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文檔簡介
第十章浮力
一、考點知識梳理
(一)浮力
1、浮力
(1)定義:浸在液體(或氣體)中的物體會受到向上的力,這個力叫做浮力。
(2)浮力的施力物體是液體(或氣體),方向是豎直向上。
練習:輪船、鴨子等能浮在水面上,是山于受到水向上的浮力。而在水中搬石頭比在空
氣中搬石頭輕,也是由于石頭受到了浮力的作用。
(3)浮力產(chǎn)生的原因:浸在液體(或氣體)中的物體,受到液體(或氣體)對物體向上的壓
力大于向下的壓力,向上、向下的壓力差即浮力。
注意:所謂盡早液體中的物體,既包括漂浮在液體表面的物體,也包括沉入液體中的物
體,但不包括浸在液體中但下表面不在液體中或與容器下表面結(jié)合緊密的物體。例如插入河
底淤泥中的木樁和一粘在杯底上的鐵塊都不受水的浮力。浸在氣體中的物體也受到氣體對它
豎直向上的浮力,但一般情況下不考慮氣體對物體的浮力。
(3)利用彈簧測力計測浮力:
根據(jù)力的平衡原理,因為物體浸在水中時,受到三個力的作用——重力G、彈簧測力計
的拉力F揚和浮力F浮,其中重力方向豎直向下,彈簧測力計的拉力和浮力的方向都是豎直向
上,根據(jù)同一直線上力的合成,可知F后G-F拉。這樣利用稱重法可測浮力的大小。
練習:一個物體掛在彈簧測力計下,示數(shù)為30N,浸沒在水中時,示數(shù)為20N,則物體
所受浮力的大小為為N,方向是豎直向上。此時物體受重力、拉力和逐力的作用,物體所受
的力的施力物體分別為地球、掛鉤和液體。
2、決定浮力大小的因素
(D物體在液體中所受浮力的大小不僅與液體的望度有關(guān);還與物體排開液體的體積有
關(guān),而與浸沒在液體中的深度無關(guān)。
注意:在判斷浮力大小時,要首先根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因確定物體是否受到浮力作用,不
能誤認為只要物體浸在液體中就受浮力作用。
(2)彈簧測力計下掛著一個物體,當物體逐漸浸入水中時,彈簧測力計的示數(shù)逐漸減小,
物體受到的浮力逐漸增大。將一個空心的金屬球浸沒在水中并上浮,隨著露出水面的體積逐
漸增大時,球所受的浮力將逐漸變小,球所受的重力丕變,當球浮在水面靜止時,所受浮力
I
和它的重力相等。
注意:所謂“物體排開的液體的體積”是指物體浸入液體的部分的體積,這部分體積排
開了本來處于這一位置的液體。物體浸入液體中的體積逐漸變大,物體受到的浮力也隨著增
大,這表明物體受到的浮力的大小與浸沒在液體中的體積有關(guān),不能理解為與浸沒在液體中
的深度有關(guān)。
(二)阿基米德原理
1、阿基米德的靈感
(1)兩千多年前,古希臘學者阿基米德跨進盛滿水的浴缸時,看見浴缸里的水向外溢,
他想到:物體浸在液體中的體積,就是物體排開液體的體中,從而找到了測量王冠佳枳的方
法,最終準確鑒定出王冠是否由純金制成。
(2)物體浸在液體中的體積越大,液體的密度越大,它所受的浮力就越大。因此,我們
推想,浮力的大小跟物體排開液體的質(zhì)量密切相關(guān),而液體的重力大小跟它的質(zhì)量成正比,
因此可以進一步推想,浮力的大小跟排開液體所受的電力也密切相關(guān)。
2、阿基米德原理
(1)實驗:浮力大小與物體排開液體所受的重力的關(guān)系
①用彈簧測力計測出物體所受的重力小桶所受的重力G2;
②把物體浸入液體,讀出這時彈簧測力計的示數(shù)為F?(計算出物體所受的浮力F浮
=G~Fi)并且收集物體所排開的液體;
③測出小桶和物體排開的液體所受的總重力G3,計算出物體排開液體所受的重力G推
=GS-G2o
⑵內(nèi)容:
浸在液體中的物體受到向上的浮力,浮力的大小等于它排開液體所受的重力。
練習:浸在水中的蘋果受到豎直包上的浮力,浮力的大小等于蘋果排開的水所受的重力。
(3)公式:F>?=G昨=P泄gV加
(4)從阿基米德原理可知:浮力的只決定于液體的密度、物體排開液體的體積(物體浸
入液體的體積),與物體的形狀、密度、質(zhì)量、體積、及在液體的深度、運動狀態(tài)無關(guān)。
注意:阿基米德原理當中提到的體積是浸入液體中的物體排開的液體的體積,也就是物
體浸入到液體里的那部分物體的體積。當物體全部浸沒時,V#=V物,當物體部分浸入液體中
時.,V水V物。原理中所說的密度指的是物體浸入到什么物質(zhì)當中,這種物質(zhì)的密度,而不是
浸入的物體的質(zhì)量。
2
3、浮力大小的計算方法
(1)稱重法
把物體掛在彈簧測力計上,記下彈簧測力計的示數(shù)為G,再把物體浸入液體中,記下彈
簧測力計的示數(shù)F,則F;¥=G-F。
(2)壓力差法
這是利用浮力產(chǎn)生的原因,F(xiàn);y=F向廠F向下,該方法適用于高度已知的形狀規(guī)則的正方體、
長方體或圓柱體。
(3)公式法
這是利用阿基米德原理,F(xiàn)MGxnutgnp^gVa普遍適用于計算任何形狀物體受到的
浮力。
(4)平衡法
即物體漂浮或懸浮時,物體處于平衡狀態(tài):F"G。
(三)物體的浮沉條件及應(yīng)用
1、物體的浮沉條件
狀態(tài)F浮與G物V排與V物對實心物體P物與P液
上浮F浮>6物P物<P液
下沉F浮VG物Vtt=V的P物〉P液
懸浮F浮=6物P物二P液
漂浮F浮=6物V排<丫物P物〈P液
注意:總有同學認為“上浮的物體受到的浮力大,下沉的物體受到的浮力小”,這種說
法是不正確的。事實上物體的沉浮決定于物體受到的浮力和物體重力的大小關(guān)系,而不是只
決定于物體受到的浮力大小。大石塊受到的浮力再大,只要還小于自身的重力,就不會上浮;
小木塊受到的浮力再小,只要還大于自身的重力,就不會下沉。
懸浮與漂浮有相似之處,也有重要區(qū)別。相似之處是:物體都處于平衡狀態(tài),各自所受
重力和浮力是大小相等的一對平衡力。重要區(qū)別是:(1)它們在液體中的位置不同,懸浮是
物體可以靜止在液體內(nèi)部任一地方,而漂浮則是物體靜止在液體表面上;(2)處于懸浮狀態(tài)
的物體,其密度與液體密度相等,處于漂浮狀態(tài)的物體,其密度小于液體的密度,其體積大
于物體排開液體的體積。
通常情況下,判斷物體的浮沉有兩種方法:一是根據(jù)力的關(guān)系來判斷,即根據(jù)浮力和重
3
力的大小關(guān)系,結(jié)合浮沉條件來判斷:二是根據(jù)物體密度與液體密度的關(guān)系來判斷。
2、浮力的應(yīng)用
(1)輪船是采用空心的方法來增大浮力的。輪船的排水量:輪船滿載時排開水的質(zhì)量。
輪船從河里駛?cè)牒@?,由于水的密度變大,輪船浸入水的體積會變小,所以會上浮一些,但
是受到的浮力不變(始終等于輪船所受的重力)。
(2)潛水艇是靠改變自身的重:力來實現(xiàn)上浮或下潛。
(3)氣球和飛艇是靠充入密度小于空氣的氣體來實現(xiàn)升空的:靠改變自身體積的大小來
改變浮力的。
(4)密度計是漫建在液面上來工作的,它的刻度是“上小下大”。
注意:采用空心的辦法增大可以利用的浮力,我們知道,木塊能漂浮在水面上,是因為
木材的密度小于水的密度,如果把木頭挖成空心的獨木舟,可以減小自身的重力,多裝貨物,
以增大可利用的浮力,因此可見,我們要把密度大于水的密度的物質(zhì)做成物體浮于水面,可
采用“空心”的辦法,增大體積從而增大浮力,使物體浮于水面,用鋼鐵做成輪船就是根據(jù)
這?原理。
熱氣球是靠改變自身體積,達到改變浮力大小。利用密度比空氣密度小的氣體,通過充
入或放出氣體的多少來改變自身的體積,從而改變所受浮力的大小來實現(xiàn)升降,氣球和飛艇
都是利用空氣浮力升空的。
二、重點難點解讀
例L人在水中會下沉,卻能漂浮在死海上,那么,是不是浮力的大小跟液體的密度有
關(guān)?小紅找來燒杯、清水、鹽水、細線、彈簧測力計、一塊橡皮泥(不溶于水),想通過實
驗來驗證猜想.
(1)用細線將橡皮泥拴好懸掛在彈簧測力計下,讀出彈簧測力計的示數(shù)H,這就是橡
皮泥受到的___.
(2)把橡皮泥浸沒在清水中,讀出彈簧測力計的示數(shù)展,求出橡皮泥受到的浮力F浮
(3)接下來應(yīng)進行的操作是:,并讀出彈簧測力計的示數(shù),求出橡皮泥
此時受到的浮力.
⑷比較橡皮泥在清水和鹽水中受到的浮力的大小,若兩個力的大小(選填“相
等”或“不相等”),說明浮力的大小和液體的密度有關(guān);反之,則無關(guān).
4
(5)由于橡皮泥的形狀容易發(fā)生變化,小紅認為浮力的大小可能還跟物體的形狀有關(guān),
要繼續(xù)驗證這個猜想,她只需要改變這塊橡皮泥的—,重復(fù)上面步驟中的(填一個
序號),通過比較橡皮泥在同種液體中前后兩次受到的浮力的大小,判斷浮力的大小是否與
物體的形狀有關(guān).
答案:(1)重力;(2)F:-F“(3)把橡皮泥浸沒在鹽水中;(4)形狀;(2).
解析:(1)用細線將橡皮泥拴好懸掛在彈簧測力計下,彈簧測力計的示數(shù)即為橡皮泥受到的重力;
(2)橡皮泥受到的浮力F:=G-F'=F:-E,
(3)接下來的操作是,把橡皮泥浸沒在鹽水一上讀出彈簧測二計的示數(shù),求出橡皮泥此時受到的浮力
(4)椽皮泥在清水中受到的浮力不等于在好水中受到的浮力,說明浮力與液體的密度有關(guān),否則無關(guān);
(5)探究浮力的大小可能還跟物體的形狀有關(guān)時,只需改變物體的形狀,然后浸沒
在水中測出受到的浮力即可.
考點:探究浮力大小的實驗
例2:(2014?荊州)2014年3月8日發(fā)生的“馬航失聯(lián)”事件牽動著億萬國人的心.事發(fā)后
在疑似飛機墜毀海域派出了“藍鰭金槍魚-21”自主式水下航行器進行搜索,如圖所示,假
設(shè)該航行器為圓柱體,長5m,直徑為0.5m.某次它在水下4000m進行搜索時,該航行器受
到海水產(chǎn)生的壓強為Pa,受到海水的浮力為N.(g取10N/kg,海水密度為
1.03X10:'kg/ni\計算結(jié)果用科學計數(shù)法表示,且保留3個有效數(shù)字)
5
答案:4.12X10";1.01X10-.
解析:(1)由公式p=Pgh得,航行署受到的壓強為:
p=pgh=1.03X10:kg/m:X10N/kgX4000m=4.12X10Pa;
7r;:
(2)d=0.5m,則底面積為:S=兀r;=d-3.14X----=1>96xiom,
4I,
V-:=V>-=Sh=1.96X10:m:X5m=9.8X10'.
由阿基米德原理得,航行器受到的浮比為:
5:::
F.=G-:=p7V-:g=l.03X10kg/mX9.8X10'mX10N/kg=l.01X10N.
考點:液體的壓強的計算;浮力大1、的計算
例3:(2014?梅州)將重為3N的小球放人裝有水的容器甲中,靜止的狀態(tài)如圖所示,則小
球所受浮力的大小為—N.小球的體積為—m;,;若向水中加人足量的鹽,小球?qū)ⅰㄟx
填“上浮”“懸浮”或“下沉.).(g取10N/kg)
答案:3;3X10';上浮.
解析:(1)由圖可知,小球處于懸浮狀態(tài),
根據(jù)懸浮條件可知:小球受到的二力FF3N;
F:孽
由F,=pgV-得:V=V-:=——-----------3---------=3X10.餐.
P水gIX10jkg/m3X^NAg
(2)若向水中加入足量的鹽,加體密度燈1/于九:一定,
由F戶PgV:可知:小球受到的浮72大,大于重力,小球?qū)⑸细?
考點:物體的浮沉條件及其應(yīng)7”阿基考看原理.
例4:(2013?柳州)一正方體塑料塊A邊長L=0.2m,密度PFO.5XlOlg/mS;另一正方體
33
B邊長11t=0.1m,密度未知.(水的密度P*=1.0X10kg/m,取g=10N/kg)
(1)塑料塊A的重力是多少?
(2)A、B分別放在水平地面時,B對地面的壓強是A對地血壓強的4.5倍,B的密度是多
少?
6
(3)如圖所示,將B置于A上表面后放入一個水平放置、底面是正方形(邊長1=0.3m)的
水槽,向水槽注入多少體積水后A的底面剛好能離開水槽?
答案:(1)塑料塊A的重力是40N;
(2)B正方體的密度是4.5X10:kg/m:;
(3)向水槽注入8.5X10':m:水后A的底面剛好能離開水槽.
解析:(1)塑料塊A的體積為:=(J.2m):=8>.10'm:,
:p=m/V,...塑料塊的質(zhì)量為JUFPv?=0.5XLvkg/m:/:dX10':I:=4kg,
塑料塊A的重力為G.=nug=4kgX10N/kg=ON;
(2)正方體對水平地面壓強關(guān)系為p:=4.5p.如,5p.gL=P:gl:代入數(shù)值,
并化藺得4.5X0.5X10kg/m-XO.2m=P:X0.1-..”-.信p:=4.5X10kg/m';
(3)正方體B的體積為V:=(1:):=(0.■..):=10:m:,
:::s:
,/p=m/V,/.正方體B的質(zhì)量為M"r'V:=4.5、'xOkg/mX_j=4.5kg,
正方體B的重力為Gr=m:g=4.5kgX10N/\=45N;
兩個物體受到的總重力為G=G.g=40N+45N=85N;
要使正方體A的底面剛好離開水槽,F(xiàn):=G=85N,
?F:=p-gV->
,水槽中注入水的體枳為V“廠一諄一---------子85%---------=8.5X10
P水g1.0X103kg/m3X10N/kg
考點:密度公式的應(yīng)用:重力的計算;壓強的大小及其計算;阿基米德原理
三、鞏固練習熱身:
1.(2014?郴州)小英同學在探究“浮力的大小等于什么”時,做了如圖所示的實驗,四步
實驗中彈簧秤的示數(shù)件、F2、F3、F“下列等式正確的是()
7
A.F浮=F2-F:?B.F浮=F,I-F3C.F浮=F2-FiD.F浮邛2-Fi
答案:A
解析:阿基米德原理:浸在液體中的物心受到向上的浮力作用,浮力大小等于物體排開裱體受到的重力.
根據(jù)稱重法可知,浮力等于物體在浸入液仲后的岸黃測力計小數(shù)之差,所以F,=F「F:;
根據(jù)浸在液體中的物體受到向上的浮力作用?浮力大小等工:仃.排開液即受到的重力.所以F:=F.-F:.
對照選項可知,A正確,BCD錯誤.
故選A.
考點:阿基米德原理
2.(2014?廣西)澳大利亞用“藍鰭金槍魚”水下航行器下海搜索失聯(lián)的“馬航”客機,航
行器在水下下潛的過程中,它受到水的壓強和浮力的說法正確的是()
A.壓強變大,浮力變大B.壓強變大,浮力不變
C.壓強不變,浮力變大D.壓強不變,浮力不變
答案:B
解析:航行器在水下下潛的過程中,水的深度變大,根據(jù)卡”可知,受到水的壓強變大;
航行器在下潛的過程中,排開水的體積不變,根據(jù)阿尸F(xiàn)■理F可知,潛水艇受到的浮力不變.
故ACD錯誤,B正確.
考點:液體的壓強的特點;阿基米德原理
3.(2014?孝感)如圖所示,玻璃水槽中裝有一定深度的水,一正方體木塊漂浮在水面上,
在水槽口下方設(shè)有固定的水平金屬網(wǎng).現(xiàn)緩慢向水槽中注水,使水槽內(nèi)水面上升,直到水面
與水槽口相平.則在注水過程中,木塊下底面受到水的壓力變化情況是()
8
A.先增大,后減小B.先增大,后不變C.先不變,后增大D,一直增大
答案:C
解析:木塊在水中是處于漂浮狀態(tài),即隨著向容器中倒火,在木燈沒有接觸金屬網(wǎng)之前,木塊所處的位置
變高,但所浸入液體中的深度是不變的,即h不變,據(jù)公式p=Pgh可知,木塊底部所受的液體的壓強不變,
而后再由公式XpS可知,木塊底部所受Y&力不變,
當木塊接觸到金屬隨后,由于金屬網(wǎng)是束縛庾得木塊不''.泊次上升,即隨著倒水,木塊浸入水中的深度
不斷增加,據(jù)公式p=Pgh可知,木塊底部學科干匕,.可向液體的壓三殳大,而后再由公式后PS可知,木塊
底部所受的壓力變大.
故選C.
考點:浮力的利用
4.(2014?莆田)如圖所示,將蘋果放在水中,靜止后會漂浮在水面上.若將蘋果露出水面
的部分切掉,余下部分重新放入水中,則余下蘋果將()
A.漂浮B.懸浮C.下沉D.無法確定
答案:A
解析:蘋果處于漂浮狀態(tài),依據(jù)密度與浮況關(guān)系可用P=<P蘋果的密度較均勻,切去一半后仍小于水
的密度,所以仍可處于漂浮狀態(tài).
故選A.
考點:物體的浮沉條件及其應(yīng)用
5.裝有不同液體的甲、乙兩燒杯,放入兩個完全相同的物體,當物體靜止后兩燒杯中液面恰
好相平,如圖所示.液體對甲、乙兩燒杯底部的壓強分別是P”,、Ps液體對兩物體的浮力
分別是F甲、F,,下列判斷正確的是()
圜H
,/?,〃〃
A.P甲>P乙,F甲二F乙B.P甲二P乙,F甲>F乙
9
C.P甲<P乙,F甲二F乙D.P甲二P乙,F甲VF乙
答案:A
解析:兩木塊完全相同,它們在液體穴都是靜上的,施工力平衡,即浮力都等于物體的重力;
.'.Fe=F由于物體在甲中浸入液面的體積比乙中的,故由F,=P:gV;得:Pr>P
"''p=P:gh得,由于灌面高度相同,*,.p=>>.
故選A.
考點:壓強大小比較;浮力的利不
6.(2014?宜昌)同一支密度計先后放在甲、乙兩杯液體中,靜止時所處位置如圖所示,以
下說法正確的是()
中勺
1乙
A.甲液體的密度較小B.乙液體的密度較小
C.密度計在甲液體中受到的浮力小D.密度計在乙液體中受到的浮力小
答案:A
解析:由F,=pgV-得,p-=Ji,匕翹可知,浮力相等,在乙中排開液體的體積小,所以甲的密度小
gv排
于乙液體的密度,所以B錯誤;A正確;
因為密度計在兩種液體中都是漂浮,所以浮力,「丁重力,密度計在甲、乙液體中所受的浮力相等,所以CD
錯誤;
故選A.
考點:物體的浮沉條件及其應(yīng)用
7.(2014?廈門)如圖所示,蘋果漂浮在水面,而梨子卻沉到水底,這是因為()
A.蘋果受到的浮力較大B.蘋果的體積較大
C.梨子受到的重力較大D.梨子的密度較大
10
答案:D
解析:因為蘋果漂浮在水面,梨子沉到水底,排開水的體積未知則灌力大小無法比較,故A錯誤;
因為蘋果和梨子的質(zhì)量未知它們的重力和優(yōu)似無法比戌,故BC諾誤;
因為蘋果漂浮在水面上,不果密度小工小的密度,r.也到水底,梨子密度大于水的密度,所以梨
子的密度較大,故D正確.
故選D.
考點:物體的浮沉條件及其應(yīng)用
8.(2014?濱州)小濱同學看到雞蛋浮在鹽水上面,如圖所示,于是,他沿杯壁緩慢加入清
水使雞蛋下沉,在此過程中,雞蛋受到的浮力F隨時間t的變化圖象可能是()
,“■—.——―-/-I,--?
A.B.C.D.
答案:D
解析:雞蛋漂浮在水面上,浮力等于雞蛋的事',逐井1入清水鹽水的密度減小,當雞蛋密度與鹽水密
度相同時,雞蛋懸浮,浮力還等于雞蛋的重力,隨著清水的商“1口入,鹽水的密度逐漸避小,雞蛋逐漸下
降,但雞蛋排開水的體積不變,根據(jù)浮力?公式可知理交浮力變化情況.
.??雞蛋漂浮和懸浮時所受浮力等于雞蛋的重力
???雞蛋受到的浮力F隨時間t的變化圖象三廢是開始弓力不變,
???雞蛋逐漸卜降,當雞蛋浸沒水后,雞蛋排開水的體積不變,
..?隨著鹽水密度激小,根據(jù)公式FJ:可"4蛋所尋。力逐漸減小,但不會減小到0,
由此分析可知:選項ABC錯,D正確;
故選D.
考點:阿基米德原理
9.(2014?濟寧)將金屬塊掛在彈簧測力計下端,先后浸沒在水和酒精中,金屬塊靜止時彈
簧測力計的示數(shù)如圖中甲、乙所示.則下列關(guān)于金屬塊的幾個物理量計算正確的是()
11
A.在水中受到的浮力為2NB.質(zhì)量為3kg
C.體積為10cm:'D.密度為3.OXIO'kg/n?
答案:D
解析:(1)物體浸沒在液體中受到浮力、重力、拉力作用,其關(guān)系為G=F,+FH,
浸沒在水中:G=F::+F=::,浸沒在酒精中:G=F=;+F匚;,
F::+F:=F-;+F工:>
又由阿基米德原理F,=P-gV:,
P-gV::+Ft:=p-gV::+F=:,
::::
1.0X10kg/mXlON/kgXV-:+2N=0.8:sl0kg/mX10N/kgXV-:+2.2N.
V.;=lX10"m,
物體完全浸沒,故V產(chǎn)VFIX101,故出凄俁;
::
(2)在水中受到的浮力F,=PrgV-=1,X10kg/rXlON/kgX1X10',?=1N,故選項A錯誤
(3)浸沒在水中時,重力G=F.^=1^2N=3N,轉(zhuǎn)量網(wǎng)=---^―=0.3kg;故B錯誤;
J1ON/kg
(4)物I體的密度戶=竺=83kg-3X10:kg/m:,故選項D正確.
V1X104in3
考點:阿基米德原理
10.(2014?隨州)將一方形木塊(體積為VQ放于水中,再將一方形冰塊(體積為VQ放
于木塊上,靜止時水面正好和木、冰交界面共面(如圖),已知水、冰、木密度之比為10:
9:8,則V*:V木為(說明:圖中冰塊、木塊大小不具暗示意義)()
A.9:8B.8:9C.1:8D.2:9
12
答案:D
解析:當木塊完全浸沒時,將冰塊和木塊作為整體進行分析,此時賽浮,浮力等于木塊和冰塊的總重力,
即G用-=F”
貝%PgVg+p-gV-=P-gV
p-ip:p-=10:9:8,
.V冰_P水-P木_]0_8_2
“木P冰9§
故選D.
考點:物體的浮沉條件及其應(yīng)用
11.(2014?泉州)把體積為2.0X10%的物塊放入水中,當它靜止時浸入水中的體積為
3
1.6X1071n3,則該物塊受到的浮力大小為N,該物塊的密度為—kg/m.(P水
=1.0X10'kg/m'1)
答案:16;0.8X10:
v:::
解析:該物塊受到的浮力大小為FK=P-V,,:=1.0.Okg/m\10N/kgX1.6X10m=16N;
把體積為2.OX10%的物塊放入水中,當它*止時學亂掰浸入"中的體積為1.6X10",則該物塊漂浮在
水面上;
F^=G=Jng=P>>Vg
P>-=-^=------------------------=0.8XxO:kg/m:.
Vg2.0X10~m3X10NAg
考點:浮力大小的計售
12.(2014?廈門)圖中,杠桿調(diào)平衡后,將兩個體積相同的重物分別掛在杠桿兩側(cè)的A、B
處,杠桿仍然平衡.則兩重物重力大小之比G,\:G廣—;若要將兩重物同時浸沒在水中,
則杠桿的—端將上升.
AOB
G
*,,/,,-
13
答案:3s5;B
解析s根據(jù)圖示可知,L.=5L,L:=3L;
由杠桿平衡條件G.XL.=QXL:可得,兩重物1工力大小二比G.:3-L::L.=3L:5L=3:5;
物體浸入水中時,對杠桿的拉力戶G-F,,因I兩個物牛的體和竹等,都同時浸沒在水中,所以它們受到
的浮力相等,即F:尸
杠桿A端:(G.-F-)XL=G,XL.-F杠桿-F7)XL:=G:XL:-F-XL:?
由L>L:可得,F(xiàn),.XL>F-XL:.
因為G;XL產(chǎn)GXL,F(xiàn)-XL>F“XL”產(chǎn):八(GXL?-XL.):(GyXL:-F-XL:),因此杠桿的右(B)
端下降.
著點:杠桿的平衡條件;阿基米德原理
13.(2014?漳州)在探究“浮力大小與哪些因素有關(guān)”的實驗中:
實驗器材:彈簧測力計、溢杯、空杯、三個大小相同的正方體物塊、細線.
小鳳所在小組根據(jù)老師提供的實驗器材進行實驗,并將實驗數(shù)據(jù)記錄在下表中:
研究物塊重空杯重G物塊浸沒在水中時彈簧測杯、水總重G浮力的大小排開水所受的重
對象G/NH/N力計的示數(shù)F'/Ns/NFff/N力Gtt/N
物塊11.250.351.10.50.150.15
物塊21.150.351.00.50.150.15
物塊30.450.350.30.50.150.15
根據(jù)實驗器材和表中數(shù)據(jù),完成下列題目:
(1)浸入液體中的物體所受浮力的大小—物體排開的液體所受重力的大小.
(2)把物塊1浸沒在水中,放手后將—(選填“上浮”,下沉“或“懸浮”).
(3)由本次實驗可確定,浸入液體中的物體,所受浮力的大小與物體的—無關(guān).(多選題,
只填寫字母)
A.重力B.質(zhì)量C.體積D.密度E.形狀.
答案:(1)等于;(2)卜一沉;(3)ABD.
解析:(1)根據(jù)表格中數(shù)據(jù)可知,浸入液體中的物體所受浮力的大小等于物體排開的液體
所受堂力的大小.
(2)把物塊1浸沒在水中,物體1的重力大于受到的浮力,放手后將下沉.
14
(3)通過本次實驗可確定,浸入液體中門詡體,樂受浮力的大小與物體的重力、質(zhì)量、密度無關(guān),只與液
體的密度和排開液體的體積有關(guān),故選AB「
考點:探究浮力大小的實驗
14.(2014?綏化)如圖所示,將邊長為10cm的正方形物塊,放盛有水的水槽內(nèi),待物塊靜
止時,其下表面距水面6cm.
求:(1)物塊受到水的浮力大??;
(2)取出物塊,把一冰塊放入水中,冰塊也漂浮在水面上,待冰塊全部熔化后,水面高度
會發(fā)生怎樣的變化?說明理由.
--..一
答案:(1)物塊受到水的浮力為6N;
(2)冰塊全部熔化后,水面高度不會發(fā)生變化;冰熔化為水的體積等于冰排開水的體積.
解析:(1)物塊靜止時,其下表面距水面6cm,說明物體沒有全部浸入水中,漂浮在水面上,根據(jù)浮力產(chǎn)
生的原因可知,物體受的浮力等于物體下表面受刊的壓力.
下表面受的壓弓雖p=Pgh=lX10'kg/mX10N/kgX0.06m=600Pa,
物體底面積S=10cmX10cm=100cm:=0.01m\
p
":p=—,二物體受的浮力F=F^pS=60G.aXO.01)K-6N
sS
(2);.冰漂浮于水面上,
.".Ft=p-gV-:=G---------------------------------——①
又:冰熔化成水后,其質(zhì)量不變,重力不變
■?Gp■gV--G!————————————————————————(^2)
由①②可得:p.:gV,:=p-gV
...VFV-.,即:冰熔化為水的體積等于冰排開水的體積.
?.?冰塊全部熔化后,水面高度不會發(fā)生變化.
考點:探究浮力大小的實臉;物體的浮沉條件及其應(yīng)用.
15
15.(2014?賀州)把一個邊長為10cm的立方體物塊,用細線系著放入底面積為200cm重
為4N的圓柱形薄壁玻璃容器底部,此時物塊剛好與容器底輕觸,如圖甲所示,然后逐漸向
容器內(nèi)倒入水(水始終未溢出),測量容器內(nèi)水的深度h,分別計算出該物塊對應(yīng)受到的浮
力F警,并繪制了如圖乙所示的圖象.請你:
(1)試判斷水的深度由0逐漸增加到8cm的過程中,細線對物塊的拉力是逐漸增大,還是
逐漸減小?
(2)當容器中水的深度為8cm時,水對容器底的壓強是多少Pa?
(3)當容器中水的深度為8cm時,此時物塊受到的浮力是多少N?排開水的體積是多少m片
(4)當容器中水的深度為8cm時;容器中水的重力為8N,求容器對水平桌面的壓強是多少
Pa?
-----------02468101214h'cm
甲7
16
答案:(1)細線對物塊的拉力是逐漸夠小;
(2)當容器中水的深度為8cm時,水對容器底的壓強是800Pa;
(3)當容器中水的深度為8cm時,此時物塊受到的浮力是8N;排開水的體積是8X10-琉;
(4)當容器中水的深度為8cm時,容器中,、的重力IJ8N,求容籥對水平桌面的壓強是lOOOPa.
解析:(1)由圖象可知:水的深度由。逐升,加到8「出過程亡,物塊受到的浮力越來越大,浮力與拉力
之和等于重力,故細線對物塊的拉力逐漸減?。?/p>
(2)p=Pgh=lX10:kg/m:X10N/kgX0.08m=800Pa;
(3)由圖乙知,水的深度為8cm時,此時川應(yīng)的物瓊?“,浮力是8N;
根據(jù)F,=P;gV::,則排開水的體積是V-=---------.8N,----------=8X10.J;
液gL。、:103kpeu'XION/kg
(4)由圖乙知,水的深度為8cm時,物塊處于停浮狀態(tài)?細線對物/無拉力作用,即:F,=G『8N;
:;
容器對水平桌面的壓力:F^G-+G.-+Gv=8N+8N+4N=20N,受力面積:S=200cm=0.02m,
容器對水平桌面的壓強是:2QH-lOOOPa.
S0.02/
考點:液體的壓強的計算;壓強的大小及其計算;阿基米德原理;浮力大小的計算.
四、中考預(yù)測展望:
1.為了延長水果的存放時間,果農(nóng)先將水果浸沒到自己配制的保鮮液中.再用保鮮紙包住
就能存放比較長的時間.若將同??個蘋果先后放入甲乙兩個容器的保鮮液中靜止后蘋果的浮
沉情況如圖所示,則甲乙兩容器中保鮮液的密度大小比較.正確的是()
甲乙
A.甲中的大B.乙中的大C.一樣大D.條件不夠,不能比較
17
答案:A
解析:若物體的密度大于液體的密度,則物:+、F沉;弓物體的工度小于液體的密度,則物體漂浮若物體
的密度等于液體的密度,則物體懸浮在汽體中.
甲圖中,蘋果漂浮在保鮮液中,所以F,.=G,且P:>P
乙圖中,蘋果懸浮在保鮮液中,所以P六P一.
所以,P二.
故選A.
考點:物體的浮沉條件及其應(yīng)用
2.放在同一水平桌面上的甲、乙兩個相同的容器盛有不同的液體,現(xiàn)將兩個相同的物塊分別
放入兩容器中,當兩物塊靜止時,兩容器中液面恰好相平,兩物塊所處的位置如圖所示.則
()
A.甲容器中液體的密度較大B.乙容器底部受到液體的壓強較大
C.甲容器中物塊排開液體的重力較大D.乙容器中物塊受到液體的浮力較大
答案:B
解析:(1):物塊在甲容器懸浮,」.PT=PA,
,?,物塊在乙容器的漂浮,...p二>:“,???西同液體的密度:P=Vp二,故A錯誤;
又?..兩容器液面等高,P=Pgh,...兩嚴液體對容器Gp「<p二,故B正確.
(2)??.兩個相同的物塊,在甲容器的物出〔一.在乙容器吃M塊漂浮,
..?兩個相同的物塊受到的浮力:F==F-=5故D錯誤;
F-=G-.:?',"G?p=Fi-:?故C錯鍥.
故選B.
考點:物體的浮沉條件及其應(yīng)用;液體的壓強的特點
3.遼寧號航空母艦滿載時排水量達67500t,它滿載時所受的浮力為—N,當艦載機起飛后,
航空母艦所受浮力將—(選填“不變”、“變小”或“變大”).(g取10N/kg)
18
答案:6.75X10;;變小
解析:(1)該艦滿載時所受浮力:,「=G:=;0g=67500X10:kgX10N/kg=6.75X10;N;
(2)?..航母漂浮,...F,=G,
當艦載飛機起飛后,但自重G減小,則的r:;受淳力變小.
考點:浮力大小的計算
4.用彈簧測力計在空氣中稱得-石塊重為1N,將石塊完全浸入水中,彈簧測力計的示數(shù)為
0.6N,則石塊在水中受到的浮力為N,此后,當石塊在水中的深度增大時,浮力.(填
,,不變”、,,變大”或,,變小”)
答案:0.4;不變
解析:(1)由題意得,石塊的重力G=1N,根據(jù)稱重法可知,石塊受到的浮力F:=G-X1N-O.6N=O.4N;
(2)根據(jù)阿基米德原理可知,浮力大小只與液體的二總體積有關(guān),所以在水中的深度增大時浮力不變.
考點:浮力大小的計算;阿基米德原理
5.滿載貨物的輪船停泊在港口,它受到的浮力(選填“大于”、“等于”或“小于”)
重力.卸掉貨物后,輪船排開水的體積(選填“變大”、“不變”或“變小”).
答案1等于,變小
解析:滿載貨物的輪船停泊在港口,輪船為連浮狀態(tài)所以受弋的浮力與重力相等;
輪船卸下貨物后,船自身重力減小,但船仍舊處于漂浮狀態(tài)受到的浮力與重力仍舊相等,所以浮力減小,
."F:=p-V-:g,
..?排開水的體積V:變小.
考點:物體的浮沉條件及其應(yīng)用;阿基?、二點原理
6.如圖所示,將?重力為18N,體積為2義10一%3的蠟塊用細線系在彈簧測力計的掛鉤上,
將它浸沒在酒精中,則蠟塊受到的浮力是—N,此時測力計的示數(shù)是N(g=10N/kg,P
酒片0.8X103kg/m").
19
答案:16;2
解析:利用F,=Pgv:可求出浮力大小,蠟塊在m精中時馬刀計的示數(shù)等于蠟塊在空氣中的重力減去
蠟塊所受浮力.
將它浸沒到酒精中時,所受浮力F:=PygVFO,:.l.g/jn:X10N/kgX2X10:m:=16N,
則測力計的示數(shù)F^G-F;=18N-16N=2N.
考點:浮力大小的計算
7.2014年中俄開展了海上聯(lián)合軍演,展示了我海軍先進的裝備,中國的導彈驅(qū)逐艦鄭洲號
是我國最先進的導彈驅(qū)逐艦,滿載時排水量為7500t.試求:(PM=1.03X103kg/m3,
g=10N/kg)
(1)該艦滿載時所受到水的浮力是多少?
(2)若該艦從長江口駛向大海,浸入海水中的體積是多少?(結(jié)果保留一位小數(shù))
(3)該艦的某聲吶系統(tǒng)在海面下20nl深處,受到海水的壓強是多少?
答案:(1)該艦滿載時所受到水的浮力是7.X10N;
(2)若該艦從長江口駛向大海,浸入海水中的體積是7度6m:;
(3)該艦的某聲吶系統(tǒng)在海面下20m深處,受到海水的壓強是2.06X10;Pa.
解析:(1)驅(qū)逐艦受到的浮力:i:=G:=m:g=7500X10:kgX10N/kg=7.5X10.N;
(2)?.?驅(qū)逐艦從長江口駛向大海.亦是漂浮,時浮力不變,
,.'F.=PbV;g,/.V-:=―「浮---------=7281.6m:;
P海水g1.G——3X1''0X3kgI/i*n3XinN/kg
::£
(3)p=pgh=l.03X10kg/mX10N/kgX20m=2.06X10Pa.
考點:阿基米德原理;液體的壓全的計算
8.如圖所示,體積為500cn?的長方體木塊浸沒在裝有水的柱形容器中,細線對木塊的拉力
為2N,此時水的深度為20cm.(取g=10N/kg),求:
(1)水對容器底的壓強.
(2)木塊受到水的浮力.
(3)木塊的密度.
(4)若剪斷細線待木塊靜止后,將木塊露出水面的部分切去,要使剩余木塊剛好浸沒在水
中,在木塊上應(yīng)加多大的力?
20
答案:(1)水對容器底的壓強2000Pa;
(2)木塊受到水的浮力5N;
(3)木塊的密度600kg/m:;
(4)若煎斷細線待木塊靜止后,將木塊露出水面的部分切去,要使剩余木塊
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