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文檔簡介
10.(考點解讀)(解析版)
1、浮力產(chǎn)生的原因
(1)浮力:浸在液體或氣體里的物體受到液體或氣體豎直向上的托力叫做浮力;
(2)浮力的產(chǎn)生原因:物體下表面受到向上的壓力大于物體上表面受到的向下的壓力;
(3)浮力方向:豎直向上,施力物體是液(氣)體。
2、探究影響浮力大小因素的實驗
【實驗?zāi)康?、原理、方法?/p>
①實驗?zāi)康模禾骄坑绊懜×Υ笮〉囊蛩兀?/p>
②實驗原理:F醇G-F設(shè);
③實驗方法:稱重法、控制變量法。
【實驗器材】
彈簧測力計、水、鹽水、細線、燒杯、小石塊。
【器材作用】
①彈簧測力計:測量拉力;
②細線:連接實驗器材;
③小石塊、金屬塊:實驗對象;
④水、鹽水:改變液體密度;
⑤燒杯:盛裝液體。
【實驗步驟】
步驟①用彈簧測力計測量石塊在空氣中的重力;
步驟②把石塊慢慢浸入水中,直至石塊完全沒入水中,并觀察彈簧測力計讀數(shù)變化;
步驟③把水換成鹽水,重復(fù)步驟②;
步驟④把小石塊換成金屬塊重復(fù)上面三個步驟;
步驟⑤記錄數(shù)據(jù),整理器材。
【實驗結(jié)論及應(yīng)用】
(1)浮力大小跟浸入液體(水)中的體積有關(guān);
(2)浸入液體中的體積一定時,浮力大小跟物體所在深度無關(guān);
(3)比較步驟二、三可知,浸入液體中的體積一定時,浮力大小跟液體密度有關(guān),密度大
的浮力大。
3、阿基米德原理及應(yīng)用
(1)阿基米德原理:浸入液體里的物體受到向上的浮力,浮力的大小等于它排開的液體受
到的重力;
(2)公式表示:%=%=0液匕記;
(3)液體對物體的浮力與液體的密度和物體排開液體的體積有關(guān),而與物體的質(zhì)量、體積、
重力、形狀、浸沒的深度等均無關(guān)
(4)適用條件:液體(或氣體)。
4、浮力大小的計算
浮力大小的計算方法:
(1)兩次稱量求差法FS=FI-F2
(2)二力平衡法F聲G物
(3)阿基米德原理法尸浮=6排。
哀的合看十或K利怯
考點1浮力產(chǎn)生的原因
【典例1-1】(2022秋?永州期末)下列事實中沒有受到浮力作用的物體有()
A.人浮在死海的水面上讀書
B.乒乓球從水里升起
C.拋入水中的石塊正在快速下沉
D.太空中的宇宙飛船
【答案】D。
【解答】解:
A、浮在死海水面上的人受到水的浮力,人之所以能浮在死海水面上,就是因為受到的浮
力等于重力,故A不符合題意;
B、從水里升起的乒乓球受到水的浮力,乒乓球之所以從水中升起,就是因為受到的浮力
大于重力,故B不符合題意;
C、拋入水中的石塊正在快速下沉,受到水的浮力,石塊之所以快速下沉,就是因為其浮
力遠小于石塊的重力,故C不符合題意;
D、太空中沒有空氣,故太空中的宇宙飛船不受到浮力,故D符合題意。
故選:D。
【典例1-2]用乒乓球做以下小實驗:
(1)神舟十三號航天員王亞平在“天宮課堂”上把一個乒乓球放入一杯水中,松手后乒
乓球保持靜止,如圖1,乒乓球不受到(選填“受到”或“不受到”)浮力。
(2)如圖2,從倒置的漏斗口向下吹氣,乒乓球不會掉下來,說明流速大的地方壓強
小。
圖1圖2
【答案】不受到;小。
【解答】解:由于水在太空中處于失重狀態(tài),不會對乒乓球產(chǎn)生壓力,所以乒乓球在水
中不受到浮力;
(2)當(dāng)向下用力吹氣時,增大乒乓球上方的空氣的流動速度,壓強減小,乒乓球下面的
壓強不變,乒乓球下面的壓強大于上面的壓強,乒乓球在壓強差的作用下掉不下來。
故答案為:不受到;小。
【變式1-1](2022秋?徐匯區(qū)期末)如圖所示,裝有水的柱狀容器置于水平地面上,正方
體物塊懸浮在水中,其上表面與水面平行,若物塊上表面受到水的壓力為Fi、下表面受
到水的壓力為F2、受到的重力為G、受到的浮力為F浮,則()
B.Fi與F2是一對平衡力
C.Fi與F2的合力大小大于F浮
D.Fi與F2的合力大小等于G
【答案】D。
【解答】解:AB、液體壓強隨深度的增加而增大,由于下表面所處的深度較大,因而受
到的液體壓強較大,根據(jù)F=pS,受力面積相同,下表面受到的液體壓力較大,即Fi小
于F2,而一對平衡力應(yīng)滿足的條件:大小相等,方向相反,作用在同一物體上,作用在
一條直線上;由于這兩個力大小不等,故不是平衡力,故AB錯誤;
CD、物體上表面與水面平行,根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因可知,上、下表面受到水壓力的合力
大小F<c=F浮,
正方體物塊M懸浮在水中,則F;*=G,所以F;,=G,故C錯誤,D正確。
故選:D。
【變式1-2](2022春?新野縣校級月考)賽龍舟是我國端午節(jié)的傳統(tǒng)活動。龍舟靜止在湖
面上時,受到浮力的施力物體是水。比賽時,龍舟間需間隔一定距離,防止并列的
兩龍舟相碰,這是由于快速行駛的龍舟帶動水流速度變大,壓強變小(選填“變大”、
,,變小”或“不變”)。
【答案】水;變小。
【解答】解:(1)龍舟靜止在湖面上時,受到的浮力是水施加的,因此浮力的施力物體
是水:
(2)快速行駛的龍舟帶動水流速度變大,壓強變小,產(chǎn)生向內(nèi)的壓強差,因此,比賽時,
龍舟間需間隔一定距離,防止并列的兩龍舟相碰。
故答案為:水;變小。
考點2探究影響浮力大小因素的實驗
【典例2-1】(2022春?洪山區(qū)期中)小紅用彈簧測力計、鐵圓柱體、兩個相同的大燒杯做
“探究影響浮力大小的因素”的實驗,其實驗步驟和彈簧測力計示數(shù)如圖所示。下列說
法正確的是()
B.由甲、乙、戊三圖實驗,可探究浮力大小與液體密度的關(guān)系
C.由甲、乙、丁三圖可知,物體浸入液體的深度越深,所受浮力越大
D.再增加一個體積和鐵圓柱體相等的銅圓柱體,可探究浮力大小與物體密度的關(guān)系
【答案】D。
【解答】解:A、由稱重法測浮力可得,鐵圓柱體浸沒在水中所受浮力大小為:F浮=6
-F=5N-1N=4N,故A錯誤;
B、探究浮力大小與液體密度的關(guān)系,要控制排開液體的體積相同,而乙、戊中排開液體
的體積不同,故B錯誤;
C、由阿基米德原理可知,物體受到的浮力大小只與液體的密度、排開液體的體積有關(guān),
與物體浸入液體的深度無關(guān),故C錯誤;
D、探究浮力大小與物體密度的關(guān)系,要控制液體的密度、排開液體的體積不變,只改變
物體的密度,故增加一個體積和鐵圓柱體相等的銅圓柱體,可探究浮力大小與物體密度
的關(guān)系,故D正確。
故選:D。
【典例2-2】(2023?順義區(qū)校級模擬)請完成下面研究浮力的實驗中的相關(guān)問題。
:--r--
Tn
1T
-4F1F3
AF2一
三
1十
H
;*
-
I
<
甲乙丙丁戊
(1)取一鐵塊,把它掛在彈簧測力計的掛鉤上,如圖甲所示。當(dāng)鐵塊浸入水中的體積緩
慢增大時,鐵塊受到的浮力的大小變化是增大。
(2)探究物體所受浮力大小與它排開的水所受的重力的關(guān)系的實驗過程如下:
①如圖乙所示,用彈簧測力計測出石塊的重力Fi;
②如圖丙所示,用彈簧測力計測出空燒杯的重力F2;
③如圖丁所示,把石塊浸入盛滿水的溢水杯中,用該空燒杯盛接從溢水杯里排出的水,
當(dāng)石塊全部浸入水中時.,讀出彈簧測力計的示數(shù)F3;
④如圖戊所示,用彈簧測力計測出該燒杯和排出的水的總重力F4。
用Fl、F2、F3、F4表示,實驗中測得石塊所受的浮力F評為FI-F3,它排出的水所
受的重力G排為F4-F2。根據(jù)該實驗的測量數(shù)據(jù),可得出物體所受浮力大小與它排
開的水所受的重力的定量關(guān)系是物體所受浮力的大小等于排開水的重力(或F|-F3
=F4-FT)
【答案】(1)增大;(2)F1-F3;F4-F2:物體所受浮力的大小等于排開水的重力(或
Fi-F3-F4-F2)0
【解答】解:(1)圖甲中,當(dāng)鐵塊浸入水中的體積緩慢增大時,鐵塊排開水的體積變大,
根據(jù)F浮=pgV排可知,鐵塊受到浮力大小的變化是增大;
(2)根據(jù)稱重法可知,石塊所受的浮力為Fi-F3;
排出水的重力F4-F2;
物體所受浮力大小與排開水的重力的定量關(guān)系是:物體所受浮力的大小等于排開水的重
力(或Fl-F3=F4-F2)。
故答案為:(I)增大;(2)Fl-F3;F4-F2i物體所受浮力的大小等于排開水的重力(或
F]-F3=F4-F2)o
【變式2-1](2022秋?南昌期末)為了探究影響浮力大小的因素,某校學(xué)習(xí)小組設(shè)計了如
下兩次實驗:如圖1所示:
圖1圖2
(1)比較圖甲、乙、丙,說明浮力的大小與物體排開液體的體積有關(guān)。
(2)比較圖丙可知,浮力的大小與液體的密度有關(guān)。
如圖2所示,用木塊、彈簧測力計、溢水杯和小桶進行實驗:
(3)木塊受到的浮力F淖=1.2N。
(4)木塊排開的水所受的重力G?=1.2N?
(5)比較數(shù)據(jù)可知:浮在水上的木塊受到的浮力大小等于(大于/等于/小于)它排
開的水所受的重力。
【答案】(1)物體排開液體的體積;(2)丙?。唬?)1.2;(4)1.2;(5)等于。
【解答】解:(1)根據(jù)稱重法測浮力:F浮=G-F,因3.2NO.4N圖丙中金屬塊受到
的浮力比圖乙中金屬塊受到的浮力大,圖乙中排開液體的體積大于丙中排開液體的體積,
排開液體的密度相同,說明浮力的大小與排開液體的體積有關(guān)。
(2)研究浮力的大小與液體的密度有關(guān),要控制排開液體的體積相同,故比較圖丙丁知,
浮力的大小與液體的密度有關(guān)。
(3)木塊的重力G=1.2N,根據(jù)漂浮的特點,受到的浮力Fn=G=1.2N。
(4)木塊排開的水所受的重力等于桶與水的總重與空桶的重力之差:
Gmk=L6N-0.4N=1.2N。
(5)比較(3)、(4)的數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)浮力大小等于排開液體重力。
故答案為:(1)物體排開液體的體積;(2)丙?。唬?)1.2;(4)1.2;(5)等于。
【變式2-2](2023?碑林區(qū)校級四模)(1)如圖是小亮同學(xué)用壓強計“探究影響液體內(nèi)部
壓強大小的因素”的實驗裝置。
①比較圖乙和圖丙,可以得出結(jié)論:同種液體,深度越深,液體的壓強越大(選填
“小”或“大”)。
②比較圖乙和圖丁,得出“液體密度越大,液體的壓強越大”的結(jié)論,你認為小亮的判
斷是不合理的(選填“合理"或‘‘不合理"),原因是沒有控制深度相同。
(2)小亮還通過如圖的步驟進行了“浮力的大小可能與哪些因素有關(guān)”的實驗:
①對A、C、D三圖中的實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)進行分析,得出下列結(jié)論:物體浸沒后,浮力的
大小與深度無關(guān)(選填“有關(guān)”或“無關(guān)”)。
②分析D、E兩圖中的實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù),可得出結(jié)論:物體受到的浮力大小還與液體的
密度有關(guān)。
③根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)計算出物體的密度為4X1Q3kg/m3,如考慮物體具有吸水性,則
計算的結(jié)果比物體的真實密度偏大(選填“小”或“大”)。
【答案】(1)①大;②不合理;深度;(2)①無關(guān);②密度;③4X103;大。
【解答】解:(1)①因為液體壓強大小是通過壓強計的U形管中兩側(cè)液體的高度差來顯
示的,且高度差越大說明液體壓強越大,比較圖乙和圖丙可知液體密度相同,而探頭所
處液體深度不同,因此由圖可知同種液體,深度越深,液體的壓強越大;
②液體壓強與液體的深度和密度有關(guān),研究與其中一個因素的關(guān)系時,要控制另外一個
因素不變,比較圖乙和圖丁可知液體密度不同且探頭所處液體深度也不同,因此得出''液
體密度越大,液體的壓強越大”的結(jié)論是不合理的;
(2)①觀察A、C、D圖的實驗數(shù)據(jù)可知,彈簧測力計示數(shù)相同,根據(jù)稱重法F浮=G-
F爾可知F浮c=G-F術(shù)c=4N-3N=lN,FD=G-F小D=4N-3N=1N,浮力相同,即
浮力的大小與深度無關(guān);
②觀察D、E兩圖的實驗數(shù)據(jù)可知,物體排開的液體的體積相同,深度相同,液面的密
度不同,彈簧測力計示數(shù)不相同,根據(jù)稱重法F浮=6-F小可知F浮D=G-F”=4N-
3N=1N,F}J.E=G-F欣E=4N-3.2N=0.8N,浮力不相同,即可得出結(jié)論:物體受到的
浮力大小還與液體的密度有關(guān);
③由圖A、C可知,物體完全浸沒在水中受到的浮力:Fi?c=G-F?;c=4N-3N=1N;
由Fif.=p濃gV棒可得物體的體積為V=V排=,'%-=---------------------------=1
gP水10N/kgX1.0X103kg/m3
X1O4m3;
又根據(jù)G=mg=pVg可得p物體=且=--------------=4X103kg/m3,
JlON/kgXlX10~4m3
如考慮物體具有吸水性,則在物體被完全浸入水中后,由于吸水性,最后彈簧測力計的
示數(shù)將變大,根據(jù)稱重法F,i=G-F小可知浮力將偏小,山F3=p?gV非可得物體的體
積為v=v#=_啊一將偏??;最后根據(jù)p物體=且求出物體的密度比物體的真實密度偏
gP水gv
大。
故答案為:(1)①大;②不合理;深度;(2)①無關(guān);②密度;③4X103;大。
考點3阿基米德原理及應(yīng)用
【典例3-1】(2022春?重慶月考)如圖所示,邊長為0.1m的實心正方體木塊,密度為0.5
XICpkg/n?,在繩子拉力作用下浸沒在某種液體中。繩子拉力為3N,容器底面積為200cm2,
下列說法正確的是()
A.浸沒時木塊所受浮力為10N
B.剪斷細線,木塊靜止時露出液面體積為300cm3
C.剪斷細線,木塊靜止時,容器對桌面壓強變化量為150Pa
D.剪斷細線,木塊靜止時,液體對容器底部壓強變化量為150Pa
【答案】D。
【解答】A、木塊的體積為:”=(0.1m)3=lX10-3m3,
木塊的重力為:G*=m木g=p木V木g=0.5X103kg/m3X1XIO3m3XION/kg=5N,
木塊在重力、拉力和浮力的作用下靜止,由力平衡條件可知,木塊受到的浮力:F;?=G
本+F拉=5N+3N=8N,
因此浸沒時木塊受浮力為8N,故A錯誤;
B、浸沒時:V排=%=lX107m3,
液體密度:
33
P液-----------———=0.8X10kg/m,
33
次gV排10N/kgXlXlQ-m
由于F?。綠木,所以剪斷細線,木塊會上浮直至漂浮,根據(jù)物體的浮沉條件可知,當(dāng)木
塊漂浮時受到的浮力為:F浮'=G=5N,
此時木塊排開液體的體積為:
V—=--------------------------=6.25X10-4m3,
33
P液g0.8X10kg/mX10N/kg
則露出的體積為:V露=丫木-V-=IX10_3m3,6.25X104m3=3.75X104m3=375cm3,
故B錯誤;
C、容器對桌面的壓力等于液體的重力、木塊的重力和容器重力之和,剪斷細線后,木塊
靜止時,三者的重力大小不變,所以容器對桌面壓力不變,容器的底面積不變,故容器
對桌面壓強不變,即剪斷細繩前后,容器對桌面壓強變化量為0,故C錯誤;
D、剪斷細繩前后,容器中液面降低的高度為:Ah=匣=37/耳:=i87中m=
S容200cm2
0.01875m,
液體對容器底的壓強變化量為:Ap=pgh=0.8X103kg/m3X1ON/kgX0.01875m=150Pa,
故D正確。
故選:D。
【典例3-2](2023春?沙坪壩區(qū)校級月考)邊長為0.1m的正方體金屬塊放在面積為1m2
的水平桌面上,金屬塊對桌面的壓強是8義l()3pa,則該金屬塊對桌面的壓力為80N;
若將此金屬塊浸沒在某種液體中,彈簧秤的讀數(shù)為69N,則該液體的密度為1.1X103
kg/m3o
【答案】80:1.1X?。
【解答】解:
(1)正方體金屬塊放在面積為In?的水平桌面匕桌面的受力面積:
S=L2=(0.1m)2=lX102m2,
由P=E可得,金屬塊對桌面的壓力:
s
F";=pS=8X103PaXIX10*2m2=80N;
(2)因正方體金屬塊放在水平桌面上,則金屬塊的重力G=F”;=80N:
若將此金屬塊浸沒在某種液體中,金屬塊受到液體的浮力:
F浮=G-F拉'=80N-69N=11N,
因金屬塊浸沒液體中,則金屬塊的體積:丫排=丫=1?=(0.1m)3=1X103m3,
根據(jù)F浮=p濃gVj向得液體的密度:
p液=上?-=---------———77-^-=1.1X103kg/m3。
JJ
gV排10N/kgXlX10-m
故答案為:80;1.1X1O3?
【變式3-1](2022秋?奉賢區(qū)期末)如圖所示,水平桌面上兩個相同的長方體玻璃缸裝滿
了水,水中分別漂浮著大、小兩只玩具鴨。甲、乙兩圖中水對缸底的壓強分別為pi和P2,
缸對桌面的壓強分別為P3和P4。兩只玩具鴨受到的浮力分別為F]和F2,則它們的大小
關(guān)系為()
彳;
.產(chǎn)
k_」I——_J
甲乙
A.P1=P2.P3>P4,F(xiàn)l>F2B.P1=P2,P3>P4,F1=F2
C.PI>P2,P3=P4,F(xiàn)1>F2D.Pl—P2,P3=P4,F(xiàn)l>F2
【答案】D?
【解答】解:(1)由圖和題意可知,甲、乙兩個完全相同的玻璃缸裝滿了水,玩具鴨放
入后水的深度h仍然相同,
根據(jù)p=pgh可知水對容器底部的壓強相等,即:pi=p2;
(2)因甲、乙兩個玻璃缸完全相同裝滿水時,水的質(zhì)量相等,根據(jù)水平面上物體的壓力
和自身的重力相等可知,甲、乙兩個玻璃缸裝滿水時對桌面的壓力相等;
由于玩具鴨子在水中漂浮,根據(jù)漂浮條件和阿基米德原理可知:6物=尸浮=6”,即玩具
鴨的重力與溢出水的重力相等,所以漂浮著玩具時玻璃缸對桌面的壓力仍然相等,由于
玻璃缸完全相同(底面積相同),則由p=E可知,此時兩玻璃缸對桌面的壓強相等,
s
即:P3=P4;
(3)甲、乙兩缸中裝滿了水,玩具鴨子漂浮,根據(jù)圖示可知,甲缸中鴨子排開水的體積
大,根據(jù)F浮=p水且丫排可知,甲缸中鴨子受到的浮力大,即:FI>F2。
故選:D。
【變式3-2](2022春?新洲區(qū)期末)小明為了“探究浮力的大小跟排
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