13水的浮力（原卷版）

1.3水的浮力1.3水的浮力学习目标：学习目标：1.了解浮力的存在和产生；2.学习测量浮力的方法；3.学习计算浮力的方法知识整理知识整理知识点1浮力1．概念：液体(或气体)会对浸入其中的物体产生一个的力，这个力就是浮力。2．浮力产生的原因(以液体为例)：液体内部存在压强，所以物体浸在液体中，前后、左右、上下都受到了液体的压力，前后、左右的压力可以相互抵消，而物体下表面受到的向上的压力大于上表面受到的向下的压力，物体总体受到一个竖直向上的托力，这就是浮力。注：当浸在液体中的物体下表面与容器紧密接触时，物体不受浮力，如桥墩。3．浮力的施力物体：。4．浮力的受力物体：浸入液体(或气体)中的物体。5．浮力的方向：。6．浮力的作用点：浸入液体(或气体)的物体上。知识点2阿基米德原理1．阿基米德原理的内容浸在液体里的物体，受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。其表达式为：F浮＝____＝____。2．对阿基米德原理的理解(1)ρ液是指密度，而不是浸入液体的物体的密度。(2)V排液是物体浸入液体时，而不是液体的总体积，也不是物体的体积。当物体完全浸入液体中(即浸没)时，V排液恰好等于物体本身的体积V物；当物体部分浸入液体中时，V排液<V物。(注：V排液有可能大于V物)(3)浮力大小只跟物体排开液体的体积和液体的密度有关，而与物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度无关，也与物体是否在液体中运动、液体的多少等因素无关。(4)阿基米德原理也适用于气体。浸在气体中的物体所受的浮力大小等于它排开的气体所受的重力，用公式表示为F浮＝G排气＝ρ气gV排气。知识点3物体浮沉的条件比较浮力与重力的大小关系来判断物体的浮沉状态。(1)上浮和漂浮：物体浸没在液体中时，所受浮力是最大值。当____时(如图甲所示)，合力方向竖直向上，物体在液体中向上运动——上浮，随着物体不断上升，最终物体将有一部分体积开始露出液面，物体所受的浮力也就随之减小，一直减小到F浮＝G物时，物体所受浮力与重力的合力为零，就不再上浮，此时物体处于平衡状态，将在液面上(如图乙所示)。(2)悬浮：物体浸没在液体中，当____时(如图丙所示)，物体可以停留在液面下任何位置，随时都能保持平衡状态。(3)下沉和沉底：物体浸没在液体中，当____时(如图丁所示)，物体所受重力与浮力的合力的方向竖直向下，物体将向下运动——下沉，直至容器底部对物体产生一定的支持力为止，这时物体在重力、浮力、支持力的作用下而处于平衡状态，下沉运动就此结束，物体静止在容器底部(如图戊所示)。说明物体在液体中，最终会出现三种状态：漂浮、悬浮、沉底，它们的特点如下表。状态漂浮悬浮沉底力的关系F浮＝GF浮＝GF浮＜G体积关系V排液＜V物V排液＝V物V排液＝V物密度关系ρ物＜ρ液ρ物＝ρ液ρ物＞ρ液知识点4物体浮沉条件的应用1．密度计密度计是测量液体密度的工具。它是一根上部标有刻度，形状特殊的玻璃管，管下部的玻璃泡内装入小铅丸或汞，用它测液体密度时，它所受的浮力总是它受到的重力。测量液体的密度时，由于液体的密度不同，同一密度计的重力相同，所受浮力相同，根据F浮＝ρ液gV排液可知，当底面积不变时，液体的密度越大，浸入液体中的深度越小，故密度计的刻度值“”。2．轮船轮船是用密度大于水的钢铁制成的，采用“空心”的办法使它排开更多的水，增大浮力，从而漂浮在水面上。3．潜水艇潜水艇的两侧有水舱，当水舱中充满水时，潜水艇受到的重力大于浮力，就逐渐潜入水中；当压缩空气将水舱里的水排出一部分，潜水艇，它受到的重力小于浮力时，就会浮出水面，如下图所示。潜水艇浸没在水中时，所受浮力不变，当从水舱排出水使F浮＞G时，潜水艇上浮；当向水舱中充水时，潜水艇自身，增大到F浮＝G时，可悬浮于某一位置航行；当向水舱中再充水至F浮＜G时，潜水艇下潜。知识点5浮力的计算方法1．称重法：把物体挂在弹簧测力计上，记下弹簧测力计的示数为F1，再把物体浸入液体，记下弹簧测力计的示数为F2，则F浮＝____。2．平衡法：物体悬浮或漂浮时，物体处于平衡状态，由二力平衡条件知____。说明悬浮和漂浮是不同的两种状态，悬浮时是浸没在液体中，V排液＝V物；漂浮时，V排液＜V物。3．公式法：根据阿基米德原理：F浮＝G排液，而G排液＝m排液g＝____，普遍适用于计算任何形状物体受到的浮力。4．压力差法：物体浸在液体中，下表面受到的向上的压力大于上表面受到的向下的压力，物体总体受到一个竖直向上的托力，这个力就是浮力，所以可以根据压力差来求浮力。F浮＝___。典型例题典型例题一、单选题1．小陈泡脚时，很好奇盆内起按摩作用的凸起甲、乙（如图所示）是否也受浮力作用。下列判断正确的是()A．甲、乙受到浮力作用B．甲、乙不受浮力作用C．甲受浮力作用，乙不受浮力作用D．甲不受浮力作用,乙受浮力作用2．在不久前的海上阅兵中，中国正式向外界公开了094级战略核潜艇，这是我国自行研制的新一代潜艇；当潜艇从深海中加速上浮而未露出水面的过程中，它受到的()A．浮力大于重力 B．浮力小于重力C．浮力变大 D．浮力变小3．如图，小朋友牵着气球在公园内游玩，气球所受浮力的方向正确的是()A．B．C．D．4．装有一定体积水的密闭塑料瓶，静止在A液体中，塑料瓶所受浮力为FA（如图甲）；倒置后静止在B液体中，塑料瓶所受浮力为FB（如图乙）；若不计塑料瓶的质量及瓶壁、瓶盖的体积，则下列判断正确的是（）A．FA＜FB B．FA＞FB C．ρA＜ρB D．ρA＞ρB5．如图所示，一铅块用细线挂在一个充气的小气球的下面，把它放入水中某处恰好处于静止状态，如果向杯中缓慢加入一些水，则铅块及气球（）A．仍能静止B．向下运动C．向上运动D．静止、向上或向下运动都有可能6．将水平桌面上的大烧杯装满水，然后往杯中轻放入一小球，溢出的水共100g，据此现象，下列判断正确的是(g取10N/kg)()A．水对烧杯底的压强会增大 B．小球的体积一定大于100cm3C．小球受到的浮力等于0.1N D．小球的质量不小于100g7．如图所示，A，B两物体形状完全相同，则A，B两物体受到的浮力（）A．一样大 B．A比B小C．A比B大 D．以上三种情况都有可能8．如图所示，已知鸡蛋的质量为55克，体积为5立方厘米。将鸡蛋放在盛有清水的玻璃杯里，鸡蛋沉入杯底(图甲)；逐渐将食盐溶解在水中，鸡蛋恰好悬浮(图乙)；继续溶解食盐，最终鸡蛋漂浮(图丙)。下列说法正确的是（）A．图甲中鸡蛋所受浮力为0.55牛B．图乙中盐水的密度是1.1×103千克/米3C．图丙中鸡蛋所受浮力大于鸡蛋自身重力D．图中三种状态下浮力的大小关系是F甲<F乙<F丙9．把体积为2×10﹣3m3、重为12N的物块放入水中，当它静止时所处的状态及受到的浮力大小分别为（g取10N/kg）（）A．漂浮，F浮=20N B．漂浮，F浮=12NC．沉底，F浮=20N D．沉底，F浮=12N10．当汤圆刚放入水中时会沉入锅底，而当汤圆煮熟时则会浮出水面，某同学用简化图模拟烧煮一段时间后的汤圆分布图(其中A、B、C表示汤圆)，则以下分析正确的是（）A．A汤圆与锅底接触，则A的密度一定大于水的密度B．C汤圆浮出水面，则C汤圆的密度等于水的密度C．B汤圆静止时，浮力大于重力D．若此时在水中加入适量的白砂糖，则B汤圆所受浮力增大11．有一个实心物体，先后投入水中和酒精中.物体静止后，所受到的浮力分别为12牛和10牛(酒精的密度为0.8×103千克/米3)，则物体在水中和酒精中的浮沉状态是（）A．在水中漂浮，在酒精中沉底 B．在水中悬浮，在酒精中漂浮C．在水中沉底，在酒精中沉底 D．在水中漂浮，在酒精中悬浮12．如图所示，放在水平桌面上的三个完全相同的容器内，装有适量的水，将A、B、C三个体积相同的正方体分别放入容器内，待正方体静止后，三个容器内水面高度相同。下列说法正确的是（）A．物体受到的浮力大小关系为FA＞FB＞FCB．三个物体的密度大小关系是ρA＞ρB＞ρCC．容器对桌面的压力大小关系为F甲=F乙=F丙D．容器底部受到水的压强大小关系为P甲＞P乙＞P丙13．一圆柱体先后放入密度为ρ1和ρ2的两种液体中，均处于漂浮状态，如图A138所示。圆柱体在两种液体中所受浮力大小依次是F1和F2，则()A．ρ1>ρ2F1>F2B．ρ1<ρ2F1<F2C．ρ1<ρ2F1=F2 D．ρ1>ρ2F1=F214．将一小石块和小木块抛入一杯水中，结果发现木块浮在水面上，而石块却沉入水中。就此现象，下列分析正确的是()A．木块受到浮力，石块不受浮力B．石块沉入水中，所受浮力小于自身重力C．木块受到的浮力一定大于石块所受的浮力D．木块浮在水面上，所受浮力大于自身重力15．长方体物块A、B的高和底面积如图甲所示。把它们放在水中时，物块A处于漂浮，物块B处于悬浮，如图乙所示。则在图甲中把A、B两物块放在水平地面上时，对地面的压强较大的和在图乙中A、B两物块下表面受到水的压强较大的分别是（）A．A和A B．A和B C．B和A D．B和B16．生活中应用浮力的例子很多，关于浮力的应用，下列说法正确的是（）A．一艘轮船从长江驶入大海，受到的浮力变大B．一艘轮船从长江驶入大海，排开的液体的体积变大C．热气球里充入的是密度比空气大的气体D．悬浮的潜水艇排出水舱中的一部分水后将上浮17．以下是浮力知识的应用，说法正确的是（）A．一艘轮船在海里和河里航行时，所受浮力一样大B．一艘轮船在海里和河里航行时，在海里受的浮力大C．密度计漂浮在不同液体中，所受浮力不同D．密度计在不同液体中漂浮，浸入液体体积越大，所测得的液体密度越大18．小科把鸡蛋放入盛水的杯中，鸡蛋沉在杯底，如图甲；向杯中加盐并搅拌，直到鸡蛋悬浮，如图乙。此过程中()A．杯中液体密度不变 B．鸡蛋受到的重力变小C．鸡蛋受到的浮力变大 D．容器底受到液体的压力不变19．小张看到鸡蛋浮在盐水面上，如图所示，他沿杯壁缓慢加入清水使鸡蛋下沉．在此过程中，鸡蛋受到的浮力F随时间t的变化图象可能是下图中的（）A． B． C． D．20．如图甲所示，高5cm、重5N的长方体物块被弹簧固定在烧杯底部。现向烧杯中匀速缓慢加水，水位高度H随时间变化如图乙所示（整个过程中，弹簧每受到1N的力伸长或压缩1cm，弹簧体积及所受浮力忽略不计）。下列说法正确的是（）A．t1时刻，弹簧处于伸长状态B．t1~t2时刻，弹簧的长度变化了15cmC．t.时刻，物体所受的浮力为10ND．该物体的密度为0.4×103kg/m3二、填空题21．浮体受到浮力的方向是；浸没在同一种液体中的物体，所受到的浮力大小与浸没的深度（选填“有关”或“无关”）。22．如图所示，桌子上有一个底面积为2×10﹣2m2、内盛有某液体的圆柱形容器，密度为0.5×103kg/m3、体积为4×10﹣4m3的物块A（不吸液体）漂浮在液面上。现用力F压A，使其缓慢向下，直到恰好浸没在液体中（液体未溢出），此时液体对容器底部压强增大了80Pa，则所施加的力F为N；该液体的密度为kg/m3。23．密度计分为“比重计”和“比轻计”。测量密度大于水的液体时用比重计，比重计的最小刻度线是“1”；测量密度小于水的液体用比轻计，比轻计的最大刻度线是“1”。图中A、B两支密度计，一支是比重计，一支是比轻计，它们的外形完全相同，B中配重质量大于A。（1）图中刻度“a”刻度“b”（填“大于”或“小于”）。（2）将A、B两支密度计放入水中，漂浮时露出水面较长的密度计是。（3）关于A、B两支密度计及刻度线“1”位置的说法正确的是。A．密度计A是比重计，刻度线“1”在密度计刻度的上端B．密度计B是比重计，刻度线“1”在密度计刻度的上端C．密度计A是比重计，刻度线“1”在密度计刻度的下端D．密度计B是比重计，刻度线“1”在密度计刻度的下端24．在弹簧测力计下挂一圆柱体，从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降，圆柱体浸没后继续下降，直到圆柱体底面与烧杯底部接触为止，如图所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图像。求：（1）分析图像BC段，可得结论：物体浸没液体之前，浸入液体的深度越深，受到的浮力越(选填“大”或“小”)；（2）圆柱体的密度是kg/m325．现有一木块漂浮于40℃的KNO3饱和溶液中，当温度改变时（不考虑由此引起的木块和溶液的体积变化），木块排开液体的体积V排随时间t发生了如图所示的变化。（1）由此推断出温度的改变方式是（填“升温”或“降温”）。（2）在温度改变的过程中，图中A、B两点对应的木块受到的浮力大小关系为FAFB（填“>、”“<”或“=”）。26．如图是一项民族传统体育项目“独竹漂”的表演场景。若表演者脚下的楠竹的质量为12kg，此时排开水的体积为0.06m3，则楠竹受到的浮力为N,表演者和手中细竹竿共重N。(g取10N/kg)27．“彩球温度计”是一种家居装饰品，如图所示，在圆柱形玻璃内装有对温度敏感的液体，将一些体积相同的小球大小排序，依次沉入液体中，球上标有设定好的温度用来读数，当外界气温降低时，容器内液体的体积变小，密度变大，小球受到的浮力（填变大、不变或变小），使沉在溶器底部的一些小球依次浮起，我们就用最后浮起的小球上标记的温度来表示外界的气温，根据图中小球的位置可以判断，浮起的三个小球中球的密度最大28．如图（甲），逐渐把物块往下放，在物块全部浸没到液体中之前，弹簧测力计的示数是逐渐变小的，这说明物体浸入液体中越多，受到的浮力就；当物块全部浸没到液体中后（见图乙），让物块在液体中缓慢地平移或上下移动，弹簧测力计的示数不发生变化，这一现象所说明的问题是：．三、实验探究题29．小科做“验证阿基米德原理”实验的步骤如图所示。（1）小科处理数据时，发现实验步骤有所遗漏。遗漏额步骤为，若将遗漏的步骤标注为d，则最合理的实验步骤依次为（用实验步骤对应的字母表示）；（2）实验步骤a、b、c、d中，弹簧测力计的示数依次为Fa、Fb、Fc、Fd。若这些示数之间的关系满足（用式子表示），则可证明，浸入液体中的物体所受浮力的大小等于物体排开的液体所受重力的大小。30．测量盐水的密度，方案如下：（1）用天平和量筒进行测量请完成实验步骤：①用天平称出烧杯和盐水的总质量m1；②将烧杯中的适量盐水倒入量筒中，读出量筒中盐水的体积V；③；④利用上述所测物理量，写出盐水密度的表达式ρ盐＝。（2）用液体密度计直接测量因为盐水的密度比水的大所以选用最小刻度是1.0gm的液体密度计它的测量原理是：密度计放入不同液体中，都处于漂浮状态，它所受的浮力（选填“大于”“等于”或“小于”）重力；被测液体密度越大，其排开液体的体积越，所以它的刻度是从1.0g/cm3（选填“由下而上”或“由上而下”）顺次标记1.1、1.2、1.3……。31．某科技小组的同学利用学到的浮力知识制作一个浮力秤。他们找来一个空饮料瓶，剪掉瓶底，旋紧瓶盖，在瓶盖处系一块质量适当的小石块，然后将其倒置在水里，如图所示，已知该饮料瓶圆柱状部分的横截面积为50cm2，总重为0.6N。当瓶中不放被测物体时，水面所对位置为零刻度，再利用适当的方法完成刻度。使用时，只要把被测物体放入瓶中，从水面所对的刻度就可以直接读出被测物体的质量。（1）装置中小石块的作用是