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第十章 浮力
10.1浮力
一、浮力
定義 浸在液體（或氣體）中的物體會受到向上的力，這個力叫做浮力。
方向 豎直向上
施力物體 液體（或氣體）
產生原因 浸在液體（或氣體）中的物體，受到液體（或體）對物體向上的壓力大于向下的壓力，向上、向下的壓力差即浮力F浮=F上–F下。
決定浮力大小的因素 （1）物體在液體中所受浮力的大小與液體的密度有關； （2）還與物體排開液體的體積有關，而與浸沒在液體中的深度無關。
二、探究影響浮力大小的因素
1．彈簧測力計使用前觀察量程和分度值，用稱量法計算浮力F浮＝G－F拉 。
2．控制變量法的應用：
（1）用彈簧測力計提著同一物體，讓不同體積浸入同種液體中，目的是研究浮力與物體排開液體體積的關系。
（2）用彈簧測力計提著同一物體，分別浸沒在不同液體中，目的是研究浮力與液體密度的關系。
（3）用彈簧測力計提著同一物體，讓它分別浸沒在同種液體的不同深度，目的是研究浮力與浸沒深度的關系。
3．實驗圖象的繪制與分析。
4．選用不同液體進行多次實驗的目的：使實驗結論具有普遍性。
5．實驗結論：物體在液體中所受浮力的大小跟它 排開液體體積和液體密度有關，跟浸沒深度無關；液體密度越大、物體浸在液體中的體積越大，浮力越大。
【題型1】 對浮力的理解
方法點撥 1．浸在液體中的物體也可能不受浮力：若柱形物體與容器底部緊密接觸（接觸面間沒有液體浸潤），由于下表面不受向上的壓力，所以不受浮力。 2．浮力的方向與重力方向相反：無論物體的形狀如何、是否運動，也無論液體如何放置，浸沒在液體中的物體受到的浮力方向總是豎直向上。
（2022 鄂爾多斯）中國橋梁建設水平居于世界領先地位，下列和橋有關的表述中不正確的是（　　）
A．行人對橋的壓力是由鞋的形變產生的
B．浸在水中的橋墩受到水的浮力作用
C．行駛在大橋上的汽車以橋為參照物是運動的
D．行駛到橋上最高點的汽車，如果所有力消失，車將做勻速直線運動
【答案】B
【分析】（1）彈力的施力物體是發生彈性形變的物體；
（2）物體浸在液體（或氣體）中，物體將受到的液體（或氣體）對它產生的壓力，求出合力，即受到的浮力，從而得出浮力產生的原因是液體（或氣體）對物體上下表面的壓力差；浮力的方向是豎直向上的；
（3）判斷一個物體是運動的還是靜止的，要看這個物體與所選參照物之間是否有位置變化；若位置有變化，則物體相對于參照物是運動的；若位置沒有變化，則物體相對于參照物是靜止的；
（4）牛頓第一定律：一切物體在沒有受到力的作用時，總保持靜止狀態或勻速直線運動狀態。
【解答】解：A、行人對橋的壓力是由于鞋的形變，要恢復原狀而對地面產生的彈力，故A正確；B、浸在水中的橋墩由于底面埋在淤泥下，沒有與水接觸，因此橋墩沒有受到水對其向上的壓力，則橋墩不受浮力作用，故B錯誤；C、以橋為參照物，汽車的位置不斷發生變化，所以汽車是運動的，故C正確；D、根據牛頓第一定律可知，行駛到橋上最高點的汽車，如果所受的力全部消失，汽車將做勻速直線運動，故D正確。
【點評】本題考查彈力、浮力產生的原因、運動和靜止的相對性以及牛頓第一定律的相關內容，是一道綜合題。
【變式1-1】（2023春 莫旗校級期中）下列關于浮力的說法中錯誤的是（　　）
A．在海中游泳的人受到海水對他的浮力
B．飄在空中的氫氣球受到空氣對它的浮力
C．將一石塊扔到水中，石塊在下沉的過程中不受浮力
D．在水中升起的木塊受到浮力
【答案】C
【分析】浸在液體或氣體中的物體，將受到液體或氣體對它的浮力作用，浮力的大小等于它排開液體的重力。
下沉的物體也受浮力作用，只是浮力小于重力而下沉。根據阿基米德原理可知所石塊受的浮力的變化情況。
【解答】解：浸在液體或氣體中的物體都會受到液體或氣體對它向上托的力即浮力，下沉的物體也受浮力作用，在海中游泳的人、飄在空中的氫氣球、在水中升起的木塊都受到浮力作用；將一石塊扔到水中，石塊在下沉的過程中也受浮力作用，故ABD正確、C錯誤。
【點評】此題考查了學生對浮力的認識及產生的原因，特別是下沉的物體也受浮力作用。
【變式1-2】（2023春 攸縣期末）如圖所示，洗手盆底部的出水口塞著橡膠制成的水堵頭，則水堵頭（　　）
A．沒有受到水的壓力，但受到水的浮力
B．沒有受到水的壓力，也沒有受到水的浮力
C．受到水的壓力，沒有受到水的浮力
D．受到水的壓力，也受到水的浮力
【答案】C
【分析】浸沒在液體中的物體，液體對物體向上的壓強大于向下的壓強，向上的壓力大于向下的壓力，物體受到向上和向下的壓力差的作用，這個壓力差是物體受到的浮力（適用于氣體），浮力的方向總是豎直向上的。
【解答】解：洗手盆底部的出水口塞著橡膠制成的水堵頭，受到水向下的壓力，但水堵頭的下表面沒有水，沒有受到水向上的壓力，所以水堵頭不受浮力，故ABD錯誤，C正確。
【點評】本題考查了浮力的產生原因和影響因素，難度不大。
【變式1-3】（2023春 三明期末）如圖所示，浸沒在液體中的物體上、下表面受到液體的壓力分別為F1、F2，則物體受到的浮力大小等于（　　）
A．F1 B．F2 C．F1﹣F2 D．F2﹣F1
【答案】D
【分析】浸在液體或氣體里的物體受到液體或氣體向上托的力叫做浮力，浮力的產生原因是因為物體下表面受到向上的壓力大于物體上表面受到的向下的壓力。
【解答】解：浮力的實質是物體在液體中上、下表面受到的壓力差，所以浸沒在水中的正方體，上、下表面受到的水的壓力分別為F1、F2，則物體受到的水的浮力大小為F浮＝F2﹣F1，方向豎直向上，故D正確、ABC錯誤。
【點評】本題考查了浮力產生的原因，屬于基礎題目，難度較小。
【題型2】 探究影響浮力大小的因素
方法點撥 1．稱重法測浮力：把物體掛在彈簧測力計上，記下彈簧測力計的示數為G，再把物體浸入液體中，記下彈簧測力計的示數F，則F浮=G–F。 2．利用控制變量法解決實驗的設計和實驗數據的處理問題。
（2023春 子洲縣期末）如圖所示是”探究浮力的大小跟哪些因素有關”的幾個實驗情景，各圖中物體A均處于靜止。實驗甲、丙中，彈簧測力計的示數分別為4.0N和2.8N。已知鹽水的密度為1.2×103kg/m3，則下列結論正確的是（　　）
A．實驗甲、乙、丙，可探究浮力大小跟液體深度是否有關
B．實驗乙中彈簧測力計的示數小于2.8N
C．實驗丙中物體A受到的拉力為1.2N
D．實驗丙中物體A浸沒在鹽水中后，鹽水對容器底的壓力比物體A沒有放入鹽水時增大了1.2N
【答案】D
【分析】（1）根據實驗控制的變量與實驗現象得出實驗結論，然后分析答題；
（2）先求出在水中受到的浮力，再根據F浮＝G﹣F拉可得A在乙中的拉力；
（3）丙圖中物體A受到的浮力為1.2N，液體對A的浮力與A對液體的壓力為相互作用力，根據相互作用力知識分析解答。
【解答】解：A、比較甲、乙、丙圖可知，物體所處深度相同，不能探究浮力大小跟液體深度是否有關。故A選項錯誤。
B、在丙圖中，彈簧測力計示數為2.8N，根據稱量法，物體在丙圖中所受浮力F浮＝G﹣F丙＝4N﹣2.8N＝1.2N，對比乙、丙兩圖，物體排開液體體積相同，但是乙圖中水的密度小于丙圖中鹽水的密度，所以物體A在水中所受浮力小于在鹽水中所受浮力。由稱量法F浮＝G﹣F拉可知：乙圖中彈簧拉力大于丙圖中的2.8N。故B錯誤。
C、丙圖中所受拉力為2.8N。C錯誤。
D、丙圖中物體A受到的浮力為1.2N，液體對A的浮力與A對液體的壓力為相互作用力，根據相互作用力知識可知：鹽水對容器底的壓力比物體A沒有放入鹽水時增大了1.2N。
【點評】本題考查了實驗現象分析，應用控制變量法分析圖示實驗即可正確解題，同時考查了浮力的計算，在熟練掌握公式的同時，要能夠熟練變形應用。
【變式3-1】（2023春 日照期末）小明同學在做“探究影響浮力大小因素”的實驗時，他用彈簧測力計懸掛一個實心金屬塊，分別在下列四種情況下保持靜止（如圖所示）。下列說法正確的是（　　）
A．丙圖中金屬塊所受浮力為1N
B．乙圖中金屬塊受到的浮力大于丁圖
C．由丙、丁兩圖知浮力的大小與物體浸沒在液體中的體積有關
D．比較甲、丙、丁三幅圖可得出浮力的大小與浸入液體的體積有關
【答案】A
【分析】（1）利用稱重法計算丙圖、乙圖、丁圖中金屬塊所受浮力；
（2）要探究浮力大小與排開液體的體積關系，應控制液體的密度相同。
（3）要探究浮力大小與液體密度的關系，應控制物體排開液體的體積相同；
【解答】解：A、由圖甲得，金屬塊的重力G＝F1＝2.7N，則丙圖中金屬塊所受浮力為F浮＝G﹣F3＝2.7N﹣1.7N＝1N，故A正確；
B、乙圖中金屬塊所受浮力為F浮＝G﹣F2＝2.7N﹣2.3N＝0.4N，丁圖中金屬塊所受浮力為F浮＝G﹣F4＝2.7N﹣1.9N＝0.8N，故B錯誤；
C、比較甲、丙、丁三幅圖，丙圖和丁圖中金屬塊排開液體的體積相同，液體密度不同，不能探究浮力大小與排開液體的體積關系，故C錯誤；
D、比較甲、丙、丁三幅圖，丙圖和丁圖中金屬塊排開液體的體積相同，液體密度不同，探究的是浮力大小與液體的密度關系，故D錯誤。
【點評】本題主要考查的是學生對浮力大小影響因素，弄明白控制變量法在實驗中的應用是解決的關鍵。
【變式3-2】（2023春 靖西市期中）小月探究影響浮力大小的因素，情景如圖所示，鐵塊在空氣中、浸沒在水和濃鹽水中靜止時彈簧測力計的示數分別是10N、7N、6N，則下列說法錯誤的是（　　）
A．該鐵塊重10N
B．在水中鐵塊受到的浮力大小為3N
C．由該實驗可知浮力的大小與液體密度有關
D．由該實驗可知浮力的大小與物體密度有關
【答案】D
【分析】（1）鐵塊在空氣中彈簧測力計的示數可知該鐵塊重力；（2）鐵塊在空氣中、浸沒在水中靜止時彈簧測力計的示數，根據稱重法計算鐵塊受到的浮力；（3）（4）鐵塊在空氣中、浸沒在濃鹽水中靜止時彈簧測力計的示數，根據稱重法計算鐵塊受到的浮力，根據控制變量法分析可知浮力的大小與哪個因素有關。
【解答】解：A、鐵塊在空氣中彈簧測力計的示數是10N，則該鐵塊重10N，故A正確；B、鐵塊在空氣中、浸沒在水中靜止時彈簧測力計的示數分別是10N、7N，根據稱重法可知F浮＝G﹣F′＝10N﹣7N＝3N，故B正確；CD、鐵塊在空氣中、浸沒在濃鹽水中靜止時彈簧測力計的示數分別是10N、6N，根據稱重法可知F浮1＝G﹣F′′＝10N﹣6N＝4N，鐵塊的密度不變，鐵塊排開液體的體積不變，液體的密度改變，鐵塊受到的浮力改變，根據控制變量法分析可知浮力的大小與液體密度有關，故C正確，D錯誤。
【點評】本題探究影響浮力大小的因素，重點考查控制變量法及稱重法的運用。
【變式3-3】（2023春 杜集區校級月考）某實驗小組在“探究浮力大小與哪些因素有關”的實驗中，探究的過程如圖所示。
（1）a圖中，將物體掛在彈簧測力計下靜止，測出了物體的重力，其原理是　　。
（2）通過比較a、c和d圖，可知物體浸沒在水中時受到的浮力大小為　　N，說明物體受到的浮力大小與浸在液體中的深度　　（選填“有關”或“無關”）。
（3）由a、d、e三圖可知，物體在液體中受到的浮力大小與 　有關。
【答案】（1）二力平衡條件；（2）2；無關；（3）液體密度。
【分析】（1）a圖中，物體靜止時，拉力等于物體所受的重力；
（2）（3）由稱重法測浮力求出物體受到水的浮力；物體受到的浮力的大小與物體排開液體的密度和排開液體體積有關，研究與其中一個因素的關系時，要控制另一外一個因素不變，分析實驗中相同量和不同量，結合稱重法測浮力得出浮力大小與變化量的關系；
【解答】解：（1）a圖中，物體靜止，處于平衡狀態，受到的拉力等于重力，利用二力平衡條件；
（2）由圖甲a可知物塊受到的重力是4.8N，由圖c或d知物體受到的拉力為2.8N，物塊所的浮力大小為F浮1＝G﹣Fb＝4.8N﹣2.8N＝2N。由圖甲a、c、d所示實驗可知，彈簧測力計的示數不變，由稱重法可知浮力不變，說明浮力大小與深度無關。
（3）由圖甲a、d、e所示實驗可知物體排開液體的體積相同，液體的密度不同，可探究浮力大小與液體的密度的關系，鹽水的密度較大，物體在鹽水中，彈簧測力計的示數較小，由稱重法可知浮力較大，可以得到其他條件一定時，液體密度越大，物體受到的浮力越大。
【點評】本題主要考查學生控制變量法的應用。探究浮力的大小是否與液體密度的關系要保證物體排開液體體積一定；要探究浮力的大小與物體排開液體體積的關系要保證液體的密度一定。

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