1、第四单元压强和浮力课时 12浮力及其应用定义浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)对它的力,叫浮力。其中“浸在”是指:物体浸没在液体里,V物=V排;物体部分浸入液体里,V物V排产生原因如图所示,液体对物体上、下表面的压力不相等,并且向上的压力向下的压力,即为浮力。特殊情况若物体漂浮:F向下=0,则F浮=F向上;若柱状物体与容器底紧密结合:F向上=0,则物体所受浮力F浮=0。如桥墩、拦河坝等考点知识聚焦向上考点一浮力大于压力差公式F浮=方向施力物体称重法测量浮力如图所示,用弹簧测力计测出物体的重力G,将物体悬挂在弹簧测力计下,浸在液体中,记下弹簧测力计的示数F示,则物体受到的浮力F浮=考点
2、知识聚焦G-F示液体(或气体)竖直向上F向上-F向下影响因素当物体没有完全浸没时,浮力的大小随着深度的增加而;当物体完全浸没后,浮力的大小与深度,浮力。这说明物体浸在液体中受到的浮力大小与有关,浮力还与有关,物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大,浮力就越考点知识聚焦增大不变无关物体排开液体的体积液体的密度大考点知识聚焦考点二浮力的大小1.探究:浮力的大小等于什么探究课题:浮力的大小等于什么操作过程测量量空小桶重力G0、物体重力G、物体完全浸没后弹簧测力计示数F、排开水和小桶总重力G1分析归纳物体受到的浮力F浮=;排开水的重力G排=,对比二者大小得出实验结论注意事项溢水杯中水要,若水面低于溢
3、水口,则测出的G排F浮,得不到正确结论实验结论浸在液体中的物体受到的浮力等于。这就是著名的阿基米德原理考点知识聚焦装满G-FG1-G0小于它排开的液体所受的重力内容浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小它排开液体所受的重力表达式F浮=G排=m排g=。其中:G排表示物体排开液体所受的重力;m排表示物体排开液体的质量;液表示液体的密度;V排表示物体排开液体的体积适用范围适用于物体受到液体(或气体)的浮力说明液体对物体的浮力大小与液体的、物体有关,而与物体的质量、体积、重力、形状、浸没的深度等均无关考点知识聚焦等于2.阿基米德原理液V排g排开液体的体积密度考点知识聚焦考点三浮沉条件及应用1.物体
4、的浮沉条件理解物体的浮沉取决于它受到的浮力和重力的大小关系,也可由物体密度和液体密度的大小关系来判断浮沉状态上浮漂浮悬浮下沉沉底图示F浮与G的关系F浮GF浮GF浮GF浮GF浮+N=G液与物的关系(实心物体)液物液物;V排V物液物;V排V物液物;V排V物液物说明处于动态(运动状态不断改变),受非平衡力作用是“上浮”过程的最终状态可以停留在液体的任何深度处处于动态(运动状态不断改变),受非平衡力作用是“下沉”过程的最终状态考点知识聚焦=应用原理和特点轮船物体的密度大于液体的密度,做成的可以漂浮在液体的表面上,也增大了可以利用的浮力轮船的大小用排水量表示,排水量是指轮船按照设计要求满载货物时排开水的
5、潜水艇通过水箱吸水和排水的方式,改变自身来实现上浮和下沉(浸没时浮力不变)气球、飞艇靠充入密度空气密度的气体(热空气、氢气、氦气等)来工作密度计根据物体时受力平衡及阿基米德原理制成,是用来测定液体密度的仪器考点知识聚焦空心2.浮沉条件的应用重力漂浮小于质量大方法表达式典例称量法F浮=G-F(用弹簧测力计测浮力)一个金属球在空气中称时,弹簧测力计的示数为4.6N,浸没在水中称时,弹簧测力计的示数为3.6N,则金属球浸没在水中时所受浮力为N考点知识聚焦1考点四浮力的计算考点知识聚焦方法表达式典例压力差法F浮=F向上-F向下(用浮力产生的原因求浮力)水中一正方体物块上表面受到水的压力为2N,下表面受
6、到水的压力为5N,物体受的浮力为N。二力平衡法F浮=G(物体处于漂浮或悬浮状态时用二力平衡分析求浮力)重为5N的木块漂浮在水面上,它受到的浮力是N阿基米德原理法F浮=G排=m排g=液V排g(知道物体排开液体的质量或体积时常用阿基米德原理求浮力)质量为0.3kg的物体全部浸没在盛满水的容器中,溢出的水是100g,那么物体所受到的浮力是N(g取10N/kg)351考点知识聚焦点拨(1)密度均匀的物体悬浮(或漂浮)在某液体中,若把物体切成大小不等的两块,则大块、小块都悬浮(或漂浮)。(2)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。如:物体漂浮在密度为的液体中,若露出
7、体积为物体总体积的,则物体密度为。(3)冰或冰中含有木块、蜡块等密度小于水的物体,冰化为水后水面不变;冰中含有铁块、石块等密度大于水的物体,冰化为水后水面下降。用整体法可知,F浮(总)减小,则V排(总)也减小(4)物体漂浮在液体中,所受浮力等于它所受的重力。同一物体在不同液体里漂浮,所受浮力不变,在密度大的液体里浸入的体积小。(5)将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力等于液体对物体增大的浮力。考点知识聚焦/知识纵横/升力与浮力项目不同点相同点升力物体上、下表面由于流体流速不同而产生的压力差方向都是竖直向上的浮力物体上、下表面由于所处深度不同而产生的压力差,等于物体排开液体(或气体)所
8、受的重力例1下列说法正确的是()A.在液体中下沉的物体不受浮力作用B.只有浮在液面上的物体才受浮力作用C.在液体表面上,一部分浸入液体内部或全部浸入液体内部的物体都受浮力作用D.物体在液体中浸没的越深,所受浮力越大热点考向探究探究一浮力概念辨析C例22018邵阳请你在图12-1中画出静止在水中的小球所受力的示意图。热点考向探究图12-1答案如图所示变式1下列有关浮力的说法中正确的是()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,可能不受浮力热点考向探究答案D解析 物体所受浮力的大小仅与物体排开液体所受的重力有关,
9、即与液体的密度和排开液体的体积有关,而与物体的密度、体积及浸入深度无关,故A、B、C错误。浮力就是物体上、下表面所受液体的压力差,浸没在水中的物体,若与水底紧密接触,物体不受液体向上的压力,物体便不受浮力,故D正确。变式2关于物体受到水的浮力,下面说法中正确的是()A.漂在水面上的物体比沉在水底的物体受到的浮力大B.没入水中的物体在水中的位置越深受到的浮力越大C.物体排开水的体积越大受到的浮力越大D.物体的密度越大受到的浮力越小热点考向探究C变式3质量为80g的木块静止在如图12-2所示的水面上,则下列说法正确的是()A.木块所受浮力方向同F1所示方向B.木块所受浮力方向同F2所示方向C.木块
10、所受浮力大小为8ND.木块所受的浮力大于重力热点考向探究图12-2A例3无图像一石块挂在弹簧测力计下,示数为1.2N,把石块浸没在水中时弹簧测力计示数为0.7N。求:(g取10N/kg)(1)石块受到的浮力。(2)石块的体积。(3)石块的密度。热点考向探究探究二称重法求浮力的综合计算热点考向探究(2)石块的体积。热点考向探究(3)石块的密度。热点考向探究变式1物块在空气中和浸没在水中时弹簧测力计示数如图12-3所示。则下列判断正确的(g取10N/kg)是()A.物块受到的浮力是1NB.物块的体积是210-4m3C.物块的密度是3103kg/m3D.物块浸没水中时,所受浮力随深度的增加而增大热点
11、考向探究B图12-3变式2 2017泸州如图12-4所示,用弹簧测力计称得盛满水的溢水杯总重为6.0N,将一鹅卵石用细线系好后测得其重力为1.4N,将这一鹅卵石没入溢水杯后弹簧测力计的示数为0.9N。若将溢出水后的溢水杯和浸没在水中的鹅卵石一起挂在弹簧测力计上,静止时弹簧测力计的示数为F。则下列说法正确的是(g取10N/kg)()A.图丙中,溢水杯溢到小桶中水的质量为90gB.图丙中,浸没在水中的鹅卵石所受浮力为0.5NC.图丁中,弹簧测力计的示数F应为7.4ND.鹅卵石的密度为1.56g/cm3热点考向探究图12-4答案B热点考向探究例4有图像如图12-5所示,弹簧测力计下面挂一实心圆柱体,
12、将圆柱体从盛有水的容器上方离水面某一高度处缓缓下降(其底面始终与水面平行),使其逐渐没入水中。图乙是整个过程中弹簧测力计的示数F随圆柱体下降高度h变化关系的数据图像。g取10N/kg。求:(1)圆柱体的重力。(2)圆柱体浸没时受到的浮力。(3)圆柱体的体积。(4)圆柱体的密度。(5)圆柱体在刚浸没时下表面受到的水的压强。热点考向探究图12-5热点考向探究(2)圆柱体浸没时受到的浮力。(3)圆柱体的体积。热点考向探究(4)圆柱体的密度。(5)圆柱体在刚浸没时下表面受到的水的压强。变式3如图12-6甲所示,一个边长为1m的正方体物体静止在湖底,上表面离水面深度为h。现用一根粗细和重力不计的绳子,将
13、该物体从水底竖直向上拉,直至完全拉出水面,在整个拉动过程中物体始终保持匀速运动,拉力的大小随时间变化的关系如图乙所示。求:(g取10N/kg,水=1.0103kg/m3)(1)物体在露出水面前受到的水的浮力。(2)物体在露出水面前受到绳子的拉力。(3)物体的密度。(4)物体在水底时,上表面受到水的压强。热点考向探究图12-6热点考向探究热点考向探究(2)物体在露出水面前受到绳子的拉力。(3)物体的密度。热点考向探究(4)物体在水底时,上表面受到水的压强。例5无绳问题一质量为2kg的木块漂浮在水面上,测得露出水面的体积为310-3m3。求:(g取10N/kg)(1)木块受到的浮力。(2)木块的体
14、积。(3)木块的密度。热点考向探究探究三漂浮的相关计算及漂浮条件的应用热点考向探究(2)木块的体积。(3)木块的密度。变式1密度为0.8103kg/m3的实心木块,轻放于足够深的水中,木块静止后,浸入水中的体积与木块体积之比为()A.45B.41C.14D.11热点考向探究A变式2一物体漂浮在水中,有体积露出水面,则物体的密度为()A.1g/cm3B.0.75g/cm3C.0.5g/cm3D.0.25g/cm3热点考向探究B变式3如图12-7所示,将边长为10cm的正方体木块放入装有水的烧杯中,木块静止时,上表面距离水面4cm,g取10N/kg,则()A.木块受到的浮力是4NB.使木块完全浸没
15、需要4N向下的压力C.木块的密度为0.4g/cm3D.木块底部受到水的压强为103Pa热点考向探究B图12-7例6 系绳问题,三力平衡如图12-8所示,体积为V=200cm3的木块在绳子拉力F=0.8N的作用下完全浸没在水中,容器的底面积为200cm2。求:(g取10N/kg,水=1.0103kg/m3,绳子重力不计)(1)木块此时受到浮力。(2)木块的重力。(3)剪断绳子,木块静止时排开水的体积。(4)剪断绳子后,水对容器底压强的变化量。热点考向探究图12-8热点考向探究(2)木块的重力。(3)剪断绳子,木块静止时排开水的体积。热点考向探究(4)剪断绳子后,水对容器底压强的变化量。变式4一个
16、正方体物体,重为10N,体积为110-3m3,用细绳吊着浸没在薄壁圆柱形容器的液体中,绳子的拉力为2N,如图12-9所示。已知容器的底面积为100cm2,g取10N/kg。求:(1)物体受到的浮力。(2)物体的密度。(3)放入物体后,液体对容器底部增加的压强。热点考向探究图12-9热点考向探究(2)物体的密度。(3)放入物体后,液体对容器底部增加的压强。例7密度计问题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12-10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p
17、乙,F甲=F乙B.p甲F乙C.p甲p乙,F甲=F乙D.p甲p乙,F甲F乙F丙,甲乙丙B.F甲F乙F丙,甲乙乙丙D.F甲=F乙=F丙,甲乙2D.浮力不变,1F3F2B.F2F3F1C.F3F1F2D.F3F2F1热点考向探究B图12-13例10潜水艇问题某同学制作了如图12-14所示的潜艇模型,下列说法错误的是()A.潜艇模型是通过改变潜艇的重力实现沉浮的B.向内推注射器活塞,水会被压入试管中,可实现潜艇模型下沉C.改变注射器活塞的位置,使试管内水量适当时,可实现潜艇模型悬浮D.潜艇模型的试管上绕些铁丝,可保持试管稳定热点考向探究探究四悬浮条件的应用图12-14B变式如图12-15所示是潜水艇的
18、截面示意图,它工作时可以从长江潜行到大海,其中海水的密度大于江水的密度,下列说法正确的是()A.开始时要使潜水艇下沉,水舱应向外排水B.当潜水艇悬浮在水中时,潜水艇总重大于同体积的水重C.当它从长江潜行到大海时应向水舱中适当充水D.潜水艇是靠改变自身重力和受到的浮力来实现浮沉的热点考向探究C图12-15例11比V排法将体积相同、密度不同的三个实心小球A、B、C放入同种液体中,静止时其所处位置如图12-16所示。则三个小球所受浮力大小的关系是()A.FA=FB=FCB.FAFCD.FAFBFC热点考向探究探究五浮力大小的判断图12-16B变式1两手分别拿着等体积的木块和石块浸没在水中,同时松手,
19、木块上浮,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.两者所受浮力一样大D.条件不足,无法比较热点考向探究C变式2如图12-17所示,三个相同的容器内水面高度相同,甲容器内只有水,乙容器内有木块漂浮在水面上,丙容器中悬浮着一个小球,则下列说法正确的是()A.三个容器对水平桌面的压力相等B.三个容器中,丙容器对水平桌面的压力最大C.如果向乙容器中加入盐水,木块受到的浮力变大D.如果向丙容器中加入酒精,小球受到的浮力不变热点考向探究A图12-17例12比重法如图12-18所示,将同一个小球分别放入甲、乙、丙三种液体中,静止时小球漂浮在甲液面上,悬浮在乙液体中,沉入
20、丙液体的底部,则小球在三种液体中所受浮力的关系,正确的是()A.F甲F乙F丙B.F甲=F乙F丙C.F甲F乙=F丙D.F甲F乙F2,p1p2B.F1=F2,p1p2C.F1F2,p1=p2D.F1=F2,p1=p2热点考向探究D图12-19变式4 水平桌面上有两个相同的烧杯甲和乙,内盛有密度不同的盐水。将同一鸡蛋先后放入其中,当鸡蛋静止时,两个烧杯中液面恰好相平,鸡蛋所处的位置如图12-20所示。若甲、乙两杯盐水对容器底的压强分别为p甲和p乙,鸡蛋排开盐水的质量分别是m甲和m乙。则()A.p甲=p乙m甲=m乙B.p甲m乙C.p甲p乙m甲m乙热点考向探究C图12-20变式5如图12-21所示,质量
21、相等的A、B、C三个物体,放在同一液体中,结果A漂浮,B悬浮,C下沉到容器底部,下列说法中正确的是()A.如果三个物体都是空心的,则它们的体积(空心+实心)可能相等B.如果三个物体的材料相同,则A、B一定是空心的C.如果三个物体都是空心的,则它们所受浮力的大小关系为FAFBFCD.如果三个物体都是实心的,则它们密度的大小关系为ABC热点考向探究B图12-21例13比重法,溢液问题小竹将质量为120g的物体放入盛满水的溢水杯中,当物体静止时,溢水杯中溢出了100cm3的水,则物体(g取10N/kg)()A.漂浮在水面上 B.悬浮在水中C.沉在溢水杯底部D.受到1.2N的浮力热点考向探究C变式6把
22、重5N、体积为610-4m3的物体投入水中,当物体静止时,下列说法正确的是(g取10N/kg)()A.物体上浮,F浮=6NB.物体沉在水底,F浮=6NC.物体漂浮,F浮=5ND.物体悬浮,F浮=5N热点考向探究C变式7一物块轻轻放入盛满煤油的大烧杯中,静止后有160g煤油溢出;将其轻轻放入盛满水的大烧杯中,静止后有180g水溢出。已知煤油的密度是0.8103kg/m3,水的密度为1.0103kg/m3,则物块在水中静止时的状态及物块的密度分别是()A.沉底,1.1103kg/m3B.漂浮,0.85103kg/m3C.悬浮,1.0103kg/m3D.漂浮,0.90103kg/m3热点考向探究热点
23、考向探究答案D例14比液法两个容器中分别盛有甲、乙两种不同的液体,把体积相同的A、B两个实心小球放入甲液体中,两球沉底;放入乙液体中,两球静止时的情况如图12-22乙所示。则下列说法不正确的是()A.小球A的质量小于小球B的质量B.甲液体的密度小于乙液体的密度C.小球A在甲液体中受到的浮力大于在乙液体中受到的浮力D.在甲液体中容器底对小球A的支持力小于对小球B的支持力热点考向探究图12-22热点考向探究答案C解析 在液体乙中,小球A漂浮,其所受的浮力等于自身的重力,即F浮A=GA;小球B下沉,即F浮BGB;据F浮=液gV排可知,由于小球A排开液体乙的体积小于小球B排开液体乙的体积,所以小球A所
24、受的浮力小于小球B受到的浮力,故小球A的重力小于小球B的重力,故小球A的质量小于小球B的质量,故A正确,不符合题意。A、B小球在甲液体中均沉底,则甲液体的密度小于两个小球的密度,又因为乙液体的密度大于小球A的密度,所以甲液体的密度小于乙液体的密度,故B正确,不符合题意。在甲液体中,小球A沉底,所以浮力小于重力;在乙液体中,小球A漂浮,所以浮力等于重力,故可知小球A在甲液体中受到的浮力小于在乙液体中受到的浮力,故C错误,符合题意。由于A、B两球体积相同,所以两小球在甲液体中受到的浮力相同;又因为小球B的重力大于小球A的重力,故在甲液体中容器底对小球A的支持力小于对小球B的支持力,故D正确,不符合
25、题意。热点考向探究【方法归纳】(1)“比V排法”:不同物体(或相同物体不同部位或体积相同的不同物体)浸在同一液体中,根据F浮=液V排g可知,液相同,V排越大的物体受到的浮力越大。(2)“比重法”:同一物体(或质量相同的不同物体)浸在不同液体中静止时,通过比较F浮与G的关系对比出浮力的大小。(3)“比液法”:同体积的不同物体浸没在不同液体中,V排相同,液越大,物体受到的浮力越大。例1 2017庆阳在“探究影响浮力大小因素”的实验中,一组同学提出了4种猜想。小华:浮力大小与液体密度有关;小红:浮力大小与物体浸入液体的体积有关;冬冬:浮力大小与物体所受的重力有关;玲玲:浮力大小与物体的形状有关。他们
26、找来了体积相同的A、B两块实心金属块、弹簧测力计、一杯水、一杯盐水、细绳等仪器,按照图12-23所示的方法规范地完成了实验,记录了如下表所示的实验数据。热点考向探究突破一探究浮力的大小跟那些因素有关图12-23观察表中数据,回答下列问题:(1)根据表格中实验数据,可知A物体浸在液体中的体积为60cm3时,物体A所受浮力大小为N;表格中标有“”的位置的数据应该是。(2)通过分析比较第次实验数据,能够说明小华同学的猜想是正确的;分析比较第次实验数据,能够说明小红同学的猜想是正确的。热点考向探究3.83、40.61、2、3实验次数金属块物体重力/N液体密度/(gcm-3)物体浸在液体中的体积/cm3
27、弹簧测力计的示数/N1A51.0204.82A51.0604.43A51.01004.04A51.21005B31.21001.8(3)为了验证冬冬同学的猜想,他们选择了第次实验数据,他们发现浮力大小与物体所受的重力(选填“无关”或“有关”)。(4)要验证玲玲的猜想,同学们又找来了一块橡皮泥,他们把橡皮泥捏成不同形状,先后放入水中,发现有的漂浮在水面上,有的下沉。他们由此得出结论:浮力的大小与物体的形状有关。请指出他们实验方法的错误之处:。热点考向探究没保证橡皮泥浸入水中的体积相同无关4、5实验延伸(5)图12-24中能正确反映弹簧测力计示数F和物体下表面在水中的深度h关系的图像是。由此还能得
28、出物体浸没后所受浮力与深度。(物体未接触容器底)热点考向探究无关D图12-24答案如图所示例2图12-25A、B、C、D是“探究浮力的大小与排开水所受重力关系”的过程,请根据图示完成下面的填空。(g取10N/kg)(1)实验中所用物体的重力为N。请在图B中画出被测物体所受重力的示意图。热点考向探究突破二探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系4.2图12-25(2)在图B中存在的错误是。(3)纠正错误后,继续实验,图C中物体受到的浮力F浮=N。(4)物体排开水所受的重力G排=N。(5)实验结果表明:浸在水中的物体受到的浮力物体排开水所受到的重力。(6)纠正错误后,物体从刚接触水面到浸没水中,水对溢水杯底的压强(选填“逐渐增大”“逐渐减小”或“保持不变”)。物体的体积是m3。你认为通过本实验获得的数据(选填“能”或“不能”)计算出此物体的密度。热点考向探究1.2等于溢水杯未注满水(或水面未跟溢水口相平)1.2保持不变1.210-4能
