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初中物理全程复习方略第九章浮力课件沪科版
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这是一份初中物理全程复习方略第九章浮力课件沪科版，共60页。PPT课件主要包含了竖直向上，弹簧测力计，G-F，向上和向下的压力差，F向上-F向下，液体的密度，物体排开液体的体积，物体排开的，液体所受重力的大小，ρ液gV排等内容，欢迎下载使用。
1.定义:液体和气体对浸在其中的物体产生_________的托力。2.方向:_________。
3.称重法测浮力(如图所示):(1)工具:___________。(2)步骤。①测出物体的重力G;②物体完全浸在液体中时弹簧测力计的示数为F;③物体所受的浮力F浮=____。4.产生原因:由于液体对物体___________________产生的,即F浮=_________。
1.影响浮力大小的因素:(1)有关因素(2)无关因素:物体浸没在液体中的_____。
2.阿基米德原理:(1)内容:浸入液体中的物体所受浮力的大小等于______________________________。(2)公式:F浮=G排=_______。(3)适用范围:适用于_____和_____。
2.浮沉条件的应用:(1)密度计(如图)。①作用:测量_________的工具。②原理:物体漂浮时所受的浮力_____重力。(2)盐水选种:把种子放入浓度适宜的盐水中,干瘪、虫蛀的种子会_____,饱满的种子会_____。(3)潜水艇:浸没在水中时受到的浮力_____,是靠改变____________来实现浮沉的。(4)热气球:通过加热和降温,改变气球内___________来实现升降。
(1)若牙膏的质量为10 g,则牙膏所受浮力 N,排开水的体积为 cm3。(g取10 N/kg)(2)向水中加入食盐并使其溶解,牙膏将 (选填“上浮”或“下沉”),最终静止时受到的浮力为 N。(3)如果不加食盐,将牙膏内部分空气排出,再次放入水中后,牙膏受到的浮力 (选填“增大”“减小”或“不变”),它将 (选填“上浮”或“下沉”)。参考答案：(1)0.1 10 (2)上浮 0.1(3)减小 下沉
四种测量浮力方法的比较:
【易错警示】浸在液体中的物体不一定受到浮力。如图,把乒乓球放入去底的、瓶口向下的矿泉水瓶内,往瓶内注水,乒乓球不会浮起,这是因为乒乓球不受液体对它向上的压力,只受液体对它向下的压力,乒乓球不受浮力作用。
【典例1】(2013·泰州中考)如图甲所示,弹簧测力计示数为5N。如图乙所示,小球一半浸在水中,测力计示数为2N。则小球受到的浮力为 N,小球的体积为 cm3。剪断悬吊小球的细线,小球在水中稳定时受到的浮力为 N。(g取10N/kg)
【思路导引】解答本题分三步走:
【精讲精析】本题考查浮力的计算及浮沉条件。根据称重法可知F浮=G-F拉=5N-2 N=3 N,因为小球一半浸入水中,所以V物=2V排,V排= =3×10-4m3=300cm3,故V物=600cm3,当小球一半体积浸入水中时,受到的浮力是3N,若全部浸入水中,则排开的水重即浮力增加一倍,故小球受到的浮力是6N,因为此时浮力大于重力,所以小球会上浮,最终漂浮在水面,此时受到的浮力等于小球重力,为5 N。答案：3 600 5
1.正确理解阿基米德原理:(1)原理中“浸入液体中的物体”包括两种情况。①物体浸没液体中,此时V排=V物;②物体部分浸入液体中。例如,漂浮,此时V排
【拓展延伸】只用弹簧测力计测固体和液体的密度(1)用弹簧测力计在空气中称出固体重力G。(2)让固体浸没在水中,记下弹簧测力计的示数F。(3)让固体浸没在待测液体中,记下弹簧测力计的示数F′。(4)固体的密度为ρ= 。根据F液浮=G-F′=ρ液gV排和F水浮=G-F=ρ水gV排可得液体的密度为ρ液= ρ水。
【典例2】(2012·孝感中考)学完“浮力”知识后,小芳同学进行了相关的实践活动。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10 N/kg)(1)她选取一质量为750 g、体积为1 250 cm3的长方体木块,让它漂浮在水面上,如图甲所示,求木块受到的浮力。(2)取来规格相同由合金材料制成的螺母若干,每只螺母质量为50 g,将螺母逐个放置在漂浮的木块上。问:放多少只螺母时,木块刚好浸没在水中?(3)她又用弹簧测力计、一只螺母做了如图乙所示的实验,弹簧测力计静止时的示数为0.4 N,求合金材料的密度。
【思路导引】解答本题的关键:根据已知条件,准确选择恰当的公式进行计算。(1)求木块漂浮时受到的浮力:F浮=G木。(2)求木块刚好浸没在水中时,放置螺母的只数。(3)求合金材料的密度。
【精讲精析】(1)当木块漂浮时,它受到的浮力F浮=G木=m木g=750×10-3kg×10 N/kg=7.5 N(2)当木块浸没时,由阿基米德原理得木块受到的浮力F′浮=G排=ρ水gV排=ρ水gV木=1.0×103kg/m3×10 N/kg×1 250×10-6m3=12.5 N螺母的总重力G螺母总=F′浮-G木=12.5 N-7.5 N=5 N螺母的只数n= =10
(3)当螺母浸没在水中时,它受到的浮力F浮螺母=G螺母-F′=0.5 N-0.4 N=0.1 N螺母的体积V螺母= =10-5m3合金材料的密度ρ合金= =5×103kg/m3答案：(1)7.5 N (2)10只 (3)5×103kg/m3
【方法归纳】利用阿基米德原理求解浮力问题时应注意以下两点:(1)通常先利用称重法或漂浮的条件计算出浮力F浮,再利用阿基米德原理的变形公式求V排或ρ液。(2)物体浸没在液体中时,隐含条件是V物=V排。
【变式训练】(2013·聊城中考)如图所示,弹簧测力计下面挂一实心圆柱体,将圆柱体从盛有水的容器上方离水面某一高度处缓慢下降(其底部始终与水面平行),使其逐渐浸入水中某一深度,如图所示是整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系的数据图像。已知ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg。求:
(1)圆柱体的重力。(2)圆柱体浸没时受的浮力。(3)圆柱体的密度。(4)圆柱体刚浸没时下表面受到的水的压强。
【解析】(1)圆柱体入水前弹簧测力计的示数即为其重力:G=F=12N(2)圆柱体浸没在水中后弹簧测力计的示数即为其重力与浮力之差,所以F浮=G-F=12N-4 N=8 N(3)圆柱体浸没时,由阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排得V==0.8×10-3m3ρ= =1.5×103kg/m3
(4)刚刚浸没在水中时圆柱体下表面所在的深度为h=4cm=0.04m,所以刚浸没时下表面受到的水的压强为:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10 N/kg×0.04 m=400 Pa。答案：(1)12N (2)8 N (3)1.5×103kg/m3 (4)400 Pa
(1)利用密度判断物体的浮沉:物体全部浸入液体中时,有V排=V物;因为F浮=G排=ρ液gV排和G物=m物g=ρ物gV物,所以可将F浮、G物的大小比较转化为ρ液、ρ物的大小比较,有些情况下根据密度判断物体的浮沉更简单。(2)轮船的原理:采用“空心”的方法,增大排开水的体积,从而增大浮力。
【易错警示】(1)物体悬浮或漂浮时受到的浮力都等于重力,悬浮时物体浸没在液体中,物体密度等于液体密度,漂浮时物体部分浸入液体中,物体密度小于液体密度。(2)物体逐渐露出液面的过程中,受到的浮力不断减小;漂浮在液面上时,浮力等于重力。
【典例3】(2013·潍坊中考)密度计是用来测量液体密度的仪器,把两支完全相同的密度计分别放在甲、乙两种液体中,密度计静止时,两种液体的深度相同,如图所示。甲、乙两种液体对容器底的压强分别为p甲和p乙,密度计受到的浮力分别为F甲和F乙,则 ( )A.p甲F乙C.p甲>p乙 F甲=F乙 D.p甲>p乙 F甲
【精讲精析】选A。本题考查漂浮的条件、阿基米德原理以及液体压强的计算公式。两支密度计完全相同,即重力相同,在两种液体中都处于漂浮状态,根据漂浮的条件可知,F浮=G,所以密度计受到的浮力相等,即F甲=F乙;由题图可知,密度计在甲液体中排开液体的体积大于在乙液体中排开的液体的体积,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可得ρ液= 在浮力相同时,V排大的液体密度小,即ρ甲<ρ乙,又根据液体压强公式p=ρgh可知,在两液体深度相同时,液体密度大的对容器底的压强大,即p甲
【变式训练】(2012·株洲中考)一个质量是60g的鸡蛋悬浮在盐水中不动时,它受到的浮力是 N,如果往盐水中注入清水,鸡蛋将 (选填“下沉”“上浮”或“不动”)。(g=10N/kg)【解析】鸡蛋悬浮在盐水中,受到的浮力等于重力,即F浮=G=mg =0.06kg×10N/kg=0.6N;如果往盐水中注入清水,盐水密度变小,根据公式F浮=ρ液gV排,由于V排未变,故鸡蛋所受浮力变小,小于鸡蛋的重力,所以鸡蛋会下沉。答案：0.6 下沉
1.实验方法:_________法。2.实验步骤:
(1)探究与液体密度的关系思路:将鸡蛋放入清水中,然后逐渐加盐,直到鸡蛋_____至液面。(2)探究与排开液体体积的关系思路:将圆柱体(铁块)浸入液体中,改变其_________________,观察到弹簧测力计的示数_____。(3)探究与浸没的深度的关系思路:将石块浸没在液体中,改变其浸没在_____________,观察到弹簧测力计示数_____。
3.实验结论:液体的密度越大,排开液体的体积越多,物体受到的浮力_____。当物体完全浸没在液体中时,物体受到的浮力与浸没在液体中的_____无关。4.问题探究:向清水中加盐的目的是什么?加盐后鸡蛋受到的浮力如何变化?该实验中控制了哪一影响因素不变?提示：改变液体的密度;鸡蛋沉底时受到的浮力小于重力,上浮时受到的浮力大于重力,因此加盐后鸡蛋受到的浮力增大;鸡蛋上浮至液面的过程中,排开液体的体积始终等于鸡蛋的体积,故此实验中控制了鸡蛋排开液体的体积不变。
【易错警示】圆柱体(铁块)未浸没水中时,下底面在水中的深度不同,它受到的浮力不同,实质上是圆柱体排开液体的体积影响了浮力的大小,而不是深度。
【典例1】(2012·绥化中考)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”时,同学们提出了如下的猜想:A.可能跟物体浸入液体的深度有关B.可能跟物体排开液体的体积有关C.可能跟液体的密度有关D.可能跟物体的密度有关为了验证上述猜想,李明做了如图甲所示的实验:
他在弹簧测力计下端挂一个铁块,依次把它缓缓地浸入水中不同位置,在这一过程中:(1)铁块从位置1→2→3的过程中,弹簧测力计的示数 ,说明铁块受到的浮力 ;从位置3→4的过程中,弹簧测力计的示数 。说明铁块受到的浮力 。(选填“变大”“变小”或“不变”)(2)通过以上实验可以验证上述猜想 (填上面猜想的字母)是正确的。(3)如图乙所示,把新鲜的鸡蛋放在水中会下沉,陆续向水中加盐并轻轻搅拌,你会发现 。这种现象说明了上述猜想 (填上面猜想的字母)是正确的。
【解析】本题考查探究影响浮力大小因素的实验过程。(1)铁块在1、2、3位置时,弹簧测力计的示数分别为4.4N、3N、2N,所以弹簧测力计的示数是减小的。铁块受到三个力的作用:重力、拉力和浮力,重力=浮力+拉力,重力不变,拉力减小,说明浮力变大。铁块在3、4位置时,弹簧测力计的示数始终为2N,弹簧测力计的示数保持不变,浮力也保持不变。(2)铁块在1、2、3位置时的浮力是变化的,铁块排开的液体的体积不相同,所以可以验证B是正确的。(3)陆续向水中加盐时,盐水的密度变大,鸡蛋受到的浮力变大,浮力大于重力时,鸡蛋会上浮,可以验证猜想C。答案：(1)变小 变大 不变 不变 (2)B (3)鸡蛋上浮 C
【延伸探究】结合典例思考以下问题:(1)铁块从位置3→4的过程中,根据弹簧测力计的示数,可验证猜想 (填上面猜想的字母)是错误的。(2)将铁块浸没在盐水中,跟甲图位置4相比较,弹簧测力计的示数会 (选填“变大”“变小”或“不变”)。(3)另取一块与铁块体积相同的铜块,用弹簧测力计测出它们的重力大小,然后将铁块和铜块浸没在水中,发现弹簧测力计的示数变化相同,说明物体受到的浮力与物体的密度 (选填“有关”或“无关”)。
【解析】(1)从位置3→4,铁块浸没在水中的深度增加,弹簧测力计的示数没有改变,说明铁块受到的浮力没变,故可判断铁块受到的浮力与浸没在液体中的深度无关。(2)将铁块浸在盐水中,由于液体的密度增大,铁块受到的浮力会增大,所以跟甲图位置4相比较,弹簧测力计的示数会减小。(3)此实验过程中控制物体排开水的体积、液体的密度不变,改变的是物体的密度,而弹簧测力计的示数变化相同,说明两金属块受到的浮力相同,故可判断物体受到的浮力与物体的密度无关。答案：(1)A (2)变小 (3)无关
1.实验设计:(1)先用弹簧测力计测出石块重G石和空杯重G杯;(2)把石块浸没在水面恰好与溢口相平的溢水杯中,用空杯接从溢水杯里被石块排开的水,读出此时弹簧测力计的示数F。(3)用弹簧测力计测出接了水后杯子和水的总重G总。
2.分析与论证:(1)石块受到的浮力F浮=_____;(2)排开的水所受的重力G排=______;(3)实验结论:______。3.问题探究:(1)实验中能否先测接了水后的杯子和水的总重,再倒出水测出空杯的重力?提示：不能。杯内的水不能全部倒净,内壁会附有水,使测出的G杯偏大,计算出的G排偏小。
(2)若不用溢水杯和小空杯,能否用量筒测量石块排开水的重力?提示：可以用量筒测出石块浸在水中时排开水的体积,由G排=m排g=ρ水gV排计算石块排开的水的重力。(3)在探究过程中如果溢水杯中的水面低于溢口,会造成什么影响?提示：石块浸入水中时,使水面先上升到溢口再溢出,造成从溢水杯中溢出的水重小于石块排开的水重。【易错警示】实验中的研究对象不能具有吸水性,否则会造成G排偏小;如果具有吸水性,可先用薄塑料纸包裹或在其表面涂油。
【典例2】(2013·丽水中考)在“浮力的研究”实验中:(1)取一铁块,把它挂在弹簧测力计的挂钩上,如图甲所示,当铁块浸入水中的体积缓慢增大时,铁块受到浮力大小的变化是 。(2)探究“浮力大小与排开水的重力关系”的实验过程:①如图乙,用弹簧测力计测出石块的重力为F1;②如图丙,用弹簧测力计测出空烧杯的重力为F2;③如图丁,把石块浸入盛满水的溢水杯中,用该烧杯承接从溢水杯里被排出的水,当石块全部浸入水中时,读出弹簧测力计的示数为F3;
④如图戊,用弹簧测力计测出该烧杯和排出的水的总重力为F4。用F1、F2、F3、F4表示,实验中测得石块所受的浮力为 ,排出水的重力为 。根据该实验的测量数据,可得出物体所受浮力大小与排开水的重力的定量关系是 。
【解析】本题考查阿基米德的实验探究过程。(1)浮力的大小跟液体的密度和物体排开液体的体积有关。铁块浸入水中的体积越大,它受到的浮力越大。(2)研究浸没在水中的石块受到的浮力与它排开的水所受重力之间的关系时,利用称重法测量石块受到的浮力F浮,利用排水法得出石块排开水的重力G排,通过比较得出结论。由图知,F浮=F1-F3=1.5N-1N=0.5N,G排=F4-F2=1N-0.5N=0.5N,故F浮=G排。答案：(1)逐渐变大(2)F1- F3 F4-F2 F1- F3=F4-F2
【延伸探究】结合典例探究以下问题:(1)在丁实验中,浸没在水中的石块匀速向下运动的过程中,石块所受的浮力 (选填“变大”“不变”或“变小”)。(2)石块的密度是 。(g取10N/kg)【解析】(1)浸在液体中的物体所受浮力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关,与物体在液体中的浸没深度无关。物体浸没在液体中的不同深度时,液体密度、排开液体的体积都没有发生变化,所以物体排开的液体重力不变,则物体受到的浮力不变。
(2)根据石块的重力计算石块的质量,即m= =0.15kg,根据石块受到的浮力计算石块的体积:V石=V排==0.5×10-4m3石块的密度是ρ石==3×103kg/m3答案：(1)不变 (2)3×103kg/m3
1.将空矿泉水瓶慢慢压入水中,直到完全浸没。下列对矿泉水瓶受到的浮力分析不正确的是 ( )A.矿泉水瓶受到水对它的浮力B.浮力的方向竖直向上C.排开水的体积越大,受到的浮力越大D.浸没后,压入越深,受到的浮力越大
【解析】选D。本题考查对浮力的认识。矿泉水瓶在水中受到的浮力是竖直向上的,而且由阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排可知,排开水的体积越大,受到的浮力越大,跟浸没后的深度没有关系,故D分析不正确。
2.木头、小鱼、石块、海螺在水中的位置如图所示,分析它们所受的浮力,错误的是 ( )A.木头受到的浮力等于它自身的重力B.小鱼受到的浮力等于它排开的水重C.石块受到的浮力等于它自身的重力D.海螺受到的浮力等于水对它的压力差
【解析】选C。本题考查学生对浮力的认识及浮沉条件。木头漂浮在水面上,根据浮沉条件知它受到的浮力等于重力,A说法对;根据阿基米德原理,物体所受的浮力等于物体排开的液体所受的重力,B说法对;石块在水中下沉,根据浮沉条件知它受到的浮力小于重力,C说法错;浮力是由于液体对浸在它里面的物体存在向上和向下的压力差而产生的,D说法对。
3.两个物体分别挂在弹簧测力计上,同时浸没在同一种液体中,两弹簧测力计减小的数值相同,两物体必定有相同的 ( )A.密度 B.体积C.质量 D.形状【解析】选B。本题考查对阿基米德原理的理解。两弹簧测力计减小的数值等于物体受到的浮力,由题意可知两物体受到的浮力相等;由于两物体浸没在同种液体中,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排知两物体有相同的体积。
4.关于潜水艇的上浮和下沉,下列说法正确的是 ( )A.潜水艇是通过改变自身重力达到上浮和下沉的B.潜水艇是通过改变浮力达到上浮和下沉的C.潜水艇下沉越深,所受浮力越大D.潜水艇浮出水面的过程中,所受浮力不变
【解析】选A。本题考查物体的浮沉条件及应用。潜水艇两侧有水舱,通过往水舱中充水或向外放水来改变自身重力,从而实现上浮和下沉,故A正确;当潜水艇浸没在水中时,排开水的体积不变,根据阿基米德原理可知,它受到的浮力也不变,B错误;潜水艇受到的浮力跟浸没在水中的深度无关,C错误;潜水艇浮出水面的过程中,排开水的体积越来越小,受到的浮力越来越小,D错误。
5.浸在水中的苹果受到竖直 的浮力,浮力的大小等于苹果排开的 所受的重力。【解析】本题考查阿基米德原理。浸入液体中的物体,受到竖直向上的浮力,浮力的大小等于物体排开液体所受的重力。答案：向上 水
6.刘星将一块重2N的橡皮泥放入水中后,橡皮泥立即沉入水底;他取出橡皮泥将其捏成船状再放入水中,“泥船”却漂浮在水面上。他是利用了 的方法来增大浮力的,此时“泥船”所受的浮力为 N。【解析】本题考查物体浮沉条件的应用。将橡皮泥捏成船状放入水中,增大了橡皮泥排开水的体积,根据阿基米德原理F浮=G排=ρ液V排g可知,橡皮泥受到的浮力增大。物体漂浮时受到的浮力等于重力,即F浮=G物=2N。答案：增大排开水的体积 2
7.如图所示是一项民族传统体育项目“独竹漂”。若表演者脚下楠竹质量为10kg,运动员和细竿总质量为60kg,则此楠竹受到的浮力大小为 N,此时排开水的体积为 m3。(取g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
【解析】本题考查物体的浮沉条件及阿基米德原理。由于楠竹漂浮在水面上,楠竹受到的浮力等于运动员、细竿和楠竹的总重,故F浮=G=mg =(m1+m2)g=(10kg+60kg)×10N/kg=700N;由阿基米德原理F浮=ρ水gV排得V排==0.07m3。答案：700 0.07
8.如图所示是探究“浮力的大小与哪些因素有关”实验的若干操作,根据此图回答下列问题:(1)由操作可知,物体浸没在水中时所受的浮力大小为 N。(2)若选用的操作是③④,可探究浮力的大小与 的关系。(3)若探究浮力大小与物体排开液体体积的关系,应选用的操作是 (填序号)。
【解析】本题考查影响浮力大小因素的过程。物体浸没在水中时所受的浮力F浮=G-F=4N-3N=1N。探究“浮力的大小与哪些因素有关”采用控制变量法。操作③④中,物体A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,所以是探究浮力大小与液体密度的关系。若探究浮力大小与物体排开液体体积的关系,应控制液体密度相同,改变物体浸入同一液体中的体积,所以应选用的操作是②③。答案：(1)1 (2)液体密度 (3)②③(或①②③)
1.(2013·宜昌中考)两手分别拿着一个小木块和一个大石块浸没在水中,同时松手,小木块上浮,大石块下沉。比较松手时两者所受的浮力 ( )A.木块受的浮力大 B.石块受的浮力大C.两者受的浮力一样大 D.条件不足,无法比较【解析】选B。本题主要考查影响浮力大小的因素。在同种液体中,物体排开液体的体积越大,它受到的浮力越大。大石块虽然在水中是沉下去的,但由于它排开水的体积大,所以受到的浮力也大。
2.(2012·淄博中考)下列情境中,受到的浮力不变的物体是 ( )A.正在码头卸货的轮船B.慢慢压入水中的空矿泉水瓶C.海面下正在下潜的海底探测器D.逐渐浮出水面的潜水艇
【解析】选C。本题考查影响浮力大小的因素。轮船工作时受的浮力F浮=G船,因为A中轮船在卸货,船的重力减小,浮力随之减小;慢慢压入水中的空矿泉水瓶排开水的体积逐渐变大,由阿基米德原理可知矿泉水瓶所受的浮力逐渐变大;海底探测器在海面下下潜时,排开水的体积不变,由阿基米德原理可知其受的浮力不变;潜水艇逐渐浮出水面时,排开水的体积逐渐变小,由阿基米德原理可知潜水艇受的浮力逐渐变小。
3.(2010·湘潭中考)如图是水陆两用飞机在水面起飞时的情景,则该飞机 ( )A.起飞时,空气对它的浮力大于重力B.起飞时,空气对它的升力大于重力C.在水中静止时,空气对它的升力等于重力D.在水中加速滑行时,水对它的浮力大于重力
【解析】选B。本题考查物体的浮沉条件及浮力与升力的区别。起飞时,由于机翼上面凸起下面平直,机翼上面的空气流动速度快,压强小,产生向上的升力,当升力大于重力时,飞机才能够起飞,故A错误、B正确;飞机在水中静止时,受到水的浮力和重力,因为处于平衡状态,所以浮力等于重力,故C错误;在水中加速滑行时,飞机受到向上的水的浮力、机翼受到向上的空气的升力,而且浮力与升力之和等于飞机的重力,故加速滑行时水对它的浮力小于飞机的重力,故D错误。
【误区警示】浮力与升力不是一回事:浮力是由于物体上下表面在流体中的深度不同,造成压强不同,从而形成的向上的压力差;升力是由于物体上下表面的流体流速不同,造成压强不同,从而形成的向上的压力差。
4.(2013·安徽中考)2013年5月,象征“和平、友爱和快乐”的巨大黄鸭在香港与游客见面,图为大黄鸭浮在海面上的情景。它的质量约为600kg,海水的密度取1.0×103kg/m3,它浸在水中的体积约为 m3。
【解析】本题考查漂浮的条件和阿基米德原理。由于大黄鸭浮在海面上,则它受到的浮力F浮=G=mg=600kg×10N/kg=6 000N,根据阿基米德原理知大黄鸭排开水的体积V排==0.6m3。答案：0.6
5.(2013·菏泽中考)如图所示,中国“辽宁号”航空母舰是中国人民解放军海军的第一艘航空母舰,舰长304m、舰宽70.5m,满载时排水量达67 500t(排水量是指排开水的质量)。(1)它满载时所受的浮力为 N(取g=10N/kg)。(2)2012年9月25日,该舰正式加入中国海军序列。2012年11月23日,中国航母舰载机“歼-15”着舰成功。当舰载机着舰后,浮力将 (选填“不变”“变小”或“变大”)。
【解析】本题考查浮力的计算及浮沉条件。(1)排水量是航空母舰排开水的质量,由G=mg可以得出排开的水所受的重力G=mg=67 500×103kg×10N/kg=6.75×108N,航空母舰漂浮在水面上,重力与浮力大小相等,所以满载时所受的浮力为6.75×108N。(2)航空母舰漂浮在水面上,所受重力与浮力相等。“歼-15”着舰成功后,航空母舰与舰载机总重力变大,所以浮力变大。答案：(1)6.75×108 (2)变大
6.(2011·无锡中考)如图所示是小华利用合金块、水等器材来探究浮力的实验情景。设计甲、乙、丙所示实验的目的是为了探究浮力的大小与 的关系。合金块浸没在水中时所受浮力为 N,合金块的体积为 m3,其密度为 kg/m3。(g取10N/kg)
【解析】本题考查探究浮力的大小与排开液体的体积的关系及阿基米德原理的应用。浮力的大小等于重力减去浸没在水中时弹簧测力计的示数大小,F浮=G-F=3N-2N=1N。合金块的体积可以根据浮力以及阿基米德原理的公式来计算,V物=V排= =1×10-4m3。根据重力可以计算出质量:m物= =0.3kg。利用密度公式计算出合金块的密度ρ物= =3×103kg/m3。答案：排开液体的体积 1 1×10-4 3×103
【规律总结】浮力大小只与物体排开液体的体积和液体的密度有关。判断浮力大小时,必须同时考虑排开液体的体积和液体密度两个因素,二者缺一不可;同时注意排除其他无关因素,如物体的形状、物体的密度、液体的体积、物体浸没在液体中的深度等。
7.(2013·梅州中考)某实验小组探究物体的浮沉条件时,实验室提供了如下器材:弹簧测力计、量筒、烧杯、铜块、蜡块、细线、水及其他简单辅助器材。
(1)探究铜块的下沉条件。实验中,他们用两种方法测量了铜块受到的浮力:方法1:测量过程及示数如图甲所示,可得铜块所受的浮力为 N。方法2:测量过程与示数如图乙所示,可得铜块排开水的体积为 mL。根据F浮=G排=ρ水gV排(g取10N/kg)可计算出浮力为 N。通过以上实验可得出铜块浸没在水中下沉的条件是_______ 。(2)探究蜡块上浮的条件。要测量蜡块浸没时的浮力,应选用 (选填“方法1”或“方法2”)。
【解析】本题考查探究物体浮沉条件的过程。(1)由图甲读出铜块在空气中的重力G、铜块浸没在水中时弹簧测力计的示数F示,利用称重法求铜块所受的浮力。由甲图可得:G=2.2N,F示=2N,铜块所受的浮力F浮=G-F示=2.2N-2N=0.2N。量筒两次读数之差就是铜块的体积,根据阿基米德原理求出受到的浮力。铜块的体积V=40mL-20mL=20mL=20cm3,铜块受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×20×10-6m3=0.2N。
物体受到的重力大于浮力时,物体将下沉。故铜块浸没在水中下沉的条件是F浮
1.定义:液体和气体对浸在其中的物体产生_________的托力。2.方向:_________。
3.称重法测浮力(如图所示):(1)工具:___________。(2)步骤。①测出物体的重力G;②物体完全浸在液体中时弹簧测力计的示数为F;③物体所受的浮力F浮=____。4.产生原因:由于液体对物体___________________产生的,即F浮=_________。
1.影响浮力大小的因素:(1)有关因素(2)无关因素:物体浸没在液体中的_____。
2.阿基米德原理:(1)内容:浸入液体中的物体所受浮力的大小等于______________________________。(2)公式:F浮=G排=_______。(3)适用范围:适用于_____和_____。
2.浮沉条件的应用:(1)密度计(如图)。①作用:测量_________的工具。②原理:物体漂浮时所受的浮力_____重力。(2)盐水选种:把种子放入浓度适宜的盐水中,干瘪、虫蛀的种子会_____,饱满的种子会_____。(3)潜水艇:浸没在水中时受到的浮力_____,是靠改变____________来实现浮沉的。(4)热气球:通过加热和降温,改变气球内___________来实现升降。
(1)若牙膏的质量为10 g,则牙膏所受浮力 N,排开水的体积为 cm3。(g取10 N/kg)(2)向水中加入食盐并使其溶解,牙膏将 (选填“上浮”或“下沉”),最终静止时受到的浮力为 N。(3)如果不加食盐,将牙膏内部分空气排出,再次放入水中后,牙膏受到的浮力 (选填“增大”“减小”或“不变”),它将 (选填“上浮”或“下沉”)。参考答案：(1)0.1 10 (2)上浮 0.1(3)减小 下沉
四种测量浮力方法的比较:
【易错警示】浸在液体中的物体不一定受到浮力。如图,把乒乓球放入去底的、瓶口向下的矿泉水瓶内,往瓶内注水,乒乓球不会浮起,这是因为乒乓球不受液体对它向上的压力,只受液体对它向下的压力,乒乓球不受浮力作用。
【典例1】(2013·泰州中考)如图甲所示,弹簧测力计示数为5N。如图乙所示,小球一半浸在水中,测力计示数为2N。则小球受到的浮力为 N,小球的体积为 cm3。剪断悬吊小球的细线,小球在水中稳定时受到的浮力为 N。(g取10N/kg)
【思路导引】解答本题分三步走:
【精讲精析】本题考查浮力的计算及浮沉条件。根据称重法可知F浮=G-F拉=5N-2 N=3 N,因为小球一半浸入水中,所以V物=2V排,V排= =3×10-4m3=300cm3,故V物=600cm3,当小球一半体积浸入水中时,受到的浮力是3N,若全部浸入水中,则排开的水重即浮力增加一倍,故小球受到的浮力是6N,因为此时浮力大于重力,所以小球会上浮,最终漂浮在水面,此时受到的浮力等于小球重力,为5 N。答案：3 600 5
1.正确理解阿基米德原理:(1)原理中“浸入液体中的物体”包括两种情况。①物体浸没液体中,此时V排=V物;②物体部分浸入液体中。例如,漂浮,此时V排
【拓展延伸】只用弹簧测力计测固体和液体的密度(1)用弹簧测力计在空气中称出固体重力G。(2)让固体浸没在水中,记下弹簧测力计的示数F。(3)让固体浸没在待测液体中,记下弹簧测力计的示数F′。(4)固体的密度为ρ= 。根据F液浮=G-F′=ρ液gV排和F水浮=G-F=ρ水gV排可得液体的密度为ρ液= ρ水。
【典例2】(2012·孝感中考)学完“浮力”知识后,小芳同学进行了相关的实践活动。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10 N/kg)(1)她选取一质量为750 g、体积为1 250 cm3的长方体木块,让它漂浮在水面上,如图甲所示,求木块受到的浮力。(2)取来规格相同由合金材料制成的螺母若干,每只螺母质量为50 g,将螺母逐个放置在漂浮的木块上。问:放多少只螺母时,木块刚好浸没在水中?(3)她又用弹簧测力计、一只螺母做了如图乙所示的实验,弹簧测力计静止时的示数为0.4 N,求合金材料的密度。
【思路导引】解答本题的关键:根据已知条件,准确选择恰当的公式进行计算。(1)求木块漂浮时受到的浮力:F浮=G木。(2)求木块刚好浸没在水中时,放置螺母的只数。(3)求合金材料的密度。
【精讲精析】(1)当木块漂浮时,它受到的浮力F浮=G木=m木g=750×10-3kg×10 N/kg=7.5 N(2)当木块浸没时,由阿基米德原理得木块受到的浮力F′浮=G排=ρ水gV排=ρ水gV木=1.0×103kg/m3×10 N/kg×1 250×10-6m3=12.5 N螺母的总重力G螺母总=F′浮-G木=12.5 N-7.5 N=5 N螺母的只数n= =10
(3)当螺母浸没在水中时,它受到的浮力F浮螺母=G螺母-F′=0.5 N-0.4 N=0.1 N螺母的体积V螺母= =10-5m3合金材料的密度ρ合金= =5×103kg/m3答案：(1)7.5 N (2)10只 (3)5×103kg/m3
【方法归纳】利用阿基米德原理求解浮力问题时应注意以下两点:(1)通常先利用称重法或漂浮的条件计算出浮力F浮,再利用阿基米德原理的变形公式求V排或ρ液。(2)物体浸没在液体中时,隐含条件是V物=V排。
【变式训练】(2013·聊城中考)如图所示,弹簧测力计下面挂一实心圆柱体,将圆柱体从盛有水的容器上方离水面某一高度处缓慢下降(其底部始终与水面平行),使其逐渐浸入水中某一深度,如图所示是整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系的数据图像。已知ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg。求:
(1)圆柱体的重力。(2)圆柱体浸没时受的浮力。(3)圆柱体的密度。(4)圆柱体刚浸没时下表面受到的水的压强。
【解析】(1)圆柱体入水前弹簧测力计的示数即为其重力:G=F=12N(2)圆柱体浸没在水中后弹簧测力计的示数即为其重力与浮力之差,所以F浮=G-F=12N-4 N=8 N(3)圆柱体浸没时,由阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排得V==0.8×10-3m3ρ= =1.5×103kg/m3
(4)刚刚浸没在水中时圆柱体下表面所在的深度为h=4cm=0.04m,所以刚浸没时下表面受到的水的压强为:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10 N/kg×0.04 m=400 Pa。答案：(1)12N (2)8 N (3)1.5×103kg/m3 (4)400 Pa
(1)利用密度判断物体的浮沉:物体全部浸入液体中时,有V排=V物;因为F浮=G排=ρ液gV排和G物=m物g=ρ物gV物,所以可将F浮、G物的大小比较转化为ρ液、ρ物的大小比较,有些情况下根据密度判断物体的浮沉更简单。(2)轮船的原理:采用“空心”的方法,增大排开水的体积,从而增大浮力。
【易错警示】(1)物体悬浮或漂浮时受到的浮力都等于重力,悬浮时物体浸没在液体中,物体密度等于液体密度,漂浮时物体部分浸入液体中,物体密度小于液体密度。(2)物体逐渐露出液面的过程中,受到的浮力不断减小;漂浮在液面上时,浮力等于重力。
【典例3】(2013·潍坊中考)密度计是用来测量液体密度的仪器,把两支完全相同的密度计分别放在甲、乙两种液体中,密度计静止时,两种液体的深度相同,如图所示。甲、乙两种液体对容器底的压强分别为p甲和p乙,密度计受到的浮力分别为F甲和F乙,则 ( )A.p甲
【精讲精析】选A。本题考查漂浮的条件、阿基米德原理以及液体压强的计算公式。两支密度计完全相同,即重力相同,在两种液体中都处于漂浮状态,根据漂浮的条件可知,F浮=G,所以密度计受到的浮力相等,即F甲=F乙;由题图可知,密度计在甲液体中排开液体的体积大于在乙液体中排开的液体的体积,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可得ρ液= 在浮力相同时,V排大的液体密度小,即ρ甲<ρ乙,又根据液体压强公式p=ρgh可知,在两液体深度相同时,液体密度大的对容器底的压强大,即p甲
【变式训练】(2012·株洲中考)一个质量是60g的鸡蛋悬浮在盐水中不动时,它受到的浮力是 N,如果往盐水中注入清水,鸡蛋将 (选填“下沉”“上浮”或“不动”)。(g=10N/kg)【解析】鸡蛋悬浮在盐水中,受到的浮力等于重力,即F浮=G=mg =0.06kg×10N/kg=0.6N;如果往盐水中注入清水,盐水密度变小,根据公式F浮=ρ液gV排,由于V排未变,故鸡蛋所受浮力变小,小于鸡蛋的重力,所以鸡蛋会下沉。答案：0.6 下沉
1.实验方法:_________法。2.实验步骤:
(1)探究与液体密度的关系思路:将鸡蛋放入清水中,然后逐渐加盐,直到鸡蛋_____至液面。(2)探究与排开液体体积的关系思路:将圆柱体(铁块)浸入液体中,改变其_________________,观察到弹簧测力计的示数_____。(3)探究与浸没的深度的关系思路:将石块浸没在液体中,改变其浸没在_____________,观察到弹簧测力计示数_____。
3.实验结论:液体的密度越大,排开液体的体积越多,物体受到的浮力_____。当物体完全浸没在液体中时,物体受到的浮力与浸没在液体中的_____无关。4.问题探究:向清水中加盐的目的是什么?加盐后鸡蛋受到的浮力如何变化?该实验中控制了哪一影响因素不变?提示：改变液体的密度;鸡蛋沉底时受到的浮力小于重力,上浮时受到的浮力大于重力,因此加盐后鸡蛋受到的浮力增大;鸡蛋上浮至液面的过程中,排开液体的体积始终等于鸡蛋的体积,故此实验中控制了鸡蛋排开液体的体积不变。
【易错警示】圆柱体(铁块)未浸没水中时,下底面在水中的深度不同,它受到的浮力不同,实质上是圆柱体排开液体的体积影响了浮力的大小,而不是深度。
【典例1】(2012·绥化中考)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”时,同学们提出了如下的猜想:A.可能跟物体浸入液体的深度有关B.可能跟物体排开液体的体积有关C.可能跟液体的密度有关D.可能跟物体的密度有关为了验证上述猜想,李明做了如图甲所示的实验:
他在弹簧测力计下端挂一个铁块,依次把它缓缓地浸入水中不同位置,在这一过程中:(1)铁块从位置1→2→3的过程中,弹簧测力计的示数 ,说明铁块受到的浮力 ;从位置3→4的过程中,弹簧测力计的示数 。说明铁块受到的浮力 。(选填“变大”“变小”或“不变”)(2)通过以上实验可以验证上述猜想 (填上面猜想的字母)是正确的。(3)如图乙所示,把新鲜的鸡蛋放在水中会下沉,陆续向水中加盐并轻轻搅拌,你会发现 。这种现象说明了上述猜想 (填上面猜想的字母)是正确的。
【解析】本题考查探究影响浮力大小因素的实验过程。(1)铁块在1、2、3位置时,弹簧测力计的示数分别为4.4N、3N、2N,所以弹簧测力计的示数是减小的。铁块受到三个力的作用:重力、拉力和浮力,重力=浮力+拉力,重力不变,拉力减小,说明浮力变大。铁块在3、4位置时,弹簧测力计的示数始终为2N,弹簧测力计的示数保持不变,浮力也保持不变。(2)铁块在1、2、3位置时的浮力是变化的,铁块排开的液体的体积不相同,所以可以验证B是正确的。(3)陆续向水中加盐时,盐水的密度变大,鸡蛋受到的浮力变大,浮力大于重力时,鸡蛋会上浮,可以验证猜想C。答案：(1)变小 变大 不变 不变 (2)B (3)鸡蛋上浮 C
【延伸探究】结合典例思考以下问题:(1)铁块从位置3→4的过程中,根据弹簧测力计的示数,可验证猜想 (填上面猜想的字母)是错误的。(2)将铁块浸没在盐水中,跟甲图位置4相比较,弹簧测力计的示数会 (选填“变大”“变小”或“不变”)。(3)另取一块与铁块体积相同的铜块,用弹簧测力计测出它们的重力大小,然后将铁块和铜块浸没在水中,发现弹簧测力计的示数变化相同,说明物体受到的浮力与物体的密度 (选填“有关”或“无关”)。
【解析】(1)从位置3→4,铁块浸没在水中的深度增加,弹簧测力计的示数没有改变,说明铁块受到的浮力没变,故可判断铁块受到的浮力与浸没在液体中的深度无关。(2)将铁块浸在盐水中,由于液体的密度增大,铁块受到的浮力会增大,所以跟甲图位置4相比较,弹簧测力计的示数会减小。(3)此实验过程中控制物体排开水的体积、液体的密度不变,改变的是物体的密度,而弹簧测力计的示数变化相同,说明两金属块受到的浮力相同,故可判断物体受到的浮力与物体的密度无关。答案：(1)A (2)变小 (3)无关
1.实验设计:(1)先用弹簧测力计测出石块重G石和空杯重G杯;(2)把石块浸没在水面恰好与溢口相平的溢水杯中,用空杯接从溢水杯里被石块排开的水,读出此时弹簧测力计的示数F。(3)用弹簧测力计测出接了水后杯子和水的总重G总。
2.分析与论证:(1)石块受到的浮力F浮=_____;(2)排开的水所受的重力G排=______;(3)实验结论:______。3.问题探究:(1)实验中能否先测接了水后的杯子和水的总重,再倒出水测出空杯的重力?提示：不能。杯内的水不能全部倒净,内壁会附有水,使测出的G杯偏大,计算出的G排偏小。
(2)若不用溢水杯和小空杯,能否用量筒测量石块排开水的重力?提示：可以用量筒测出石块浸在水中时排开水的体积,由G排=m排g=ρ水gV排计算石块排开的水的重力。(3)在探究过程中如果溢水杯中的水面低于溢口,会造成什么影响?提示：石块浸入水中时,使水面先上升到溢口再溢出,造成从溢水杯中溢出的水重小于石块排开的水重。【易错警示】实验中的研究对象不能具有吸水性,否则会造成G排偏小;如果具有吸水性,可先用薄塑料纸包裹或在其表面涂油。
【典例2】(2013·丽水中考)在“浮力的研究”实验中:(1)取一铁块,把它挂在弹簧测力计的挂钩上,如图甲所示,当铁块浸入水中的体积缓慢增大时,铁块受到浮力大小的变化是 。(2)探究“浮力大小与排开水的重力关系”的实验过程:①如图乙,用弹簧测力计测出石块的重力为F1;②如图丙,用弹簧测力计测出空烧杯的重力为F2;③如图丁,把石块浸入盛满水的溢水杯中,用该烧杯承接从溢水杯里被排出的水,当石块全部浸入水中时,读出弹簧测力计的示数为F3;
④如图戊,用弹簧测力计测出该烧杯和排出的水的总重力为F4。用F1、F2、F3、F4表示,实验中测得石块所受的浮力为 ,排出水的重力为 。根据该实验的测量数据,可得出物体所受浮力大小与排开水的重力的定量关系是 。
【解析】本题考查阿基米德的实验探究过程。(1)浮力的大小跟液体的密度和物体排开液体的体积有关。铁块浸入水中的体积越大,它受到的浮力越大。(2)研究浸没在水中的石块受到的浮力与它排开的水所受重力之间的关系时,利用称重法测量石块受到的浮力F浮,利用排水法得出石块排开水的重力G排,通过比较得出结论。由图知,F浮=F1-F3=1.5N-1N=0.5N,G排=F4-F2=1N-0.5N=0.5N,故F浮=G排。答案：(1)逐渐变大(2)F1- F3 F4-F2 F1- F3=F4-F2
【延伸探究】结合典例探究以下问题:(1)在丁实验中,浸没在水中的石块匀速向下运动的过程中,石块所受的浮力 (选填“变大”“不变”或“变小”)。(2)石块的密度是 。(g取10N/kg)【解析】(1)浸在液体中的物体所受浮力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关,与物体在液体中的浸没深度无关。物体浸没在液体中的不同深度时,液体密度、排开液体的体积都没有发生变化,所以物体排开的液体重力不变,则物体受到的浮力不变。
(2)根据石块的重力计算石块的质量,即m= =0.15kg,根据石块受到的浮力计算石块的体积:V石=V排==0.5×10-4m3石块的密度是ρ石==3×103kg/m3答案：(1)不变 (2)3×103kg/m3
1.将空矿泉水瓶慢慢压入水中,直到完全浸没。下列对矿泉水瓶受到的浮力分析不正确的是 ( )A.矿泉水瓶受到水对它的浮力B.浮力的方向竖直向上C.排开水的体积越大,受到的浮力越大D.浸没后,压入越深,受到的浮力越大
【解析】选D。本题考查对浮力的认识。矿泉水瓶在水中受到的浮力是竖直向上的,而且由阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排可知,排开水的体积越大,受到的浮力越大,跟浸没后的深度没有关系,故D分析不正确。
2.木头、小鱼、石块、海螺在水中的位置如图所示,分析它们所受的浮力,错误的是 ( )A.木头受到的浮力等于它自身的重力B.小鱼受到的浮力等于它排开的水重C.石块受到的浮力等于它自身的重力D.海螺受到的浮力等于水对它的压力差
【解析】选C。本题考查学生对浮力的认识及浮沉条件。木头漂浮在水面上,根据浮沉条件知它受到的浮力等于重力,A说法对;根据阿基米德原理,物体所受的浮力等于物体排开的液体所受的重力,B说法对;石块在水中下沉,根据浮沉条件知它受到的浮力小于重力,C说法错;浮力是由于液体对浸在它里面的物体存在向上和向下的压力差而产生的,D说法对。
3.两个物体分别挂在弹簧测力计上,同时浸没在同一种液体中,两弹簧测力计减小的数值相同,两物体必定有相同的 ( )A.密度 B.体积C.质量 D.形状【解析】选B。本题考查对阿基米德原理的理解。两弹簧测力计减小的数值等于物体受到的浮力,由题意可知两物体受到的浮力相等;由于两物体浸没在同种液体中,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排知两物体有相同的体积。
4.关于潜水艇的上浮和下沉,下列说法正确的是 ( )A.潜水艇是通过改变自身重力达到上浮和下沉的B.潜水艇是通过改变浮力达到上浮和下沉的C.潜水艇下沉越深,所受浮力越大D.潜水艇浮出水面的过程中,所受浮力不变
【解析】选A。本题考查物体的浮沉条件及应用。潜水艇两侧有水舱,通过往水舱中充水或向外放水来改变自身重力,从而实现上浮和下沉,故A正确;当潜水艇浸没在水中时,排开水的体积不变,根据阿基米德原理可知,它受到的浮力也不变,B错误;潜水艇受到的浮力跟浸没在水中的深度无关,C错误;潜水艇浮出水面的过程中,排开水的体积越来越小,受到的浮力越来越小,D错误。
5.浸在水中的苹果受到竖直 的浮力,浮力的大小等于苹果排开的 所受的重力。【解析】本题考查阿基米德原理。浸入液体中的物体,受到竖直向上的浮力,浮力的大小等于物体排开液体所受的重力。答案：向上 水
6.刘星将一块重2N的橡皮泥放入水中后,橡皮泥立即沉入水底;他取出橡皮泥将其捏成船状再放入水中,“泥船”却漂浮在水面上。他是利用了 的方法来增大浮力的,此时“泥船”所受的浮力为 N。【解析】本题考查物体浮沉条件的应用。将橡皮泥捏成船状放入水中,增大了橡皮泥排开水的体积,根据阿基米德原理F浮=G排=ρ液V排g可知,橡皮泥受到的浮力增大。物体漂浮时受到的浮力等于重力,即F浮=G物=2N。答案：增大排开水的体积 2
7.如图所示是一项民族传统体育项目“独竹漂”。若表演者脚下楠竹质量为10kg,运动员和细竿总质量为60kg,则此楠竹受到的浮力大小为 N,此时排开水的体积为 m3。(取g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
【解析】本题考查物体的浮沉条件及阿基米德原理。由于楠竹漂浮在水面上,楠竹受到的浮力等于运动员、细竿和楠竹的总重,故F浮=G=mg =(m1+m2)g=(10kg+60kg)×10N/kg=700N;由阿基米德原理F浮=ρ水gV排得V排==0.07m3。答案：700 0.07
8.如图所示是探究“浮力的大小与哪些因素有关”实验的若干操作,根据此图回答下列问题:(1)由操作可知,物体浸没在水中时所受的浮力大小为 N。(2)若选用的操作是③④,可探究浮力的大小与 的关系。(3)若探究浮力大小与物体排开液体体积的关系,应选用的操作是 (填序号)。
【解析】本题考查影响浮力大小因素的过程。物体浸没在水中时所受的浮力F浮=G-F=4N-3N=1N。探究“浮力的大小与哪些因素有关”采用控制变量法。操作③④中,物体A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,所以是探究浮力大小与液体密度的关系。若探究浮力大小与物体排开液体体积的关系,应控制液体密度相同,改变物体浸入同一液体中的体积,所以应选用的操作是②③。答案：(1)1 (2)液体密度 (3)②③(或①②③)
1.(2013·宜昌中考)两手分别拿着一个小木块和一个大石块浸没在水中,同时松手,小木块上浮,大石块下沉。比较松手时两者所受的浮力 ( )A.木块受的浮力大 B.石块受的浮力大C.两者受的浮力一样大 D.条件不足,无法比较【解析】选B。本题主要考查影响浮力大小的因素。在同种液体中,物体排开液体的体积越大,它受到的浮力越大。大石块虽然在水中是沉下去的,但由于它排开水的体积大,所以受到的浮力也大。
2.(2012·淄博中考)下列情境中,受到的浮力不变的物体是 ( )A.正在码头卸货的轮船B.慢慢压入水中的空矿泉水瓶C.海面下正在下潜的海底探测器D.逐渐浮出水面的潜水艇
【解析】选C。本题考查影响浮力大小的因素。轮船工作时受的浮力F浮=G船,因为A中轮船在卸货,船的重力减小,浮力随之减小;慢慢压入水中的空矿泉水瓶排开水的体积逐渐变大,由阿基米德原理可知矿泉水瓶所受的浮力逐渐变大;海底探测器在海面下下潜时,排开水的体积不变,由阿基米德原理可知其受的浮力不变;潜水艇逐渐浮出水面时,排开水的体积逐渐变小,由阿基米德原理可知潜水艇受的浮力逐渐变小。
3.(2010·湘潭中考)如图是水陆两用飞机在水面起飞时的情景,则该飞机 ( )A.起飞时,空气对它的浮力大于重力B.起飞时,空气对它的升力大于重力C.在水中静止时,空气对它的升力等于重力D.在水中加速滑行时,水对它的浮力大于重力
【解析】选B。本题考查物体的浮沉条件及浮力与升力的区别。起飞时,由于机翼上面凸起下面平直,机翼上面的空气流动速度快,压强小,产生向上的升力,当升力大于重力时,飞机才能够起飞,故A错误、B正确;飞机在水中静止时,受到水的浮力和重力,因为处于平衡状态,所以浮力等于重力,故C错误;在水中加速滑行时,飞机受到向上的水的浮力、机翼受到向上的空气的升力,而且浮力与升力之和等于飞机的重力,故加速滑行时水对它的浮力小于飞机的重力,故D错误。
【误区警示】浮力与升力不是一回事:浮力是由于物体上下表面在流体中的深度不同,造成压强不同,从而形成的向上的压力差;升力是由于物体上下表面的流体流速不同,造成压强不同,从而形成的向上的压力差。
4.(2013·安徽中考)2013年5月,象征“和平、友爱和快乐”的巨大黄鸭在香港与游客见面,图为大黄鸭浮在海面上的情景。它的质量约为600kg,海水的密度取1.0×103kg/m3,它浸在水中的体积约为 m3。
【解析】本题考查漂浮的条件和阿基米德原理。由于大黄鸭浮在海面上,则它受到的浮力F浮=G=mg=600kg×10N/kg=6 000N,根据阿基米德原理知大黄鸭排开水的体积V排==0.6m3。答案：0.6
5.(2013·菏泽中考)如图所示,中国“辽宁号”航空母舰是中国人民解放军海军的第一艘航空母舰,舰长304m、舰宽70.5m,满载时排水量达67 500t(排水量是指排开水的质量)。(1)它满载时所受的浮力为 N(取g=10N/kg)。(2)2012年9月25日,该舰正式加入中国海军序列。2012年11月23日,中国航母舰载机“歼-15”着舰成功。当舰载机着舰后,浮力将 (选填“不变”“变小”或“变大”)。
【解析】本题考查浮力的计算及浮沉条件。(1)排水量是航空母舰排开水的质量,由G=mg可以得出排开的水所受的重力G=mg=67 500×103kg×10N/kg=6.75×108N,航空母舰漂浮在水面上,重力与浮力大小相等,所以满载时所受的浮力为6.75×108N。(2)航空母舰漂浮在水面上,所受重力与浮力相等。“歼-15”着舰成功后,航空母舰与舰载机总重力变大,所以浮力变大。答案：(1)6.75×108 (2)变大
6.(2011·无锡中考)如图所示是小华利用合金块、水等器材来探究浮力的实验情景。设计甲、乙、丙所示实验的目的是为了探究浮力的大小与 的关系。合金块浸没在水中时所受浮力为 N,合金块的体积为 m3,其密度为 kg/m3。(g取10N/kg)
【解析】本题考查探究浮力的大小与排开液体的体积的关系及阿基米德原理的应用。浮力的大小等于重力减去浸没在水中时弹簧测力计的示数大小,F浮=G-F=3N-2N=1N。合金块的体积可以根据浮力以及阿基米德原理的公式来计算,V物=V排= =1×10-4m3。根据重力可以计算出质量:m物= =0.3kg。利用密度公式计算出合金块的密度ρ物= =3×103kg/m3。答案：排开液体的体积 1 1×10-4 3×103
【规律总结】浮力大小只与物体排开液体的体积和液体的密度有关。判断浮力大小时,必须同时考虑排开液体的体积和液体密度两个因素,二者缺一不可;同时注意排除其他无关因素,如物体的形状、物体的密度、液体的体积、物体浸没在液体中的深度等。
7.(2013·梅州中考)某实验小组探究物体的浮沉条件时,实验室提供了如下器材:弹簧测力计、量筒、烧杯、铜块、蜡块、细线、水及其他简单辅助器材。
(1)探究铜块的下沉条件。实验中,他们用两种方法测量了铜块受到的浮力:方法1:测量过程及示数如图甲所示,可得铜块所受的浮力为 N。方法2:测量过程与示数如图乙所示,可得铜块排开水的体积为 mL。根据F浮=G排=ρ水gV排(g取10N/kg)可计算出浮力为 N。通过以上实验可得出铜块浸没在水中下沉的条件是_______ 。(2)探究蜡块上浮的条件。要测量蜡块浸没时的浮力,应选用 (选填“方法1”或“方法2”)。
【解析】本题考查探究物体浮沉条件的过程。(1)由图甲读出铜块在空气中的重力G、铜块浸没在水中时弹簧测力计的示数F示,利用称重法求铜块所受的浮力。由甲图可得:G=2.2N,F示=2N,铜块所受的浮力F浮=G-F示=2.2N-2N=0.2N。量筒两次读数之差就是铜块的体积,根据阿基米德原理求出受到的浮力。铜块的体积V=40mL-20mL=20mL=20cm3,铜块受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×20×10-6m3=0.2N。
物体受到的重力大于浮力时,物体将下沉。故铜块浸没在水中下沉的条件是F浮
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