比，水對(duì)溢水杯底的壓強(qiáng) （選填“變大”、“變小”或“不變”）
（2）鋁塊浸沒(méi)在水中靜止時(shí)與鋁塊未浸入水中時(shí)相比，電子秤示數(shù)將 （選填“變大”、“變小”或“不變”）
（3）實(shí)驗(yàn)桌上還備有量筒，請(qǐng)你根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)，繼續(xù)操作，測(cè)量出該鋁塊的體積（該鋁塊較大，不能放入量筒中）。寫(xiě)出你的測(cè)量方法并簡(jiǎn)要說(shuō)明。
練4
練4
5068570427355水平放置的平底柱形容器A重3N，底面積是200cm2，內(nèi)裝有一些水，不吸水的正方體木塊B重5N，邊長(zhǎng)為10cm，被一體積可以忽略的細(xì)線拉住固定在容器底部，如圖所示，拉直的細(xì)線長(zhǎng)為L(zhǎng)=5cm，受到拉力為1N．（g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）求：
（1）木塊B受到的浮力是多大？
（2）容器底部受到水的壓強(qiáng)是多大？
（3）容器對(duì)桌面的壓強(qiáng)是多大？
175831526035模塊三：液面變化問(wèn)題
模塊三：液面變化問(wèn)題
知識(shí)講解
知識(shí)講解
知識(shí)檢測(cè)
知識(shí)檢測(cè)
1.冰塊熔化問(wèn)題
（1）若冰塊在密度與水相同的液體中融化，液面 ；
（2）若冰塊在密度比水大的液體中融化，液面 ；
（3）若冰塊在密度比水小的液體中融化，液面 ；
（4）若冰塊中含有木塊、蠟塊等密度小于水的物體，冰融化后液面 ；
（5）若冰塊中含有鐵塊、石塊等密度大于水的物體，冰融化后液面 。
2.小船拋物問(wèn)題
511365553975漂浮的物體浮力等于重力，放入小船中，與小船仍漂浮，浮力等于重力，物體排開(kāi)水的體積 ，若由船中取出放入水中，則排開(kāi)水的體積也不變，木塊在船中和水中都是漂浮的，將小船中的木塊拋入池水中，水面高度 ；
下沉的物體浮力小于重力，放入小船中，與小船漂浮，浮力等于重力，物體排開(kāi)水的體積 ，若由船中取出放入水中，則排開(kāi)水的體積 ，石塊在水中下沉，在船中漂浮，所以將小船中的石塊拋入池水中，水面高度 。
典型例題
典型例題
例1
例1
夏天，很多同學(xué)喜歡在飲料中加冰塊。如果把冰塊放在橙汁中（ρ橙汁＞ρ水），那么冰塊熔化后液面將（　　）
A．升高
B．降低
C．不變
D．先升高后降低
例2
例2
529907556515如圖所示，在盛有水的圓柱形容器內(nèi)漂浮著一塊冰塊，冰塊與容器底部未接觸。
（1）請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出冰塊的受力示意圖。
（2）用所學(xué)知識(shí)證明：當(dāng)冰塊完全熔化后，水面高度不變。
（3）若將容器中的水換成鹽水，則當(dāng)冰塊完全熔化后，液面將______（填字母）。
A．上升 B．下降 C．不變。
例3
例3
在一容器中盛有水和煤油兩種互不相容的液體，在液體中有一塊冰懸浮著（如圖所示），當(dāng)冰全部融化后，關(guān)于煤油液面a和水與煤油分界面b的高度變化情況分析判斷正確的是（　　）
52984404445A．a(chǎn)液面下降，b液面不變
B．a(chǎn)液面不變，b液面不變
C．a(chǎn)液面不變，b液面上升
D．a(chǎn)液面下降，b液面上升
例4
例4
已知小球A能在水中懸浮，小球B能在水中下沉，小球C能漂浮在水面上。現(xiàn)將三個(gè)小球放在一只盒內(nèi)，然后把小盒漂浮在盛水的容器里，測(cè)下列判斷正確的是（　　）
A．只把小球A從小盒中拿出放入水里，容器中水面下降
B．只把小球B從盒中拿出放入水中，容器中水面下降
C．只把小球C從盒中拿出放入水里，容器中水面下降
D．任意把A、B、C三小球中的一個(gè)從盒中拿出放入水里，容器中水面高度都不變
例5
例5
4615815552450如圖（a），在一個(gè)較大的容器中盛有水，水中放有一個(gè)木塊，木塊上面放有鐵塊A，此時(shí)木塊漂浮；如果將A從木塊上拿下后懸掛在木塊下面如圖（b），并放入水中，當(dāng)木塊和A都靜止時(shí)（水未溢出），下面說(shuō)法正確的是（　　）
A．容器中水面上升
B．容器中水面下降
C．容器中水面不變
D．若將A拿下放入水中，容器中水面不變
變式訓(xùn)練
變式訓(xùn)練
練1
練1
如圖所示，一冰塊漂浮在盛水的容器中，則在冰塊熔化過(guò)程中，水面的變化將（　　）
519811042545A．升高
B．降低
C．保持不變
D．先降低，后升高
練2
練2
491172517145如圖所示，將一塊0℃的冰放入盛有水的容器中（如圖甲）．冰塊慢慢下沉，直到冰塊與容器底部相接觸并相互間有壓力（如圖乙）．在圖甲冰塊下沉過(guò)程中（冰塊未熔化），冰塊受到的浮力將______（選填變大、不變或變小），容器中水面的位置將______（選填上升、不變或下降，下同）；在圖乙中冰塊沉底后開(kāi)始熔化，當(dāng)冰完全熔化為水后。容器中水面的位置將______。
練3
練3
小船和密度為0.5g/cm3的木塊一起漂浮在水中，將木塊從船中取出放入水中后，你將觀察到的現(xiàn)象是（　　）
A．船身上浮一些，水面下降
B．船身上浮一些，水面不變
C．船身下降一些，水面上升
D．船身下降一些，水面不變
練4
練4
5405120187960如圖所示，容器有水，有一塑料管下面掛一實(shí)心小鐵塊，漂浮在水面上，則（　　）
A．若將小鐵塊取下放入水中，試管仍漂浮，則容器內(nèi)的液面高度不變
B．若將小鐵塊取下放入水中，試管仍漂浮，則容器內(nèi)的液面上升
C．若將小鐵塊取下放入試管中，試管仍漂浮，則容器內(nèi)的液面高度不變
D．若將小鐵塊取下放入試管中，試管仍漂浮，則試管外壁上A點(diǎn)受到液體的壓強(qiáng)變小
練5
練5
4890135191770
實(shí)驗(yàn)：情景如圖所示，小船和石塊一起漂浮在水中，將石塊（或金屬塊）從船中取出放入水中后，你觀察到的現(xiàn)象是水面 。
怎樣用理論知識(shí)解釋你看到的現(xiàn)象？
理論推導(dǎo)： ；
變化：如果將沉在水底的石塊放入船中使船漂浮，液面如何變化？ ；
原因是： ；
進(jìn)一步探討：從船中取出怎樣的固態(tài)物質(zhì)放入水中，水面不變？ ；
因是： ；
175641026035模塊四：圖像問(wèn)題
模塊四：圖像問(wèn)題
知識(shí)講解
知識(shí)講解
典型例題
典型例題
例1
例1
4631055537210如圖1所示，彈簧測(cè)力計(jì)下面掛一實(shí)心圓柱體，將圓柱體從盛有水的容器上方離水面某一高度處緩緩下降（其底面始終與水面平行），使其逐漸浸沒(méi)入水中某一深度處。圖2是整個(gè)過(guò)程中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F與圓柱體下降高度h變化關(guān)系的數(shù)據(jù)圖象，以下說(shuō)法正確的是（　　）
A．圓柱體的重力為8N
B．圓柱體浸沒(méi)時(shí)受到的浮力為4N
C．圓柱體的體積為4×10-4m3
D．圓柱體的密度為1.5×103?kg/m3
例2
例2
3566795415925如圖甲所示，正方體金屬塊在鋼絲繩拉力作用下，從水中勻速緩慢上升，直至完全離開(kāi)水面（金屬塊上所帶水的重力影響可忽略不計(jì)）。圖乙是鋼絲繩拉力F隨時(shí)間t變化的圖象。求：
（1）金屬塊底面在深度為2m時(shí)受到水的壓強(qiáng)；
（2）金屬塊浸沒(méi)在水中時(shí)受到的浮力；
（3）金屬塊的體積；
4578350420370變式訓(xùn)練
變式訓(xùn)練
練1
練1
如圖甲，用彈簧測(cè)力計(jì)吊著一金屬塊逐漸放入水中，圖象乙反映了這個(gè)過(guò)程中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變化情況。根據(jù)圖象可知：金屬塊的質(zhì)量是______kg，金屬塊完全浸沒(méi)在水中時(shí)所受的浮力是______N，金屬塊的體積是______m3．（g取10N/kg）
練2
練2
4246880434340圖甲是修建碼頭時(shí)用鋼纜繩拉著實(shí)心長(zhǎng)方體A沿豎直方向以0.3m/s的速度勻速下降的情景。圖乙是A下降到水底之前鋼纜繩對(duì)A的拉力F隨時(shí)間t變化的圖象（取水的密度為ρ=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）。求：
（1）長(zhǎng)方體A的高度。
（2）長(zhǎng)方體A浸沒(méi)在水中后受到的浮力。
（3）長(zhǎng)方體A的密度。

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