1、微专题 10-6浮力应用 知识 解读 一、轮船： 1、钢铁的密度比水大，可以把它做成空心，以使它能排开更多的水，增大可以利用的 浮力。 2、轮船的大小通常用排水量来表示。排水量就是轮船装满货物时排开水的 质量。 二、潜水艇： 由于潜水艇中两侧有水箱，它浸没在水中时受到的浮力不变，但是可以通过调节水箱 中的储水量来改变潜水艇的自重，从而改变浮力与重力的关系，而使它下沉、悬浮或 上浮. 三、气球： 充入的是密度比空气小很多的气体，如氢气、氦气。空气对它的浮力大于它的重力， 所以气球可以升入高空. 四、密度计： 1、利用物体的漂浮条件进行工作。同一密度计在不同的液体中漂浮时，不同， 但浮力相同。 2
2、、密度计上的刻度值“上小下大”且分布不均匀“上疏下密”：液体的密度越大，对 应的越小，刻度越靠近密度计下部。 典例 解读 类型一：轮船的浮力 例 1、如图所示，若“玉林号”导弹护卫舰从大海驶入珠江，下列分析 正确的是() A. 浮力变小，舰体上浮一些B. 浮力变大，舰体下沉一些 C. 浮力不变，舰体下沉一些D. 浮力不变，舰体上浮一些 【答案】C 【解析】当“玉林号”导弹护卫舰从大海驶入珠江后始终处于漂浮状态，则船受到的浮力F浮G，因 为船受到的重力不变，所以船受到的浮力不变；由阿基米德原理F浮液gV排，江水G2B.F1=F2，G1=G2C.F1F2，F2”、“”或“=”)，当 压缩空气将水舱
3、中的水排出一部分时，潜水艇将_(填“上浮”、“下沉”或“悬 浮”)。 3、如图所示为一种自制简易密度计，它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做 成的，用它来测量液体密度时，该密度计_在被测液体中(选填 “悬浮”、“漂浮”或“下沉”)。将其分别放入装有液体密度为1 和2的两个烧杯中,可以判断:1_2。若该密度计两次测量 中排开液体的质量分别为 m1、m2，则 m1_m2。(后两空选“”) 4、非非和柚柚利用吸管、细铁丝和石蜡各制作了一支简易密度计。非非的密度 计的质量为 10g，放入液体中，漂浮在液面上，如图甲，密度计受到的浮力 _N，排开的液体重力_N。柚柚的密度计放入液体中，沉到容 器底，不好测量液
4、体密度，如图乙，请提出一种改进方法_。(g 取 10N/kg) 5、小明利用 18cm 长的吸管、细铜丝、石蜡等材料自制密度计。 (1)制作密度计的过程中，需要一个盛放液体的容器。现有 250mL 的量筒和 400mL 的烧杯供 选择，则小明应选择_。 (2)小明将自制的密度计放入水中，发现密度计不能直立漂浮，其原因可能_。实验 改进后，小明将密度计放入水中，用刻度尺测出吸管露出水面的长度是 10.8cm，则吸管 浸入水中的深度h水=_cm。小明将该密度计放入某液体中，吸管浸入液体的深度 为 9cm，则此液体的密度是多少?(水=1.010 3kg/m3) (3)小明的同学也用吸管制作了密度计，
5、他发现密度计相邻两刻度线之间的距离太小，导致 用此密度计测量液体密度时误差较大，为此同学们提出了如下改进方案，其中可行的是 _。 A.换大的容器做实验B.换细的吸管制作密度计 C.换稍长的吸管制作密度计D.适当减小密度计的配重 6、小明在完成“动手动脑学物理”时，认识了密度计。将其放入液体中，当它竖立静止时， 与液面相交的读数即为待测液体的密度。 (1)如图甲、 乙所示， 让同一支密度计分别静止在水和酒精中， 密度计受到的浮力_(选 填“变大”、“变小”或“不变”)；装水的容器是_(选填“甲”或“乙”)。 (2)小明将一只铅笔的下端缠绕了适量铜丝，初步做成了一支密度计(如图丙)。为了给密度 计
6、标上刻度，他进行了如下实验： a.将其放入水中，竖立静止后，在密度计上与水面相平处标上水的密度值 1.0g/cm 3; b.将其放入植物油中，用同样的方法在密度计上标上植物油的密度值 0.9g/cm 3； c.像标示弹簧测力计刻度的方法一样，他以两刻度线间的长 度表示 0.1g/cm 3将整个铅笔均匀标上刻度； d.他将做好的密度计放入酒精中进行检验，发现液面明显不 在 0.8g/cm 3刻度处。 如丙图所示，小明制作的密度计，你认为刻度 0.9 应该在 _点(选填“p”或“q”)。 在实验步骤 c 中，小明这样均匀标示刻度对不对?_ 若被测液体的密度为液、密度计浸入被测液体的深度为 h(如图
7、丁)、自制密度计的质量 为m、 铅笔的横截面积为S， 请你推导出h与液的关系式。 (用给定的字母表示推导结果) 7、学过浮力知识后，小波用一根粗细均匀的木棍和一些铁丝（不计铁丝体积） ，自己制作了 一个测量液体密度的“土密度计”，如图所示。他把密度计先后放入水和酒精（酒精 =0.8g/cm 3）中，“土密度计”均处于漂浮状态。小波在密度计上面记下了两种液体液面 所在的位置 a 和 b， 用刻度尺测量出 a 和 b 之间的距离是 1cm， 但他忘记了刻线跟液体的 关系。请你告诉他，刻线 b 对应的是_（填：“水”或“酒精”） 。小波同学把这个 “土密度计”放入足够多的另一种液体中，在密度计上面记
8、下了液体液面所在的位置 c， 用刻度尺测量出 c 和 b 之间的距离是 1.5cm，则这种液体的密度为_g/cm 3。 三、阅读题 1、阅读福船回答问题。 福船 跨越遥远时空的海上丝绸之路上，一个名叫“福船”的文化符号历久弥新。福船作为木 质时代风帆动力远洋船只中的佼佼者，成就了明代郑和、戚继光、郑成功等人的伟大壮举， 为中国乃至世界航海史写下了璀璨的一页。 福船，福建沿海一带尖底古海船的统称，上阔下窄，首尖尾宽两头翘， 复原模型图如图所示。其甲板平坦，龙骨厚实，结构坚固；吃水深，容量多， 善于装载，稳定性好，抗风力强，适于远洋。 与指南针对航海贡献相媲美的“水密隔舱福船制造技艺”，是中国对世
9、 界航海发展史产生深远影响的另一项伟大发明。 2010 年 11 月 15 日，中国水密隔舱福船 制造技艺 被列入联合国教科文组织 “急需保护的非物质文化遗产名录” 。 所谓 “水密隔舱” ， 就是用厚实的隔舱板把船舱层层隔断，分隔成互不透水的一个一个舱区。在航行过程中，如 果有一个或两个舱意外破损，海水进不到其他舱中，从船整体看，仍然保持有足够的浮力， 不至沉没。 “水密隔舱” 技术大大提高了船舶的整体抗沉性。 另外隔舱板与船壳板紧密连接， 使船体结构也更加坚固。分成隔舱，还便利货物存放管理。水密隔舱福船制造技术，对于远 洋航海史研究有着不可替代的重要学术价值。 南京静海寺郑和残碑记载：“永
10、乐三年，将领官军乘驾二千料海船并八橹船”。 经学术界考证，与北京天坛齐名的二千料海船就是福船。 “料”是当时流行的用来表示舟船 大小的一种计量单位。二千料海船总长 61.2 米，最大宽 13.8 米，型深 4.89 米；满载时， 水线长 53 米，水线宽 13 米，吃水 3.9 米。帆装、给养、武器、人员、货物等及船自身质量 总共可达 1170 吨。郑和下西洋是人类海洋文明史的重要组成部分，是世界航海史上时间最 早、规模最大的洲际航海活动。比哥伦布到达美洲大陆航海早了 87 年，比达伽马过好望角 到达印度的航海早了 92 年，比麦哲伦的环球航海早了 114 年。郑和下西洋时的中国船舶制 造、天
11、文航海、地文航海、季风运用和航海气象预测等方面的技术和航海知识，在当时均处 于世界领先地位。 重启海上丝绸之路的今天， “福船”这个珍贵的文化符号成为新兴文创产业里重要的创 作灵感，依然在启迪人们不断去开拓创新。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）福船采用了_技术大大提高了船舶的整体抗沉性。请你展开想象，就福船的这 一技术设计理念，举例说明还可应用在哪些方面：_。 （2）排水量是衡量造船能力的重要指标。小辉查资料得知：哥伦布远航美洲时，最大的那 艘船的满载排水量为 233t 后，他想知道郑和远洋时的二千料海船的排水量m。他根据上 文中二千料海船的信息计算出排水体积V=53m13m3.9m=
12、2687.1m 3， 估算出排水量约为 2687t。请写出这种估算方法不合理的理由，并写出合理的估算方法。 2、如图甲，溢水杯中装满水(水的密度用水表示)，将一正方体木块(棱长为 a)轻轻放入溢 水杯中，木块静止时浸入水的深度为，现在用一根轻细钢针，对着木块上表面中心竖 直向下施加压力 F，F 从 0 慢慢增加，直到木块恰好完全浸没水中(解题时用水、a、g 表示相关量)。 (1)求木块恰好完全浸没水中时压力 Fm。 (2)在 F 从 0 增至 Fm过程中，木块浸没在水中的深度 x 从增到 a，推导出 F 与 x 间的函数 关系式。 (3)将 F、x 的函数关系图像画在相应的坐标系中，并标出两端
13、点的横、纵坐标。 微专题 10-6浮力应用 典例 解读 例 1、 【答案】C 【解析】当“玉林号”导弹护卫舰从大海驶入珠江后始终处于漂浮状态，则船受到的浮力F 浮G，因为船受到的重力不变，所以船受到的浮力不变；由阿基米德原理F浮液gV排， 江水海水可知，排开江水的体积大于排开海水的体积，即船浸入江水中的体积大于浸入海水 中的体积，故船体下沉一些，C 正确故选 C. 例 2、 【答案】D 【解析】加清水过程中液体密度减小，鸡蛋开始时仍然漂浮，漂浮过程浮力不变，开始浸没 后浮力逐渐减小，但不会等于 0.故选 D. 例 3、 【答案】D 【解析】原来金属块和小气球悬浮在水中，F 浮=G； 把系统的位
14、置轻轻向下移动一些，所处的深度增加， 由公式 p=gh 知， 小气球受到水的压强增大，气球的体积变小， 所以气球排开水的体积减小， 由公式 F浮=液gV排知， 气球受到的浮力减小，使得浮力小于自重而向下运动，最后沉在水下 故选：D 例 4、 【答案】1.2 【解析】这类题目较难，注意密度计上的刻度是不均匀的，不能根据刻度部分的 A、B 两点， 分别是最上面和最下面的刻度位置，测量范围是 1.010 3kg/m31.6103kg/m3，液面的位 置恰好在 A、B 的中点 C 处就得出的错误结论。 解此类题，一定要理解密度计的工作特点：密度计始终漂浮在被测液体中，浮力始终等于密 度计的重力。所以同
15、一个密度计在不同的液体中，虽然排开液体的体积不同，但所受的浮力 是相同的。 利用这一特点， 结合受力分析和阿基米德原理， 设未知数、 列平衡方程即可求解。 下面看具体解题过程： 根据密度计的原理，越大，被测液体的密度就越小。得出图中 3 A 3 110 k /m.0g 设：B 点下方的体积为 V，AC 和 BC 之间的体积相等用 V0表示 密度计在待测液体中始终漂浮，受力分析知，浮力始终等于密度计的重力。 得： 代入的值得： 将其带入式解得： 培优 训练 一、选择题 1、D 2、C 【解析】 随着倒入的水增多，铁块排开水的体积增大，浮力增大，对容器底的压力变小， 完全浸没后，浮力不变，对容器底
16、压力不变。铁块对容器底的压力与容器底对铁块的支持力 是一对相互作用力。 3、C 【解析】 浮力随着排开液体的体积增大而增大，随着金属球的缓慢浸入，排开液体的体积 与浸入的深度并不成正比，球的直径与液面相平时增大的 V排最块。 4、B 解：由图知，三个球排开水的体积： v 甲v 乙=v 丙， F 浮=水 v 排 g， 三个球受到的浮力： F 甲F 乙=F 丙 5、D 6、A 7、A 二、填空题 1、质量；不变；下沉；8000 【试题解析】 本题考查轮船排水量这个概念。 轮船的排水量指的是轮船满载时排开水的质量。 反映了轮船所受的浮力F =m g 浮排 。轮船从东海驶入长江，始终处于漂浮状态，浮力
17、始终等 于自身重力， 故浮力不变， 排水量不变。 从东海驶入长江，液变小，F浮不变， 依据F = gV 浮液排 知V排变大，故轮船会下沉些。 若轮船的排水量为 10000t，则轮船满载时排开水的质量为 10000t，所受浮力为F =m g 浮排 因为轮船漂浮G +G =F 物浮船 ，即m +m =m 物船排 所以船满载时货物的总质量：10000t -2000t8000t-m =mm 物排船 2、=；上浮 3、漂浮；= 4、 0.1；0.1；减少吸管下端的细铁丝 5、(1)250mL 的量筒 (2)重心偏上；7.8；0.8103kg/m3(3)B 6、 （1）不变；乙； （2）p；不对； m h
18、= S液 7、水；1.6 【解析】 （1）密度计是利用漂浮时浮力等于重力的原理制成的，则F = gV 浮液排 ，因为 水 酒精 ，所以VV 排酒精排水 ，所以刻线 b 对应的是水的密度。 （2）密度计利用物体的漂浮条件进行工作。同一密度计在不同的液体中漂浮时，V排不同， 但浮力相同。据此列平衡方程即可解得。 设密度计位置 c 和底端之间的体积为 V，a、b 之间的体积为 V0，则 b、c 之间的体积为 1.5V0 00 gV 1.5VgV 2.5VgV+= 水液酒精 （）（） 解得 3 1.6g/cm 液 三、阅读题 1、 （1）水密隔舱；潜水艇的排水舱可以采用水密隔舱； （2）福船的船身不是
19、长方体，不能使用长方体体积公式计算。可以根据船身及各类物质的 总质量估算排水量。 （2）根据材料可知，福船的船身不是长方体，不能使用长方体体积公式计算，可以根据船 身及各类物质的总重量估算排水量；根据材料还可知，帆装、给养、武器、人员、货物等及 船自身质量总共可达 1170 吨。因为船漂浮，所以F =G=mg 浮船总船总 ；根据阿基米德原理可 得F =G =m g 浮排排 ，综合两式有m g=m g 物排 ，所以1170tm =m = 物排 。 2、答案：(1)水ga 3 (2)F=水ga 2(x- a) (3)如图所示 【解析】(1)木块静止时，浸入水的深度为，压力 F 为 0，浮力等于木块的重力，G=F浮= 水gV排=水g全部浸没时，Fm=F浮-G=水ga 3- 水g 水ga 3 (2)木块从最初的状态到全部浸没在水中，是一个过程，深度的变化是自变量，F 为变量， 是一个一次函数，F=F浮-G=水ga 2x- 水g =水ga 2(x- a)。 (3)利用数学知识，根据描点作图的方法可以把图像画出来。
