1、第1010课时 浮力 知识梳理 自主测试 一 二 三 一、浮力 1.定义:浸在液体中的物体受到向上的力。 2.方向:竖直向上。 3.决定浮力大小的因素:(1)浮力大小与物体排开液体的体积有关, 液体的密度相同时,排开液体的体积越大,浮力就越大;(2)浮力大小 与液体的密度有关,物体排开液体的体积相等时,液体的密度越大, 浮力就越大。 知识梳理 自主测试 一 二 三 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 开的液体所受的重力。 2.公式:F浮=G排。 3.推导式:F浮=液gV排 4.适用范围:阿基米德原理适用于浸在液体和气体中的物体。 知识梳理 自主测试
2、一 二 三 知识梳理 自主测试 一 二 三 三、物体的浮沉条件及应用 1.浮沉条件 上浮 下沉 悬浮 漂浮 沉底 F浮G F浮物 液物 液物 处于动态(运动 状态不断发生 改变),受到非平 衡力的作用 可以停留在 液体中任何 深度处 是“上浮” 过程的最终状态 是“下沉” 过程的最终 状态 处于静止状态,受到平衡力的作用 知识梳理 自主测试 一 二 三 2.悬浮和漂浮 悬浮 漂浮 区 别 物体在液体中的 位置 物体可以静止在液体 内部任一位置 物体静止在液 体表面上 实心物体,物和 液的大小 物=液 物V排 相同点 物体都处于平衡状态,各自所受的浮力 和重力是一对平衡力 知识梳理 自主测试 一
3、 二 三 3.应用 (1)轮船:采用“空心”的办法增大可以利用的浮力。 (2)潜水艇:靠改变自身重力来实现上浮和下潜。 (3)气球和飞艇:充的是密度小于空气的气体。 知识梳理 自主测试 1 2 3 4 5 1.下列有关浮力的说法正确的是( ) A.物体的密度越大,受到的浮力越大 B.物体的体积越大,受到的浮力越大 C.物体浸入水中越深,受到的浮力越大 D.浸没在水中的物体,可能不受浮力 答案:D 解析:物体受到的浮力和液体的密度、物体排开液体的体积都有关 系,选项A、B错误;物体完全浸没在水中后,排开水的体积不变,受到 的浮力不变,所以浮力和浸没的深度无关,选项C错误;浸没在水中 的物体不一定
4、受到浮力,物体受到浮力一定是物体下表面接触液体, 上下表面形成压力差,若下表面没有接触液体,则物体不受浮力。 例如在水中的桥墩、紧密粘在烧杯底部的蜡块等,选项D正确。 知识梳理 自主测试 1 2 3 4 5 2.质量相同的甲、乙、丙、丁4个小球,分别静止在水中的不同深 度处,如图所示,则这4个小球在水中所受浮力最小的是( ) A.甲 B.乙 C.丙 D.丁 答案:D 解析:由题图知,甲、乙两球为漂浮,丙球为悬浮,丁球沉入容器底部, 漂浮和悬浮时,F浮=G=mg,又因4个小球的质量相同,所以甲、乙、 丙球受到的浮力F浮甲=F浮乙=F浮丙=G,丁球沉入容器底部时,F浮丁F浮丁,丁小球受到的浮力最小
5、。 知识梳理 自主测试 1 2 3 4 5 3. 如图,小瓷碗漂浮在水面上,倾斜后能沉入水底,对这一情景分析正 确的是( ) A.小瓷碗能沉入水底是因为它的重力变大了 B.小瓷碗漂浮时受到的浮力小于它的重力 C.小瓷碗浸没时和漂浮时相比所受的浮力变小了 D.小瓷碗下沉过程中浮力大于重力 答案:C 解析:由于瓷碗浸没时是下沉,浮力小于重力,漂浮时与瓷碗重力相 等,所以小瓷碗浸没时和漂浮时相比所受的浮力变小,故C正确。 知识梳理 自主测试 1 2 3 4 5 4.探究浮力的大小跟哪些因素有关实验的部分操作,装置静止时测 力计指针的位置如图所示。 知识梳理 自主测试 1 2 3 4 5 (1)b图中
6、测力计的示数为 N。由a、b、c所示实验可得出 的结论是:在液体密度相同时,物体所受浮力的大小跟 有关。 (2)由c、d所示实验得出的结论是 。 (3)由图中提供的数据,可以求出盐水的密度为 kg/m3。 答案:(1)3.6 物体排开液体的体积 (2)物体排开液体体积相等时, 浮力大小与液体密度有关 (3)1.1103 知识梳理 自主测试 1 2 3 4 5 解析:(1)由题图b知,其分度值为0.2 N,示数为3.6 N;由题图a、b、c 所示实验可知,物体排开液体的密度相同而排开液体的体积不同, 物体受到的浮力不同,由此可知,在液体密度相同的情况下,物体受 到的浮力与物体排开液体的体积有关。
7、 (2)由题图c、d所示实验可知,物体排开液体的体积相同而液体密 度不同,物体受到的浮力不同,由此可知,在物体排开液体体积相同 的情况下,物体受到的浮力与液体密度有关。 (3)由题图a、c所示实验可知,物体浸没在水中受到的浮力F浮=5 N-3 N=2 N,由题图a、d所示实验可知,物体浸没在盐水中受到的浮 力F浮=5 N-2.8 N=2.2 N,设物体体积为V,由浮力公式F浮=gV排,F浮 =水gV,F浮=盐水gV,则盐水的密度 盐水= 浮水 浮 = 2.2N1103 kg/cm3 2N =1.1103 kg/cm3。 知识梳理 自主测试 1 2 3 4 5 5.小明同学对一个金属块进行了两次
8、测量:第一次如图甲所示,用细 线系住金属块挂在弹簧测力计上,弹簧测力计的读数为2.7 N。第 二次如图乙所示,让金属块浸没在盛水的杯子中,这时弹簧测力计 的读数为1.7 N。(g取10 N/kg) 知识梳理 自主测试 1 2 3 4 5 (1)求金属块在水中受到的浮力。 (2)求金属块的体积。 (3)通过进一步计算,结合下表所列的“某些金属的密度”,说明金属 块是何种金属。 金属 金 铜 铁 铝 密度/(103 kg m-3) 19.3 8.9 7.9 2.7 知识梳理 自主测试 1 2 3 4 5 答案:(1)1 N (2)110-4 m3 (3)金属块的密度是 2.7103 kg/m3,即
9、 此金属块是铝 解析:(1)金属块在水中受到的浮力F浮=G-F=2.7 N-1.7 N=1 N。 (2)由F浮=液gV排得 V排= 浮 水 = 1N 1.0103 kg/m310N/kg=110 -4 m3 由于金属块浸没在水中,所以 V金=V排=110 -4 m3。 (3)由 G=mg 得 m金= = 2.7N 10N/kg=0.27 kg 则金属块的密度 金= 金 金 = 0.27kg 110-4 m3=2.710 3 kg/m3 由题表可知,此金属块是铝。 考点梳理整合 1 2 3 1.利用“控制变量法”探究影响浮力大小的因素 探究浮力大小跟哪些因素有关时,用“控制变量”的思想去分析和
10、设计,具体采用“称重法”来进行探究,既能从弹簧测力计示数的变化 中体现浮力,同时还能准确地测出浮力的大小。 【例1】 在探究浮力的大小与什么因素有关的实验中,同学们提 出了如下猜想: A.可能与物体的密度1有关; B.可能与液体的密度2有关; C.可能与物体的体积V1有关; D.可能与物体浸在液体中的体积V2有关; E.可能与物体浸在液体中的深度h有关。 小明所在的实验小组得到的实验器材有:柱形铁块一个、弹簧测 力计一个、一杯水(足够多)、细线。 考点梳理整合 1 2 3 (1)只用这些器材,他们可以验证上述猜想中的E和 (填序号 即可)是否正确。 (2)他们在验证猜想E的过程中,先让铁块静止
11、在如图所示的位置, 读出测力计的示数F1,接着向下移动测力计和铁块(实验过程中,铁 块始终没有碰到杯底),增大h,待铁块处于 状态时, 再读出测力计的示数F2。继续增大h,重复上述操作。若每次测量, 测力计的示数都相等,说明猜想E 。 考点梳理整合 1 2 3 解析:(1)因为器材中只有一个铁块,所以无法探究浮力与物体密 度及体积的关系,不能验证猜想A、C;题目中只给出了一杯水,所以 无法探究浮力与液体密度的关系,不能验证猜想B;可以在实验中改 变物体浸在液体中的体积,所以可以验证猜想D。(2)由题图知,物体 完全浸没在水中,在实验过程中要保持物体静止时的读数,不受液 体阻力的影响,此时F浮=
12、G-F。通过实验发现每次测量,测力计的示 数都相等,说明所受的浮力不变,即浸没在液体中的物体所受的浮 力与物体浸在液体中的深度h无关,所以猜想E错误。 答案:(1)D (2)静止 错误 考点梳理整合 1 2 3 考点梳理整合 1 2 3 探究浮力的大小跟哪些因素有关的实验。 实验器材:体积相同的甲、乙两物体(甲乙盐水水),弹簧测力 计,一杯水,一杯盐水,细绳。 小明利用上述器材完成实验,记录数据如下表: 实验 次数 物体 物体重 力/N 液体密度/ (g cm -3 ) 物体浸在 液体中的 体积/cm3 物体浸在 液体中时 测力计的 示数/N 物体浸在 液体中所 受的浮 力/N 1 甲 4 1
13、.0 40 3.6 0.4 2 甲 4 1.0 60 3.4 0.6 3 甲 4 1.0 100 3.0 1.0 4 甲 4 1.2 100 5 乙 2 1.2 100 0.8 1.2 考点梳理整合 1 2 3 (1)在第4次实验中,弹簧测力计的示数如图所示。这个 弹簧测力计的分度值为 N,表格中的数据为 N,的数据为 N。 (2)分析比较第1、2、3次实验,能够得到物体在液体 中受到的浮力大小与 有关;分析比较第3、4次实验,能够得到物体在液体中 受到的浮力大小与 有关。 (3)探究物体在液体中受到的浮力大小与物体本身密度的关系时, 应分析比较 两次实验,根据实验数据可知物体在液体中受 到的
14、浮力大小与物体密度 (选填“有关”或“无关”)。 考点梳理整合 1 2 3 答案:(1)0.2 2.8 1.2 (2)排开液体的体积 液体的密度 (3)4、5 无关 解析:(1)弹簧测力计的分度值是0.2 N,物体浸在液体中时弹簧测力 计的示数为2.8 N,物体浸在液体中所受的浮力为F浮=G-F拉=4 N-2.8 N=1.2 N。 (2)分析比较第1、2、3次实验,其他因素都相同,只有排开液体的体 积不同,所以得到物体在液体中受到的浮力大小与排开液体的体积有 关;分析比较第3、4次实验,其他因素都相同,只有排开液体的密度不 同,能够得到物体在液体中受到的浮力大小与液体的密度有关。 (3)探究物
15、体在液体中受到的浮力大小与物体本身密度的关系时,可 选择排开液体体积相同、液体密度相同但物体密度不同的操作,操作 4、5符合要求,通过计算浮力两次都为1.2 N,所以物体在同种液体中 受到的浮力大小与物体密度无关。 考点梳理整合 1 2 3 2.关于浮力的计算问题 (1)称重法 把物体挂在弹簧测力计下,记下示数为G(等于物体的重力),再把 物体浸入液体中,记下测力计示数F,则F浮=G-F。 考点梳理整合 1 2 3 【例2】 如图所示,放在水平面上装满水的一溢水杯,水深为20 cm。弹簧测力计挂着重为10 N的物块。现将物块浸没在装满水的 溢水杯中,静止后溢出水的质量为0.4 kg(g取10
16、N/kg)。求: (1)弹簧测力计的示数; (2)物块的密度。 考点梳理整合 1 2 3 解析:(1)物块受到浮力F浮=G排=m排g=0.4 kg10 N/kg=4 N 弹簧测力计读数F=G-F浮=10 N-4 N=6 N。 (2)由F浮=G排=水gV排=水gV物可得,物块的体积 答案:(1)6 N (2)2.5103 kg/m3 (2)原理法 根据阿基米德原理F浮=G排=液gV排,利用液体的密度、排开液体 的体积计算。这是一个应用广泛、适用性强的普遍原理。 V=V排= 浮 水 = 4N 1.0103 kg/m310N/kg=410 -4 m3 物块的质量 m= = 10N 10N/kg=1
17、kg 物块的密度 = = 1kg 410-4 m3=2.510 3 kg/m3。 考点梳理整合 1 2 3 (2)原理法 根据阿基米德原理F浮=G排=液gV排,利用液体的密度、排开液体 的体积计算。这是一个应用广泛、适用性强的普遍原理。 【例3】 用手将一重力为5 N的物体全部压入水中,物体排开水 的重力为8 N,此时物体受到的浮力为 N,放手后物体将 (选填“上浮”“下沉”或“悬浮”),待物体静止时所受浮力为 N, 排开水的体积是 m3(g取10 N/kg)。 解析:物体受到的浮力F浮=G排=8 N;由于物体重G=5 N,F浮G,所 以放手后物体将上浮;待物体静止时,漂浮在水面上,F浮=G=
18、5 N,此 时排开水的体积 答案:8 上浮 5 510-4 V排= 浮 水 = 5N 1103 kg/m310N/kg =510 -4 m3。 考点梳理整合 1 2 3 (3)平衡法 漂浮于液体表面或悬浮于液体中的物体,根据二力平衡的知识可 知,F浮=G。此方法适用于漂浮或悬浮的物体。 【例4】 将一块石蜡分别放入足量的水和酒精中,当石蜡静止时, 它排开水的体积与排开酒精的体积之比为 。(石蜡=0.9103 kg/m3,酒精=0.8103 kg/m3) 解析:石蜡在水中漂浮在水面上,则F浮=G,F浮=水gV排,G=石蜡gV, 即得水gV排=石蜡gV, 而石蜡在酒精中会下沉,完全浸没,所以排开酒
19、精的体积等于石 蜡块的体积,因此石蜡块排开水的体积与排开酒精的体积之比为 910。 答案:910 所以 排 = 石蜡 水 = 0.9103 kg/m3 1.0103 kg/m3 = 9 10, 考点梳理整合 1 2 3 3.浮沉条件和阿基米德原理的综合运用 对于浮沉条件和阿基米德原理的综合应用问题,在近几年中考中 经常出现,往往与密度、压强、二力平衡条件和杠杆等相结合,题 目难度一般较大,但只要灵活运用各种方法,问题可以得到顺利解 决。 考点梳理整合 1 2 3 【例 5】 有一木块,放入水中静止后,有1 4的体积露在水面上,若 将它放入另一种液体中时,有3 5的体积浸入液体中,求液体的密度。 解析:设该木块的体积为 V木,放入水中后有1 4的体积露在水面,则 意味着有3 4的体积浸入水中,即 V 排=3 4V 木,那么,木块在水中受到的浮 力为 F浮=水 g 3 4V 木; 木块放入另一种液体中漂浮时有3 5的体积浸在液体里,即 V 排 =3 5V 木,液体对木块的浮力为 F浮=液 g 3 5V 木; 由于木块在水中和在液体中都是漂浮状态,其受到的浮力都等 于重力,也就是液体和水对木块产生的浮力相等,即 F浮=F浮,即 水 g 3 4V 木=液 g 3 5V 木, 代入数据可得 液=5 4 水=1.25103 kg/m3。 答案:液体的密度是1.25103 kg/m3
