中考物理二轮复习难点剖析+真题汇编专题16 巧用阿基米德原理解决浮力问题（含解析）

这是一份中考物理二轮复习难点剖析+真题汇编专题16 巧用阿基米德原理解决浮力问题（含解析），共12页。
1、考点定位：
1）浮力是实际生活中一种常见现象，浮力问题复杂而多变，早几年，在全国各省市中考物理试题中，对待浮力问题都比较谨慎，原因就是浮力是初中力学的难点，也是初中物理的难点。但是近年来，浮力的参考逐渐进入成熟，以阿基米德定律应用为主的考查，各省市达成考查共识，成为中考的一个常考点，考查地位明显增强。浮力压强的综合类考题更是中考物理难点，也常常见之于中考试题。考查频次明显有加强的趋势，地位不容忽视。
2）浮力问题的考查题型，一般以选择题、填空题为主，作图题次之，实验探究题、计算题等题型也有出现，可谓题型多样复杂，难度深浅不一，应该足够重视。
2、考点剖析：
【突破技巧】
1、浮力问题是初中物理中，应用公式最复杂的问题。但，在实际生活中，浮力现象非常普遍。应用浮力知识解释生活中浮力相关问题也就非常重要。在全国各省市中考物理试题中，浮力考查的深浅度不一，但总体趋势向应用性，综合性发展。解答难度有加大的现象。
2、难点：
①所学知识与生活中现象对应不起来，是难点之一；
②知识不会应用，是难点之一；
③不会分析实际情境，及相关现象；
④浮力问题本身的复杂性也是难点之一。
⑤在浮力计算中，尤其是综合计算，数学关系的变形是难点。
3、难点原因分析：
①死学知识，死记硬背，不联系实际，是造成不会对应现象的原因；
②知识掌握不够，也是应用知识解决实际问题的障碍原因；
③浮力问题的复杂多变，也是学生难点形成的一个原因；
④数学基础差，不会公式变形，导致应用公式失误，甚至不会应用；
4、“难点”突破技巧：
【技巧一】——情境法
要点：此法的关键是“情境”的识别，然后对应相关知识即可。
①“情境”——题中有“液体中测力计的示数”
方法——“测力差法”——应用“F浮 = G物 - F示 ”分析、判断、计算。
②“情境”——题中有“压力或压强信息”
方法——“压力差法”——应用“F浮 = F向上 - F向下”分析、判断、计算。
③“情境”——题中有“悬浮”“漂浮”字样信息
方法——“悬漂法”——应用“F浮 = G物 = m物g = ρ物 g v物”分析、判断、计算。
④“情境”——题中有“上浮”“下沉”等“浮沉”信息
方法——“浮沉条件”——根据题意选择比较“F浮与G物”或比较“ρ液与ρ物”，进行分析、判断、计算。
⑤“情境”——没有“特别情境”的浮力问题，或没有“思路”的浮力问题
方法——“原理法”——应用“F浮 = G排 = m排g = ρ液 g v排”分析、判断、计算。
【技巧二】——得液法
要点：此法专用于判断物体是否受“浮力”。
方法：
①找到与液体发生关系的“物体”
②找到该物体的“底部位置”
③看“底部位置”有没有液体。——若“底部位置”有液体，物体一定受浮力；
若“底部位置”没有液体，物体一定不受浮力。
5、例析：
例：（2022 北京）甲、乙、丙三个小球的质量m和体积V如下表所示。将它们浸没在水中释放，在其稳定后，三个小球所受的浮力分别为F甲、F乙和F丙。下列判断正确的是（ ）


A．F甲＞F乙＞F丙 B．F乙＞F甲＞F丙
C．F丙＞F乙＞F甲 D．F甲＞F丙＞F乙
【答案】B
【解析】找到关键词“浸没”，表明属于物体的浮沉判断，应用“情境法”，利用表格数据，由公式ρ=m/v可以分别求得甲乙丙三物体的密度分别为0.5g/cm3、0.8g/cm3、2.7g/cm3；与水的密度1g/cm3进行比较可得，甲、乙两物体“上浮”最终漂浮，浮力都等于重力，由G=mg，可求得甲乙所受浮力分别为0.3N、0.4N；丙物体“下沉”最终“沉底”，则有丙的V排=V物=20cm3；根据原理法可求得丙所受浮力为0.2N；则浮力大小关系为F乙＞F甲＞F丙；因而ACD错误；B正确；故，选B。
【考场试手】
1、（2022 成都）“奋斗者”号深潜器坐底10909米，创造了中国载人深潜新记录。喜欢动手的小文制作了一个深潜器模型，用弹簧测力计测量它受到的浮力。先测出它的重力为G，然后将模型浸没于水中静止(如图所示) ，弹簧测力计受到的拉力为F，模型所受的浮力为F浮。则下列说法正确的是（ ）
A. 拉力F与重力G是一对平衡力
B. 模型所受浮力大小F浮=G - F
C. 模型从图示位置下移，浮力变大
D. 将模型逐渐提离水面，拉力不变
【答案】B
【解析】题中出现关键信息“先测出它的重力为G，然后将模型浸没于水中静止(如图所示) ，弹簧测力计受到的拉力为F，模型所受的浮力为F浮”，利用“情境法”之“测力差法”，可得出B正确；A错误；应用“原理法”，液体密度不变，位置下移V排不变，浮力不变，C错误；模型离开水面，V排变小，浮力变小，D错误；故，选B
2、（2022 武汉）如图所示，三个相同的柱形容器中盛有体积相同的水或盐水，将重为3.0N的圆柱体依次放入这三个容器中。下列说法错误的是（ ）
A. 图乙和图甲中圆柱体下表面受到水的压力之差大于0.7N
B. 图丙和图乙中容器底上表面受到的压力之差等于0.1N
C. 图丙中盐水的密度是1.1×103kg/m3
D. 圆柱体的密度是3.0×103kg/m3
【答案】B
【解析】观察图片测力计示数信息明显，应用“情境法”之“测力差法”，可求得图甲中圆柱体所受浮力，即上下表面压力差为0.3N；图乙中圆柱体所受浮力，即上下表面压力差为1N；依据“原理法”，可求得圆柱体的体积为10-4m3；图丙中圆柱体所受浮力，即上下表面压力差为1.1N；应用
ρ=m/v可求得图丙中盐水的密度为1.1g/cm3；圆柱体的密度为3.0×103kg/m3；C、D正确，不符合题意；图乙和图甲中圆柱体下表面受到水的压力之差大于0.7N，A正确，不符合题意；图丙和图乙中容器底上表面受到的压力之差小于0.1N，B错误，符合题意；故，选B。
3、 (2021 龙东)质量相等的A、B两实心物块，密度之比ρA∶ρB＝3∶2，分别放入足够多的水中，物块所受浮力分别为FA和FB，当两物块静止时所受浮力FA与FB之比不可能的是（ ）
A. 1∶1 B. 2∶3 C. ρ水∶ρA D. ρ水∶ρB
【答案】D
【解析】质量相等的A、B两实心物块，密度之比ρA∶ρB＝3∶2，根据V＝eq \f(m,ρ)可知，体积之比为VA∶VB＝2∶3.若两物块的密度都小于水的密度，都漂浮，此时浮力等于重力，又由于物块的质量相同，重力相同，故浮力的大小相等，故浮力之比为1∶1，A不符合题意；若两物块的密度都大于水的密度，都沉底，根据F浮＝ρ液gV排，浮力之比即为体积之比，比值为2∶3，B不符合题意；若两物块一漂一沉，A的密度大于B的密度，即A沉底，B漂浮，则A的浮力为F浮A＝ρ水gV排，而B漂浮，则B的重力等于浮力，F浮B＝ρBgVB，则 SKIPIF 1 < 0 ＝ SKIPIF 1 < 0 ＝ SKIPIF 1 < 0 × SKIPIF 1 < 0 ＝ SKIPIF 1 < 0 ，又由于 SKIPIF 1 < 0 ＝eq \f(3,2)，则 SKIPIF 1 < 0 ρB，将ρB代入比值中可得， SKIPIF 1 < 0 ＝ SKIPIF 1 < 0 ＝ SKIPIF 1 < 0 ，D符合题意，C不符合题意．故选D。
4、（2022 天津）小明在研究物体的浮沉问题时，制作了一个空腔“浮沉子”，将其放入一个底面积为S、水深为h0的薄壁柱形容器内。刚放入水中时，浮沉子恰好悬浮，此时水深为h1，如图所示；一段时间后，由于渗漏空腔内开始进水，最后空腔充满了水，浮沉子沉底且完全浸没，此时水的深度降为h2。已知水的密度为ρ0，则所制作的浮沉子（ ）
A. 质量为 SKIPIF 1 < 0 B. 质量为 SKIPIF 1 < 0
C. 材料的密度为 SKIPIF 1 < 0 D. 材料的密度 SKIPIF 1 < 0
【答案】A
【解析】依据“情境法”，关键词“悬浮”，表明此时浮沉子所受浮力等于重力，应用原理法可求得浮沉子 SKIPIF 1 < 0 ，浮沉子重力为 SKIPIF 1 < 0 ，A正确；B错误；依据题意可得，浮沉子材料的体积为 SKIPIF 1 < 0 ，由 SKIPIF 1 < 0 可求得浮沉子材料的密度为 SKIPIF 1 < 0 ，因而CD错误，故选A。
5、（2021 淄博）课外实践活动中，小雨用橡皮泥造“船”并放入水中，往所造小船中装入豆粒来观察它的承载量，如图．在逐渐装入豆粒的过程中（船未沉底）（ ）
A. 小船受的浮力不变
B. 小船排开水的质量变大
C. 小船浸在水中的体积变小
D. 小船受的浮力大于它和豆粒的总重
【答案】B
【解析】由图可知，小船处于漂浮状态，则所受浮力始终等于小船重力。逐渐装入豆粒的过程中，小船的重力逐渐增大，因而所受浮力也逐渐增大，A错误；D错误；由“原理法”可得，小船的G排变大，m排也变大，B正确，C错误；故，选B。
6、（2022 苏州）洗水果时，发现芒果比油桃大，放入水中后芒果沉底、油桃漂浮，如图甲所示。它们受到的浮力大小关系为F浮芒 F浮桃；用天平正确测量油桃的质量，所放砝码及游码位置如图乙所示，则油桃的质量是 g；芒果的体积一定 （>/ 82.4 >
【解析】观察图片可知，芒果的V排远大于油桃的V排，液体密度相同，由原理法可推得，第一空填“>”；质量的读数先读砝码，总重量为80g，再读游码质量为2.4g，油桃质量为82.4g；比较可得，芒果的体积一定大于油桃体积。
7、（2021 济宁）重为0.5 N、体积为300 cm3的小球浸没在水中受到的浮力为____N，水面下20 cm深度处水的压强为________Pa.(g取10 N/kg)
【答案】3 2×103
【解析】找到关键词“浸没”，表明V排=V物=为300 cm3，由原理法公式可求得浸没所受浮力为 SKIPIF 1 < 0 ；应用“一般思路法”，由液体压强计算公式可求得，20cm深处水的压强为 SKIPIF 1 < 0 。
8、（2022 哈尔滨）将重3.8N的物体浸没水中后，弹簧测力计的示数如图所示，水对物体浮力大小是___________N。若实验前溢水杯未装满水，则溢出水的重力___________（选填“大于”“小于”或“等于”）物体受到的浮力。
【答案】 1.2 小于
【解析】由图可读出水中测力计的示数为2.6N，应用“情境法”之“测力差法”，可求得水对物体的浮力为 SKIPIF 1 < 0 ，故，第一空填“1.2”；应用“原理法”分析可知，若实验前溢水杯未装满水，则V排将变小，所受浮力也会变小。
9、（2021 宜昌）端午节家庭聚会后，小鹏的父亲将喝剩的白酒交给他，要他利用所学的物理知识测出白酒的密度．家中没有量筒，只找到了一个弹簧测力计和一个废旧的铁块，于是他在两只玻璃杯中分别装入水和白酒，进行了如下操作：
①将铁块悬挂在弹簧测力计下方，读出测力计的示数F1，如图甲所示；
②把铁块浸没在水中，读出测力计示数F2；
③把铁块浸在白酒中，读出测力计示数F3。
请你回答下列问题：
(1)弹簧测力计示数F1＝________N；
(2)图中他有操作错误的是图_______(选填“甲”“乙”或“丙”)，请指出错误之处______________；
(3)更正错误操作后，测力计的示数变成F4，请你帮小鹏推导出白酒密度的表达式ρ酒＝________．(用字母符号表示，水的密度为ρ水)
【答案】(1)3.8 (2)丙 没有将铁块完全浸没在白酒中 (3) SKIPIF 1 < 0
【解析】(1)弹簧测力计的分度值为0.2 N，所以图甲中该弹簧测力计的示数F1＝3.8 N；
(2)操作错误的是图丙，原因是铁块没有完全浸没在白酒中，只有完全浸没在白酒中，铁块排开液体的体积才与其本身的体积相等；
(3)小鹏将铁块挂在弹簧测力计下方，读出测力计示数F1，即为铁块的重力；在玻璃杯中倒入适量的水，将铁块挂在弹簧测力计下方使其浸没在水中，读出测力计示数F2，铁块在水中受到的浮力为： F水浮＝F1－F2，根据阿基米德原理得，铁块排开水的体积为：V排水＝ SKIPIF 1 < 0 ，铁块浸没在水中，所以铁块的体积为：V铁＝V排水＝ SKIPIF 1 < 0 ；再把铁块浸没在白酒中，读出测力计示数F4，铁块在白酒中受到的浮力为： F酒浮＝F1－F4，根据阿基米德原理得，铁块排开酒精的体积为：V排酒＝ SKIPIF 1 < 0 ，同理，铁块浸没在白酒中，所以铁块的体积为V铁＝V排酒＝ SKIPIF 1 < 0 ，由于铁块的体积不变，因此 SKIPIF 1 < 0 ＝ SKIPIF 1 < 0 ，可推导出白酒的密度为：ρ酒＝ SKIPIF 1 < 0 。
10、 (2021 杭州) 小金把家里景观水池底部的鹅卵石取出清洗．他先将一个重为10 N的空桶漂浮在水面上，然后将池底的鹅卵石捞出放置在桶内，桶仍漂浮在水面。（不考虑捞出过程中带出的水，ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg）
（1）求空桶漂浮在水面时所受浮力大小。
（2）鹅卵石捞出放置在桶内时，水池水面高度与鹅卵石未捞出时相比会________（选填“上升”“下降”或“不变”）。若此时桶排开水的体积为6.0×10-3 m3，求桶内鹅卵石的质量。
【答案】（1）10N
（2）上升 5kg
【解析】(1)由图可知，空桶漂浮，应用“悬漂法”可得，空桶受到的浮力为F浮＝G桶＝10 N；
(2)由“情境法”可知，鹅卵石沉底时，所受浮力小于重力，由“原理法”可得，原因是V排小。将鹅卵石捞出放入空桶后，鹅卵石漂浮，所受浮力等于重力，V排显著变大，因而水池水面会“上升”； 应用“原理法”，可求得此时桶与鹅卵石受到总的浮力为F浮′＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3 ×10 N/kg×6.0×10－3 m3＝60 N；则，鹅卵石受到的重力为G＝ΔF浮＝F浮′－F浮＝60 N－10 N＝50 N；因而由G=mg可得，鹅卵石的质量为m＝eq \f(G,g)＝eq \f(50 N,10 N/kg)＝5 kg。
【原创预测】
1. (原创预测)小明上网查得，生鸡蛋的密度约为1.1g/cm3,食用盐的密度约为生鸡蛋的2倍。他将生鸡蛋放入盛有足量水的玻璃杯中，静止时鸡蛋会 （填“浮沉状态”）；他想改变鸡蛋的浮沉状态，可能实现的浮沉状态为 ；操作建议： 。（浮沉状态与建议一条即可）
【答案】沉底 悬浮（或“漂浮”）
将食用盐慢慢加入水中并轻轻搅动，观察鸡蛋状态的变化，直至出现可能状态
【解析】本题为开放性试题，并且体现有学科渗透思想，需结合化学知识，应用物理规律解答。题中有生鸡蛋的密度信息，结合水的密度信息，应用浮沉条件比较可得，生鸡蛋在水中会下沉直至沉底；又有“食用盐的密度为生鸡蛋2倍”的信息，结合化学知识食用盐溶于水，可制作盐水，因而结合浮沉条件可得，可能实现的现象为“悬浮”或“漂浮”；只需加入水中食用盐，将水制成盐水，若盐水密度等于生鸡蛋密度，则会出现悬浮状态；若盐水密度大于生鸡蛋密度，则会出现生鸡蛋上浮，最终出现漂浮状态。
2.(原创预测)小丽在帮妈妈做家务时，发现妈妈将面条下到开水锅里时，面条会沉在锅底，即使妈妈用筷子搅动过，还是沉在锅底，煮一会面条才会漂在水面上，下面是小丽的理解，其中正确的是（ ）
A. 面条沉在锅底是因为面条受到的重力太大了
B. 面条漂起来主要是因为清水变面汤浮力变大了
C. 煮面条过程中，面条一定会经历一段悬浮状态
D. 煮面条过程中，面条的密度始终保持不变
【答案】C
【解析】应用“情境法”分析题意，发现面条出现了沉底与上浮直至漂浮的现象。结合浮沉条件分析可得，沉底时由于面条所受重力大于所受浮力，A错误；煮面条过程中，面汤密度变大，面条体积变大，V排变大，所受面汤所受浮力也会变大，但这不是上浮的主要原因。面条漂浮是因为面条的密度变小，小于面汤密度所致，B错误；D错误；在面条浮沉变化过程中，由面条密度大于面汤密度，到变化为面条密度小于面汤密度，一定会经历二者相等的过程，则面条会有一段悬浮状态出现，C正确；故，选C。
考点整合
浮力
定义
浸在液体中的物体受到液体向上托的力，叫做浮力。
产生原因
液体上下表明的压力差
方向特点
竖直向上
本质
上下表明所受压力的合力
影响因素
①液体的密度
②物体排开液体的体积
两个探究
浮力的
影响因素
探究
因素一“V排”：比较①②③可得，ρ液一定，V排越大，F浮越大；
因素一“ρ液”：比较③④，V排一定，ρ液越大，F浮越大；
阿基米德原理实验
（1）分析比较①与②可得，F浮=②-①=4N-3N=1N；
（2）分析比较①③④可得，G排=④-③=1.5N-0.5N=1N
分析比较（1）（2）可得结论：F浮=G排
测算方法
测力差法
F浮 = G物 - F示
适用于：“固体”且 ρ物 > ρ液
压力差法
F浮 = F向上 - F向下
适用于：“规则体”且已知压力或压强
悬、漂法
F浮 = G物 = m物g = ρ物 g v物
适用于：物体出现“悬浮”“漂浮”的现象
原理法
F浮 = G排 = m排g = ρ液 g v排
适用于：“所有物体”的“所有浮力问题”
浮沉条件
比较
F浮与G物
①F浮＞G物 上浮 漂浮⑤
②F浮＝G物悬浮
③F浮＜G物下沉 沉底④
④ G物＝F浮＋F支
“三条件”——“五现象”
比较
ρ液与ρ物
①ρ液＞ρ物 上浮 漂浮⑤
②ρ液＝ρ物悬浮
③ρ液＜ρ物下沉 沉底④
“三条件”——“五现象”
实际应用
液体浮力的应用
1、轮船——①原理：空心可以增大浮力
②排水量：表示“轮船的大小”。
“排水量”——即，轮船“满载”时“排开水的质量”。
如：一艘轮船的排水量为1×104t。
表明此船“满载”时，货物质量和船身质量之和为1×104t。
2、潜水艇——①特殊构造：两侧有“水舱”
②浮沉：水舱“充水”——潜水艇逐渐加重——就逐渐“下潜”。
水舱“充水”——“潜水艇重”＝G排——就“悬浮”。
水舱“排水”——潜水艇逐渐变轻——就逐渐“上浮”。
③注意：“上浮”或“下潜”时——利用“推进器”
加快上浮和下潜的速度。
空气浮力的应用
1、气球——
①条件特点：“充气密度”＜“空气的密度”
②常用充气：“氢气”——节日放飞气球；
“氦气”——气象探测气球
“燃烧器”加热“空气”——体育、娱乐活动用“热气球”
2、飞艇——
①优势特点：能“定向航行”，不会“随风飘荡”；
②结构特点：“大气囊”；“带螺旋桨的发动机”；“载人、装货的吊篮”
③用 途：“军事侦查”；“目标轰炸”；“空中交通”
小球
甲
乙
丙
m/g
30
40
54
V/cm3
60
50
20