2018年八年級物理下冊9浮力和升力專題訓練四浮力的實驗和計算課件新版粵教滬版20180815147

1、專題訓練( 四 ) 浮力的實驗和計算 浮力的實驗與計算是中考的重點與難點,題型涉及填空題、實驗題、計算題。一般結(jié)合密度、二力平衡等相關(guān)知識考查。 類型1 探究影響浮力大小的因素 1.同學們用塑料瓶和細沙等實驗器材探究 “ 影響浮力大小的因素 ” 。他們根據(jù)生活經(jīng)驗提出了如下三種猜想,并舉出了相應的實例: 猜想一:浮力的大小與物體的密度有關(guān),實例:鐵塊可以在水中下沉,木頭可以浮在水面上; 猜想二:浮力的大小與液體的密度有關(guān),實例:雞蛋可以在水中下沉,在鹽水中可以浮起來; 猜想三:浮力的大小與浸入液體的深度有關(guān),實例:在游泳池里,人越往下蹲,感覺到水向上托自己的力越大。 為了驗證以上猜想是否正確,

2、同學們選擇了裝入細沙的塑料瓶和其他實驗器材進行探究,實驗過程如圖所示。 ( 1 )根據(jù)實驗步驟c和d可以驗證猜想三是 錯誤 ( 選填“ 正確”或“ 錯誤” )的; ( 2 )要驗證猜想一是否正確,可以在塑料瓶中 添加一些細沙 ( 需要重新進行a實驗 )后再進行探究; ( 3 )同學們討論認為,猜想一和猜想二中的實例反映了物體的沉與浮可能與密度有關(guān),要選用一個能漂浮在圖e中鹽水上的物體時,物體的密度應小于 1.1 g/cm3( 計算結(jié)果保留一位小數(shù) )。 類型2 探究浮力的大小與排開液體的重力的關(guān)系 2.如圖是小宇同學 “ 探究浮力的大小” 的實驗裝置及實驗過程。 【實驗預備】 ( 1 )彈簧測

3、力計的量程是 05 N; ( 2 )彈簧測力計的分度值是 0.2 N; 【收集數(shù)據(jù)】 ( 1 )比較甲、丙可以求出物體受到的浮力等于 1 N; ( 2 )比較乙、丁可以求出 物體排開液體的重力 等于1 N; 【實驗結(jié)論】比較【收集數(shù)據(jù)】中( 1 )、( 2 )的結(jié)果可以得出結(jié)論:浸在液體里的物體受到 豎直向上 ( 填方向 )的浮力,浮力的大小等于 物體排開液體的重力 ,這就是著名的 阿基米德 原理。 【實驗評估】為減少誤差,要求在浸入被測物體前,溢水杯中的水面必須 與溢水口相平 。 類型3 利用浮力測密度 3.小明發(fā)現(xiàn)橙子放入水中會下沉,于是想辦法測量它的密度。 ( 1 )將托盤天平放在水平桌

4、面上,將標尺上的游碼移至零刻度線處,調(diào)節(jié)平衡螺母,直到指針指在 分度盤的中央 ; ( 2 )用天平測量橙子的質(zhì)量,天平平衡時砝碼和游碼的位置如圖所示,橙子的質(zhì)量為 162 g,小明利用排水法測得橙子的體積為150 cm3,則橙子的密度為 1.08103 kg/m3; ( 3 )做實驗時,小明若先用排水法測出橙子的體積,再用天平測出橙子的質(zhì)量,這樣測得的密度值將比真實值 大 ( 選填“ 大” 或“ 小” ); ( 4 )小亮不用天平,利用彈簧測力計、細線、盛有水的大燒杯等器材也測出了橙子的密度。請你將他的測量步驟補充完整,已知水的密度為水。 用彈簧測力計測出橙子的重力G; 將橙子浸沒在水中,讀出

5、彈簧測力計的示數(shù) F ; 橙子密度的表達式為橙= ?水 ?-?( 用測出的物理量和已知量的字母表示 )。 類型4 浮力的計算 4.如圖a所示,一長方體木塊質(zhì)量為0.12 kg,高為4.0 cm;將木塊平穩(wěn)地放在水面上,靜止時木塊露出水面的高度為2.0 cm。如圖b所示,利用金屬塊和細線,使木塊浸沒水中且保持靜止狀態(tài)。g取10 N/kg,求: ( 1 )木塊的密度木; ( 2 )細線對木塊的拉力 F。 a b 解:( 1 )因木塊漂浮時,受到的浮力和自身的重力相等,即F浮=G木 由F浮=水gV排和F浮=G木=m木g=木V木g可得 水gV排=木V木g 由題意可知,木塊排開水的體積V則木塊的密度 1

6、1木=?水=2水=21.0103 kg/m3=0.5103 kg/m3 木?排1排= V2木 ( 2 )由F浮=gV排可得,木塊完全浸沒時受到的浮力 F浮=2 F浮=2 G木=2 m木g 因木塊在水中靜止時處于平衡狀態(tài),木塊受到豎直向上的浮力、豎直向下的拉力和重力,由力的平衡條件可得F浮=G木+F 則細線對木塊的拉力 F=F浮-G木=2 m木g-m木g=m木g=0.12 kg10 N/kg=1.2 N 5.小金學了浮力的知識后,想制造一臺浮力秤,他將一段密度為0.5103 kg/m3、粗細均勻的木料先進行不吸水處理,再將其豎立水中,如圖所示。這段木料長為40 cm,橫截面積為0.1 m2,其上

7、表面可以作為秤盤( g=10 N/kg ),問: ( 1 )質(zhì)量為0的刻度線的位置在哪里? ( 2 )距離上表面10 cm處的刻度對應的質(zhì)量為多少? 解:( 1 )木料的體積V=Sh =0.1 m20.4 m=0.04 m3 由?=?得木料的質(zhì)量 m0=V=0.5103 kg/m30.04 m3=20 kg 木料處于漂浮狀態(tài),浮力等于重力,即 F浮=G=m0g=20 kg10 N/kg=200 N 排開水的體積 V排=?浮水=?200 N1.0103kg/ m310 N/ kg?排?=0.02 m3 沒入水中的高度h0=0.02m3=0.2 m 0.1m2因為木料上沒有放物體,故浮力秤的0刻度

8、線在距木料下表面0.2 m處。 ( 2 )距離上表面10 cm處時,浮力秤受到的浮力 F浮=水gV排=1.0103 kg/m310 N/kg( 0.4 m-0.1 m ) 0.1 m2=300 N 物體的重力G物=F浮-G =300 N-200 N=100 N 物體的質(zhì)量m物=?物?=100 N=10 kg 10 N/ kg6.如圖所示,將邊長為5 cm的實心正方體木塊輕輕地放入裝滿水的溢水杯中,木塊靜止時從杯中溢出水的質(zhì)量為0.1 kg( g取10 N/kg )。求: ( 1 )木塊受到的浮力; ( 2 )木塊的密度; ( 3 )木塊下表面受到水的壓強。 解:( 1 )木塊受到的浮力 F浮=

9、G排=m排g=0.1 kg10 N/kg=1 N ( 2 )正方體木塊的體積V木=( 0.05 m )3=1.2510-4 m3 因為木塊漂浮,所以G木=F浮=1 N 因為G木=m木g=木V木g 所以木塊的密度 木=?=木?木1 N10 N/ kg1 .2510-4 m3 kg/m3 =0.8103( 3 )由于木塊漂浮,根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因可知,木塊下表面受到的水的壓力F=F浮=1 N 木塊的底面積S=( 0.05 m )2=0.0025 m2 木塊下表面受到水的壓強 ?p=?=1 N=400 Pa 20.0025m7.如圖甲所示,一個邊長為1 m的正方體物體靜止在湖底,上表面離水面深度為h。

10、現(xiàn)用一根粗細和重力不計的繩子將該物體從湖底豎直向上拉,直至完全拉出水面。在整個拉動過程中物體始終保持0.1 m/s的速度勻速運動,拉力的大小隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示( g=10 N/kg )。求: ( 1 )物體在露出水面前受到的水的浮力; ( 2 )物體的密度; ( 3 )物體靜止在湖底時上表面受到的水的壓力。 解:( 1 )物體的體積V=1 m3 物體在露出水面前排開水的體積V排=V=1 m3 則物體在露出水面前受到的水的浮力 F浮=水gV排=1.0103 kg/m310 N/kg1 m3=1 104 N ( 2 )由圖像可知,將物體完全拉出水面時的拉力 F=G=3 104 N 由G=mg可得物體的質(zhì)量 ?m=?=3104N=3 103 kg 10 N/ kg?=?物體的密度=3103kg( 1 m )3 kg/m3 =3 103 ( 3 )由圖乙可知,物體從湖底上升至其上表面到達水面用時30 s,故物