10.2　阿基米德原理課件 2024~2025學(xué)年人教版（2024）八年級(jí)下冊(cè)物理

第2節(jié)阿基米德原理第十章

浮力基礎(chǔ)過(guò)關(guān)全練重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)探究浮力的大小與排開(kāi)液體所受重力的關(guān)系1.(新中考·分析論證)(2024河南鶴壁期末)某實(shí)驗(yàn)小組利用如

圖所示裝置進(jìn)行“探究浮力的大小與排開(kāi)液體所受重力的

關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。(1)步驟A中存在的錯(cuò)誤是

,這會(huì)導(dǎo)致測(cè)出的物體排開(kāi)液體的重力

(選填“偏大”“偏小”或“不變”),糾正錯(cuò)誤后繼續(xù)實(shí)驗(yàn),其中最合理的實(shí)驗(yàn)步驟順序是

。(2)實(shí)驗(yàn)小組按照合理的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn),同時(shí)將測(cè)量的數(shù)

據(jù)記錄在表中:溢水杯中的水沒(méi)有達(dá)到溢水口偏小DABC物塊的重力/N4物塊浸沒(méi)在水中時(shí)測(cè)力計(jì)的示數(shù)/N2.8浮力/N

燒杯的重力/N2燒杯和排開(kāi)水的總重力/N3.2排開(kāi)水所受的重力/N

由表格數(shù)據(jù)可得,物塊浸沒(méi)在水中時(shí)所受的浮力為

N,

物塊排開(kāi)水所受重力為

N,由此可初步得出結(jié)論:浸在液體中的物體所受浮力的大小

(選填“大于”

“小于”或“等于”)它排開(kāi)液體的重力。(3)另一小組在步驟B的操作中,只將物塊的一部分浸在水中,

其他步驟操作正確,則

(選填“能”或“不能”)

得到與(2)相同的結(jié)論。(4)為了得到更普遍的結(jié)論,實(shí)驗(yàn)接下來(lái)還需要如何操作?

(寫(xiě)出一種即可)1.21.2等于能換用不同種類(lèi)的液體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)解析(1)如步驟A所示,溢水杯中的水未達(dá)到溢水口,會(huì)使實(shí)

驗(yàn)時(shí)溢出水的質(zhì)量偏小,從而導(dǎo)致物體排開(kāi)水的重力偏小;實(shí)

驗(yàn)中需要先測(cè)量物塊和空燒杯的重力,目的是避免因沾水而

導(dǎo)致測(cè)得的物塊和空燒杯的重力偏大,所以最合理的順序?yàn)?/p>

DABC。(2)由表格數(shù)據(jù)可知,物塊浸沒(méi)在水中時(shí)所受的浮力

F浮=G-F示=4N-2.8N=1.2N,物塊排開(kāi)水所受的重力G排=G總-G空=3.2N-2N=1.2N,由此可知,F浮=G排,故浸在液體中的物體所

受浮力的大小等于它排開(kāi)液體的重力。(3)另一實(shí)驗(yàn)小組在

步驟B的操作中,只將物塊的一部分浸在水中,其他步驟操作正確,物塊浸入水中的體積變小,排開(kāi)水所受的重力變小,受

到的浮力也變小,但物體受到的浮力大小仍等于它排開(kāi)水的

重力,則能得到與(2)相同的結(jié)論。(4)為了得到更普遍的結(jié)

論,避免實(shí)驗(yàn)的偶然性,應(yīng)換用不同種類(lèi)的液體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。知識(shí)點(diǎn)阿基米德原理2.(新獨(dú)家原創(chuàng))白鯨由于溫和的性格,可愛(ài)的外表,成了極地

海洋公園的“明星”。如圖所示是白鯨進(jìn)行精彩表演的場(chǎng)

景,下列有關(guān)說(shuō)法正確的是

()A.白鯨在出水時(shí),受到的浮力逐漸變大DB.白鯨在入水時(shí),受到的浮力逐漸變小C.白鯨在水面下游動(dòng)時(shí),受到水的浮力逐漸變小D.在表演中,白鯨受到的浮力始終等于其排開(kāi)水的重力解析由F浮=ρ液gV排可知,當(dāng)白鯨出水時(shí)排開(kāi)水的體積V排變

小,其受到的浮力逐漸變小;當(dāng)白鯨入水時(shí)排開(kāi)水的體積V排

變大,其受到的浮力逐漸變大;當(dāng)白鯨在水面下游動(dòng)時(shí),V排不

變,其受到的浮力不變。由阿基米德原理可知,浸在液體中的

物體受到的浮力大小等于其排開(kāi)液體所受的重力,故D正確。3.(教材習(xí)題變式)(2023湖南郴州中考)重為5N的實(shí)心物體掛

在彈簧測(cè)力計(jì)下,物體浸沒(méi)在水中時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為3N,此時(shí)物體受到的浮力為

N,物體的密度是

kg/m3。(g取10N/kg)22.5×103

解析物體受到的浮力為F浮=G-F=5N-3N=2N;物體的體積

為V=V排=

=

=2×10-4m3,物體的質(zhì)量為m=

=

=0.5kg,物體的密度為ρ=

=

=2.5×103kg/m3。4.(新課標(biāo)·安全與健康)(2024山東萊州期中)如圖所示為一種

防溺水手環(huán),將該手環(huán)系在手臂上,緊急情況下打開(kāi)手環(huán),氣

體會(huì)迅速充滿手環(huán)內(nèi)的氣囊,使人漂浮于水面。為確保人身

安全,人體浸入水中時(shí)頭部需要露出水面(一般情況下,頭部

的體積約占人體總體積的十分之一)。質(zhì)量為51kg的某同學(xué)

帶著這種防溺水手環(huán)在泳池中學(xué)習(xí)游泳,已知他的平均密度

為1.02×103kg/m3,水的密度為1.0×103kg/m3,g取10N/kg,忽略

手環(huán)體積和質(zhì)量,求:(1)該同學(xué)浸入水中,胸口距離水面30cm時(shí),胸口受到水的壓

強(qiáng);(2)當(dāng)該同學(xué)讓頭部露出水面時(shí),他在水中受到的浮力;(3)該同學(xué)使用的防溺水手環(huán)的氣囊體積至少為多少m3才能

確保他的安全。(忽略氣囊的質(zhì)量)解析(1)根據(jù)公式p=ρgh可得,胸口受到水的壓強(qiáng)p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3×103Pa;(2)該同學(xué)的體積V人=

=

=0.05m3,讓頭部露出水面時(shí),該同學(xué)浸入水中的體積占人體體積的十分之九,即V排=

V人=

×0.05m3=0.045m3,此時(shí)該同學(xué)在水中受到的浮力F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.045m3=450N;(3)該同學(xué)的重力G人=m人g=51kg×10N/kg=510N,忽略手環(huán)和氣囊的重力,漂浮時(shí)F浮+F氣囊=G人,F氣囊=G人-F浮=510N-450N=60N,氣囊排開(kāi)水的體積至少為V氣囊排=

=

=0.006m3。5.(新課標(biāo)·國(guó)家安全)(2024廣東廣州中考,6,★☆☆)潛水艇從

海水高密度區(qū)駛?cè)氲兔芏葏^(qū),急劇下降的過(guò)程稱為“掉深”。如圖,某潛水艇從a處駛?cè)氲兔芏群Ｋ畢^(qū),“掉深”到b處。與a處相比,潛水艇在b處

()能力提升全練AA.受到浮力大小變小B.受到浮力大小變大C.排開(kāi)液體重力不變D.排開(kāi)液體重力變大解析潛水艇從高密度海水區(qū)駛?cè)氲兔芏群Ｋ畢^(qū),液體的密

度變小,潛水艇排開(kāi)液體的體積不變,根據(jù)F浮=ρ液gV排可知,潛

水艇受到的浮力變小,由阿基米德原理可知,其排開(kāi)液體的重

力變小。6.(新課標(biāo)·科學(xué)推理)(2024四川成都中考,A13,★☆☆)小李

同學(xué)想估算空氣對(duì)自己的浮力大小,采集的數(shù)據(jù)有:自己的體

重、自己的密度(與水接近,約為1.0×103kg/m3)、空氣的密度

(約為1.3kg/m3)。則空氣對(duì)小李的浮力大小約為

()A.0.006N

B.0.6NC.60N

D.600NB解析空氣對(duì)小李的浮力F浮=ρ空氣gV排,小李受到的重力G=ρgV,V排=V,根據(jù)阿基米德原理可知,F浮=

,小李的重力約為500N,代入數(shù)據(jù)得F浮=0.65N,所以B正確。7.(新課標(biāo)·科學(xué)推理)(2024福建中考,14,★★☆)質(zhì)量為m0的

杯子,裝入適量的水后放在水平的電子秤上,如圖甲;接著把

草莓輕放入水中,草莓漂浮,如圖乙;然后用細(xì)針將草莓輕壓

入水中,如圖丙;水均未溢出,電子秤示數(shù)依次為m1、m2、m3,

不計(jì)細(xì)針體積。下列判斷正確的是

()A.甲圖中,水對(duì)杯底的壓力為(m1-m0)gB.乙圖中,草莓的質(zhì)量為m2-m1-m0C.丙圖中,草莓排開(kāi)水的體積為

D.丙圖中,細(xì)針對(duì)草莓的壓力為(m3-m2-m0)g答案C解析甲圖中,杯中水的重力G水=(m1-m0)g,杯子上粗下細(xì),水

對(duì)杯底的壓力小于杯中水的重力,A錯(cuò)誤。乙圖中,草莓的質(zhì)

量等于乙、甲兩圖電子秤示數(shù)之差,即m2-m1,B錯(cuò)誤。丙圖中,

草莓受到豎直向下的重力G草莓、細(xì)針對(duì)草莓向下的壓力F和

水對(duì)草莓的豎直向上的浮力F浮,且F浮=G草莓+F,乙圖中,杯子對(duì)

電子秤的壓力F2=m2g,丙圖中,用細(xì)針壓草莓,杯子對(duì)電子秤的

壓力增大,此時(shí)杯子對(duì)電子秤的壓力F3=m3g,則細(xì)針對(duì)草莓的

壓力F=m3g-m2g,G草莓=(m2-m1)g,則F浮=(m3-m1)g,根據(jù)阿基米德原理得,草莓排開(kāi)水的體積V排=

=

=

,C正確,D錯(cuò)誤。故選C。8.(新中考·創(chuàng)新實(shí)驗(yàn))(2023廣東肇慶期末,20改編,★★☆)為

了探究“浮力的大小跟排開(kāi)的液體所受重力的關(guān)系”,小明

用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行操作。其中A、B是彈簧測(cè)力

計(jì),C是重物,D是薄塑料袋(質(zhì)量不計(jì)),E是用廢棄的大號(hào)飲料

瓶、帶孔橡皮塞以及彎曲玻璃管自制的溢水杯,杯中加入紅

色的水,F是可升降平臺(tái),G是鐵架臺(tái)。(1)實(shí)驗(yàn)前,在選擇A、B兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)時(shí),很多同學(xué)認(rèn)為選

擇任何規(guī)格的彈簧測(cè)力計(jì)都可以,而小軍同學(xué)認(rèn)為應(yīng)選擇規(guī)

格

(選填“相同”或“不同”)的彈簧測(cè)力計(jì)。(2)實(shí)驗(yàn)中,小明逐漸調(diào)高平臺(tái)F,使重物浸入水中的體積越來(lái)

越大,觀察到彈簧測(cè)力計(jì)A的示數(shù)

(選填“增大”

“減小”或“不變”),比較彈簧測(cè)力計(jì)A的示數(shù)變化量ΔFA

和彈簧測(cè)力計(jì)B的示數(shù)變化量ΔFB,它們的大小關(guān)系是ΔFA

ΔFB。相同減小=(3)小明設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置的優(yōu)點(diǎn)是

。(寫(xiě)出一條即可)見(jiàn)解析解析(1)規(guī)格相同的彈簧測(cè)力計(jì)的分度值相同,實(shí)驗(yàn)時(shí)便于

讀數(shù),也可以減小誤差,故應(yīng)選擇規(guī)格相同的兩個(gè)彈簧測(cè)力

計(jì)。(2)重物C受到豎直向下的重力G、豎直向上的浮力F浮、彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F拉,重物受力平衡,則G=F浮+F拉,重物浸

入水中的體積變大時(shí),重物受到的浮力變大,則重物受到的彈

簧測(cè)力計(jì)的拉力變小,即彈簧測(cè)力計(jì)A的示數(shù)變小,且所受浮

力大小的變化量與彈簧測(cè)力計(jì)A示數(shù)的變化量相等;重物浸

入水中的體積變大時(shí),溢出水的體積變大,溢出水的質(zhì)量變

大,則溢出水受到的重力變大,所以彈簧測(cè)力計(jì)B的示數(shù)變大,根據(jù)阿基米德原理可知,物體所受浮力的大小和排開(kāi)液體的

重力相等,所以彈簧測(cè)力計(jì)A示數(shù)的變化量ΔFA和彈簧測(cè)力計(jì)

B示數(shù)的變化量ΔFB相等。(3)優(yōu)點(diǎn):實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)源于生活,方

便進(jìn)行;實(shí)驗(yàn)中薄塑料袋的質(zhì)量可以忽略不計(jì),能同步觀察和

比較彈簧測(cè)力計(jì)A、B示數(shù)的變化,從而更直觀地得出物體

受到浮力的大小與排開(kāi)液體所受重力的關(guān)系。9.(新課標(biāo)·科學(xué)推理)(2024四川自貢中考,33,★★☆)自貢某

初級(jí)中學(xué)物理科技小組的同學(xué)們用彈簧測(cè)力計(jì)懸掛一實(shí)心

長(zhǎng)方體不吸水磚塊,使其緩慢勻速下降,并將其浸入平靜的游

泳池水中,如圖甲所示。彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F與磚塊下底面

下降高度h的變化關(guān)系如圖乙所示,忽略磚塊浸入水中時(shí)游

泳池水面高度的變化,已知g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3,p大氣=

1.013×105Pa,求:(1)磚塊浸沒(méi)在水中時(shí)所受浮力的大小。(2)磚塊的密度。(3)磚塊剛好浸沒(méi)時(shí),其下底面所受的壓強(qiáng)。解析(1)由圖像可知,當(dāng)h為0~40cm時(shí),磚塊在空氣中勻速

下降,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為54N,由二力平衡條件可知,磚塊

的重力G=F拉1=54N,當(dāng)h為70~100cm時(shí),磚塊浸沒(méi)在水中,受

到的浮力F浮=G-F拉2=54N-24N=30N;(2)磚塊的質(zhì)量m=

=

=5.4kg,磚塊的體積V=V排=

=

=3×10-3m3,磚塊的密度ρ=

=

=1.8×103kg/m3;(3)忽略游泳池水面的高度變化,磚塊剛好浸沒(méi)時(shí)下底面距水面的距離h=70cm-40cm=30cm=0.3m,磚塊

下底面受到水的壓強(qiáng)p水=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3×103Pa,其下底面所受的壓強(qiáng)p=p大氣壓+p水=1.013×105Pa+0.03×105Pa=1.043×105Pa。特別提醒在解決浮力圖像的綜合題時(shí),一要明確各段圖像表示的物理過(guò)程和特點(diǎn),尤其是明確浮力與物體浸入液體體積之間的關(guān)系;二是要找出兩個(gè)臨界點(diǎn),一個(gè)是物體剛露出(或完全浸入)液體的點(diǎn),另一個(gè)是物體剛離開(kāi)(或接觸)液體的點(diǎn)。10.(新課標(biāo)·模型建構(gòu))(2024吉林長(zhǎng)春汽開(kāi)二模)如圖所示是某科創(chuàng)小組設(shè)計(jì)的水庫(kù)自動(dòng)泄洪控制裝置模型。裝置頂部開(kāi)有小孔,A為壓力傳感器(A的厚度忽略不計(jì)),B為能沿固定的光滑細(xì)桿在豎直方向自由移動(dòng)的圓柱體。已知光滑細(xì)桿的長(zhǎng)度為

80cm,圓柱體B的底面積SB=50cm2,高h(yuǎn)B=30cm。當(dāng)模型內(nèi)水深h=18cm時(shí),圓柱體B與模型底面剛好接觸且無(wú)壓力。(圓柱體B的密度小于水且不吸水,ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)素養(yǎng)探究全練(1)在模型內(nèi)水深上升至h=18cm的過(guò)程中,圓柱體B受到的浮

力逐漸增大,說(shuō)明浮力的大小與

有關(guān),圓柱體B的密度為

kg/m3;(2)水面上漲到設(shè)計(jì)的警戒水位時(shí),圓柱體B對(duì)壓力傳感器的壓力為3N,觸發(fā)報(bào)警裝置,此時(shí)模型內(nèi)的水深為

cm。排開(kāi)