資源簡介 第7章 浮力【知識清單】考點1浮力1.定義:浸在液體中的物體受到的 的托力,這個力叫作浮力。 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 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;與物體的密度和物體浸沒在液體中的深度無關。 考點2阿基米德原理1.內容: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算物體在氣體中所受的浮力大小)考點3物體的浮沉條件上浮 下沉 漂浮 懸浮 沉底F浮>G F浮實心體 ρ液>ρ物 ρ液<ρ物 ρ液>ρ物 V排處于動態(運動狀態不 斷改變),受力不平衡 是“上浮” 過程的最 終狀態 可以停留 在液體的 任何深度處 是“下沉” 過程的最 終狀態處于靜態,受平衡力作用考點4物體的浮沉條件的運用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排開水的質量。2.潛水艇:通過向壓水艙中充水或排水來改變自身的重力,從而實現上浮、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(或質量)來改變氣球和飛艇受到的浮力大小,從而實現升降。4.密度計:測定液體密度的儀器,在液體中處在漂浮狀態,同一密度計漂浮在不同的液體中,受到的浮力 ,密度計浸入液體的體積越大(小),該液體的密度越小(大)。 【核心突破】核心一 浮力的計算(原創)把重為3.5 N、體積為400 cm3的實心物體投入水中,當物體靜止時,物體所受的浮力是 N;如果把該物體投入酒精中,當物體靜止時,物體所受的浮力是 N。(水的密度為1.0×103 kg/m3,酒精的密度為0.8×103 kg/m3) 1.(原理法)把密度為0.6×103 kg/m3、重為12 N的木塊放入水中,它靜止時所處的狀態及受到的浮力大小分別是 ( )A. 漂浮,F浮 >12 N B. 漂浮,F浮=12 NC. 沉底,F浮 <12 N D. 沉底,F浮=12 N2.(二力平衡法)一個李子的體積約為60 cm3,質量約為66 g,若把該李子放入水中,靜止時,它將 (選填“漂浮”“懸浮”或“沉底”)。一個西瓜的體積為6×10 3 cm3,所受重力為55 N,若把該西瓜浸沒在水中后放手,當西瓜靜止時,它所受浮力為 N。(水的密度為1.0×103 kg/m3) 核心二 物體浮沉條件的應用(原創)海水的密度大于河水的密度,當某軍艦(保持質量不變)由大海駛向河流的過程中,它所受到的浮力將 (選填“增大”“不變”或“減小”),軍艦的吃水線將 (選填“上升”“不變”或“下降”)。 3.(重力一定的情況)測量液體密度的儀器叫密度計?,F將同一支密度計分別放入裝有甲、乙兩種液體的容器中,如圖所示,則 ( )A.密度計在甲液體中所受的浮力較大B.密度計在乙液體中所受的浮力較大C.甲液體的密度較大D.乙液體的密度較大4.某新型淡水科考潛水艇如圖所示,體積為10 m3,該潛艇懸浮在水下8 m深處時,所受到水的壓強為 Pa,受到的浮力為 。在水面下上浮過程中,其所受浮力 (選填“變大”“不變”或“變小”)。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg) 物體浸沒時,其排開水的體積等于物體的體積,根據F浮=ρ水V排g進行計算;利用物體的浮沉條件判定物體靜止時所處的狀態;然后根據物體的浮沉條件求出浮力。浮力大小的四種求法1.稱重法:F浮=G-F2.壓力差法:F浮=F向上-F向下3.二力平衡法:F浮=G排(適合漂浮、懸浮)4.阿基米德原理:F浮=G排或F浮=ρgV排軍艦在兩種液體中都漂浮,所受浮力等于軍艦重力,可以得出軍艦所受浮力大小變化情況;因為軍艦所受浮力相等,知道海水的密度大于河水的密度,利用阿基米德原理(F浮=G排=m排g=ρ液V排g)分析排開水的體積關系。真題精粹——福建8年真題精選及拓展考向1古代技術中的浮沉設計 (2024年新增考向)1.(2024·福建)“漏刻”是古代一種滴水計時的工具。項目式學習小組制作了一個漏刻,裝置如圖1,播水壺不斷滴水,受水壺內由標尺與浮塊組成的浮箭上升后,通過指針指向浮箭上標尺的刻度即可讀取時間。圖1 圖2圖3(1)測滴水量:播水壺裝滿水后,計劃用燒杯接取滴水。為了減小誤差,測量滴水的質量應選擇以下方案中的 (填寫序號)。 ①先測空燒杯質量,接水后再測滴水和燒杯的總質量。②先測滴水和燒杯的總質量,倒去水后再測燒杯質量。測得1min滴水的質量為80g,則1刻鐘(15min)滴水的體積為 cm3。 (2)分析測算:圓筒形受水壺內部底面積為600cm2,浮箭總重6N,長方體浮塊的底面積為300cm2、高3cm。受水壺內無水時,指針對應標尺的位置標記為“←開始滴水”。滴水后,浮箭剛浮起時,受到的浮力為 N,此時受水壺內的水的高度為 cm。 (3)標尺定標:圖2的標尺上每一格表示1cm,請你在標尺上對應位置標出“←3刻鐘”。(4)成品試測:經檢測,漏刻每1刻鐘的實際時間均超出15min,發現隨著播水壺內水量減少,滴水間隔時間越來越長。為使滴水間隔時間相同,小組討論后,將滴水壺裝置改進成如圖3所示,依據的物理知識是 。 烤箱2浮力的相關判斷與浮沉條件 (8年4考)2.(2023·福建)小華利用氦氣球與探空儀了解空氣狀況。如圖甲所示,質量為0.4 kg的探空儀靜止在水平桌面上,與桌面接觸面積為0.02 m2。在室內測試時,將探空儀固定在充有氦氣的氣球上,釋放后氦氣球恰好能攜帶探空儀懸浮在空中,如圖乙所示。已知球殼質量為0.23 kg,球內氦氣的密度為0.17 kg/m3,室內空氣的密度為1.22 kg/m3。求:(1)探空儀所受的重力。(2)探空儀對水平桌面的壓強。(3)懸浮時,氦氣球的體積。(計算浮力時,不計探空儀的體積和球殼的厚度)(2019·福建)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 (選填“>”“<”或“=”)G總;若水溫升高,石塊將 (選填“上浮” “下沉”或“保持懸浮”)。 若對“物體浮沉條件的應用”有疑問,詳見“核心突破”核心二。4.(2020·福建)如圖,體積相同的兩物體A、B用不可伸長的細線系住,放入水中后,A有四分之一體積露出水面,細線被拉直。已知A重為4 N,B受到的浮力為8 N,A、B密度之比為2∶5。那么 ( )A.A、B所受的重力之比為5∶2B.A、B所受的浮力之比為1∶2C.細線對A的拉力大小為1 ND.B對容器底部的壓力為零5.(2021·福建)如圖,將一邊長為10 cm的正方體木塊放入裝有某液體的圓柱形容器中。木塊靜止時露出液面的高度為2 cm,液面比放入木塊前升高1 cm,容器底部受到液體的壓強變化了80 Pa,則木塊底部受到液體的壓強為 Pa,木塊受到的浮力為 N。 考向3液體的浮力計算6.(2017·福建)“福船”因由福建所造而得名,是古代海上絲綢之路的重要航運工具。如圖所示,“福船”在大海上航行時,利用的是風的 能,船的總質量為2×105 kg,則該船所受到的浮力是 N。(g取10 N/kg) 7.(2022·福建)如圖,這是一款能自動浮沉的潛水玩具,正方體潛水器內裝有智能電磁鐵,將它放入裝有水的圓柱形薄壁容器中,容器放置在水平鐵板上,不計容器的重力。潛水器啟動后通過傳感器測出其底部與鐵板間的距離l,自動調節電磁鐵中的電流大小,改變潛水器與鐵板間的吸引力F的大小。閉合開關前,潛水器處于漂浮狀態。閉合開關,潛水器啟動后先勻速下沉,完全浸入水中后,變為加速下沉直至容器底部,下沉全過程中,F隨l變化的關系保持不變,水深變化的影響忽略不計。已知潛水器的邊長為10 cm,重為5 N,容器的底面積為1 000 cm2,水深為25 cm。求:(1)潛水器漂浮時受到的浮力。(2)下沉全過程,潛水器重力所做的功。(3)潛水器沉底靜止后,容器對鐵板的壓強。若對“浮力的計算”有疑問,詳見“核心突破”核心一。考向4探究浮力大小——阿基米德原理8.(2019·福建)如圖所示,“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水口相平的溢水杯中,用空的小桶承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,測出小桶所受的重力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= 。(用上述測得量的符號表示) (2)指出本實驗產生誤差的原因(寫出兩點):(a) ; (b) 。 (3)物體沒有完全浸入水中, (選填“能”或“不能”)用實驗驗證阿基米德原理。 考向5利用浮力測量物體的密度 (8年2考)9.(2020·福建)在測量某液體密度的實驗中:(1)把托盤天平放在水平工作臺上,將游碼移到標尺左端 刻度線處,指針位置如圖甲所示。應將平衡螺母向 調節,使天平橫梁平衡。 (2)將裝有待測液體的燒杯放在天平左盤,平衡時,右盤砝碼質量和稱量標尺上的示數值如圖乙,待測液體和燒杯的總質量為 g。 (3)將燒杯中適量的液體倒入量筒內,液面位置如圖丙,則量筒中的液體體積為 mL 。稱得剩余液體和燒杯的總質量為22 g,則液體的密度為 g/cm3。 (4)小明提出另一種測量待測液體密度的方案,器材有彈簧測力計、金屬塊、水和兩個燒杯。簡要步驟如下:①分別往兩個燒杯中裝適量的水和待測液體;②將金屬塊掛在彈簧測力計下,靜止時,測力計示數記為F1;③將掛著的金屬塊浸沒在水中(未接觸燒杯),靜止時,測力計示數記為F2;④將掛著的金屬塊浸沒在待測液體中(未接觸燒杯),靜止時,測力計示數記為F3;⑤液體的密度ρ液= (用ρ水及測得的物理量表示)。 10.(2018·福建)小明要測量木塊的密度。實驗器材有木塊、彈簧測力計(0~5 N)、底部固定有滑輪的水槽、細線及足量的水。(g取10 N/kg)(1)先用彈簧測力計測木塊所受的重力,如圖甲,示數為 N;再用細線繞過滑輪將木塊與測力計連接起來,接著往水槽倒入適量的水,使木塊浸沒在水中,如圖乙,木塊在水中靜止時,測力計示數為1.6 N。木塊的體積為 m3,密度為 kg/m3。本實驗中,滑輪的作用是 。 (2)小明分析發現,如果把水換成其他液體,測力計的示數就會不同,于是他把測力計的刻度改成相應的密度值,將該裝置改裝為測量液體密度的“密度計”。原測力計的1.0 N刻度處應標注為 kg/m3,該“密度計”的刻度分布 (選填“均勻”或“不均勻”)。 (3)若要增大這種“密度計”的最大測量值,可以采取的方法有 (寫出一種即可)。 若對該考向有疑問,詳見“微專題1”。實驗探究——學科核心素養提升【實驗導航】實驗一:探究浮力的大小與哪些因素有關實驗裝置 實驗步驟: (1)探究浮力大小是否跟① 有關。 如圖所示,把彈簧測力計懸掛的物體浸沒在同一種液體中,并分別停在液體內不同的深度,觀察彈簧測力計的示數是否相同。 (2)探究浮力大小是否跟② 有關。 如圖所示,把一個柱狀物體豎直懸掛在彈簧測力計下,使物體浸在液體中的體積逐漸增大,觀察彈簧測力計示數的變化。 (3)探究浮力大小是否跟③ 有關。 把懸掛在彈簧測力計下的同一物體先后浸沒在不同液體的同一深度,觀察彈簧測力計的示數變化實驗結論: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,浮力就越大實驗二:探究浮力的大小跟排開液體所受重力的關系實驗裝置 實驗步驟: (1)如圖丁所示,測出小桶所受的重力。 (2)如圖甲所示,用彈簧測力計測出物體所受的重力。 (3)如圖乙所示,把被測物體浸沒在盛滿水的溢水杯中,讀出這時彈簧測力計的示數。同時用小桶收集物體排開的水。 (4)如圖丙所示,測出小桶和物體排開水所受的總重力。 實驗結論:浸沒在液體中的物體所受的浮力等于① 實驗誤差分析: (1)先將物體放入水中測拉力,再測物體所受的重力(物體沾水所測重力② ,所測浮力③ )。 (2)先測桶和排開液體的總重力,再測桶所受的重力(所測桶沾水重力偏大,所測排開液體的重力④ )。 (3)溢水杯中沒有裝滿水(所測排開液體的重力⑤ ) 【實驗母題】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,靜止時,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)小麗測量物塊受到的重力時的數據如圖a所示,則物塊受到的重力為 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:浸在液體中的物體所受浮力的大小與 有關。 (6)若要探究浸沒在液體中的物體所受浮力的大小與浸沒深度的關系,可選用 三次實驗進行分析比較。 (7)分析a、d、e三次實驗可知:浸在液體中的物體所受浮力的大小與 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”)。 (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=1×103 kg/m3) 如圖所示,這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的關系的過程情景,其測量數據如圖所示。制訂計劃與設計實驗(1)要想測出金屬塊排開的水的重力,溢水杯內水面必須 。 (2)圖甲中實驗操作順序合理的是 。 進行實驗與收集數據(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它 。 分析論證(5)將燒杯中的水換成鹽水,如圖乙所示,則彈簧測力計的示數F (選填“>”“<”或“=”)3 N。 (6)實驗后小組成員又進行了交流,要驗證阿基米德原理,金屬塊 (選填“一定”或“不一定”)要浸沒在水中。 評估(7)如圖甲,亮亮在某次實驗中,發現物體所受浮力略小于排開液體的重力,出現這種現象的原因可能是 。 (8)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”)。 【參考答案】知 識 講 堂知識清單考點1:1.向上2.壓力3.豎直向上4.體積 密度考點2:2.ρ液gV排考點4:4.相同核心突破例題1 3.5 3.2變式訓練1.B 解析:因為木塊密度為0.6×103 kg/m3,小于水的密度,靜止時,木塊處于漂浮狀態,此時F浮=G物=12 N。2.沉底 55解析:由ρ=求出李子的密度為1.1 g/cm3,大于水的密度,所以李子靜止時將沉底;假設西瓜浸沒在水中,V排=V浸=V物=6×103 cm3,再根據F浮=ρ水gV排可得浮力為60 N,F浮>G物,西瓜上浮至靜止時漂浮,則F浮=G物=55 N。例題2 不變 上升變式訓練3.D 解析:同一支密度計放入兩種液體中,都處于漂浮狀態,根據漂浮的特點,F浮=G,故密度計在甲、乙液體中所受的浮力相等,故A、B錯誤;由圖知,V排甲>V排乙,根據公式ρ液=分析可知ρ液甲<ρ液乙,故C錯誤、D正確。4.8×104 1×105 N 不變真 題 精 粹1.(1)① 1 200 (2)6 2(3)如圖所示。(4)根據 p=ρgh,水的深度保持不變,出水口的液體壓強不變2.解:(1)探空儀所受的重力:G=mg=0.4 kg×10 N/kg=4 N(2)探空儀對水平桌面的壓力F=G=4 N,探空儀對水平桌面的壓強:p===200 Pa(3)氦氣球懸浮時,F浮=G總=(m+m殼+m氦)gF浮=G總=(m+m殼+ρ氦V氦)g…①氦氣球受到浮力F浮=ρ空gV排=ρ空gV氦…②由①和②得,懸浮時,氦氣球的體積:V氦===0.6 m3。3.< 上浮解析:整個系統恰好懸浮,故二者處于平衡狀態,對氣球和石塊整體作受力分析,可得G總=F浮+F浮石,所以 F浮4.D 解析:由題知,A、B密度之比ρA∶ρB=2∶5,VA∶VB=1∶1,則A、B所受的重力之比GA∶GB=ρAVAg∶ρBVBg=ρA∶ρB=2∶5,故A錯誤;已知A、B的體積相同,設體積均為V,A有四分之一體積露出水面,則A排開水的體積V排A=V,B排開水的體積V排B=V,則A、B所受的浮力之比F浮A∶F浮B=ρ水V排Ag∶ρ水V排Bg=V∶V=3∶4,故B錯誤;B受到的浮力F浮B=8 N,因F浮A∶F浮B=3∶4,則A受到的浮力F浮A=F浮B=×8 N=6 N,A受到向上的浮力、向下的重力和拉力,由力的平衡條件可得細線對A的拉力F拉=F浮A-GA=6 N-4 N=2 N,故C錯誤;因為GA∶GB=2∶5,且GA=4 N,所以GB=GA=×4 N=10 N,B對容器底部的壓力F壓=GA+GB-F浮A-F浮B=4 N+10 N-6 N-8 N=0 N,故D正確。5.640 6.4解析:液面比放入木塊前升高1 cm,即h=0.01 m,容器底部受到液體的壓強變化了80 Pa;由p=ρgh得,液體的密度ρ===800 kg/m3;正方體木塊的邊長為10 cm,木塊靜止時露出液面的高度為2 cm,則木塊下表面距水面的距離h浸=10 cm-2 cm=8 cm=0.08 m,則木塊底部受到液體壓強p木=ρgh浸=800 kg/m3×10 N/kg×0.08 m=640 Pa;木塊排開液體的體積V排=0.1 m×0.1 m×0.08 m=0.000 8 m3;木塊受到的浮力F浮=ρV排g=800 kg/m3×0.000 8 m3×10 N/kg=6.4 N。6.動 2×106解析:“福船”在大海上航行時,風能轉化成動能,所以利用的是風的動能;“福船”的重力G=mg=2×105 kg×10 N/kg=2×106 N,“福船”在大海上航行時,漂浮在海面上,所以該船所受到的浮力F浮=G=2×106 N。7.解:(1)潛水器處于漂浮狀態時,潛水器受到的浮力:F浮=G潛水器=5 N。(2)潛水器的底面積:S1=10 cm×10 cm=100 cm2=0.01 m2由F浮=ρ液V排g=ρ水gS1h1得,漂浮時浸入水中的深度:h1===0.05 m此時正方體的重心恰好與水面相平,所以潛水器下降的距離:h2=h-h1=0.25 m-0.05 m=0.2 m潛水器受到的重力所做的功:W=G潛水器h2=5 N×0.2 m=1 J(3)潛水器勻速下沉時,F隨l的變化關系式:F=F浮-G潛水器=ρ水gS1(h-l)-G潛水器=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.01 m2×(0.25 m-l)-5 N=(20-100l) N依題意,潛水器浸沒后加速下沉,F隨l的變化關系不變,即F=(20-100l) N;潛水器沉底靜止時,l=0,受到的吸引力F=20 N;潛水器漂浮時,潛水器受到的重力等于它排開水的重力,因此潛水器和水的總重G等于容器中只裝25 cm深的水重G水;容器的底面積S2=1 000 cm2=0.1 m2;潛水器和水的總重:G總=G水=ρ水gS2h=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.1 m2×0.25 m=250 N潛水器沉底靜止時,容器對鐵板的壓力:F壓=F+G總=20 N+250 N=270 N由p=可得,容器對鐵板的壓強:p===2 700 Pa。8.(1)G-F G1-G2 (2)彈簧測力計的精確度不夠或測量時彈簧測力計未保持靜止 小桶中的水未倒凈或排開的水未全部流入小桶 (3)能9.(1)零 右 (2)82 (3)50 1.2 (4)ρ水10.(1)2.4 4×10-4 0.6×103 改變力的方向(2)0.85×103 均勻 (3)換用更大量程的彈簧測力計解析:(1)圖甲中彈簧測力計的分度值為0.2 N,木塊的重力即彈簧測力計的示數,為2.4 N。圖乙所示的木塊浸沒水中時共受到重力、拉力、浮力三個力的作用,圖乙中彈簧測力計的拉力F拉=1.6 N,木塊受到的浮力F浮=G+F拉=2.4 N+1.6 N=4 N,由F浮=ρ水gV排得,木塊的體積V=V排===4×10-4 m3,木塊的質量m===0.24 kg,木塊的密度ρ木===0.6×103 kg/m3。圖乙中使用的是定滑輪,可以改變力的方向。(2)當測力計的示數為1 N時,木塊所受浮力F浮'=G+F'=2.4 N+1 N=3.4 N,由F浮=ρgV排可得液體的密度ρ液===0.85×103 kg/m3。物體浸沒在液體中,排開液體體積V排一定,G、g也是定值,所以F示和ρ液是一次函數關系,則“密度計”的刻度是均勻的。(3)若要增大這種“密度計”的最大測量值,可以采取的方法有換用量程更大的彈簧測力計(或換用體積更小的木塊,換用密度更大的物塊)。實 驗 探 究實驗導航實驗一①物體浸沒的深度 ②物體浸在液體中的體積 ③液體的密度實驗二①它排開液體所受到的重力 ②偏大?、燮蟆、芷 、萜?br/>實驗母題母題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母題2 (1)到達溢水杯的溢水口 (2)④①②③ (3)1 1 (4)排開的液體受到的重力 (5)< (6)不一定(7)①中讀取的彈簧測力計示數偏小或②中讀取的彈簧測力計示數偏大 (8)尋找普遍規律 展開更多...... 收起↑ 資源預覽 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫