第11讲 浮力-人教版中考物理一轮复习（讲义）（含解析）

这是一份第11讲 浮力-人教版中考物理一轮复习（讲义）（含解析），共16页。学案主要包含了浮力，浮力的测量-称重法，浮力大小跟哪些因素有关等内容，欢迎下载使用。

一、浮力
二、浮力的测量-称重法
1.称重法测浮力的原理
将物体浸在液体中静止时，对物体进行受力分析，如图，弹簧测力计拉力为F´，物体重力为G物，则F浮=G物-F´。因此，只要测出物体的重力G物和物体浸在液体中时弹簧测力计的示数F´，即可由F浮=G物-F´求出物体在液体中时所受浮力的大小。
2.称重法测浮力的步骤
①用弹簧测力计测出物体的重力G物；
②将挂在弹簧测力计下的物体浸在液体中，读出弹簧测力计的示数F´；
③物体在液体中所受浮力F浮=G物-F´。
注意：步骤①②若颠倒，会因物体沾带液体而产生误差。
不是所有浸在液体中的物体都受到浮力作用
若浸在液体中的柱状物体下表面和容器底部紧密接触（接触面间没有液体浸润），则液体对物体向上的压力F向上为零，物体将不受浮力作用。如图所示，和容器底紧密接触的物块D、浸入河底的桥墩，都不受浮力作用。
三、浮力大小跟哪些因素有关
1.实验探究：浮力大小跟哪些因素有关
2.实验中注意的问题
（1）在探究过程中，应注意沿竖直方向拉弹簧测力计，并且物体不能与容器底部或侧壁相接触；
（2）应等弹簧测力计示数稳定后再读数；
（3）实验时烧杯内的液体体积要适中，应以能浸没物体又不溢出为准；
（4）探究过程中，把物体浸入液体时要缓慢，以免溅出液体。
【例1】
1．如图所示，洗手盆底部的出水口塞着由橡胶制成的水堵头、则水堵头（ ）
A．没有受到水的压力，但受到水的浮力
B．既没有受到水的压力，也没有受到水的浮力
C．受到水的压力，但没有受到水的浮力
D．既受到水的压力，也受到水的浮力
【变式1-1】
2．在图中，重为G的金属块静止在水面下，弹簧测力计的示数为T，金属块下表面受到水的压力为F，则下列说法正确的是（ ）
A．T>GB．T=GC．F>G-TD．F=G-T
【变式1-2】
3．弹簧测力计下挂一正方体物块，将物块从盛有适量液体的烧杯上方离液面某一高度处缓缓下降，然后将其逐渐浸入液体中如图甲；图乙是弹簧测力计示数F与物块下降高度h变化关系的图像。则下列说法中不正确的是（ ）（g取10N/kg）
A．物块的质量是1kg
B．物块的体积是4×10﹣4m3
C．物块的密度是8×103kg/m3
D．物块刚浸没时下表面受到液体的压力是4N
【变式1-3】
4．“创新”小组在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中，先用弹簧测力计测出金属块的重力，然后将金属块缓慢浸入液体中不同深度，并将弹簧测力计的示数记录在表格中。分析实验过程及数据，下列有关说法正确的是（ ）。
A．金属块的重力为3.3N
B．金属块所受浮力大小随浸没深度的增加而增大
C．金属块在水中浸没时所受的浮力为1.7N
D．步骤f中液体的密度为0.8g/cm3
一、探究浮力大小与物体排开液体重力的关系
1.实验探究：浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
二、阿基米德原理
1.内容：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体所受到的重力。
2.公式：F浮=G排=m排g=ρ液gV排。
注意：阿基米德原理也适用于气体，此时F浮=ρ气gV排。
浸没和浸入的区别
“浸在液体中的物体”包含两种状态：①物体全部浸入液体中，即物体浸没在液体中，此时V排=V物；②物体的一部分浸入液体中，另一部分露在液面上，此时V排G物，物体上浮直到漂浮在液面上；
②当，浸没时，F浮G物时，物体在液体中向上运动—上浮。随着物体不断上升，物体将有一部分露出液面，物体所受的浮力也随着减小，一直减小到F浮=G物时，物体就不再上浮并处于漂浮状态。由此可知，物体上浮是由不平衡状态演变为平衡状态的过程。
（2）当F浮F乙>F丙B．F甲=F乙>F丙
C．F甲>F乙=F丙D．F甲ρ乙>ρ丙
D．物体下表面受到液体的压力F甲>F乙=F丙
【变式3-2】
11．如图甲所示，边长为10cm的正方体木块A在水中静止时漂浮在水面上，此时木块的25露出水面；若将一个与A等体积的正方体B粘在A的上方，此时A、B刚好浸没在水中，请计算（ρ水＝1.0×103kg/m3）：
（1）木块A的密度ρA；
（2）物体B的密度ρB；
（3）若容器底面积为200cm2，则与甲图相比较，乙图中水对容器底部压强增大了多少Pa？
【变式3-3】
12．如图甲所示，质地均匀的圆柱形物体，质量为1kg，底面积为1×10−2m2，竖直放入水平桌面上的薄壁圆柱形容器（容器壁厚度不计）内。（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）
（1）求物体对容器底部的压强；
（2）向容器内注入2cm深的水，物体不会倾斜，也没有浮起，如图乙所示。求水对容器底部的压强；
（3）现不断往容器内注水，当注水深度为物体高度的一半时，物体对容器底部的压力刚好为0，如图丙所示。求物体的密度；
（4）在容器内继续注入适量的水，物体静止时如图丁所示。将露出水面的部分切去，待剩余部分再次静止后，请推理说明水对容器底部压强的变化量Δp水与容器对桌面压强的变化量Δp桌的大小有何关系。
01 浮力
13．如图是“天宫课堂”上的神奇实验——消失的浮力。王亚平老师用吸管将一个乒乓球压入水中，当吸管离开乒乓球后，乒乓球竟然浸没在水中静止不动。下列说法正确的是（ ）。
A．在太空环境中，乒乓球失重后其质量变为零
B．吸管推乒乓球入水时，乒乓球对吸管没有力的作用
C．乒乓球在水杯中静止后其表面不受水的压力
D．看到乒乓球在水杯中发生了形变是因为乒乓球受到了力的作用
14．如图所示，一个密度为ρ，边长为a的实心正方体物块悬浮在某液体中，物块下底面的深度为H，则下列说法中不正确的是（ ）
A．物块下底面受到液体向上的压力为ρgHa2
B．被物块所排开的液体的重力大小为ρg(H+a)a2
C．物块受到液体向上和向下的压力差为ρga3
D．物块上表面受到液体向下的压力为ρg(H-a)a2
02 称重法测浮力
15．图甲为盛水的烧杯，上方有弹簧测力计悬挂的圆柱体，将圆柱体缓慢下降，直至将圆柱体逐渐进入水中。整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图像如图乙所示，g取10N/kg。下列说法正确的是（不考虑液面的变化）（ ）
A．圆柱体受到的重力是8N
B．圆柱体受到的最大浮力是4N
C．圆柱体的密度是1.5×103kg/m3
D．当圆柱体刚好全部浸没时，下表面受到水的压强为700Pa
16．如图所示，在探究浮力大小与哪些因素有关的实验中，比较甲和乙可知，物体受到的浮力F浮= （用图中的物理量符号表示）；分析乙和丙可知，物体受到的浮力大小关系为：F浮1 F浮2（选填“大于”、“等于”或“小于”），可知物体受到的浮力大小与物体 有关系。
03 探究影响浮力大小的因素
17．如图所示，小明同学探究浮力大小与哪些因素有关
（1）由图1甲、丙、丁图可知，浮力大小和 无关，由图1甲、丁、戊图可知，浮力大小与 有关；
（2）如图2是小丽设计的用电子秤测量一塑料块密度的实验；
①如图2甲所示，用电子秤测出装有水的烧杯质量为110g；
②如图2乙所示，将塑料块放入装有水的烧杯后（水未溢出），电子秤的示数为146g；
③如图2丙所示，用细针将塑料块压入水中浸没（水未溢出）且不接触容器底，电子秤的示数为150g；根据小丽的测量可知：塑料块的质量是 g，塑料块的密度是 g/cm3。
18．在“探究影响浮力大小的因素”实验中，同学们根据生活经验，提出了浮力大小可能与下列因素有关的猜想：
①与物体浸入液体中的深度有关
②与物体排开液体的体积有关
③与液体的密度有关
④可能与物体的形状有关
（1）实验前应先将弹簧测力计 （选填“竖直”“水平”）放置，检查指针是否指在雾刻度线上，若不在应进行调零。
（2）实验步骤和弹簧测力计的示数如图。其中序号b中物体P所受浮力大小为 N。
（3）分析a、b、c三次实验，可知浮力大小与物体排开液体的体积有关；分析 三次实验，可知浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关；分析此实验还可得出：长方体物块的密度是 kg/m3。
（4）为了研究猜想4，晓丽同学用两块相同的橡皮泥分别捏成圆锥体和圆柱体进行如图f、g的实验，由此得出的结论是：浮力的大小与物体的形状有关，小珍认为该结论不可靠，主要原因是 。
04 实验验证阿基米德原理
19．某物理兴趣小组利用弹簧测力计、水、小石块（不吸水）、溢水杯、小桶、细线等实验器材探究浮力的大小与排开液体所受到的重力的关系。
（1）如图所示的甲、乙、丙、丁四个实验步骤，最科学合理的实验顺序是 ；
（2）根据图中的实验数据可求出石块的密度为 kg/m3；（g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）
（3）兴趣小组的同学换用不同的物体（不吸液体）或液体按科学合理的顺序进行了多次实验，由实验数据得出F浮 G排（选填“>”、“”、“ V排乙 > V排丙，根据 F浮=ρ液gV排 可知，液体的密度关系为：ρ甲 V排乙 > V排丙，则三个容器中液体的体积关系为：V甲
【解析】【解答】（1）为避免石块沾水导致测量石块质量偏大，应先在空气中测出石块的质量，再将石块浸入水中；在测石块重力后为避免取下石块测空小桶的重力，在测石块重力之前先测出小桶的重力。则实验顺序为：先测空小桶的重力，再测小石块的重力，然后用弹簧测力计提着小石块放入液体中读出测力计的示数，最后测出小桶和溢出水的总重力。即最科学的实验顺序是丙、甲、丁、乙。
（2）由公式F浮=ρ水gV排可得石块的体积V石=V排=F浮ρ水g=F甲−F丁ρ水g=2.8N−1.8N1.0×103kg/m3×10N/kg=1×10−4m3
石块的质量m石=G石g=2.8N10N/kg=0.28kg
则石块的密度为ρ石=m石V石=0.28kg1×10−4m3=2.8×103kg/m3
（3）由实验步骤甲丁可知，物体浸在液体中时受到的浮力F浮=2.8N-1.8N=1N
由实验步骤乙丙可知，物体排开液体的重力G排=2N-1N=1N
所以可得出F浮=G排，即浸在液体中的物体所受浮力的大小等于排开液体的重力。
（4）图丁步骤中，小石块逐渐浸入液体过程中，容器中的液面始终与溢水口齐平，液面的高度不变，由p=ρgh可知，液体对容器底的压强一直不变。
（5）如果换用密度小于液体密度的物体，物体放入液体中后，物体静止时漂浮，物体所受浮力与其重力大小相等，弹簧测力计的示数将变为0，因此图丁可不使用弹簧测力计。
（6）每次进行图甲步骤时，都忘记将溢水杯中液体装满，则会导致溢出的水偏少，即G排偏小，而用测重法测得的浮力与液体是否装满无关，因此会出现F浮>G排。
【分析】（1）探究浮力和排开液体重力关系时，先测量空桶、物体的重力，再测量物体浸入液体中的拉力和排开液体的重力；
（2）根据物体的重力计算质量，利用浮力和液体密度计算排开液体的体积；利用质量和体积的比值， 计算密度；
（3）根据多次实验可以探究浮力和排开液体的重力相等；
（4）物体在液体中受到的浮力和深度无关；液体压强和液体密度、深度有关；
（5）当物体在液体中漂浮时，不用测力计拉动物体；
（6）溢水杯若没满，排开液体的重力偏小。
20．【答案】（1）3.6；物体排开液体的体积；液体密度；1.1×103
（2）3.8；1.4；AD；排开水的重力；A；能
【解析】【解答】（1）①图乙弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为3.6N。由图甲、乙、丙所示实验可知，液体密度相同，物体排开液体的体积不同，弹簧测力计的示数不同，则物体受到的浮力不同，可得结论：在液体密度相同时，物体所受浮力的大小跟物体排开液体的体积有关。
②由图丙、丁所示实验可知，物体排开液体的体积相同，液体密度不同，弹簧测力计的示数不同，则物体受到的浮力不同，可得结论：物体排开液体体积相等时，浮力大小与液体密度有关。
③图甲弹簧测力计的示数为5N，即物体的重力 G=5N；图丙弹簧测力计的示数为3N，可知物体浸没在水中时所受的拉力 F丙=3N，可知物体浸没在水中受到的浮力为：
F浮=G-F丙=5N-3N=2N
物体的体积为：
V=V排=F浮ρ水g=2N1.0×103kg/m3×10N/kg=2×10−4m3
图丁弹簧测力计的示数为2.8N，可知物体浸没在盐水中时受到的拉力 F丁=2.8N，则物体浸没在盐水中受到的浮力为：
F浮'=G-F丁=5N-2.8N=2.2N
盐水的密度为：
ρ盐水=F浮'gV排=2.2N10N/kg×2×10−4m3=1.1×103kg/m3
（2）①图B弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为3.8N，则石块的重力大小为3.8N。
②图C弹簧测力计的示数为2.4N，可知石块浸没在水中时所受的拉力为2.4N，由称重法可知，把石块浸没在盛满水的溢水杯中，石块受到的浮力大小为：
F浮1=G石-F=3.8N-2.4N=1.4N
图A弹簧测力计示数为1.2N，可知空小桶的重力为1.2N，图D弹簧测力计的示数为2.6N，可知小桶和石块排开水的重力为2.6N，则石块排开水的重力为：
G排=G桶水-G桶=2.6N-1.2N=1.4N
石块排开的水所受的重力可由 A、D两个步骤可测出。
③由上面的分析知，石块浸没水中受到的浮力为1.4N，石块排开的水所受的重力为1.4N，可得出结论：浸在水中的物体所受浮力的大小等于排开水的重力。
④BC.本实验是“探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系”属于探究性实验，用原来的方案将水换成酒精进行多次实验或用原来的方案将石块换成体积与其不同的铁块进行多次实验，都可以避免结论的偶然性，找出普遍规律，该操作合理，故BC不符合题意；
A．测量型实验多次测量取平均值可减小误差，此实验为探究型，不能求平均值，此操作不合理，故A符合题意。故选A。
⑤只将石块的一部分浸入水中，石块排开水的体积减小，浮力减小，排开水的重力减小，但石块所受的浮力依然等于石块排开水的重力，故能得出得到与（3）相同的结论。
【分析】（1）①②认清弹簧测力计的分度值再读数；
浮力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关，对比实验根据控制变量法进行分析；
③由图可知物体的重力和物体镜面在水中时所受的拉力，根据称重法求出物体浸没在水中时所受的浮力，根据V=V排=F浮ρ水g求出物体的体积；由图可知物体浸没在盐水中时所受的拉力，根据称重法可求出物体浸没在盐水中时所受的浮力，根据ρ盐水=F浮'gV排求出盐水的密度；
（2） ①②③ 由图可分别读出石块的重力、空小桶的重力、石块浸没在水中时所受的拉力、小桶和石块排开水的重力，进而可得出结论：浸在水中的物体所受浮力的大小等于排开水的重力；
④若所测物理量是一个恒量，多次测量求平均值可以减小实验误差； 若不是测量具体的物理量，多次测量是为了寻找普遍规律；
⑤ 只将石块的一部分浸入水中，石块排开水的体积减小，浮力减小，排开水的重力减小，但石块所受的浮力依然等于石块排开水的重力。
21．【答案】B
【解析】【解答】A.由图可知，A物体漂浮，则F浮A=GA；B物体悬浮，则F浮B=GB；由于A、B两物体的质量相等，根据G=mg可知，两物体的的重力相等，所以F浮A=F浮B，故A错误；
B.由于VAp乙，故C错误；D．由于VA排V乙，而ρ甲>ρ乙，根据G=mg=ρVg可知，甲容器中液体的重力大于乙容器中液体的重力，即 G甲>G乙；容器对桌面的压力 F=G容+G物+G液，由于容器的重力、物体的重力均相同，所以甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力，D错误。
故选B。
【分析】1.已知两物体的质量关系，由图可知物体在液体中的状态，根据浮沉条件可知物体所受的浮力大小关系；
2.已知物体的体积和物体所受浮力的关系，结合图示可知物体排开液体的体积大小关系，根据F浮=ρ液gV排可得液体的密度关系；
3.已知液体密度关系和液面深度关系，根据p=ρgℎ可知容器底部所受液体压强的大小关系；
4.根据物体排开液体的体积关系和图示，可知两容器中液体体积的关系，根据G=mg=ρVg可知两容器中液体的重力关系，根据F=G容+G物+G液分析比较容器对桌面的压力大小关系。
22．【答案】（1）解：圆柱体甲的重力G甲=m甲g=8kg×10N/kg=80N；
（2）解：由表中数据，甲放入前水对容器底的压强p水＝5000Pa，圆柱体甲放入容器前水的深度 ℎ=p水ρ水g=5000Pa1000kg/m3×10N/kg=0.5m；
（3）解：①容器对水平桌面的压力等于容器和水的重力和，大小为F容桌＝G容器+G水容器对水平桌面的压强 p容=F容桌S=G容+G桌S；因为柱形容器，故水对容器底部的压力大小等于物体的重力F水容＝G水；水对容器底部的压强p水=G水S p容−p水=G容器+G水S−G水S=G容器S=m容器gS；容器的底面积S=m容器gp容−p水=2kg×10N/kg6000Pa−5000Pa=0.02m2
容器对桌面增加的压力ΔF＝Δp容S＝（9000Pa﹣6000Pa）×0.02m2＝60N；甲放入容器后，溢出水的重力G溢=G甲- ΔF=80N-60N=20N