中考科学一轮复习 第三部分 物质科学（二）第32讲 浮力课件.ppt

第三部分物质科学 二 第32讲浮力 4 2015嘉兴22题4分 如图所示 将分别装有热水和冰水的甲 乙两只玻璃杯 在室内放置一段时间 两杯壁都会出现小水珠 其中在内壁出现水珠的是 杯 乙杯中的冰在熔化过程中受到的浮力将 命题点1物体浮沉判断 浙江3年中考真题精选 甲 变小 解析 甲杯中装的是热水 杯内温度高 杯内的水蒸气遇冷液化成小水珠附着在玻璃的内壁上 乙杯中放的是冰水 杯外的水蒸气遇冷液化成小水珠附着在玻璃的外壁上 因为冰的密度小于水的密度 所以冰在水中是漂浮的 冰在熔化过程中 浮冰的重力减小 根据物体的漂浮条件f浮 g冰可知 冰所受到的浮力将变小 5 2013杭州28题6分 将一冰块用细线拴住慢慢地浸入到酒精中 并保持悬置状态 如图 在冰块浸入的过程中 台秤的读数将 选填 增大 减小 或 不变 在冰块熔化过程中 容器内液面将 选填 上升 下降 或 不变 台秤的读数将 选填 增大 减小 或 不变 已知 冰的密度为0 9 103kg m3 酒精的密度为0 8 103kg m3 整个过程中无液体溢出 增大 下降 增大 解析 冰块浸入酒精中 相当于往酒精中加入了与冰块体积相同的酒精 酒精液面升高 台秤的读数将增大 也可从力的角度分析 冰块浸入酒精后静止 受到一个向上的浮力 而这个浮力的施力物体是酒精 力的作用是相互的 酒精也受到冰块对酒精的一个向下的力作用 台秤的读数也就增大了 冰熔化成水 体积要变小 所以液面将下降 但质量是不随状态的变化而变化的 冰熔化成水质量不变 也就是其重力没有变 冰在没熔化时受到一个向上的拉力 当冰熔化后这个拉力就没有了 所以台秤的读数增大 7 2015绍兴35题6分 将一密度比水小的木块 系好绳子后放入甲图容器中 并把绳子的另一端固定在容器底部的中央 然后沿器壁缓慢匀速倒入水 忽略其他因素影响 容器中水与木块位置变化如乙图 请你在丙图中画出木块从加水开始到被完全浸没后的过程中浮力随时间的变化情况图 并说出各段变化的理由 温馨提示 t1时木块恰好离开杯底 t2时绳子刚好拉直 t3时木块刚好完全浸没 答 由f浮 液v排g 得 液 g不变 v排越大 f浮越大 从o t1加水过程中 木块没有离开杯底 木块排开水的体积增大 浮力增大 从t1 t2加水过程中 木块离开杯底处于漂浮状态 排开水的体积不变 浮力不变 从t2 t3加水过程中 绳子拉直 木块排开水的体积又不断变大 浮力再次变大 从t3 t4加水过程中 木块完全浸没 排开水的体积不再发生变化 浮力也不再发生变化 如答图所示 2 2014台州14题4分 物块在空气中和浸没在水中时 弹簧测力计示数如图所示 下列判断正确的是 a 物块受到的浮力是1牛b 物块的体积是2 10 4米3c 物块的密度是3 103千克 米3d 物块浸没在水中时 所受浮力随深度增加而增大 命题点2浮力的相关计算 b 解析 根据题图示可知 测力计的分度值为0 2n 物块的重力为3n 物块浸入水中时 弹簧测力计的示数为1n 所以物块浸没水中时受到的浮力为 f浮 3n 1n 2n 故a选项错误 由阿基米德原理f浮 液v排g得 v排 f浮 水g 2n1 0 103kg m3 10n kg 2 10 4m3 因为物块是全部浸没 所以v物 v排 2 10 4m3 故b选项正确 由公式g mg可求出物块的质量 m 0 3kg 物 1 5 103kg m3 故c选项错误 根据阿基米德原理f浮 液v排g可知 物体浸没在液体中受到浮力大小只与液体密度和排开液体的体积有关 与液体深度无关 故d选项错误 故选b 4 2015温州32题7分 如图是一种简易温度计 当外界温度升高时 液体体积膨胀 引起液体密度变化 导致小球因受到的浮力变化而运动 小球运动会引起悬挂于下端的链条长度发生变化 最终使小球重新悬浮在液体的某一深度 指针指示温度值 小球体积变化可忽略 1 该温度计的刻度值自下而上变 2 若该温度计中小球的体积为3 10 5米3 20 时容器内液体密度为0 8 103千克 米3 则此时悬浮在液体中的小球受到的浮力为多少牛 g取10牛 千克 3 为了使该温度计更准确 请提出一条改进建议 小 改用热胀冷缩更明显的液体 或选用弹性更好更细的金属链条 解析 1 由于外界温度升高时 液体体积膨胀 引起液体密度变小 导致小球受到的浮力减小 最终小球重新悬浮时 浮力减小 链条拉力为浮力与重力之差 则链条拉力减小 小球下降 所以该温度计的刻度值向下的应是变大的 即自下而上指针指示温度值是变小 2 小球排开水的体积与小球的体积相等 即v排 v球 3 10 5m3 则f浮 液v排g 0 8 103kg m3 10n kg 3 10 5m3 0 24n 3 该温度计测量的原理是根据外界温度对液体密度产生的影响 引起小球在液体所处的深度不同 从而判断外界温度的高低 所以小球所处的深度与液体密度的变化和金属链条的弹性程度有关 所以为了小球悬浮液体的深度的变化更明显 则可以改用热胀冷缩更明显的液体 或选用弹性更好更细的金属链条 5 2015宁波23题6分 课前 小科和小思对物体浸没前受到的浮力大小与浸入水中的深度是否有关 有不同的猜想 于是用相同的长方体重物 分别以甲图和乙图的方式进行实验 并获得如下数据 1 分析小科测得的数据可以得出 浸没前 物体受到的浮力大小随浸入水中的深度 而增大 小思的数据也说明了这一点 2 综合分析两个人的数据却发现 第 1 小题的结论是不正确的 其中 两次实验数据可以证明这一点 填实验序号 课后 小科和小思才知道 物体受到的浮力大小随排开水的体积增大而增大 增大 2和4 或2和5 3和6 解析 1 单独比较1 2 3或4 5 6的实验过程 物体在水中的深度逐渐增大 弹簧测力计的示数f逐渐减小 而物重g一定 又因为f浮 g f 则说明浮力是增大的 所以初步得到的结论是 物体在液体中浸没前 受到的浮力大小随浸入水中的深度增大而增大 2 将2和4比较 可以发现 同一个物体受到的拉力相同 即浮力相同时 浸在水中的深度是不相同的 将2和5比较 可以发现 同一个物体 浸在水中 的深度相同时 受到的拉力不同 也就是浮力不同 另外将3和6比较 可以发现 同一个物体浸入水中的深度较大受到的浮力反而较小 综合这些可以看出 物体受到的浮力与所在的深度没有关系 而与排开液体的体积大小有关 在液体密度一定时 物体受到的浮力与排开液体的体积成正比 2 2015杭州35题8分 有一足够大的水池 在其水平池底中竖直放置一段圆木 圆木可近似看作一个圆柱体 底面积为0 8m2 高5m 密度为0 7 103kg m3 g 10n kg 命题点3压强 浮力综合题 1 未向池内注水时 圆木对池底的压力和压强分别为多大 2 向水池内缓慢注水 在水位到达1m时圆木受到水的浮力和圆木对池底的压力分别为多大 3 当向水池内注水深度达到4m时 圆木受到的浮力又为多大 解 1 物体放在水平池底f木 g mg vg 0 7 103kg m3 0 8m2 5m 10n kg 2 8 104n 1分 p木 3 5 104pa 2 f浮 水gv排 水gsh1 1 103kg m3 10n kg 0 8m2 1m 8 103n gf压 f支 g f浮 2 8 104n 8 103n 2 104n 3 设当水深为h0时圆木恰好漂浮则f浮 g即 水gs h0 木gs hh0 3 5m分析水池深度 h2 4m 3 5m此时圆木漂浮 g 2 8 104n 一题多解 假设圆木沉底则v浮 sh 0 8m2 4m 3 2m3f浮2 水gv浮 1 0 103kg m3 10n kg 3 2m3 3 2 104n g 圆木上浮直至漂浮根据漂浮条件 此时圆木受到的浮力等于其重力2 8 104n 故水深为4m时 浮力为2 8 10n 3 2013宁波37题8分 如图甲所示 放在水平地面上的物体a受到水平向右的力f的作用 力f的大小以及物体a的运动速度大小v随时间t的变化情况如图乙所示 1 当t 7s时 物体a受到的摩擦力f的大小为 n 方向为 2 根据图乙有关信息 请用公式p fv 求f 10n时该力的功率 3 如图丙所示 在a的两侧分别挂上柱状重物b c 且c的一部分浸入水中 已知gb 20n gc 50n c的横截面积为30cm2 长度足够 水足够深 则当物体a不受摩擦力作用时 c的下底面受到的水的压强是多少 若物体a移动就会触发报警装置 图中未画出 当物体a不移动时 最高水位与最低水位的差是多少 g取10n kg 10 水平向左 解析 由v随时间t的变化图像可知 当运动8s以后物体a做匀速直线运动 处于平衡状态 受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力是一对平衡力 由二力平衡条件可知 f f 10n 因为物体受到的摩擦力只与接触面的粗糙程度和压力的大小有关 与运动的速度无关 所以当t 7s时 物体a做匀变速直线运动 受到的摩擦力为10n 方向水平向左 解 2 由乙图可知 当f 10n时 有两种情况 0 6s间有一拉力f 10n时的点 物体处于静止状态 8s以后 拉力f 10n时 物体a以5m s做匀速直线运动 当物体静止时 该力的功率p fv 10n 0m s 0w 当物体以5m s做匀速直线运动时 该力的功率p fv 10n 5m s 50w 3 当物体a不受摩擦力时 物体c受到的浮力f浮 gc gb 50n 20n 30n 根据浮力产生的原因f浮 ps可得 c的下底面受到的水的压强 p 1 104pa当物体a静止时 物体c受到的浮力 受到水平向右的静摩擦力为12n时 物体受到的浮力 f浮 f gc gb 12n 50n 20n 42n 受到水平向左的静摩擦力为12n时 物体受到的浮力 f浮 gc gb f 50n 20n 12n 18n 物体c所受浮力的最大变化量 f浮 f浮 f浮 42n 18n 24n 因为f浮 gv排 v sh 所以最高水位与最低水位的差 0 8m 1 2015台州27题6分 小柯在一根一端密封的空心玻璃管下端绕上一段细铁丝 制成一支自制密度计 用它来测量液体密度 测量过程中杯内液体总量没有变化 命题点4浮力的相关实验 1 当密度计在杯中漂浮时 液面高度在a处 如图甲 此时 密度计受到的浮力 重力 选填 或 2 使用中 小柯发现细铁丝很容易滑落 于是他改变这段细铁丝的形状 并把铁丝置于玻璃管内 再次测量同一杯液体密度 如图乙 杯中液面将 选填 上升 下降 或 仍在a处 仍在a处 解析 1 密度计漂浮 根据漂浮条件可知 密度计受到的浮力f浮 g密度计 2 把铁丝置于玻璃管内 再次测量同一杯液体密度时 密度计的重力不变 根据漂浮条件可知 受到的浮力不变 因为液体的密度不变 浮力大小不变 由阿基米德原理f浮 gv排可知 排开水的体积不变 所以图乙杯中的液面仍在a处 2 2013台州31题6分 资料显示 牛奶中掺水量越多 牛奶密度越小 小丽想通过测定密度来比较两种牛奶品质的优劣 她自制了一个可测液体密度的 浮标 在竹筷子下面缠绕一些铁丝 如图甲所示 1 纯牛奶是 选填 纯净物 或 混合物 2 分别将 浮标 浸入a b两牛奶中 待静止后 筷子上与液面相平的位置分别标记为a和b 如图乙所示 比较标线a和b的上下位置 可知a b牛奶的密度为 a b 由此可知a b牛奶品质的优劣 3 在实际测量过程中 发现 浮标 杆上的两条标记线靠得很近 为了更易区分 请你提出一条改进 浮标 的建议 混合物 或小于 浮标 的杆做得更细些 或 浮标 缠绕更多铁丝 解析 1 根据 牛奶中掺水量越多 牛奶密度越小 可知 纯牛奶是一种混合物 2 由f浮 液gv排 且fa fb va排 vb排 得 a b 故a的密度小于b的密度 3 将 浮标 的杆做得更细些 浮标 上缠绕更多铁丝 可以增大 浮标 的重力 进而使两次标记线的距离增大 3 2013衢州31题8分 小常同学从课外资料中了解到 庄子曾提出 如果水积得不够多 那么承载大船就没有力量 也就是说浮力的大小与液体的多少有关 庄子的说法有道理吗 1 小常从实验室找来了烧杯 木块 不吸水 弹簧测力计等器材 研究浮力大小是否和水的多少有关 他先用弹簧测力计测出木块的重力 如图甲 再将木块放入烧杯内的水中 木块处于漂浮状态 如图乙 然后他 填操作 发现木块仍然漂浮 经分析可知 木块两次受到的浮力都为 牛 从而得出木块漂浮时浮力大小与水的多少无关 向烧杯内加入一些水 或从烧杯内倒出一些水 2 5 2 小常进一步开展了如图丙实验 往两个形状相同的塑料盆a b中各加入10牛的水 再将b盆放入a盆 b盆漂浮 这时b盆所受浮力 f排出 gb盆 10n 10n 继续往b盆内加30牛水 b盆仍漂浮 小常此实验的目的是 探究较少的水能否产生较大的浮力 3 结合小常的探究活动 你认为面对前人的观点 应采取的做法是 a 普通人的观点可以质疑 科学家的观点也可以质疑b 只要多数人认同的观点我们就要全盘接受c 可以通过查阅资料 观察实验等方法去验证观点是否正确d 到目前为止没人反对的观点我们就可以放心接受 ac 解析 1 用弹簧测力计测出木块的重力 将木块放入烧杯内的水中 木块处于漂浮状态 然后向烧杯内再加入一些水或从烧杯内倒出一些水 由图甲所示可知 弹簧测力计的示数为2 5n 木块重力为2 5n 木块漂浮在水上 它受到的浮力等于其重力为2 5n 2 由小常的实验操作可知 他要探究 较少的水能否产生较大的浮力 3 对前人的观点 不论是否有人提出质疑 我们都可以提出质疑 并可以通过查阅资料 观察实验等方法去验证观点是否正确 故选ac 考点梳理 浮力 定义 浸在液体中的物体受到 的力 这个力叫做浮力 浮力的方向 产生原因 浸没在液体中的物体 其上 下表面受到液体对它的压力 这就是浮力产生的原因 向上 竖直向上 不同 阿基米德原理 定义 浸在液体中的物体受到向上的浮力 浮力的大小等于它排开的液体所受的 这就是著名的阿基米德原理 公式 还可以用公式 表示 物理量及单位 液表示液体密度 单位为kg m3 v排液表示物体排开液体的体积 单位为m3 适用范围 阿基米德原理不仅适用于 也适用于 重力 f浮 g排液 f浮 液gv排液 液体 气体 物体浮沉的条件 实心物体 物体浮沉的条件 实心物体 物体浮沉的条件的应用 轮船 原理是排开的水较多 受到较大的浮力 所以能漂浮在水面上 轮船的大小通常用 来表示 轮船排水量是指轮船装满货物时排开水的 潜水艇 原理是通过改变自身的 来实现浮沉的 气球和飞艇 原理是通过改变自身 来实现浮沉的 排水量 质量 重力 体积 重难点突破 物体浮沉的判断及应用 例1请解释潜水艇是用什么方法下潜 悬浮或浮出水面的 潜水艇是通过改变自身重力实现下潜 悬浮或浮出水面的 向水舱中充水时 潜水艇的重力增大 体积不变 所以当g f浮 就逐渐潜入水中 当水舱充适量水时 潜水艇的重力等于浮力时 即g f浮 潜水艇就可以悬浮在水中 当用压缩空气将水舱中的水排出一部分时 潜水艇重力变小 即g f浮 从而上浮 直至漂浮在水面 例2如果一个载有很多重物的氦气球在空中漂移的过程中 1 气球遇冷体积收缩而下降时 应采取什么措施让其升至正常高度 2 受热膨胀而上升过高时 应采取什么措施让其降至正常高度 扔掉一些重物 使重力小于浮力而上升 放掉一些氦气 缩小气球的体积 气球减小的重力为放掉氦气的重力 而浮力减小了相同体积的空气的重力 由于空气密度大于氦气密度 所以浮力的减少量大于重力的减少量 使浮力小于重力而下降 备考指导 如何增大物体所受的浮力 1 保持物体重力不变 增大浮力使物体上浮 具体方法如下 增大液体密度 增大物体排开液体的体积 2 保持物体所受浮力大小不变 减小物体自身质量 例3 2015重庆a卷 如图甲所示 烧杯里盛有6 的水 小球在水中恰好悬浮 经研究发现 水的密度随温度的变化如图乙所示 现在烧杯四周放上大量的冰块 在烧杯内水的温度下降到0 的过程中 假设小球的体积始终不变 关于小球的浮沉情况判断正确的是 c a 先下沉然后上浮b 浮力变小 一直下沉c 先上浮然后下沉d 浮力变大 一直上浮 解析 由于烧杯里水的初温是6 此时小球在水中恰好悬浮 所以 水 球 现在烧杯四周放上大量的冰块 烧杯内水的温度将会下降 当由6 下降至4 时 由图像可知 此时水的密度变大 这一阶段 水 球 故小球将上浮 当由4 下降至0 时 由图像可知 此时水的密度变小 这一阶段 水的密度先大于小球的密度 然后小于小球的密度 故小球将下沉 则小球的浮沉情况为先上浮然后下沉 故本题选c 阿基米德原理的理解及应用 例4如图所示 某物块用细线系在弹簧测力计下 在空气中称时示数是15n 浸没在水中称时示数是5n 则此时物块受到水的浮力为 n 如果物块继续下沉 此物块所受到的浮力 选填 增大 减小 或 不变 10 不变 解析 根据弹簧测力计的示数可知 重力g 15 拉力f 5 则该物体在水中受到的浮力f浮 g f 15 5 10 如果物块继续下沉 排开水的体积不变 水的密度不变 根据 浮 水 排g可知浮力不变 例5一只苹果的质量为140g 体积为1 8 10 4m3 用手将其浸没在水中时 苹果受到的浮力为 n 松手后苹果将 选填 上浮 下沉 或 悬浮 解析 物体浸没在水中受到的浮力f浮 水gv排 1 0 103kg m3 10n kg 1 8 10 4m3 1 8n 物体的重力为g mg 140g 10n kg 0 14kg 10n kg 1 4n 根据物体的浮沉条件可知 由于f浮 g 所以物体将上浮 1 8 上浮 例6随着全球平均气温的升高 北极地区冰层融化速度加快 北极熊的栖息地不断缩小 北极熊遭遇的生存危机是全球变暖的又一证据 由于全球变暖 冰层变薄而经常开裂 北极熊为了获取食物 常要从一块浮冰跳到另一块浮冰 当一只780千克的北极熊跳到一块露出海面部分体积是100m3的浮冰上时 请计算说明这块浮冰能否继续保持漂浮状态 海水 1 04 103kg m3 g 10n kg 解 能 当浮冰刚好浸没时所增大的浮力是浮冰可以增加的最大的浮力f浮 水gv排 1 04 103kg m3 10n kg 100m3 1 04 106n 而北极熊的重力g mg 780kg 10n kg 7 8 103n f浮 故浮冰仍能漂浮在海面上 备考指导 常见计算浮力的方法 备考指导 常见计算浮力的方法 实验突破 命题点 物体浮沉的条件1 如图所示 将一只鸡蛋放在盛有清水的杯子里 鸡蛋将 然后将食盐溶解在水中后 鸡蛋将会 在盐水中 最终上浮到液面 由此可知 物体在液体中的浮沉状况与 有关 沉入杯底 悬浮 液体的密度 解析 由于鸡蛋的密度大于清水的密度 所以鸡蛋会沉入杯底 当加入食盐后 清水 食盐水 的密度会变大 鸡蛋会悬浮在食盐水中 最终鸡蛋将上浮到液面 由于清水与食盐水的密度不同 所以物体浮沉情况发生变化 故物体的浮沉状况与液体密度有关 命题点 气压对液体沸点的影响2 如图所示 玻璃球的顶部和底部各有一个小孔 顶部小孔通过橡皮管与针筒相连 开始时球内装满水 玻璃球所受重力 选填 大于 或 小于 浮力 玻璃球沉入水下 将针筒的活塞向内推 水从底部小孔压出 玻璃球将 选填 上浮 或 下沉 将针筒的活塞向外拉 使水从底部小孔进入玻璃球内 玻璃球将 选填 上浮 或 下沉 大于 上浮 下沉 浙教版八年级上册p17图1 26 解析 玻璃球排开水的体积一定 当自身装满水后 重力大于浮力时 玻璃球会沉入水下 将针筒的活塞向内推 水从底部小孔压出 玻璃球自身重力小于浮力 玻璃球将上浮 再次将针筒的活塞向外拉 使水从底部小孔进入玻璃球 玻璃球的自身重力再次大于浮力 玻璃球将下沉 实验一浮力大小的相关因素 1 实验器材2 实验操作补充 针对实验猜想进行实验操作补充 3 弹簧测力计读数 看清分度值和量程 4 用称重法计算浮力 f浮 g f示 命题点 5 控制变量法的应用a 探究浮力的大小与物体浸没的深度的关系 用测力计提着同一物体 让它分别浸没于相同液体的不同深度 b 探究浮力的大小与浸入液体体积的关系 用测力计提着同一物体 让物体浸入同种液体中不同的体积 c 探究浮力与液体密度的关系 用测力计提着同一物体 让它分别浸没于不同的液体中 6 图像判断 浮力与深度 误差分析7 实验时选用了不同液体并进行了多次实验 一次实验具有偶然性 多次实验更为严密 8 实验评估实验结论 物体在液体中所受浮力的大小 跟它浸在液体中的体积有关 跟液体的密度有关 物体浸入液体中的体积越大 液体的密度越大 浮力就越大 例1 2015自贡 如图是探究影响浮力大小因素的实验 1 由甲 乙两图可知物体在水中受到的浮力是 n 乙图中 若将绳子剪断 物体将 选填 上浮 悬浮 或 下沉 2 由乙 丙两图可知物体所受浮力大小跟浸没的深度 关 选填 有 或 无 3 如果要探究物体受到的浮力与物体的重力是否有关 可以选择如图所示的 两个物体 将它们浸没在 液体中 测出所受浮力的大小来进行比较 4 本实验中 主要采用的方法是 1 无 c d 同种 控制变量法 下沉 解析 1 由图甲可以读出物体受到的重力g 4n 物体在水中受到的浮力f浮 g f示 4n 3n 1n 因为f浮 g 所以若将绳子剪断 物体将下沉 2 观察乙 丙两图 完全浸没在水中的物体深度改变时 弹簧测力计的示数不变 说明物体受到的浮力不变 所以物体所受浮力大小跟浸没的深度无关 3 如果要探究物体受到的浮力与物体的重力是否有关 就要保持排开液体的体积相同 液体的密度相同 改变物体的重力 所以应当选择图中c d两个物体 将它们浸没在同种液体中 测出所受浮力的大小来进行比较 4 本实验中 主要采用的方法是控制变量法 1 由甲 乙两图可得物体的密度为 kg m3 2 如果要探究物体受到的浮力与排开液体的体积是否有关 应选择图中的 两个物体 3 通过上述实验得出的结论是 浮力的大小与物体排开水的体积 与物体重力 均选填 有关 或 无关 4 103 a b 有关 无关 4 某同学通过分析甲 乙 丙所示的实验 做出了反映浮力f和物体下表面在水中的深度h的关系的图像 你认为正确的是 原因是 c 浮力与物体排开液体的体积成正比 物体浸没前 随着深度增加 浮力增大 物体浸没后 浮力大小不变 实验二研究浮力大小与排开水多少的关系 1