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2025年中考物理一轮复习讲与练专题10 浮力(知识梳理+典例+练习)(教师版)
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二、新课标要求
2.2.9 通过实验,认识浮力。探究并了解浮力大小与哪些因素有关。知道阿基米德原理,能运用物体的浮沉条件说明生产生活中的有关现象。
三、知识梳理与典例
一、浮力
1. 浮力
(1)浮力:浸在液体(或气体)中的物体受到向上的力,这个力叫做浮力,常用字母F浮表示。
(2)浮力的方向:竖直向上。
2. 称重法测浮力
(1)称重法测浮力的方法
①测量出物体(ρ物>ρ液)在空气中受的重力G=F1;
②物体浸在水中时弹簧测力计的拉力F2;
③则浮力的大小 F浮=F1-F2。
弹簧测力计减小的示数就是水对物体的浮力,这种测量浮力的方法叫“称重法”。
(2)称重法测浮力的原理
①物体在空气中时,受到重力G和弹簧测力计的拉力F1;
②物体浸没在水中时,受到三个力的作用:重力G、浮力F浮和拉力F2;
根据力的平衡条件可知: F1=G F浮+F2=G, 所以 F浮=F1–F2 。
3. 浮力产生的原因
(1)分析浮力产生的原因
如下图所示,以浸没在液体中的长方体为例进行探究,该长方体的六个面分别受到液体的压强(p=pgh)和压力(F=pS),我们进行对比。
结论:浮力是液体对物体向上和向下的压力差产生的,即F浮=F2-F1。
甲 浮力产生的原因 乙 物体部分浸入 丙 物体沉底
(2)两种特殊情况
①当物体部分浸入液体中时,如图乙所示,上表面不受液体压力,则浮力的大小F浮=F向上。
②若浸没在液体中的物体的下表面和容器底紧密接触(接触处没有水),如丙图所示,则液体对物体向上的压力F为0,物体将不受浮力的作用,只受向下的压力。如在水中的桥墩、拦河坝等。
二、决定浮力大小的因素
物体在液体中所受的浮力大小,跟它排开液体的体积有关,跟液体的密度有关。排开液体的体积越大、液体的密度越大,浮力就越大。
【例题1】关于浮力,下列说法中正确的是( )
A.只有浮在液体表面上的物体才受到浮力
B.只要下沉的物体就不会受到浮力
C.一切浸入液体中的物体(其下表面未与容器底紧密接触)都受到液体对它施加竖直向上的浮力
D.浮力的方向不一定都是竖直向上的
【答案】C
【详解】A.在液体中悬浮和下沉的物体也受到浮力,故A错误;
B.下沉的物体也受到浮力,物体之所以下沉,是因为受到的重力大于浮力,故B错误;
C.一切浸入液体中的物体(其下表面未与容器底紧密接触),只要它排开一定体积的液体,他就一定受到液体对它施加的竖直向上的浮力,故C正确;
D.浮力的方向一定都是竖直向上的,故D错误。
故C。
【例题2】如图所示,一个竖直悬挂在水中的圆柱体,其重力为10N,弹簧测力计的示数F=8N,上表面受到水的压力为5N,则底部受到水的压力( )
A.2N B.5N C.7N D.4N
【答案】C
【详解】一个竖直悬挂在水中的圆柱体,其重力为10N,弹簧测力计的示数F=8N,则受到的浮力为10N-8N=2N
浮力等于物体上下表面受到的压力差,上表面受到水的压力为5N,则底部受到水的压力5N+2N=7N,故选C。
【例题3】如图甲,弹簧测力计下挂一长方体物体,将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中,图乙是弹簧测力计示数F与物体下降高度h变化关系的图像,则下列说法中错误的是(g取10N/kg)( )
A.物体的重力是9N B.物体刚浸没时下表面受到水的压力时4N
C.物体的体积是400cm3 D.物体受到的最大浮力是5N
【答案】D
【详解】A.由图像可知,当h=0时,弹簧测力计示数为9N,此时物体在空气中,则
G=F拉=9 N,故A正确,不符合题意;
C.由F浮=ρ液gV排可得物体的体积
V=V排=F浮ρ水g排=4N103kg/m3×10N/kg=4×10-4m3=400 cm3
故C正确,不符合题意;
D.由图像可知,物体完全浸没后排开水的体积不再改变,受到的浮力不再改变,此时受到的浮力最大,物体浸没时拉力为5N,物体受到的最大浮力F浮=G-F=9N-5N=4N
故D错误,符合题意;
B.物体刚浸没时,上表面受到水的压力为0,则下表面受到水的压力F下=F浮=4 N
故B正确,不符合题意。
故选D。
三、阿基米德原理
1. 阿基米德原理内容
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. 数学表达式: F浮=G排 导出式:F浮=m排g=ρ液gV排
3. 公式中各物理量的意义及单位
ρ液表示液体的密度,单位:千克/米3(kg/m3 )
V排表示排开液体的体积,单位:米3(m3)
g表示9.8牛/千克(N/kg)
F浮表示物体受到的浮力,单位:牛(N)
4. 对阿基米德原理的理解
(1)影响浮力大小的因素:由公式F浮=ρ液gV排可知:浮力F浮的大小只和ρ液和V排有关,与物体的体积、形状、密度、浸没在液体中的深度等因素无关(选填“有关”或“无关”)。
(2)适用范围:该定律也适用于气体,物体在气体中所受浮力的大小也可用F浮=ρ气gV排计算。
(3)求液体密度、排开液体的体积公式: ρ液 =F浮/ gV排 V排=F浮/ gρ液
(4)理解“浸在液体中的物体”
浸在液体中的物体包括两种情况:一是物体全部浸入液体中,如图中B物体,也叫浸没;二是一部分体积浸入液体中,如图中A物体。
物体浸没时:V排=V浸=V物;物体部分浸入时:V排=V浸”、“
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