全国各地名校2026届九年级(初三)中考物理一轮复习专题11 浮力(复习讲义)试卷含答案
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02· \l "_Tc212278646" 时空导航·网络构建4
03·考点通关·靶向突破 \l "_Tc212278647" 4
\l "_Tc212278648" 考点1 浮力4
\l "_Tc212278649" 考点2 阿基米德原理9
\l "_Tc212278650" 考点3 物体的浮沉条件及应用12
04· \l "_Tc212278651" 素养拓展·思维进阶18
05· \l "_Tc212278652" 优题精选·练能提分23
考点1 浮力
【课标要求】通过实验,认识浮力。探究并了解浮力大小与哪些因素有关。探究浮力大小与哪些因素有关。
1.浮力
(1)定义:浸在液体或气体中的物体受到向 的力,这个力叫做浮力。
(2)方向: 。
(3)施力物体和受力物体
施力物体:液体或气体;受力物体:浸在液体(或气体)中的物体。
(4)称重法—测量浮力
(5)称重法测浮力的原理
如下图所示,用弹簧测力计分别测出物体在空气中的示数G物和物体浸入液体后弹簧测力计的示数,两者之差即为物体所受的浮力 。
(6)称重法测浮力的步骤
①用弹簧测力计测出物体的重力;
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;
③物体在液体中所受浮力。
注意:步骤①②若颠倒,会因物体沾带液体而产生误差。
2.决定浮力的大小
(1)探究浮力的大小跟哪些因素有关
实验表明:物体在液体中所受浮力的大小,与它排开液体的 有关、与液体的 有关。物体排开液体的体积越 、液体的密度越 ,浮力就越大。
3.浮力产生的原因
如图所示,我们研究浸没在液体中的长方体的受力情况。长方体两个相对的侧面所受液体的压力相互平衡,物体水平方向所受的合力为0。长方体上、下表面所处的深度分别记为、,,因此,液体对长方体下表面的压强要大于液体对上表面的压强。考虑到长方体上、下表面的受力面积是相同的,所以,液体对长方体向上的压力大于液体对它向下的压力。浸没在液体中的物体,其上、下表面受到液体对它的 不同,这就是浮力产生的原因。
简单概括:浸在液体或气体中的物体上下表面存在着一个向上的 ,即 。
【易错警示】
1.不是所有浸在液体中的物体都受到浮力作用
浸在水中的物体与容器底部紧密接触,且接触处无水渗入(即不受水对其有向上的压力)时,浸在水中的物体不受浮力。(如图,甲不受浮力,乙受浮力。)
2.浮力的大小与物体浸没深度无关
随着物体接触水面到浸没的过程中,浮力在逐渐增大。不能说明浮力的大小与物体浸入液体中的深度有关,原因是此时物体排开液体的体积也在变大。
【特别提醒】
当物体的上表面与液面相平或露出液面时,物体所受浮力的大小与物体下表面受到液体的压力大小相等。
【教材图片详解】
1.【考查称重法测量浮力】(2025·天津)弹簧测力计使用:弹簧测力计下悬挂一个重物,示数如图甲所示;把重物浸在水中时,示数如图乙所示。此时重物受到水的浮力为_________N。
2.【结合潜水艇模型考查浮力的示意图】(2025·福建)在下图中,画出悬浮在水中的潜水艇模型受到的重力和浮力的示意图。
3.【教材素材链接】(2025·西藏)如图所示,重力为G的长方体物块悬浮在水中,受到的浮力为F浮,上表面受到水的压强为p1,压力为F1;下表面受到水的压强为p2,压力为F2。下列选项正确的是( )
A.p1>p2B.F1>F2C.F浮=F1-F2D.F浮=G
4.【考查决定浮力大小的因素】(2025·云南)实验小组探究浮力大小与哪些因素有关的实验过程如图所示。
(1)a中将铁块缓慢浸入水中,随着深度增加,弹簧测力计示数逐渐变小,铁块受到的浮力逐渐 ,表明浮力与深度有关;铁块浸没后,继续增加深度,弹簧测力计示数不变,表明浮力与深度无关,前后结论不一致。分析发现以上实验某过程中同时改变了深度和 ;
(2)改用b中的物块继续探究,此物块重 N,c、d中物块所受浮力均为 N.由此可知,浸在同种液体中的物体所受浮力大小与浸在液体中的深度 关;
(3)根据b、d、e三次实验可知,浸在同种液体中的物体所受浮力大小与排开液体的体积有关,排开液体的体积越大,所受浮力 。分析b、 三次实验可知,排开液体的体积相同时,物体所受浮力大小与液体密度有关;
(4)若将b中的物体换成相同材料的球体,则不能完成b、c、d三次实验的探究,具体理由是 。
考点2 阿基米德原理
【课标要求】知道阿基米德原理。
1.浮力的大小
(1)阿基米德灵感的启示
物体排开液体的体积越大、液体的密度越大,所受的浮力就越大。而排开液体的体积与液体密度的乘积就是排开液体的质量,因此物体排开液体的质量越大,所受的浮力越大。又由于物体所受的重力和它的质量是成正比的,由此可以想到:物体在液体中所受的浮力与它排开液体所受的重力有直接的关系。
(2)探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
2.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 它排开的液体所受的重力。
(2)公式:
(3)推导式: ,其中指的是液体的密度,单位是kg/m3;指的是排开液体的体积,单位是m3。
(4)变形式:物体排开液体的体积 ;液体密度 。
(5)阿基米德原理也适用于气体,此时。
【特别提醒】
1.“浸在”有两层含义:物体浸没在液体中,;物体部分浸入液体中,。如图所示。
2.利用阿基米德原理计算液体的密度的一般思路:
(1)根据其他方法计算浮力(如称重法:)。
(2)计算。
(3)液体的密度。
3.利用阿基米德原理计算固体密度的一般思路:
(1)计算固体受到的浮力。
(2)若固体浸没在液体中,则;若固体漂在液面上,根据体积关系算出。
(3)物体的密度
1.【结合科技成就考查阿基米德原理的计算】(2025·上海)“梦想号”潜水艇,采用“模块化”设计理念,攻克多项世界级技术难题,以“小吨位”实现“多功能”。该潜艇排水量42600t,在执行某次科考任务时,求该潜艇受到的浮力F浮。
2.【考查称重法、阿基米德原理】(2025·山东济宁)如图所示,将一石块悬挂在弹簧测力计下,静止时弹簧测力计示数为2.5N;将该石块浸没在装有适量水的烧杯中,静止时弹簧测力计示数为1.5N。求:
(1)石块的体积;
(2)石块的密度。
3.【结合F-h图像考查阿基米德原理】(2025·陕西)小明想测量一个长方体物块的密度,他用细线提着物块缓慢放入盛有水的杯中,如图-1所示,压力传感器的示数随物块浸入深度的变化关系如图-2所示。整个过程中物块受到浮力的变化情况是 ,已知物块的质量为2.4kg,则物块的密度为 kg/m3。剪断细线、当物块静止后压力传感器的示数为 N。(水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
考点3 物体的浮沉条件及应用
【课标要求】能运用物体的浮沉条件说明生产生活中的有关现象。
1.物体的浮沉条件
(1)物体的浮沉条件
(2)对物体沉浮条件的理解
①当时,物体在液体中上浮。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,一直减小到时,物体就不再上浮并处于漂浮状态。由此可知,物体上浮的最终状态是漂浮。
②当时,物体在液体中下沉,直到容器底部对物体产生一定的支持力,这时物体在重力、浮力、支持力的作用下处于平衡状态,下沉运动结束。由此可知,物体下沉的最终状态是沉底。
(3)漂浮问题“五规律”
规律一:物体漂浮在液体中,所受的浮力 它受的重力;
规律二:同一物体在不同液体里漂浮,所受浮力 ;
规律三:同一物体在不同液体里漂浮,在密度大的液体里浸入的体积 ;
规律四:漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,物体密度就是液体密度的几分之几;
规律五:将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力,外力 液体对物体增大的浮力。
2.浮力的应用
3.浮力的计算方法
【易错警示】
1.悬浮和漂浮的比较
(1)相同点:都是静止的平衡状态,受力特点相同:。
(2)不同点:①悬浮是物体完全浸没在液体中,。对于实心物体:。
②漂浮是部分浸入液体中,,对于实心物体:。
2.轮船始终漂浮在液面上,只要轮船自身和货物的总重力不变,所受浮力不变。根据阿基米德原理可知,当液体密度发生改变,轮船排开液体的体积会发生改变。
3.潜水艇浸没在海水中,V排不变,若海水密度不变,则所受浮力不变。
【教材图片详解】
1.【结合国防军事考查浮力的应用】(2025·四川遂宁)2024年12月,我国自主研制建造的076型两栖攻击舰首舰——“中国人民解放军海军四川舰”正式下水,该舰满载排水量(排开水的质量)4万余吨。若以满载排水量4万吨来计算,该舰满载时所受浮力大小为 N。不考虑燃料质量变化,该舰由海水密度较小的近海驶向海水密度较大的远海区域时,排开海水的体积将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。(g取10N/kg)
2.【结合典故考查浮沉条件的应用】(2025·河南)(多选)曹冲称象的故事广为流传。如图,称象时,先让象站在船上,在船身与水面交界处做上标记。让象上岸后,再将石头装入船中,直至船身上的标记与水面重合,所装石头的质量即为大象的质量。下列说法正确的是( )
A. 甲图中船排开水的重力与大象的重力大小相等
B. 船内石头增多的过程中船底受到水的压强变大
C. 船内石头增多的过程中船受到的浮力大小不变
D. 甲图中船所受浮力与乙图中船所受浮力大小相等
3.【结合实践活动考查改变物体的浮沉状态】(2025·山东卷)小华在相同气球内装上不同配重做了两个“小鱼”。“小鱼”甲的质量大于“小鱼”乙的质量。注射器可以通过连接“小鱼”的软管对“小鱼”进行抽气和充气,从而改变“小鱼”的体积。初始时,两“小鱼”在水中处于静止状态,如图所示。忽略空气重力及软管对“小鱼”的作用力。“小鱼”所受浮力分别用F甲、F乙表示。下列说法正确的是( )
A. 对甲充气,甲上浮,再次静止时F甲小于F乙
B. 对甲抽气,甲下沉,再次静止时F甲一定小于F乙
C. 对乙充气,乙再次静止时所受浮力比初始时的浮力小
D. 对乙抽气,乙再次静止时所受浮力可能等于初始时的浮力
4.【结合古代著作考查浮沉条件的应用】(2025·四川凉山)《天工开物》中记录了我国古代劳动者煮海水制盐的方法,对用于制盐的海水密度有严格要求。关于海水等级的测评,《熬波图咏》中谈到,可以用莲子制备成四颗不同标准的“浮子”来测定海水等级。测定时,浮起的“浮子”数量越多,待测海水的等级越高(一等海水密度最大等级最高、二、三、四、五等依次次之)。若将以上四颗“浮子”放入盛有待测海水的竹管内,“浮子”的沉浮情况如图所示,下列选项正确的是( )
A.竹管内待测的海水为一等海水
B.①号“浮子”的重力比其它三颗“浮子”大
C.①号“浮子”的密度比其它三颗“浮子”大
D.若竹管内改盛四等海水,①号“浮子”所受浮力不变
5.【结合学科实践考查浮力的综合计算】(2025·四川乐山)如图所示,某同学用一个上端开口的圆柱形厚底空塑料瓶和装有水的圆柱形水槽制作了一个浮力秤,用于测量质量。空塑料瓶质量为120g,塑料瓶底面积为20cm3,水槽底面积为120cm3,瓶身能够浸入水中的最大长度为18cm,使用过程中水不溢出,塑料瓶始终漂浮且瓶身保持竖直。已知水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg,不考虑塑料瓶侧壁的厚度。求:
(1)空载时塑料瓶受到的浮力;
(2)浮力秤的最大称量值;
(3)浮力秤空载时和最大称量时水槽内水面的高度差。
6.【结合“浮筒打捞法”考查浮力和压强的分析、计算】(2025·甘肃兰州)图甲是利用“浮筒打捞法”打捞沉船的示意图,浮筒是密封的大钢筒,能浮在水面上。打捞工作船把若干个浮筒拖到沉船所在位置上方的水面上,将浮筒灌满水,让它们沉到水底。潜水员用钢索把灌满水的浮筒拴牢在船的两侧,然后用压气机将空气压进浮筒,把水排出,浮筒就会带着沉船一起浮到水面上来。小雅利用上述原理制作了实心沉船模型A和空心浮筒模型B来模拟打捞沉船的过程:A、B间用轻质细绳相连,将A、B放入水平地面上一个装有适量水、足够高的圆柱形容器中,B利用容器中的水自动充水,B充满水后A、B的位置如图乙所示,此时,A对容器底部的压力为16N。打捞时,向B中充气,当B中的水全部排出至容器中时,B浮出水面,A、B静止时的位置如图丙所示。已知A的质量为1.4kg,体积为200cm3,B的质量为0.6kg,体积为2000cm3,圆柱形容器的底面积为1000cm2。求:
(1)图乙中B受到的浮力;
(2)B空心部分的体积;
(3)乙、丙两图中,水对容器底部压强的变化量Δp。
一、跨学科实践:制作微型密度计
1.设计微型密度计
(1)微型密度计的制作原理及基本思路
密度计是一种可以直接测量液体密度的仪器,利用物体的漂浮条件进行工作。如图所示,选择一根塑料吸管并用蜡将其下端封口,再加适当配重(如缠上铜丝),使其能竖直漂浮在水中。
设吸管的横截面积为S,测出吸管浸入水中的深度h水。
为了防止自制密度计放入小瓶后触碰瓶底或使酒精溢出及液面在吸管上的位置变化很小,应该着重考虑两个因素:一个是密度计的质量;另一个是标度杆的直径。
(2)估算密度计的质量
对于100mL的小瓶酒精来说,若微型密度计测量时排开1~2mL的酒精,一般不会导致酒精的溢出。1~2 mL酒精的质量为1g左右,因此我们设计的微型密度计的质量也应为1g左右。
(3)估算密度计的直径
消毒酒精的密度为0.86×103~0.88×103 kg/m3是合格的。如图所示,密度计若漂浮在0.86×103 kg/m3的酒精中,液面位于标度杆的A位置;若漂浮在0.88×103 kg/m3的酒精中,液面位于标度杆的B位置。测量时,液面位于A、B之间的酒精都是合格的。
假设A、B间的长度不少于4 mm,则排开酒精的体积差约为0.03 cm3,标度杆的横截面积约为0.07 cm2,直径约为3 mm。
(4)设计微型密度计的结构
如图所示,微型密度计由标度杆、浮子和配重三部分组成,配重位于最下方。浮子的作用是增大密度计受到的浮力,配重与浮子使微型密度计能竖直漂浮在待测液体的液面上。
2.制作微型密度计
(1)选择材料
浮子:可以用小泡沫塑料球作为浮子,也可以截一段稍粗点的塑料管,将其两头封口作为浮子。
标度杆:直径约为3 mm的细塑料管、做棉签的实心塑料杆以及细的圆珠笔芯等,都可以用来做标度。
配重:可以在实心塑料杆下端缠上若干圈铜丝,或者在空心的细塑料管下端插入一段粗铁丝作为配重。改变铜丝或铁丝的长度就可以调节配重。
(2)制成作品
【教考衔接】(2025·四川泸州)实践出真知。“九章”社团的同学们利用所学知识进行跨学科实践——自制密度计。
(1)他们用铁钉插入粗细均匀、横截面积为0.2cm²的吸管并密封,制作了第一代密度计。使用铁钉的目的是使吸管重心降低、在液体中竖直 。测试时将其放入密度为1.0g/cm³的清水中,测得它的吃水深度为10.5cm;取出再放入盐水中,测得它的吃水深度为10.0cm,则盐水的密度为 g/cm³。发现两次吃水深度相差很小,同学们猜想可能是吸管横截面积太小的缘故;
(2)于是,他们用横截面积较大、粗细均匀的柱形瓶做了第二代密度计。测试时发现它在清水和上述盐水中的吃水深度差与第一代密度计几乎一样。老师提出:根据密度计在两种液体中受到液体对它的 力相等,可推出这种粗细均匀的密度计在清水和盐水中的吃水深度的比值关系是 (用表示);
(3)同学们围绕怎样增大吃水深度差这一问题,结合前两次的制作经验,将设计思路和数据输入某AI软件,设计了如图所示的第三代密度计。若第三代密度计在清水中的吃水深度仍为10.5cm,则它在上述盐水中吃水深度为 cm。若它在某种液体中的吃水深度为15.0cm,则这种液体的密度为 g/cm³。(以上结果保留两位小数)
二、浮力的综合计算
1.常用计算浮力的方法
根据情况选择合适的计算方法,计算浮力。
2.变化量公式
、、
3.计算浮力的类型
类型一 漂浮或悬浮类
(1)已知物重,根据可求出浮力,进而根据阿基米德原理及变形公式可求出相关物理量。
(2)已知物体浸在液体中的体积,根据阿基米德原理可求出,再根据即可求出物体的重力及物体的密度。
类型二 液面变化类
(1)液面的升降与的变化有关,一般情况,若前后变化相等则液面不变;若变小则液面下降;若变大则液面上升。
(2)液面高度变化对容器底的压强发生变化,利用计算液面的高度。
类型三 多物体类
首先应用整体法进行受力分析,得出物体的受力情况;再应用隔离法分析单个物体的情况。
类型四 图像信息类
明确横、纵坐标的物理量,分析图像的性质和图像交点的意义。
【教考衔接】(2025·青海西宁)小西所在的兴趣小组,想探索“冰山一角”蕴含的物理知识。利用一个正方体模具装入水,放在冰箱中凝固成冰,再将冰块磨制成体积为10-3m3的正方体,投入装有适量水的容器中进行实验和分析(实验过程中不考虑冰的熔化、ρ冰=0.9×103kg/m3、ρ水=1.0×103kg/m3、g取10N/kg)。
(1)请计算冰块的重力;
(2)请计算冰块所受的浮力;
(3)请计算冰块露出水面的体积与水下体积之比;
(4)假设冰块全部熔化后,请通过计算说明液面升降情况(不考虑温度、蒸发等影响)。
三、压强、浮力的综合分析和比较
1.利用阿基米德原理比较
(1)比“”法:不同物体浸在同一液体中,相同,由可知,同一液体,越大,受到浮力越大;
(2)比“”法:同一物体漂浮或悬浮在不同液体中,相同,由可知,浮力相等,越大,越小。
2.利用浮沉条件比较
3.判断压强的变化
(1)判断容器底受到液体的压强变化:当液体密度相同,主要判断液体深度的变化;当液体深度相同时,判断液体密度的大小。
(2)判断容器对桌面的压强变化:受力面积一定时,判断压力的变化情况,F压=G总=G容器+G液体+G物体
【教考衔接】(2025·四川眉山)水平桌面上的甲、乙两个相同圆柱形容器,内装不同液体。将两个相同小球分别放入甲、乙两容器中,小球静止时如图所示。若两容器底部所受液体压强相等,则下列判断正确的是( )
A.两容器中的液体密度相等
B.两容器所装液体的质量相等
C.甲容器对桌面的压强小于乙容器对桌面的压强
D.甲容器中小球所受浮力大于乙容器中小球所受浮力
1.【考查浮力的综合计算】(2025·黑龙江)小宁同学把一个质量为50g的木块放在水中,木块漂浮时有的体积露出水面,则这个木块受到的浮力是 N,它的密度是 g/cm3。
2.【考查改变物体的浮沉状态】(2025·黑龙江齐齐哈尔)某材料不吸收液体,在酒精或盐水中均不溶解,且不与酒精或盐水发生化学反应,用该材料制成重1N的实心球。若将球投入足够多的酒精中,当球静止时,受到的浮力大小是 N;若将球投入足够多的盐水中,当球静止时,受到的浮力大小是 N。(已知ρ球=1.0×103kg/m3,ρ酒精=0.8×103kg/m3,ρ盐水=1.1×103kg/m3)
3.【新情境】(2025·北京)某同学利用一个圆柱形容器、一个梨、记号笔、刻度尺和适量的水测量酱油的密度,测量过程如图所示,图中h1、h2、h3、h4分别是梨放入水、酱油前后液面到容器底的距离。已知水的密度为ρ水,则待测酱油的密度ρ酱油= 。(用已知量和测量量表示)
4.【新情境】(2025·四川资阳)如图所示,开始时图甲中冰块位于容器底部,图乙中冰块漂浮于水面,冰块上方均放置有一小铁块。当冰块熔化完后,图甲中的水面与开始时相比将会 (选填“上升”“下降”或“不变”),其原因是 ;图乙中的水面与开始时相比将会 (选填“上升”“下降”或“不变”),其原因是 。
5.【新情境】(2025·宁夏)向装有细沙的气球中吹入适量气体,使其恰好悬浮在水中,如图所示。以下说法正确的是( )
A.气球悬浮在水中时,所受浮力小于排开的水所受到的重力
B.将气球用细棒压入水底的过程,气球所受水的压强不变
C.将气球用细棒压入水底的过程,气球所受浮力不变
D.将气球用细棒压入水底,撤去细棒后,气球不会上浮
6.【新情境】(2025·山东烟台)如图所示,小明洗碗时发现,向漂浮在水面上的碗中加水,碗浸入水的深度越来越大,当水量增加到一定程度时,碗浸没水中,直至沉底。假如碗里水的质量是缓慢均匀增加的,则下列关于碗受到的浮力随时间变化规律的图像可能是( )
A.B.
C.D.
7.【新情境】(2025·山东泰安)如图所示,水平桌面上有甲、乙两个相同的烧杯,分别装有适量等质量的水。甲烧杯中,静止在杯底的铁块,通过细线与浸没在水中的木球相连,此时甲烧杯对桌面的压力为F1;乙烧杯放入相同的铁块,与木球体积相同的铁球悬挂并浸没入水中,静止时乙烧杯对桌面的压力为F2;剪断木球下端的细线后,甲烧杯对桌面的压力为F3。以上操作中,水的质量保持不变,细线质量和体积忽略不计。已知ρ铁>ρ水>ρ木。下列说法中( )
①F1F2 ③F1>F3 ④F1=F3
A.只有①③正确B.只有①④正确C.只有②③正确D.只有②④正确
8.【新情境】(2025·四川南充)如图甲所示,一轻质弹簧上端固定,下端连接正方体物块,物块上表面恰与水面相平,物块的边长为10cm,水深为20cm,弹簧的上端与容器底部之间的高度为35cm,弹簧的弹力大小F与长度L的关系如图乙所示。下列选项正确的是(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,弹簧未超过弹性限度)( )
A.水对物块底部的压强为2000Pa
B.弹簧的原长为5m
C.此时弹簧对物块的压力为20N
D.物块的密度为3×103kg/m3
9.【新情境】(2025·重庆)2025年4月28日,全球首艘高速可潜无人艇“蓝鲸号”下水,如图所示。其体积为12m3,依靠智能压载水舱系统进行浮沉调节,可实现数十米深的下潜、静态悬浮和水下航行。(近海海水密度取ρ水)求:
(1)“蓝鲸号”在近海悬浮时所受浮力;
(2)“蓝鲸号”在近海悬浮时,距海面20m处的顶部受到海水的压强;
(3)若“蓝鲸号”从近海水平潜行至远海,海水密度突变为1.03×103kg/m3时,至少应增加多少自重才能防止上浮。
10.【新情境】(2025·内蒙古)某同学想知道将船上的船锚抛入水中沉底后,会引起水面如何变化。他用玻璃杯和金属块模拟抛锚过程如下:先向底面积为0.1m2的长方体水槽中注入0.2m深的水;将一个质量为3kg、底面积为0.01m2的正方体金属块,放入水平放置的玻璃杯中,再将玻璃杯放入水槽中,玻璃杯漂浮在水面上静止,如图所示;然后将金属块从玻璃杯中取出放入水中沉底,待水面稳定后,分析水面变化。(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg,整个过程中没有水溢出)求:
(1)注水后,水对水槽底部的压强;
(2)金属块平放在玻璃杯中时,对玻璃杯底部的压强;
(3)金属块放在玻璃杯中漂浮时和放入水中沉底后,水面高度的变化量。
专题11 浮力
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考点1 浮力
【课标要求】通过实验,认识浮力。探究并了解浮力大小与哪些因素有关。探究浮力大小与哪些因素有关。
1.浮力
(1)定义:浸在液体或气体中的物体受到向上的力,这个力叫做浮力。
(2)方向:竖直向上。
(3)施力物体和受力物体
施力物体:液体或气体;受力物体:浸在液体(或气体)中的物体。
(4)称重法—测量浮力
(5)称重法测浮力的原理
如下图所示,用弹簧测力计分别测出物体在空气中的示数G物和物体浸入液体后弹簧测力计的示数,两者之差即为物体所受的浮力。
(6)称重法测浮力的步骤
①用弹簧测力计测出物体的重力;
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;
③物体在液体中所受浮力。
注意:步骤①②若颠倒,会因物体沾带液体而产生误差。
2.决定浮力的大小
(1)探究浮力的大小跟哪些因素有关
实验表明:物体在液体中所受浮力的大小,与它排开液体的体积有关、与液体的密度有关。物体排开液体的体积越大、液体的密度越大,浮力就越大。
3.浮力产生的原因
如图所示,我们研究浸没在液体中的长方体的受力情况。长方体两个相对的侧面所受液体的压力相互平衡,物体水平方向所受的合力为0。长方体上、下表面所处的深度分别记为、,,因此,液体对长方体下表面的压强要大于液体对上表面的压强。考虑到长方体上、下表面的受力面积是相同的,所以,液体对长方体向上的压力大于液体对它向下的压力。浸没在液体中的物体,其上、下表面受到液体对它的压力不同,这就是浮力产生的原因。
简单概括:浸在液体或气体中的物体上下表面存在着一个向上的压力差,即。
【易错警示】
1.不是所有浸在液体中的物体都受到浮力作用
浸在水中的物体与容器底部紧密接触,且接触处无水渗入(即不受水对其有向上的压力)时,浸在水中的物体不受浮力。(如图,甲不受浮力,乙受浮力。)
2.浮力的大小与物体浸没深度无关
随着物体接触水面到浸没的过程中,浮力在逐渐增大。不能说明浮力的大小与物体浸入液体中的深度有关,原因是此时物体排开液体的体积也在变大。
【特别提醒】
当物体的上表面与液面相平或露出液面时,物体所受浮力的大小与物体下表面受到液体的压力大小相等。
【教材图片详解】
1.【考查称重法测量浮力】(2025·天津)弹簧测力计使用:弹簧测力计下悬挂一个重物,示数如图甲所示;把重物浸在水中时,示数如图乙所示。此时重物受到水的浮力为_________N。
【答案】2
【解析】由题意可知,甲图测量的是重物受到的重力,大小为,乙图测量的是重物浸在水中时受到的拉力,大小为,根据称重法测浮力可知,物体受到的浮力。
2.【结合潜水艇模型考查浮力的示意图】(2025·福建)在下图中,画出悬浮在水中的潜水艇模型受到的重力和浮力的示意图。
【答案】
【解析】潜水艇模型悬浮在水中,受到浮力和重力的作用,浮力的方向竖直向上,重力的方向竖直向下,浮力与重力大小相等
3.【教材素材链接】(2025·西藏)如图所示,重力为G的长方体物块悬浮在水中,受到的浮力为F浮,上表面受到水的压强为p1,压力为F1;下表面受到水的压强为p2,压力为F2。下列选项正确的是( )
A.p1>p2B.F1>F2C.F浮=F1-F2D.F浮=G
【答案】D
【解析】A.由可知,上表面所处的深度比下表面小,所以上表面受到的压强比下表面小,故A错误;
B.由A可知,上下表面受力面积相同,所以由可知,上表面受到的压力比下表面小,故B错误;
C.由浮力的产生原因可知,
故C错误;
D.长方体物块悬浮在水中,根据浮力的产生原因可知,此时,故D正确。
故选D。
4.【考查决定浮力大小的因素】(2025·云南)实验小组探究浮力大小与哪些因素有关的实验过程如图所示。
(1)a中将铁块缓慢浸入水中,随着深度增加,弹簧测力计示数逐渐变小,铁块受到的浮力逐渐 ,表明浮力与深度有关;铁块浸没后,继续增加深度,弹簧测力计示数不变,表明浮力与深度无关,前后结论不一致。分析发现以上实验某过程中同时改变了深度和 ;
(2)改用b中的物块继续探究,此物块重 N,c、d中物块所受浮力均为 N.由此可知,浸在同种液体中的物体所受浮力大小与浸在液体中的深度 关;
(3)根据b、d、e三次实验可知,浸在同种液体中的物体所受浮力大小与排开液体的体积有关,排开液体的体积越大,所受浮力 。分析b、 三次实验可知,排开液体的体积相同时,物体所受浮力大小与液体密度有关;
(4)若将b中的物体换成相同材料的球体,则不能完成b、c、d三次实验的探究,具体理由是 。
【答案】(1)变大 排开液体的体积 (2)3.8 1.4 无 (3)越大 e、f
(4)见解析
【解析】(1)[1]a中将铁块缓慢浸入水中,随着深度增加,弹簧测力计示数逐渐变小,通过称重法计算可知,铁块受到的浮力逐渐变大,说明浮力与深度有关。
[2]铁块浸没后,继续增加深度,弹簧测力计示数不变,通过称重法计算可知,浮力不变,说明浮力与深度无关。
(2)[1]由图b可知,弹簧测力计的分度值是0.1N,弹簧测力计的示数是3.8N,物块的重力是3.8N。
[2] c、d中物块所受拉力都是2.4N,物块所受浮力均为F浮c= F浮d=G-Fc=3.8N-2.4N=1.4N
[3]c、d图中物块浸入液体中的深度不同,浮力相同,说明浸在同种液体中的物体所受浮力大小与浸在液体中的深度无关。
(3)[1] b、d、e三次实验,e图中物体排开液体的体积最大,弹簧测力计的示数最小,由称重法可知浮力最大,可以得到浸在同种液体中的物体所受浮力大小与排开液体的体积有关,排开液体的体积越大,所受浮力越大。
[2]探究浮力和液体的密度的关系,保持排开液体的体积相同,液体的密度不同,选择b、e、f三次实验,e、f图中弹簧测力计的示数不同,由称重法可知浮力不同,可以得到排开液体的体积相同时,物体所受浮力大小与液体密度有关。
(4)若将b中的物体换成相同材料的球体,球体的形状规则,深度不同时排开液体的体积也不同,不能探究浮力和深度的关系。
考点2 阿基米德原理
【课标要求】知道阿基米德原理。
1.浮力的大小
(1)阿基米德灵感的启示
物体排开液体的体积越大、液体的密度越大,所受的浮力就越大。而排开液体的体积与液体密度的乘积就是排开液体的质量,因此物体排开液体的质量越大,所受的浮力越大。又由于物体所受的重力和它的质量是成正比的,由此可以想到:物体在液体中所受的浮力与它排开液体所受的重力有直接的关系。
(2)探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
2.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的重力。
(2)公式:
(3)推导式:,其中指的是液体的密度,单位是kg/m3;指的是排开液体的体积,单位是m3。
(4)变形式:物体排开液体的体积;液体密度。
(5)阿基米德原理也适用于气体,此时。
【特别提醒】
1.“浸在”有两层含义:物体浸没在液体中,;物体部分浸入液体中,。如图所示。
2.利用阿基米德原理计算液体的密度的一般思路:
(1)根据其他方法计算浮力(如称重法:)。
(2)计算。
(3)液体的密度。
3.利用阿基米德原理计算固体密度的一般思路:
(1)计算固体受到的浮力。
(2)若固体浸没在液体中,则;若固体漂在液面上,根据体积关系算出。
(3)物体的密度
1.【结合科技成就考查阿基米德原理的计算】(2025·上海)“梦想号”潜水艇,采用“模块化”设计理念,攻克多项世界级技术难题,以“小吨位”实现“多功能”。该潜艇排水量42600t,在执行某次科考任务时,求该潜艇受到的浮力F浮。
【答案】4.26×108N
【详解】潜艇排水量42600t,由阿基米德原理可知,潜艇受到的浮力等于排开水的重力,则潜艇受到的浮力
2.【考查称重法、阿基米德原理】(2025·山东济宁)如图所示,将一石块悬挂在弹簧测力计下,静止时弹簧测力计示数为2.5N;将该石块浸没在装有适量水的烧杯中,静止时弹簧测力计示数为1.5N。求:
(1)石块的体积;
(2)石块的密度。
【答案】(1)1.0×10-4m3
(2)2.5×103 kg/m3
【详解】(1)由称重法可得,石块完全浸没在水中受到的浮力为
此时石块排开水的体积与石块的体积大小相等,可得石块的体积为
(2)已知石块的重力为2.5N,则石块的密度为
3.【结合F-h图像考查阿基米德原理】(2025·陕西)小明想测量一个长方体物块的密度,他用细线提着物块缓慢放入盛有水的杯中,如图-1所示,压力传感器的示数随物块浸入深度的变化关系如图-2所示。整个过程中物块受到浮力的变化情况是 ,已知物块的质量为2.4kg,则物块的密度为 kg/m3。剪断细线、当物块静止后压力传感器的示数为 N。(水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
【答案】 先变大后不变 58
【详解】[1]当物体还未浸没时,随着浸入的深度增大,物体浸入的体积增大;浮力变大,当浸没时,物体所受浮力不变,故浮力的变化情况是先变大后不变。
[2]由图-2可知,物体浸没时受到的浮力
则物体的体积
则物块的密度
[3]剪断细线,当物块静止时,压力传感器的示数就等于原有水(含水杯)的重力加上所受的物块的重力,由题图-2可知,原有水及水杯的重力为34N,物块受到的重力为G=2.4kg×10N/kg=24N
则传感器的示数为F=34N+24N=58N
考点3 物体的浮沉条件及应用
【课标要求】能运用物体的浮沉条件说明生产生活中的有关现象。
1.物体的浮沉条件
(1)物体的浮沉条件
(2)对物体沉浮条件的理解
①当时,物体在液体中上浮。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,一直减小到时,物体就不再上浮并处于漂浮状态。由此可知,物体上浮的最终状态是漂浮。
②当时,物体在液体中下沉,直到容器底部对物体产生一定的支持力,这时物体在重力、浮力、支持力的作用下处于平衡状态,下沉运动结束。由此可知,物体下沉的最终状态是沉底。
(3)漂浮问题“五规律”
规律一:物体漂浮在液体中,所受的浮力等于它受的重力;
规律二:同一物体在不同液体里漂浮,所受浮力相同;
规律三:同一物体在不同液体里漂浮,在密度大的液体里浸入的体积小;
规律四:漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,物体密度就是液体密度的几分之几;
规律五:将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力,外力等于液体对物体增大的浮力。
2.浮力的应用
3.浮力的计算方法
【易错警示】
1.悬浮和漂浮的比较
(1)相同点:都是静止的平衡状态,受力特点相同:。
(2)不同点:①悬浮是物体完全浸没在液体中,。对于实心物体:。
②漂浮是部分浸入液体中,,对于实心物体:。
2.轮船始终漂浮在液面上,只要轮船自身和货物的总重力不变,所受浮力不变。根据阿基米德原理可知,当液体密度发生改变,轮船排开液体的体积会发生改变。
3.潜水艇浸没在海水中,V排不变,若海水密度不变,则所受浮力不变。
【教材图片详解】
1.【结合国防军事考查浮力的应用】(2025·四川遂宁)2024年12月,我国自主研制建造的076型两栖攻击舰首舰——“中国人民解放军海军四川舰”正式下水,该舰满载排水量(排开水的质量)4万余吨。若以满载排水量4万吨来计算,该舰满载时所受浮力大小为 N。不考虑燃料质量变化,该舰由海水密度较小的近海驶向海水密度较大的远海区域时,排开海水的体积将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。(g取10N/kg)
【答案】 变小
【解析】[1]根据阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于排开液体所受重力,满载排水量4万吨,即
则该舰满载时所受浮力浮力
[2]舰船始终处于漂浮状态,浮力等于自身总重力,当海水密度增大,由可知,浮力不变,减小,所以排开海水体积变小。
2.【结合典故考查浮沉条件的应用】(2025·河南)(多选)曹冲称象的故事广为流传。如图,称象时,先让象站在船上,在船身与水面交界处做上标记。让象上岸后,再将石头装入船中,直至船身上的标记与水面重合,所装石头的质量即为大象的质量。下列说法正确的是( )
A. 甲图中船排开水的重力与大象的重力大小相等
B. 船内石头增多的过程中船底受到水的压强变大
C. 船内石头增多的过程中船受到的浮力大小不变
D. 甲图中船所受浮力与乙图中船所受浮力大小相等
【答案】BD
【详解】A.根据阿基米德原理,甲图中船和大象整体漂浮,浮力等于船和大象的总重力,因此船排开水的重力与船和大象的总重力大小相等,故A错误;
BC.船内石头增多时,船的总重力增大,因为船始终漂浮,浮力等于重力,所以浮力增大;根据阿基米德原理可知,排开水的体积增大,船会下沉一些,船底所处的深度增大,根据p=ρgh可知,船底受到水的压强变大,故B正确,C错误;
D.由甲乙图两图可知,船排开水的体积相同,根据阿基米德原理可知,甲图中船所受浮力与乙图中船所受浮力大小相等,故D正确。
故选BD。
3.【结合实践活动考查改变物体的浮沉状态】(2025·山东卷)小华在相同气球内装上不同配重做了两个“小鱼”。“小鱼”甲的质量大于“小鱼”乙的质量。注射器可以通过连接“小鱼”的软管对“小鱼”进行抽气和充气,从而改变“小鱼”的体积。初始时,两“小鱼”在水中处于静止状态,如图所示。忽略空气重力及软管对“小鱼”的作用力。“小鱼”所受浮力分别用F甲、F乙表示。下列说法正确的是( )
A. 对甲充气,甲上浮,再次静止时F甲小于F乙
B. 对甲抽气,甲下沉,再次静止时F甲一定小于F乙
C. 对乙充气,乙再次静止时所受浮力比初始时的浮力小
D. 对乙抽气,乙再次静止时所受浮力可能等于初始时的浮力
【答案】D
【详解】A.甲在水中悬浮,乙在水中漂浮,由浮沉条件可知,此时甲、乙所受浮力等于各自重力。则甲所受浮力 F甲 = m甲g ,乙所受浮力 F乙 = m乙g ,因为 m甲 > m乙,所以初始时 F甲 > F乙。充气后,甲的体积增大,排开水的体积增大,导致浮力大于重力,因此上浮。再次静止时,处于漂浮状态,浮力等于重力,因此F甲还是大于 F乙,故A错误;
B.初始时甲悬浮,抽气后体积减小,浮力减小,导致浮力小于重力,因此下沉。若抽出气体后,甲排开水的体积仍大于乙,由阿基米德原理可知,再次静止时F甲仍大于F乙,故B错误;
C.初始时乙漂浮,充气后体积增大,浮力增大,导致浮力大于重力,因此上浮。再次静止时乙会漂浮重新达到平衡,此时 F乙' = m乙g。可知F乙' = F乙,因此乙再次静止时所受浮力与初始时的浮力相等,故C错误;
D.抽气后,乙的气球体积减小,浮力减小,导致浮力小于重力,因此下沉。当乙在水中恰好悬浮时,浮力等于重力,忽略空气重力及软管对“小鱼”的作用力,则重力不变。此时所受浮力就等于初始时的浮力,故D正确。
故选D。
4.【结合古代著作考查浮沉条件的应用】(2025·四川凉山)《天工开物》中记录了我国古代劳动者煮海水制盐的方法,对用于制盐的海水密度有严格要求。关于海水等级的测评,《熬波图咏》中谈到,可以用莲子制备成四颗不同标准的“浮子”来测定海水等级。测定时,浮起的“浮子”数量越多,待测海水的等级越高(一等海水密度最大等级最高、二、三、四、五等依次次之)。若将以上四颗“浮子”放入盛有待测海水的竹管内,“浮子”的沉浮情况如图所示,下列选项正确的是( )
A.竹管内待测的海水为一等海水
B.①号“浮子”的重力比其它三颗“浮子”大
C.①号“浮子”的密度比其它三颗“浮子”大
D.若竹管内改盛四等海水,①号“浮子”所受浮力不变
【答案】C
【解析】ABC.根据浮沉条件可得,1号沉底,其密度大于液体的密度,而2、3、4漂浮,密度都小于液体的密度,根据漂浮等于重力,,漂浮时如果物体浸入的体积占总体积的比例越大,物体的密度就越接近液体的密度,即密度越大,即。已知密度关系,不知道体积的关系,故无法比较重力大小,图中2号接近悬浮,密度在1、2之间,所以该海水为二等海水,故AB错误,C正确;
D.图中1号沉底,改盛四等海水,液体的密度更小,因而还是沉底,故排开液体的体积不变,但液体密度变小,由阿基米德原理可知,浮力减小,故D错误。
故选C。
5.【结合学科实践考查浮力的综合计算】(2025·四川乐山)如图所示,某同学用一个上端开口的圆柱形厚底空塑料瓶和装有水的圆柱形水槽制作了一个浮力秤,用于测量质量。空塑料瓶质量为120g,塑料瓶底面积为20cm3,水槽底面积为120cm3,瓶身能够浸入水中的最大长度为18cm,使用过程中水不溢出,塑料瓶始终漂浮且瓶身保持竖直。已知水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg,不考虑塑料瓶侧壁的厚度。求:
(1)空载时塑料瓶受到的浮力;
(2)浮力秤的最大称量值;
(3)浮力秤空载时和最大称量时水槽内水面的高度差。
【答案】(1)1.2N (2)0.24kg (3)0.02m
【解析】(1)空塑料瓶的重力为
由于漂浮,空载时塑料瓶受到的浮力为
(2)当塑料瓶满载时,浸入水中深度最大,此时塑料瓶排开水的体积为
此时塑料瓶受到的浮力为
此时所载物体的重力为
浮力称的最大称量值为
(3)浮力秤空载时和最大称量时塑料瓶浸入水中的体积变化量为
水槽内水面的高度差为
6.【结合“浮筒打捞法”考查浮力和压强的分析、计算】(2025·甘肃兰州)图甲是利用“浮筒打捞法”打捞沉船的示意图,浮筒是密封的大钢筒,能浮在水面上。打捞工作船把若干个浮筒拖到沉船所在位置上方的水面上,将浮筒灌满水,让它们沉到水底。潜水员用钢索把灌满水的浮筒拴牢在船的两侧,然后用压气机将空气压进浮筒,把水排出,浮筒就会带着沉船一起浮到水面上来。小雅利用上述原理制作了实心沉船模型A和空心浮筒模型B来模拟打捞沉船的过程:A、B间用轻质细绳相连,将A、B放入水平地面上一个装有适量水、足够高的圆柱形容器中,B利用容器中的水自动充水,B充满水后A、B的位置如图乙所示,此时,A对容器底部的压力为16N。打捞时,向B中充气,当B中的水全部排出至容器中时,B浮出水面,A、B静止时的位置如图丙所示。已知A的质量为1.4kg,体积为200cm3,B的质量为0.6kg,体积为2000cm3,圆柱形容器的底面积为1000cm2。求:
(1)图乙中B受到的浮力;
(2)B空心部分的体积;
(3)乙、丙两图中,水对容器底部压强的变化量Δp。
【答案】(1)20N (2)1.8×10﹣3m3 (3)160Pa
【解析】(1)由阿基米德原理得图乙中模型B受到的浮力为
(2)图乙中,以A、B整体为研究对象,受到重力G、浮力F浮和容器底的支持力F支,且根据力的相互作用知
整体受到的浮力为
整体受到的重力为
由于三力平衡,所以,B中充入的水的重力为
由和,根据题意知道,B空心部分的体积等于B中充入的水的,即
(3)图丙中,AB整体为研究对象,受到重力G、浮力F,处于漂浮状态,则浮力为
排开水的总体积为
则变化的体积为液面变化的高度为
水对容器底的压强变化量为
一、跨学科实践:制作微型密度计
1.设计微型密度计
(1)微型密度计的制作原理及基本思路
密度计是一种可以直接测量液体密度的仪器,利用物体的漂浮条件进行工作。如图所示,选择一根塑料吸管并用蜡将其下端封口,再加适当配重(如缠上铜丝),使其能竖直漂浮在水中。
设吸管的横截面积为S,测出吸管浸入水中的深度h水。
为了防止自制密度计放入小瓶后触碰瓶底或使酒精溢出及液面在吸管上的位置变化很小,应该着重考虑两个因素:一个是密度计的质量;另一个是标度杆的直径。
(2)估算密度计的质量
对于100mL的小瓶酒精来说,若微型密度计测量时排开1~2mL的酒精,一般不会导致酒精的溢出。1~2 mL酒精的质量为1g左右,因此我们设计的微型密度计的质量也应为1g左右。
(3)估算密度计的直径
消毒酒精的密度为0.86×103~0.88×103 kg/m3是合格的。如图所示,密度计若漂浮在0.86×103 kg/m3的酒精中,液面位于标度杆的A位置;若漂浮在0.88×103 kg/m3的酒精中,液面位于标度杆的B位置。测量时,液面位于A、B之间的酒精都是合格的。
假设A、B间的长度不少于4 mm,则排开酒精的体积差约为0.03 cm3,标度杆的横截面积约为0.07 cm2,直径约为3 mm。
(4)设计微型密度计的结构
如图所示,微型密度计由标度杆、浮子和配重三部分组成,配重位于最下方。浮子的作用是增大密度计受到的浮力,配重与浮子使微型密度计能竖直漂浮在待测液体的液面上。
2.制作微型密度计
(1)选择材料
浮子:可以用小泡沫塑料球作为浮子,也可以截一段稍粗点的塑料管,将其两头封口作为浮子。
标度杆:直径约为3 mm的细塑料管、做棉签的实心塑料杆以及细的圆珠笔芯等,都可以用来做标度。
配重:可以在实心塑料杆下端缠上若干圈铜丝,或者在空心的细塑料管下端插入一段粗铁丝作为配重。改变铜丝或铁丝的长度就可以调节配重。
(2)制成作品
【教考衔接】(2025·四川泸州)实践出真知。“九章”社团的同学们利用所学知识进行跨学科实践——自制密度计。
(1)他们用铁钉插入粗细均匀、横截面积为0.2cm²的吸管并密封,制作了第一代密度计。使用铁钉的目的是使吸管重心降低、在液体中竖直 。测试时将其放入密度为1.0g/cm³的清水中,测得它的吃水深度为10.5cm;取出再放入盐水中,测得它的吃水深度为10.0cm,则盐水的密度为 g/cm³。发现两次吃水深度相差很小,同学们猜想可能是吸管横截面积太小的缘故;
(2)于是,他们用横截面积较大、粗细均匀的柱形瓶做了第二代密度计。测试时发现它在清水和上述盐水中的吃水深度差与第一代密度计几乎一样。老师提出:根据密度计在两种液体中受到液体对它的 力相等,可推出这种粗细均匀的密度计在清水和盐水中的吃水深度的比值关系是 (用表示);
(3)同学们围绕怎样增大吃水深度差这一问题,结合前两次的制作经验,将设计思路和数据输入某AI软件,设计了如图所示的第三代密度计。若第三代密度计在清水中的吃水深度仍为10.5cm,则它在上述盐水中吃水深度为 cm。若它在某种液体中的吃水深度为15.0cm,则这种液体的密度为 g/cm³。(以上结果保留两位小数)
【答案】(1)漂浮 1.05 (2)浮 (3)9.76 0.78
【解析】(1)[1]密度计的原理是始终漂浮在不同液体中,因此用铁钉插入粗细均匀、横截面积为0.2cm²的吸管并密封,目的是自制密度计会竖直的漂浮在液面上。
[2]密度计始终漂浮,受到的浮力均等于自身重力,由于重力不变,则浮力不变,设密度计的底面积为S,可得
解得盐水的密度为
(2)[1][2]密度计始终漂浮,则浮力与重力相等,同一密度计在不同的液体中受到的浮力相等,设密度计的底面积为S,则
解得
(3)[1]由于密度计在水和盐水中受到的浮力相等,即
可得
解得
上方细管进入液体中的深度为
则它在上述盐水中吃水深度为
[2]若它在某种液体中的吃水深度为15.0cm,根据浮力相等可得
解得
二、浮力的综合计算
1.常用计算浮力的方法
根据情况选择合适的计算方法,计算浮力。
2.变化量公式
、、
3.计算浮力的类型
类型一 漂浮或悬浮类
(1)已知物重,根据可求出浮力,进而根据阿基米德原理及变形公式可求出相关物理量。
(2)已知物体浸在液体中的体积,根据阿基米德原理可求出,再根据即可求出物体的重力及物体的密度。
类型二 液面变化类
(1)液面的升降与的变化有关,一般情况,若前后变化相等则液面不变;若变小则液面下降;若变大则液面上升。
(2)液面高度变化对容器底的压强发生变化,利用计算液面的高度。
类型三 多物体类
首先应用整体法进行受力分析,得出物体的受力情况;再应用隔离法分析单个物体的情况。
类型四 图像信息类
明确横、纵坐标的物理量,分析图像的性质和图像交点的意义。
【教考衔接】(2025·青海西宁)小西所在的兴趣小组,想探索“冰山一角”蕴含的物理知识。利用一个正方体模具装入水,放在冰箱中凝固成冰,再将冰块磨制成体积为10-3m3的正方体,投入装有适量水的容器中进行实验和分析(实验过程中不考虑冰的熔化、ρ冰=0.9×103kg/m3、ρ水=1.0×103kg/m3、g取10N/kg)。
(1)请计算冰块的重力;
(2)请计算冰块所受的浮力;
(3)请计算冰块露出水面的体积与水下体积之比;
(4)假设冰块全部熔化后,请通过计算说明液面升降情况(不考虑温度、蒸发等影响)。
【答案】(1)
(2)
(3)1∶9
(4)见解析
【详解】(1)冰块的质量为
则冰块的重力
(2)冰的密度小于水的密度,根据物体的浮沉条件,冰块静止时漂浮,则冰块所受的浮力
(3)冰块静止时漂浮,浮力等于重力,则有,可得水下体积为
则露出水面的体积为
则冰块露出水面的体积与水下体积之比
(4)冰块未熔化时排开水的体积为
冰块熔化后质量不变,得到的水的体积为
故最终液面不升也不降。
三、压强、浮力的综合分析和比较
1.利用阿基米德原理比较
(1)比“”法:不同物体浸在同一液体中,相同,由可知,同一液体,越大,受到浮力越大;
(2)比“”法:同一物体漂浮或悬浮在不同液体中,相同,由可知,浮力相等,越大,越小。
2.利用浮沉条件比较
3.判断压强的变化
(1)判断容器底受到液体的压强变化:当液体密度相同,主要判断液体深度的变化;当液体深度相同时,判断液体密度的大小。
(2)判断容器对桌面的压强变化:受力面积一定时,判断压力的变化情况,F压=G总=G容器+G液体+G物体
【教考衔接】(2025·四川眉山)水平桌面上的甲、乙两个相同圆柱形容器,内装不同液体。将两个相同小球分别放入甲、乙两容器中,小球静止时如图所示。若两容器底部所受液体压强相等,则下列判断正确的是( )
A.两容器中的液体密度相等
B.两容器所装液体的质量相等
C.甲容器对桌面的压强小于乙容器对桌面的压强
D.甲容器中小球所受浮力大于乙容器中小球所受浮力
【答案】B
【详解】A.两容器底部所受液体压强相等,由图可知甲液体深度小于乙液体,根据可知,甲液体密度大于乙液体,故A错误;
B.两容器底部所受液体压强相等,两容器底面积相同,由可知,两容器底部所受液体压力相等,又由于液体压力等于液体重力和小球重力的总和,两小球重力相等,所以液体质量相等,故B正确;
C.由于容器重力相同,甲和乙中容器、液体和小球的总重力相等,容器对桌面的压力相等,两容器底面积相同,由可知,甲容器对桌面的压强等于乙容器对桌面的压强,故C错误;
D.小球在甲容器中漂浮,浮力等于重力,小球在乙容器中悬浮,浮力等于重力,由于小球重力相等,因此甲容器中小球所受浮力等于乙容器中小球所受浮力,故D错误。
故选B。
1.【考查浮力的综合计算】(2025·黑龙江)小宁同学把一个质量为50g的木块放在水中,木块漂浮时有的体积露出水面,则这个木块受到的浮力是 N,它的密度是 g/cm3。
【答案】 0.5 0.6
【详解】[1]因为木块漂浮在水面,则木块受到的浮力
[2]由阿基米德原理,则木块排开水的体积
所以木块的体积
则木块的密度
2.【考查改变物体的浮沉状态】(2025·黑龙江齐齐哈尔)某材料不吸收液体,在酒精或盐水中均不溶解,且不与酒精或盐水发生化学反应,用该材料制成重1N的实心球。若将球投入足够多的酒精中,当球静止时,受到的浮力大小是 N;若将球投入足够多的盐水中,当球静止时,受到的浮力大小是 N。(已知ρ球=1.0×103kg/m3,ρ酒精=0.8×103kg/m3,ρ盐水=1.1×103kg/m3)
【答案】 0.8 1
【详解】[1][2]球的体积为
因为球的密度大于酒精的密度,所以若将球投入足够多的酒精中,当球静止时,球沉底,则球受到的浮力大小
球的密度小于盐水密度,所以若将球投入足够多的盐水中,当球静止时,球漂浮,则受到的浮力大小
3.【新情境】(2025·北京)某同学利用一个圆柱形容器、一个梨、记号笔、刻度尺和适量的水测量酱油的密度,测量过程如图所示,图中h1、h2、h3、h4分别是梨放入水、酱油前后液面到容器底的距离。已知水的密度为ρ水,则待测酱油的密度ρ酱油= 。(用已知量和测量量表示)
【答案】
【详解】由图可知,梨在水中和酱油中均处于漂浮状态,即受到的浮力等于其重力,所以F浮水=F浮酱油
设圆柱形容器的横截面积为S,则梨在水中排开水的体积V水排=S(h2-h1)
梨在酱油中排开酱油的体积V酱油排=S(h4-h3)
根据阿基米德原理可知ρ水V水排g=ρ酱油V酱油排g,ρ水S(h2-h1)g=ρ酱油S(h4-h3)g,ρ水(h2-h1)=ρ酱油(h4-h3)
则待测酱油的密度
4.【新情境】(2025·四川资阳)如图所示,开始时图甲中冰块位于容器底部,图乙中冰块漂浮于水面,冰块上方均放置有一小铁块。当冰块熔化完后,图甲中的水面与开始时相比将会 (选填“上升”“下降”或“不变”),其原因是 ;图乙中的水面与开始时相比将会 (选填“上升”“下降”或“不变”),其原因是 。
【答案】 下降 见解析 下降 见解析
【详解】[1][2]如图甲所示,冰块没有熔化时,冰块和铁块排开水的体积为
当冰块熔化完后,质量不变,冰熔化成水的体积为
铁块沉底,故冰熔化成水所占的体积与铁块排开水的体积为
由于冰的密度小于水的密度,故,故,甲中的水面与开始时相比将会下降。
[3][4]将冰块与铁块当成一个整体,如图乙所示,冰块没有熔化时,冰块与铁块这个整体漂浮在水面上,故冰块和铁块所受的浮力为
冰块完全熔化成水时,这个整体的总重力不变,但是铁块沉底,容器底部对铁块有支持力,这个整体受到了竖直向下的重力,竖直向上的浮力,和容器底部对铁块有支持力,这个整体的浮力变小,故整体排开水的体积变小;图乙中的水面与开始时相比将会下降。
5.【新情境】(2025·宁夏)向装有细沙的气球中吹入适量气体,使其恰好悬浮在水中,如图所示。以下说法正确的是( )
A.气球悬浮在水中时,所受浮力小于排开的水所受到的重力
B.将气球用细棒压入水底的过程,气球所受水的压强不变
C.将气球用细棒压入水底的过程,气球所受浮力不变
D.将气球用细棒压入水底,撤去细棒后,气球不会上浮
【答案】D
【详解】A.根据阿基米德原理,物体所受浮力等于排开液体所受的重力,所以气球悬浮时,浮力等于排开的水的重力,故A错误;
B.将气球压入水底过程中,深度增加,根据,气球所受水的压强会增大,故B错误;
C.压入水底过程中,气球体积会因水的压强增大而变小,排开水的体积变小,根据,浮力会变小,故C错误;
D.开始气球悬浮,受到的浮力与其重力大小相等,气球被压入水底后,体积变小,浮力变小,浮力小于重力,所以撤去细棒后,气球不会上浮,故D正确。
故选D。
6.【新情境】(2025·山东烟台)如图所示,小明洗碗时发现,向漂浮在水面上的碗中加水,碗浸入水的深度越来越大,当水量增加到一定程度时,碗浸没水中,直至沉底。假如碗里水的质量是缓慢均匀增加的,则下列关于碗受到的浮力随时间变化规律的图像可能是( )
A.B.
C.D.
【答案】D
【详解】最初没有向碗中加水时,碗漂浮,受到的浮力等于自身重力;向漂浮在水面上的碗中加水,假如碗里水的质量是缓慢均匀增加的,在碗未浸没到水中时,仍处于漂浮状态,碗受到的浮力为碗的重力和碗中的水的重力之和,浮力也是匀速增加的,其图像为一条斜直线;当碗浸没到水中,碗沉底,排开水的体积变小,为碗自身的体积,此时碗受到的浮力小于碗自身的重力(小于t=0时碗受到的浮力),因排开水的体积不再变化,由可知碗受到的浮力也不变,为一条平行于时间轴的线段,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
7.【新情境】(2025·山东泰安)如图所示,水平桌面上有甲、乙两个相同的烧杯,分别装有适量等质量的水。甲烧杯中,静止在杯底的铁块,通过细线与浸没在水中的木球相连,此时甲烧杯对桌面的压力为F1;乙烧杯放入相同的铁块,与木球体积相同的铁球悬挂并浸没入水中,静止时乙烧杯对桌面的压力为F2;剪断木球下端的细线后,甲烧杯对桌面的压力为F3。以上操作中,水的质量保持不变,细线质量和体积忽略不计。已知ρ铁>ρ水>ρ木。下列说法中( )
①F1F2 ③F1>F3 ④F1=F3
A.只有①③正确B.只有①④正确C.只有②③正确D.只有②④正确
【答案】B
【详解】①②设水的重力为,铁块的重力为,木球与铁球体积均为,甲烧杯对桌面的压力为
静止时乙烧杯对桌面的压力为
由于水的质量不变,则水的重力不变,铁块的重力不变,又由于,则,故①正确,②错误;
③④剪断木球下端的细线后,由于,木球最终漂浮在水面上,但仍然在杯中,则此时甲烧杯对桌面的压力为
由①②分析可知,甲烧杯对桌面的压力为
由于水的质量不变,则水的重力不变,铁块的重力不变,木球的重力不变,则,故③错误,④正确。
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
8.【新情境】(2025·四川南充)如图甲所示,一轻质弹簧上端固定,下端连接正方体物块,物块上表面恰与水面相平,物块的边长为10cm,水深为20cm,弹簧的上端与容器底部之间的高度为35cm,弹簧的弹力大小F与长度L的关系如图乙所示。下列选项正确的是(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,弹簧未超过弹性限度)( )
A.水对物块底部的压强为2000Pa
B.弹簧的原长为5m
C.此时弹簧对物块的压力为20N
D.物块的密度为3×103kg/m3
【答案】D
【详解】A.水对物块底部的压强为
故A不符合题意;
B.由图乙可知,弹簧的弹力大小F为0N时,弹簧的长度为,则弹簧的原长为,故B不符合题意;
C.根据图乙利用数学知识解得弹簧的弹力大小F与长度L的函数解析式为。图甲中弹簧长度为
弹簧长度大于弹簧原长,所以弹簧被拉伸,弹簧对物块的力是拉力,将弹簧长度代入解析式可得弹簧的弹力,则此时弹簧对物块的拉力为20N,故C不符合题意;
D.物块受到的浮力为
根据力的平衡条件,物块重力为
则物块的密度为
故D符合题意。
故选D。
9.【新情境】(2025·重庆)2025年4月28日,全球首艘高速可潜无人艇“蓝鲸号”下水,如图所示。其体积为12m3,依靠智能压载水舱系统进行浮沉调节,可实现数十米深的下潜、静态悬浮和水下航行。(近海海水密度取ρ水)求:
(1)“蓝鲸号”在近海悬浮时所受浮力;
(2)“蓝鲸号”在近海悬浮时,距海面20m处的顶部受到海水的压强;
(3)若“蓝鲸号”从近海水平潜行至远海,海水密度突变为1.03×103kg/m3时,至少应增加多少自重才能防止上浮。
【答案】(1)1.2×105N
(2)2×105Pa
(3)3600N
【详解】(1)“蓝鲸号”体积为,在近海悬浮时,排开水的体积等于“蓝鲸号”的体积,由阿基米德原理可得所受浮力
(2)“蓝鲸号”在近海悬浮时,距海面处的顶部受到海水的压强
(3)若“蓝鲸号”从近海水平潜行至远海,海水密度突变为时,“蓝鲸号”所受浮力
由于“蓝鲸号”悬浮时受到的浮力等于自身重力,所以为了防止上浮,应增加自重
10.【新情境】(2025·内蒙古)某同学想知道将船上的船锚抛入水中沉底后,会引起水面如何变化。他用玻璃杯和金属块模拟抛锚过程如下:先向底面积为0.1m2的长方体水槽中注入0.2m深的水;将一个质量为3kg、底面积为0.01m2的正方体金属块,放入水平放置的玻璃杯中,再将玻璃杯放入水槽中,玻璃杯漂浮在水面上静止,如图所示;然后将金属块从玻璃杯中取出放入水中沉底,待水面稳定后,分析水面变化。(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg,整个过程中没有水溢出)求:
(1)注水后,水对水槽底部的压强;
(2)金属块平放在玻璃杯中时,对玻璃杯底部的压强;
(3)金属块放在玻璃杯中漂浮时和放入水中沉底后,水面高度的变化量。
【答案】(1)2000Pa
(2)3000Pa
(3)0.02m
【详解】(1)注水后,水对水槽底部的压强p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa
(2)正方体金属块的重力G金=m金g=3kg×10N/kg=30N
金属块平放在玻璃杯中时,对玻璃杯底部的压力F=G金=30N
对玻璃杯底部的压强
(3)正方体金属块的边长
金属块的体积V=l3=(0.1m)3=1×10-3m3
金属块放在玻璃杯中漂浮时,整体受到的浮力F浮=G总=G杯+G金
金属块放入水中沉底后,整体受到的浮力F′浮=G′总=G杯+F浮金
浮力的变化量ΔF浮=F浮-F′浮=G金-F浮金=G金-ρ水gV排=G金-ρ水gV金=30N-1×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=20N
水下降的体积
水面高度的变化量
教材·知识夯基
1.浮力
2.决定浮力的大小
3.浮力产生的原因
中考·考法聚焦
考法1 考查称重法测量浮力
考法2 结合潜水艇模型考查浮力的示意图
考法3 教材素材链接
考法4 考查决定浮力大小的因素
教材·知识夯基
1.浮力的大小
2.阿基米德原理
中考·考法聚焦
考法1 结合科技成就考查阿基米德原理的计算
考法2 考查称重法、阿基米德原理
考法3 结合F-h图像考查阿基米德原理
教材·知识夯基
1.物体的浮沉条件
2.浮力的应用
3.浮力的计算方法
中考·考法聚焦
考法1 结合国防军事考查浮力的应用
考法2 结合典故考查浮沉条件的应用
考法3 结合实践活动考查改变物体的浮沉状态
考法4 结合古代著作考查浮沉条件的应用
考法5 结合学科实践考查浮力的综合计算
考法6 结合“浮筒打捞法”考查浮力和压强的分析、计算
拓展01 跨学科实践:制作微型密度计
拓展02 浮力的综合计算
拓展03 压强、浮力的综合分析和比较
考点
考查形式
考查内容
考法分析
浮力
☑选择题
☑填空题
☑实验题
浮力的概念、浮力的测量、影响浮力大小的因素
1. 方向判断:直接考查浮力方向(竖直向上)。
2. 原理解释:用 “压力差法” (F浮=F向上-F向下) 解释现象,如分析浸没正方体各面压力。
3. 探究影响因素:重点考查 “控制变量法”,如探究浮力与深度关系时须控制 V排不变(完全浸没)。
阿基米德原理
☑选择题
☑填空题
☑计算题
☑实验题
物体所受浮力与物体排开液体重力的关系,利用阿基米德原理计算和解释相关现象
1. 验证阿基米德原理:考查“称重法”测浮力、测量排开液体重力、分析数据。
2. “称重法”测密度(高频实验):利用 F浮=ρ液gV排 求V排,结合重力求密度,是经典拓展实验。
3. 简单计算:直接应用公式进行计算。
4. 动态过程与图像分析:结合 F-h(拉力-深度)图像,分析物体浸入、露出的多阶段过程。
物体的浮沉条件及应用
☑选择题
☑填空题
☑简答题
☑实验题
☑计算题
物体的沉浮条件及利用物体沉浮条件进行相关计算、浮力的应用、压强与浮力综合
1. 条件判断:通过比较 F浮与G物 或 ρ物与ρ液,判断物体浮沉状态。
2. 平衡态分析:对漂浮、悬浮物体,必用 F浮 = G物,此乃解题核心切入点。
3. 应用原理:解释轮船(空心法、排水量)、潜水艇(改变自重)、密度计(漂浮原理)等工作原理。
4. “压强-浮力-受力”综合(顶级难点):物体放入柱形容器液体中,综合求:浮力、液体对容器底部的压强/压力变化、容器对桌面的压强/压力变化。需画图进行系统受力分析。
5. 工程问题建模:如打捞沉船(多力平衡)、轮船装载(排水量变化)等,考查实际建模能力。
命题新趋势
1、情境创设:从“理想模型”到“工程与科技前沿”:试题极少使用抽象的“方块、小球”模型,而是紧密结合国家重大科技成就(如“奋斗者号”深潜、航母、空间站)、传统与现代工程(如船舶设计、桥梁打捞)以及日常生活应用(如防溺水手环、煮饺子、盐水选种)创设情境 "&sid=811250&id=4918" \t "" "" \t "" 。这要求学生在冗长的文字描述、图表或图像中,快速提取关键物理信息,并抽象为可分析的物理模型。
2、实验探究:从“验证结论”到“思想方法与方案设计”:对“探究浮力大小的影响因素”实验的考查,已从验证阿基米德原理,转向对 “控制变量法” 本质的深度理解(如如何设计实验探究浮力与深度无关)和实验方案的评估与改进 "" \t "" 。同时,用 “称重法”(F浮 = G - F拉) 测浮力,并进一步结合阿基米德原理测量物体密度或液体密度的实验,是考查学生实验迁移能力的经典题型。
3、能力立意:从“单一公式应用”到“力学综合建模”:这是浮力考查的顶层设计和主要区分点。浮力极少单独考查,绝大多数时候是与压强、二力平衡、密度、简单机械等知识形成复杂综合题 "" \t "" 。核心是要求学生建立起 “受力分析 → 状态判断 → 公式选用” 的系统分析思维。例如,分析物体从接触水面到浸没,再到沉底或漂浮的全过程中,浮力、压力、压强等物理量的动态变化。 "" \t ""
命题预测
1、从“公式套用”到“系统受力分析”的进阶:浮力题不再满足于直接套用 F浮=ρ液gV排。其首要和核心的考查环节是受力分析。无论是选择题判断浮沉,还是综合计算题,正确分析物体所受的所有力(重力、浮力、拉力、支持力等),并依据平衡或非平衡状态列出力之间的关系式,是解题的绝对前提和主要得分点。
2、从“单一知识”到“跨模块深度综合”的进阶:浮力极少单独出现,它天然地与力学其他核心模块交织,构成试卷的压轴主题。最主要的综合模式是 “压强与浮力”的综合,常以“柱形容器+浸入物体”为经典模型。题目不仅要求计算浮力,更要求连锁分析:液体压强:物体浸入导致液面上升(Δh = V排 / S容),从而引起液体对容器底部压强的变化(Δp = ρ液gΔh);固体压力:容器对水平桌面的压力变化,通常等于系统总重的变化(如ΔF = G物或G物 - F拉)。
3、从“静态计算”到“动态过程与图像信息处理”的进阶:命题热衷于考查变化的、非静态的过程,并常以图像为载体呈现信息。过程分析:描述物体从接触液面到浸没、再到沉底(或从出水到离水)的全过程,分析各阶段浮力、拉力、压强等物理量的动态变化;图像结合:提供 F拉-h(拉力-深度)图像或F浮-h图像,要求学生将图像上的关键点(拐点)与物理过程(如刚浸没、开始露出)对应起来,并提取数据进行计算。这考查了强大的信息转化与逻辑推理能力。
实验目的
探究浮力的大小与哪些因素有关
提出猜想
猜想1:浮力的大小与物体浸在液体中的体积有关。
猜想2:浮力的大小与液体的密度有关。
实验思路
由以上猜想,浮力的大小可能与浸在液体中物体的体积、液体的密度等因素有关。要探究浮力的大小是否与这些量有关,需要逐次探究,每次探究浮力的大小与其中一个量的关系,其他的量要保持不变。
实验图
实验器材
弹簧测力计、物体(不吸水、密度比液体密度大)、细绳、烧杯、水、盐水
实验设计与分析
(1)控制变量法:①探究浮力大小和排开液体体积的关系时,控制液体密度不变,改变漫入的体积(图b、c);②探究浮力大小和液体密度的关系时,控制排开液体体积不变,改变液体密度(图c、e);③探究浮力大小和浸没深度的关系时,控制排开液体的体积和液体密度不变,改变浸没的深度(图c、d)
(2)浮力的计算方法:F浮=G物-F示
(3)浮力的方向与大小判断:竖直向上,弹簧测力计示数变小时,浮力变大
(4)绘制液体密度一定时,浮力F和物体浸人的深度h的关系图像
(5)物体所受浮力的大小与物体本身的形状、密度均无关
拓展
(6)阿基米德原理的应用:①测固体密度:由如图a、c操作分别测出物体所受重力G和浸没在水中所受到的浮力F,固体密度;
②测液体密度:由如图a、c、e操作分别测得物体浸没在两种液体中所受到的浮力F水和F液,液体密度
实验结论
(1)液体密度一定时,排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大
(2)排开液体的体积一定时,液体密度越大,物体受到的浮力越大
(3)浮力大小与物体浸没的深度无关
称重法测浮力:用弹簧测力计测出物体的重力G;把物体挂在弹簧测力计下,然后把物体浸在液体中,读出弹测力计的示数F示;物体所受的浮力大小F浮=G-F示。
从乙和丙可以看到,弹簧测力计的示数没有变化,说明浸没在水中的物体所受浮力的大小,跟物体所到达的深度没有关系。
考查知识
称重法计算浮力
命题解读
命题意图:考查浮力的测量方法——称重法:F浮 = G - F拉
解题思路:读取空气中弹簧测力计的示数、读取浸没水中时弹簧测力计的示数、应用称重法计算浮力
考查知识
浮力的示意图
命题解读
命题意图:考查学生对物体受力分析及力的示意图的掌握情况
解题思路:明确运动状态、分析力的特点:重力方向竖直向下,浮力方向竖直向上,两者大小相等,作用在同一直线上、确定作用点
考查知识
浮力产生的原因
命题解读
命题意图:考查学生对液体中物体受力分析的理解,特别是悬浮物体在液体中所受浮力的产生原因以及液体压强和压力的关系
解题思路:明确状态、比较上下表面压强、比较上下表面压力、浮力与压力差的关系
考查知识
决定浮力大小的因素
命题解读
命题意图:考查学生对浮力影响因素实验的掌握情况,包括实验步骤、数据处理和结论分析
解题思路:解答本题应遵循“明确实验目的→分析实验步骤→处理数据→归纳结论→评估设计”的探究逻辑
实验目的
探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
实验思路
本实验需要先测量两个量:物体所受的浮力和物体排开液体所受的重力,然后分析它们的关系。
1.怎样测量物体所受浮力的大小?
2.怎样测量物体排开液体所受的重力?
3.如果要减小实验误差,应该怎样设计实验操作的顺序?
实验图
实验器材
弹簧测力计、物体(不吸水、密度比水大)、细绳、溢水杯、水、小桶
实验设计与分析
(1)浮力的计算方法:F浮=G物-F示
(2)排开液体所受的重力计算:G排=G总-G桶
(3)误差分析:①溢水杯没有盛满,溢水量少于实际排水量,测得排开液体所受的重力偏小;②先称总重再称空桶,桶中有水渍残留,测得排开液体所受的重力偏小;③物体先浸入溢水杯再称重,物体上有水附着,计算得物体所受的浮力偏大
(4)(更换液体)多次实验的目的:寻找普遍规律,避免偶然性
(5)创新装置
实验结论
物体受到的浮力等于它排开液体所受的重力
考查知识
阿基米德原理
命题解读
命题意图:本题以我国自主研制的“梦想号”潜水艇为背景,考查阿基米德原理(F浮=G排)的直接应用,知道潜艇在水面下航行时,浮力等于其排水量对应的重力
解题思路:明确原理:潜艇在水面下处于悬浮或航行状态时,根据阿基米德原理,所受浮力等于它排开的水的重力、公式计算
考查知识
称重法、阿基米德原理
命题解读
命题意图:本题是一道典型的浮力与密度综合计算题,旨在考查学生理解并应用“称重法”测量浮力,掌握浮力公式 F浮=ρ液gV排,并能利用该公式计算物体排开液体的体积,能够运用 ρ=m/V 计算物体的密度
解题思路:需要先理清物理过程:石块在空气中受重力和拉力平衡,在水中受重力、浮力和拉力平衡。关键突破点是利用两次测力计示数差得到浮力,再通过浮力反推排开水的体积(即石块体积),最后用重力求质量算密度
考查知识
阿基米德原理
命题解读
命题意图:本题是一道综合性较强的浮力问题,通过压力传感器示数变化图像,考查学生理解浮力的影响因素、图像分析能力、综合应用知识的能力
解题思路:根据压力传感器示数变化图像,分析浮力变化、求物块密度、求剪断细线后压力传感器的示数
上浮
下沉
悬浮
漂浮
沉底
F浮 G物
F浮 G物
F浮 G物
F浮 G物
F浮 + FN G物
实心体
ρ液 ρ物
ρ液 ρ物
ρ液 ρ物
ρ液 ρ物
ρ液 ρ物
处于动态(运动状态 ),受 力作用
可停留液体中任意深度
上浮过程的最终状态
下沉过程的最终状态
处于静态,受 力作用
应用
原理
特点
轮船
采用 的办法, 排开水的体积,增大轮船受到的浮力
轮船的大小用排水量表示,轮船排水量=轮船满载时货物的质量+船身质量。
轮船航行时处于漂浮状态,只要轮船的重力不变,无论轮船是在海里还是在河里,它受到的浮力都不变,由于海水、河水密度不同,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,它排开海水的体积小于排开河水的体积,所以它要上浮一些。
潜水艇
靠 ,实现上浮和下沉
浸没在水中的潜水艇排开的水的体积是始终不变的,所以潜水艇所受浮力始终不变。若要下沉,可吸水,使F浮G。
注意:在潜水艇浮出水面的过程中,因为排开水的体积逐渐减小,所以浮力逐渐减小。
气球和飞艇
气球和飞艇靠充入、排出密度较小的气体来实现升降
F浮=ρ空气gV排可知,G=ρ气gV+G壳,当F浮>G,气球(飞艇)可升上天空,若要使气球(飞艇)降回地面,可以放出一部分气体,使排开空气的体积减小,浮力减小;对于热气球,加热时内部空气膨胀,一部分空气排出,球内空气密度变小,使浮力大于重力而上升;停止加热,热空气冷却,使重力大于浮力而落地
密度计
根据物体 时F浮=G,及阿基米德原理制成的
密度计在液体中呈漂浮状态,所受浮力大小不变,都等于它受到的重力。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,液体密度较大时,V排较小,密度计露出液体的体积较大,反之较小,因此密度计上的刻度值是上面小、下面大,且刻度不均匀。
方法
图示
公式
适用范围
称重法
F浮=G物-F ′
已知物体的重力和物体浸在液体中弹簧测力计的示数
压力差法
F浮=F向上-F向下= F2-F1
已知物体上、下表面所受的压力
原理法
F浮=G排=m排g=ρ液gV排
任何物体(在计算时要统一单位,清楚物体是浸没还是部分浸入)
平衡法
F浮=G物=m物g
物体在液体中处于悬浮或漂浮时
将新鲜的鸡蛋分别浸没在盛有水和盐水的容器中。观察在水中的鸡蛋沉底,说明此时鸡蛋所受浮力小于自身的重力;在浓盐水中的鸡蛋悬浮,说明此时鸡蛋所受浮力等于自身的重力。
自制简易密度计是把吸管的下端密闭并缠绕一段铜丝做成的。将其放入盛有不同液体的两个杯子中,它会竖直立在液体中。同一密度计在两种不同的液体中均处于漂浮状态,所受浮力都等于密度计所受的重力,根据阿基米德原理可知,在浮力一定时, V甲排> V乙排,所以排开液体体积小的乙图杯子中的液体密度大。
考查知识
浮力的应用:轮船
命题解读
命题意图:本题以我国新下水的076型两栖攻击舰“四川舰”为背景,考查学生对阿基米德原理的直接应用,知道军舰满载时浮力等于排开水的重力。其次是通过军舰从近海到远海的情境,考查学生对浮力、重力和液体密度关系的理解,需要判断排开海水体积的变化
解题思路:第一问:直接利用浮力公式F浮 = G排 = m排g,第二问:军舰从近海到远海,质量不变所以重力不变,军舰漂浮所以浮力等于重力也不变。但海水密度变大了,根据阿基米德原理F浮 = ρ液gV排,浮力不变、密度变大,那么排开液体的体积V排必然变小
考查知识
浮力和浮沉条件的应用
命题解读
命题意图:本题以“曹冲称象”这一经典故事为背景,旨在考查学生对浮力、阿基米德原理和物体漂浮条件的理解与应用能力
解题思路:明确原理:曹冲称象利用的是漂浮条件和阿基米德原理、逐项分析
考查知识
改变物体的浮沉条件
命题解读
命题意图:本题以“可调体积的小鱼”实验为背景,综合考查学生对浮力与物体浮沉条件的理解和应用能力,包括:掌握浮沉条件、理解阿基米德原理、受力分析与状态判断
解题思路:明确初始状态:两“小鱼”在水中静止,处于平衡状态,浮力等于各自重力;分析操作影响:充气:气球体积增大,排开水体积增大,浮力增大、抽气:气球体积减小,排开水体积减小,浮力减小;逐项判断
考查知识
浮沉条件的应用
命题解读
命题意图:本题以我国古代“莲子浮子”测定海水等级的传统方法为背景,考查学生掌握物体在液体中的浮沉取决于物体密度与液体密度的关系,并能用此原理解释实际现象
解题思路:理解“浮子”工作原理:浮子的沉浮取决于其密度与海水密度的关系、理解海水等级与密度的关系:一等海水密度最大,五等最小、据图示沉浮情况,推断海水密度等级和浮子密度关系、逐项分析选项,结合物理原理判断正误
考查知识
浮力的综合计算
命题解读
命题意图:本题是一道综合性较强的浮力应用题,以学生自制的“浮力秤”为背景,考查学生对浮力、漂浮条件、阿基米德原理的理解,以及利用这些知识解决实际问题的能力。同时涉及到体积变化引起水面高度变化的分析,需要学生综合运用力学知识
解题思路:先明确浮力秤的原理(漂浮条件),然后分别计算空载浮力、最大称量值,最后分析水面高度差时注意排开液体体积变化与水槽截面积的关系
考查知识
压强、浮力的综合分析和计算
命题解读
命题意图:本题是一道综合性较强的浮力应用题,以“浮筒打捞沉船”的实际工程为背景,通过模型化的情景考查学生综合运用力学知识的能力,分析多物体、多状态问题的能力
解题思路:解答本题应遵循“分析状态→受力分析→建立方程→求解未知→综合计算”的步骤
方法
公式
适用范围
称重法
已知重力和弹簧测力计示数
压力差法
已知上下表面压强
原理法
已知液体密度和排开液体体积
平衡法
漂浮或悬浮
状态
分析过程
静止在相同液体中的不同物体
物体体积相同时
①浮力:由,根据排开液体体积判断;
②重力:根据浮沉状态判断(漂浮、悬浮时,沉底时)
③物体密度和液体密度:(漂浮时,悬浮时,沉底时)
物体质量相同时
①浮力:质量相同即重力相同,根据浮沉状态判断(漂浮、悬浮时,沉底时)
②物体密度和液体密度:漂浮时,悬浮时,沉底时
静止在不同液体中的物体
同一物体
①浮力:根据浮沉状态判断(漂浮、悬浮时,沉底时)
②液体密度:漂浮时,悬浮时,沉底时
质量相同的不同物体
①浮力:质量相同即重力相同,根据浮沉状态判断(漂浮、悬浮时,沉底时)
②物体密度和液体密度:漂浮时,悬浮时,沉底时
教材·知识夯基
1.浮力
2.决定浮力的大小
3.浮力产生的原因
中考·考法聚焦
考法1 考查称重法测量浮力
考法2 结合潜水艇模型考查浮力的示意图
考法3 教材素材链接
考法4 考查决定浮力大小的因素
教材·知识夯基
1.浮力的大小
2.阿基米德原理
中考·考法聚焦
考法1 结合科技成就考查阿基米德原理的计算
考法2 考查称重法、阿基米德原理
考法3 结合F-h图像考查阿基米德原理
教材·知识夯基
1.物体的浮沉条件
2.浮力的应用
3.浮力的计算方法
中考·考法聚焦
考法1 结合国防军事考查浮力的应用
考法2 结合典故考查浮沉条件的应用
考法3 结合实践活动考查改变物体的浮沉状态
考法4 结合古代著作考查浮沉条件的应用
考法5 结合学科实践考查浮力的综合计算
考法6 结合“浮筒打捞法”考查浮力和压强的分析、计算
拓展01 跨学科实践:制作微型密度计
拓展02 浮力的综合计算
拓展03 压强、浮力的综合分析和比较
考点
考查形式
考查内容
考法分析
浮力
☑选择题
☑填空题
☑实验题
浮力的概念、浮力的测量、影响浮力大小的因素
1. 方向判断:直接考查浮力方向(竖直向上)。
2. 原理解释:用 “压力差法” (F浮=F向上-F向下) 解释现象,如分析浸没正方体各面压力。
3. 探究影响因素:重点考查 “控制变量法”,如探究浮力与深度关系时须控制 V排不变(完全浸没)。
阿基米德原理
☑选择题
☑填空题
☑计算题
☑实验题
物体所受浮力与物体排开液体重力的关系,利用阿基米德原理计算和解释相关现象
1. 验证阿基米德原理:考查“称重法”测浮力、测量排开液体重力、分析数据。
2. “称重法”测密度(高频实验):利用 F浮=ρ液gV排 求V排,结合重力求密度,是经典拓展实验。
3. 简单计算:直接应用公式进行计算。
4. 动态过程与图像分析:结合 F-h(拉力-深度)图像,分析物体浸入、露出的多阶段过程。
物体的浮沉条件及应用
☑选择题
☑填空题
☑简答题
☑实验题
☑计算题
物体的沉浮条件及利用物体沉浮条件进行相关计算、浮力的应用、压强与浮力综合
1. 条件判断:通过比较 F浮与G物 或 ρ物与ρ液,判断物体浮沉状态。
2. 平衡态分析:对漂浮、悬浮物体,必用 F浮 = G物,此乃解题核心切入点。
3. 应用原理:解释轮船(空心法、排水量)、潜水艇(改变自重)、密度计(漂浮原理)等工作原理。
4. “压强-浮力-受力”综合(顶级难点):物体放入柱形容器液体中,综合求:浮力、液体对容器底部的压强/压力变化、容器对桌面的压强/压力变化。需画图进行系统受力分析。
5. 工程问题建模:如打捞沉船(多力平衡)、轮船装载(排水量变化)等,考查实际建模能力。
命题新趋势
1、情境创设:从“理想模型”到“工程与科技前沿”:试题极少使用抽象的“方块、小球”模型,而是紧密结合国家重大科技成就(如“奋斗者号”深潜、航母、空间站)、传统与现代工程(如船舶设计、桥梁打捞)以及日常生活应用(如防溺水手环、煮饺子、盐水选种)创设情境 "&sid=811250&id=4918" \t "" "" \t "" 。这要求学生在冗长的文字描述、图表或图像中,快速提取关键物理信息,并抽象为可分析的物理模型。
2、实验探究:从“验证结论”到“思想方法与方案设计”:对“探究浮力大小的影响因素”实验的考查,已从验证阿基米德原理,转向对 “控制变量法” 本质的深度理解(如如何设计实验探究浮力与深度无关)和实验方案的评估与改进 "" \t "" 。同时,用 “称重法”(F浮 = G - F拉) 测浮力,并进一步结合阿基米德原理测量物体密度或液体密度的实验,是考查学生实验迁移能力的经典题型。
3、能力立意:从“单一公式应用”到“力学综合建模”:这是浮力考查的顶层设计和主要区分点。浮力极少单独考查,绝大多数时候是与压强、二力平衡、密度、简单机械等知识形成复杂综合题 "" \t "" 。核心是要求学生建立起 “受力分析 → 状态判断 → 公式选用” 的系统分析思维。例如,分析物体从接触水面到浸没,再到沉底或漂浮的全过程中,浮力、压力、压强等物理量的动态变化。 "" \t ""
命题预测
1、从“公式套用”到“系统受力分析”的进阶:浮力题不再满足于直接套用 F浮=ρ液gV排。其首要和核心的考查环节是受力分析。无论是选择题判断浮沉,还是综合计算题,正确分析物体所受的所有力(重力、浮力、拉力、支持力等),并依据平衡或非平衡状态列出力之间的关系式,是解题的绝对前提和主要得分点。
2、从“单一知识”到“跨模块深度综合”的进阶:浮力极少单独出现,它天然地与力学其他核心模块交织,构成试卷的压轴主题。最主要的综合模式是 “压强与浮力”的综合,常以“柱形容器+浸入物体”为经典模型。题目不仅要求计算浮力,更要求连锁分析:液体压强:物体浸入导致液面上升(Δh = V排 / S容),从而引起液体对容器底部压强的变化(Δp = ρ液gΔh);固体压力:容器对水平桌面的压力变化,通常等于系统总重的变化(如ΔF = G物或G物 - F拉)。
3、从“静态计算”到“动态过程与图像信息处理”的进阶:命题热衷于考查变化的、非静态的过程,并常以图像为载体呈现信息。过程分析:描述物体从接触液面到浸没、再到沉底(或从出水到离水)的全过程,分析各阶段浮力、拉力、压强等物理量的动态变化;图像结合:提供 F拉-h(拉力-深度)图像或F浮-h图像,要求学生将图像上的关键点(拐点)与物理过程(如刚浸没、开始露出)对应起来,并提取数据进行计算。这考查了强大的信息转化与逻辑推理能力。
实验目的
探究浮力的大小与哪些因素有关
提出猜想
猜想1:浮力的大小与物体浸在液体中的体积有关。
猜想2:浮力的大小与液体的密度有关。
实验思路
由以上猜想,浮力的大小可能与浸在液体中物体的体积、液体的密度等因素有关。要探究浮力的大小是否与这些量有关,需要逐次探究,每次探究浮力的大小与其中一个量的关系,其他的量要保持不变。
实验图
实验器材
弹簧测力计、物体(不吸水、密度比液体密度大)、细绳、烧杯、水、盐水
实验设计与分析
(1)控制变量法:①探究浮力大小和排开液体体积的关系时,控制液体密度不变,改变漫入的体积(图b、c);②探究浮力大小和液体密度的关系时,控制排开液体体积不变,改变液体密度(图c、e);③探究浮力大小和浸没深度的关系时,控制排开液体的体积和液体密度不变,改变浸没的深度(图c、d)
(2)浮力的计算方法:F浮=G物-F示
(3)浮力的方向与大小判断:竖直向上,弹簧测力计示数变小时,浮力变大
(4)绘制液体密度一定时,浮力F和物体浸人的深度h的关系图像
(5)物体所受浮力的大小与物体本身的形状、密度均无关
拓展
(6)阿基米德原理的应用:①测固体密度:由如图a、c操作分别测出物体所受重力G和浸没在水中所受到的浮力F,固体密度;
②测液体密度:由如图a、c、e操作分别测得物体浸没在两种液体中所受到的浮力F水和F液,液体密度
实验结论
(1)液体密度一定时,排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大
(2)排开液体的体积一定时,液体密度越大,物体受到的浮力越大
(3)浮力大小与物体浸没的深度无关
称重法测浮力:用弹簧测力计测出物体的重力G;把物体挂在弹簧测力计下,然后把物体浸在液体中,读出弹测力计的示数F示;物体所受的浮力大小F浮=G-F示。
从乙和丙可以看到,弹簧测力计的示数没有变化,说明浸没在水中的物体所受浮力的大小,跟物体所到达的深度没有关系。
考查知识
称重法计算浮力
命题解读
命题意图:考查浮力的测量方法——称重法:F浮 = G - F拉
解题思路:读取空气中弹簧测力计的示数、读取浸没水中时弹簧测力计的示数、应用称重法计算浮力
考查知识
浮力的示意图
命题解读
命题意图:考查学生对物体受力分析及力的示意图的掌握情况
解题思路:明确运动状态、分析力的特点:重力方向竖直向下,浮力方向竖直向上,两者大小相等,作用在同一直线上、确定作用点
考查知识
浮力产生的原因
命题解读
命题意图:考查学生对液体中物体受力分析的理解,特别是悬浮物体在液体中所受浮力的产生原因以及液体压强和压力的关系
解题思路:明确状态、比较上下表面压强、比较上下表面压力、浮力与压力差的关系
考查知识
决定浮力大小的因素
命题解读
命题意图:考查学生对浮力影响因素实验的掌握情况,包括实验步骤、数据处理和结论分析
解题思路:解答本题应遵循“明确实验目的→分析实验步骤→处理数据→归纳结论→评估设计”的探究逻辑
实验目的
探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
实验思路
本实验需要先测量两个量:物体所受的浮力和物体排开液体所受的重力,然后分析它们的关系。
1.怎样测量物体所受浮力的大小?
2.怎样测量物体排开液体所受的重力?
3.如果要减小实验误差,应该怎样设计实验操作的顺序?
实验图
实验器材
弹簧测力计、物体(不吸水、密度比水大)、细绳、溢水杯、水、小桶
实验设计与分析
(1)浮力的计算方法:F浮=G物-F示
(2)排开液体所受的重力计算:G排=G总-G桶
(3)误差分析:①溢水杯没有盛满,溢水量少于实际排水量,测得排开液体所受的重力偏小;②先称总重再称空桶,桶中有水渍残留,测得排开液体所受的重力偏小;③物体先浸入溢水杯再称重,物体上有水附着,计算得物体所受的浮力偏大
(4)(更换液体)多次实验的目的:寻找普遍规律,避免偶然性
(5)创新装置
实验结论
物体受到的浮力等于它排开液体所受的重力
考查知识
阿基米德原理
命题解读
命题意图:本题以我国自主研制的“梦想号”潜水艇为背景,考查阿基米德原理(F浮=G排)的直接应用,知道潜艇在水面下航行时,浮力等于其排水量对应的重力
解题思路:明确原理:潜艇在水面下处于悬浮或航行状态时,根据阿基米德原理,所受浮力等于它排开的水的重力、公式计算
考查知识
称重法、阿基米德原理
命题解读
命题意图:本题是一道典型的浮力与密度综合计算题,旨在考查学生理解并应用“称重法”测量浮力,掌握浮力公式 F浮=ρ液gV排,并能利用该公式计算物体排开液体的体积,能够运用 ρ=m/V 计算物体的密度
解题思路:需要先理清物理过程:石块在空气中受重力和拉力平衡,在水中受重力、浮力和拉力平衡。关键突破点是利用两次测力计示数差得到浮力,再通过浮力反推排开水的体积(即石块体积),最后用重力求质量算密度
考查知识
阿基米德原理
命题解读
命题意图:本题是一道综合性较强的浮力问题,通过压力传感器示数变化图像,考查学生理解浮力的影响因素、图像分析能力、综合应用知识的能力
解题思路:根据压力传感器示数变化图像,分析浮力变化、求物块密度、求剪断细线后压力传感器的示数
上浮
下沉
悬浮
漂浮
沉底
F浮 > G物
F浮 < G物
F浮 = G物
F浮 = G物
F浮 + FN = G物
实心体
ρ液 > ρ物
ρ液 < ρ物
ρ液 = ρ物
ρ液 > ρ物
ρ液 < ρ物
处于动态(运动状态改变),受非平衡力作用
可停留液体中任意深度
上浮过程的最终状态
下沉过程的最终状态
处于静态,受平衡力作用
应用
原理
特点
轮船
采用空心的办法,增大排开水的体积,增大轮船受到的浮力
轮船的大小用排水量表示,轮船排水量=轮船满载时货物的质量+船身质量。
轮船航行时处于漂浮状态,只要轮船的重力不变,无论轮船是在海里还是在河里,它受到的浮力都不变,由于海水、河水密度不同,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,它排开海水的体积小于排开河水的体积,所以它要上浮一些。
潜水艇
靠改变自身重力,实现上浮和下沉
浸没在水中的潜水艇排开的水的体积是始终不变的,所以潜水艇所受浮力始终不变。若要下沉,可吸水,使F浮G。
注意:在潜水艇浮出水面的过程中,因为排开水的体积逐渐减小,所以浮力逐渐减小。
气球和飞艇
气球和飞艇靠充入、排出密度较小的气体来实现升降
F浮=ρ空气gV排可知,G=ρ气gV+G壳,当F浮>G,气球(飞艇)可升上天空,若要使气球(飞艇)降回地面,可以放出一部分气体,使排开空气的体积减小,浮力减小;对于热气球,加热时内部空气膨胀,一部分空气排出,球内空气密度变小,使浮力大于重力而上升;停止加热,热空气冷却,使重力大于浮力而落地
密度计
根据物体漂浮时F浮=G,及阿基米德原理制成的
密度计在液体中呈漂浮状态,所受浮力大小不变,都等于它受到的重力。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,液体密度较大时,V排较小,密度计露出液体的体积较大,反之较小,因此密度计上的刻度值是上面小、下面大,且刻度不均匀。
方法
图示
公式
适用范围
称重法
F浮=G物-F ′
已知物体的重力和物体浸在液体中弹簧测力计的示数
压力差法
F浮=F向上-F向下= F2-F1
已知物体上、下表面所受的压力
原理法
F浮=G排=m排g=ρ液gV排
任何物体(在计算时要统一单位,清楚物体是浸没还是部分浸入)
平衡法
F浮=G物=m物g
物体在液体中处于悬浮或漂浮时
将新鲜的鸡蛋分别浸没在盛有水和盐水的容器中。观察在水中的鸡蛋沉底,说明此时鸡蛋所受浮力小于自身的重力;在浓盐水中的鸡蛋悬浮,说明此时鸡蛋所受浮力等于自身的重力。
自制简易密度计是把吸管的下端密闭并缠绕一段铜丝做成的。将其放入盛有不同液体的两个杯子中,它会竖直立在液体中。同一密度计在两种不同的液体中均处于漂浮状态,所受浮力都等于密度计所受的重力,根据阿基米德原理可知,在浮力一定时, V甲排> V乙排,所以排开液体体积小的乙图杯子中的液体密度大。
考查知识
浮力的应用:轮船
命题解读
命题意图:本题以我国新下水的076型两栖攻击舰“四川舰”为背景,考查学生对阿基米德原理的直接应用,知道军舰满载时浮力等于排开水的重力。其次是通过军舰从近海到远海的情境,考查学生对浮力、重力和液体密度关系的理解,需要判断排开海水体积的变化
解题思路:第一问:直接利用浮力公式F浮 = G排 = m排g,第二问:军舰从近海到远海,质量不变所以重力不变,军舰漂浮所以浮力等于重力也不变。但海水密度变大了,根据阿基米德原理F浮 = ρ液gV排,浮力不变、密度变大,那么排开液体的体积V排必然变小
考查知识
浮力和浮沉条件的应用
命题解读
命题意图:本题以“曹冲称象”这一经典故事为背景,旨在考查学生对浮力、阿基米德原理和物体漂浮条件的理解与应用能力
解题思路:明确原理:曹冲称象利用的是漂浮条件和阿基米德原理、逐项分析
考查知识
改变物体的浮沉条件
命题解读
命题意图:本题以“可调体积的小鱼”实验为背景,综合考查学生对浮力与物体浮沉条件的理解和应用能力,包括:掌握浮沉条件、理解阿基米德原理、受力分析与状态判断
解题思路:明确初始状态:两“小鱼”在水中静止,处于平衡状态,浮力等于各自重力;分析操作影响:充气:气球体积增大,排开水体积增大,浮力增大、抽气:气球体积减小,排开水体积减小,浮力减小;逐项判断
考查知识
浮沉条件的应用
命题解读
命题意图:本题以我国古代“莲子浮子”测定海水等级的传统方法为背景,考查学生掌握物体在液体中的浮沉取决于物体密度与液体密度的关系,并能用此原理解释实际现象
解题思路:理解“浮子”工作原理:浮子的沉浮取决于其密度与海水密度的关系、理解海水等级与密度的关系:一等海水密度最大,五等最小、据图示沉浮情况,推断海水密度等级和浮子密度关系、逐项分析选项,结合物理原理判断正误
考查知识
浮力的综合计算
命题解读
命题意图:本题是一道综合性较强的浮力应用题,以学生自制的“浮力秤”为背景,考查学生对浮力、漂浮条件、阿基米德原理的理解,以及利用这些知识解决实际问题的能力。同时涉及到体积变化引起水面高度变化的分析,需要学生综合运用力学知识
解题思路:先明确浮力秤的原理(漂浮条件),然后分别计算空载浮力、最大称量值,最后分析水面高度差时注意排开液体体积变化与水槽截面积的关系
考查知识
压强、浮力的综合分析和计算
命题解读
命题意图:本题是一道综合性较强的浮力应用题,以“浮筒打捞沉船”的实际工程为背景,通过模型化的情景考查学生综合运用力学知识的能力,分析多物体、多状态问题的能力
解题思路:解答本题应遵循“分析状态→受力分析→建立方程→求解未知→综合计算”的步骤
方法
公式
适用范围
称重法
已知重力和弹簧测力计示数
压力差法
已知上下表面压强
原理法
已知液体密度和排开液体体积
平衡法
漂浮或悬浮
状态
分析过程
静止在相同液体中的不同物体
物体体积相同时
①浮力:由,根据排开液体体积判断;
②重力:根据浮沉状态判断(漂浮、悬浮时,沉底时)
③物体密度和液体密度:(漂浮时,悬浮时,沉底时)
物体质量相同时
①浮力:质量相同即重力相同,根据浮沉状态判断(漂浮、悬浮时,沉底时)
②物体密度和液体密度:漂浮时,悬浮时,沉底时
静止在不同液体中的物体
同一物体
①浮力:根据浮沉状态判断(漂浮、悬浮时,沉底时)
②液体密度:漂浮时,悬浮时,沉底时
质量相同的不同物体
①浮力:质量相同即重力相同,根据浮沉状态判断(漂浮、悬浮时,沉底时)
②物体密度和液体密度:漂浮时,悬浮时,沉底时
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