中考科学培优讲义专题集训第8讲浮力试题

一岗双责落实还不到位。受事务性工作影响，对分管单位一岗双责常常落实在安排部署上、口头要求上，实际督导、检查的少，指导、推进、检查还不到位。第8讲 浮力知识梳理【复习重点】1.浮力浸在液体(或气体)里的物体受到竖直向上的托力，这个托力叫作浮力。浮力的方向竖直向上(或与重力方向相反)。浮力的施力物体是液体(或气体)。物体浸入液体中所受的浮力大小可通过“二次称量法”测量，即用弹簧测力计在空气中对物体称重，将物体浸入液体中再测一次，两次读数的差值即为物体浸在液体中所受的浮力。2.阿基米德原理表达式：F浮G排液=m排g=液gV排液，G排液是指被物体排开的液体的重力，V排液是指被物体排开的液体的体积。注意：当物体全部浸入液体(或气体)时：V排液V物，当物体部分浸入液体(或气体)时：V排液V物。3.物体的浮沉条件及判断方法(1)浮沉条件(2)物体浮沉的判断方法4.浮力的计算(1)二次称量法：F浮G物-F。(2)阿基米德原理法：F浮G排=m排g=液gV排。(3)压力差法：F浮F向上F向下。(4)漂浮或悬浮条件：F浮G排。5.浮沉条件的应用(1)密度计密度计是用来测量液体密度的，密度计在不同的液体中所受浮力相同，因此在密度大的液体中排开的液体的体积小，所以密度计刻度上小下大。(2)轮船轮船在不同的水(如江水、海水)中都处在漂浮状态，所受浮力相等。轮船的排水量是指轮船满载时排开水的质量。排水量(m排)和轮船质量(m船)、货物的质量(m物)的关系：F浮G物G船，G排G物G船，m排m物m船。注意：一艘船从江河淡水驶入海水后浮力不变，但V排减小；反之，从海水驶入淡水，浮力不变，V排增大。(3)潜水艇靠改变自身重力实现浮与沉。潜水艇在水下时浮力不变，充水时，重力增大，当重力大于浮力则下沉；排水时，重力减小，当重力小于浮力时上浮。注意：潜水艇潜水状态从江河淡水驶入海水后V排不变，浮力增大；反之，从海水驶入淡水，V排不变，但浮力减小。(4)气球升空时，气球里充密度小于空气的气体；返回时，放出一部分气体，使气球的体积变小，浮力减小且小于重力。热气球的升降原理：充入加热后的空气，球内空气密度减小，气球上升；停止加热，热空气冷却，球内密度增大，气球下降。(5)盐水选种原理：配制一定浓度的盐水，使其密度小于优质种子的密度而大于劣质种子的密度，籽粒饱满的种子密度较大而沉底，籽粒不饱满的种子密度较小而上浮。【复习难点】阿基米德原理的理解和运用、有关浮力的计算。【易考点】1.物体浮沉的判断。2.阿基米德原理的应用与浮力的相关计算。考点精析考点一 浮力产生的原因例1、浸在水中的物体为什么会受到向上的浮力呢？如图所示，某实验小组为探究这个问题，在玻璃圆筒的两端蒙上绷紧程度相同的橡皮膜，将其浸没在水中。(1)当玻璃圆筒沿水平方向放置时，由于 ，且受力面积相等，所以水对玻璃圆筒两端的橡皮膜的压力F向左和压力F向右的大小相等，水平方向的合力为0。(2)当玻璃圆筒沿竖直方向放置时，水对玻璃圆筒两端的橡皮膜的压力F向上大于F向下，竖直方向的合力不为0，方向 。(3)结合(1)(2)可知浮力产生的原因是 。【解题思路】(1)当玻璃圆筒沿水平方向放置时，由于同一深度，液体压强相等，且受力面积相等，所以水对玻璃圆筒两端的橡皮膜的压力F向左和压力F向右的大小相等，水平方向的合力为0。(2)当玻璃圆筒沿竖直方向放置时，根据液体压强的变形公式F=pS，水对玻璃圆筒两端的橡皮膜的压力F向上大于F向下，竖直方向的合力不为0，方向竖直向上。(3)因此液体会对物体产生一个向上和向下的压力不相等的压力差F差=F向上-F向下。实际上，这个压力差就是液体对物体的浮力。【参考答案】(1)同一深度，液体压强相等 (2)竖直向上 (3)物体上、下两个表面的压力差【方法归纳】物体浸在液体(或气体)中，物体将受到液体(或气体)对它产生的压力，求出合力，即受到的浮力，从而得出浮力产生的原因是液体(或气体)对物体上、下表面的压力差。【易错误区】明确浮力的方向是竖直向上的。考点二 阿基米德原理、压强和浮力的计算例2、【重庆】马航MH370失事后，美国曾用“蓝鳍金枪鱼”自主水下航行器参与搜索失联客机。某科研机构按一定比例做了一个缩小的伪真模型，质量为75kg。水平地面上有一个长2.5m，宽0.8m，质量为25kg的足够高的长方体平底测量容器，内装有深度为1m的水。在将该模型缓慢放入水中静止时，有的体积露出水面，如图所示。(g取10N/kg) (1)该模型漂浮时浸入水中的体积是多少立方米？(2)当模型漂浮时，容器对地面的压强是多少？(3)若该模型利用容器中的水自动进行充水悬浮，则容器底部受到水的压强比模型未浸入水中时增大多少？【解题思路】(1)利用阿基米德原理求出排开液体的体积。(2)容器对水平地面的压力等于容器和模型重力的和，根据公式p=可求容器对水平地面的压强。(3)根据模型放入容器中充水悬浮时液面的变化进行分析，再利用压强公式求解。【参考答案】(1)模型漂浮，所以F浮=G=75kg10N/kg=750N。根据F浮=液gV排可得：V排=0.075m3。(2)G水=m水g=水V水g=1.0103kg/m32.5m0.8m1m10N/kg=2104N，G容器=m容器g=25kg10N/kg=250N。当模型漂浮时，容器对地面的压强：p= =10500Pa。(3)模型利用容器中的水自动进行充水悬浮时，液面上升的高度等于模型漂浮时(即模型没有利用容器中水自动进行充水漂浮时)液面上升的高度，所以模型浸入前后水量不变，所以容器底部增加的压力即为模型自身重力，那么增加的压强：p=375Pa。【方法归纳】运用阿基米德原理及压强公式解题即可。【易错误区】模型利用容器中的水自动进行充水悬浮时，液面上升的高度等于模型漂浮时液面上升时的高度，这点需要一定的思考才能理解。考点三 物体的沉浮条件及其应用例3、【眉山】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，则物块在水中静止时的状态及物块的密度分别是()A.下沉，1.1103kg/m3B.漂浮，0.85103kg/m3C.悬浮，1.0103kg/m3D.漂浮，0.90103kg/m3【解题思路】物体在水中的浮力大于在煤油中的浮力，则在水中无论漂浮、悬浮或下沉，在煤油中一定下沉；可得V=V排= =200cm3。由=得物体完全浸没时排开水的质量：m=水V=1g/cm3200cm3=200g。实际排开水的质量小于物体完全浸没时排开水的质量，所以物体在水中并未完全浸没，即在水中漂浮；根据物体的浮沉条件，G=G排，则物体的质量：m=m排=180g，所以物体的密度：= =0.9g/cm3=0.9103kg/m3。【参考答案】D【方法归纳】根据阿基米德原理及物体浮沉条件的判断解答此题。【易错误区】判断出物体在两种液体中的浮沉情况是解答本题的关键。考点四 浮力的应用例4、如图甲、图乙所示为利用密度计测量两种不同液体的密度时的情景。回答下列各题：(1)密度计的工作原理是 。(2)甲、乙两杯液体中，密度较大的是 。(3)密度计刻度的疏密特点是 ，从密度计的形状特点上看出，造成该疏密特点的原因是 。(4)有同学会产生这样的疑问，为什么不把密度计设计成上下刻度均匀呢？请分析相对于刻度均匀的密度计，图示中密度计的优点是 。【解题思路】密度计的工作原理是物体漂浮时，浮力不变(都等于其重力)，此时液体的密度与物体排开液体的体积成反比，则液体密度越大，V排越小，露出水面的刻度越多，所以密度计的刻度是“上小下大”。若要使密度计的刻度均匀，密度计就得做成特殊形状，但这种形状不易竖直悬浮于液体中，所以在密度计的下部设计成了铅锤泡和膨大的玻璃泡。【参考答案】(1)物体在液体中漂浮时，浮力相等，都等于其重力，此时液体的密度与物体排开液体的体积成反比 (2)乙 (3)上疏下密密度计下部是由一个体积较大的玻璃泡及细小的铅锤泡组成的 (4)更容易竖直悬浮于液体中，便于测量液体密度【方法归纳】解题时紧扣阿基米德浮力公式和漂浮时浮力等于重力两个知识点。另外，测量液体密度时要求密度计是竖直悬浮在液体中的。【易错误区】密度计的刻度特点是“上小下大、上疏下密”，不能死记，要联系其工作原理来理解记忆。探究提升例、小明帮爷爷浇菜园，他从井中提水时发现盛满水的桶露出水面越多，提桶需要的力就越大，由此他猜想：浮力大小可能与物体排开液体的体积有关。于是他找来一个金属圆柱体、弹簧测力计和烧杯等器材进行了如图所示的探究。(1)分析图中弹簧测力计示数的变化可知，物体排开液体的体积越大，所受的浮力 。(2)实验结束后，小明绘制了弹簧测力计对金属圆柱体的拉力和金属圆柱体所受浮力随浸入液体深度变化的曲线，如图所示。分析图像可知：(水=1.0103kg/m3，g=10N/kg)曲线 (填“a”或“b”)描述的是金属圆柱体所受浮力的变化情况。金属圆柱体所受的重力为 N，金属圆柱体的密度为 kg/m3。【解题思路】(1)根据图中物体浸入到液体中的体积和弹簧测力计示数的变化得，物体进入到液体中的体积越大，即排开液体的体积越大，弹簧测力计的拉力越小，物体受的浮力会越大。(2)因为在物体全部浸没前，物体进入到液体中的深度越深，排开液体的体积越大，浮力越大；物体全部浸没后，排开液体的体积不变，根据F浮=gV排液可知，浮力不再变化；所以曲线a符合金属圆柱体所受浮力和浸入深度的关系。曲线b是弹簧测力计对金属圆柱体的拉力变化图线，物体没有浸入到水中前的拉力即为物体的重力：G=F=2.7N；由曲线a可知，圆柱体完全浸没后，圆柱体受到的浮力：F浮=1.0N，物体的体积：V=V排= =110-4m3，物体的密