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文档简介

第十五讲浮力阿基米德原理

核心考点•夯实埋墙基为基立柱墩为础〃

考点1浮力

定义:浸在液体中的物体受到液体对它①上匚的力

方向:②竖直向上

一产生原因:浸没在液体中的物体,其上、下表面受到液体对它的压力不同,③压力差即为浮力

浮)

力称重法测浮力:用弹簧测力计分别测量出物体的重力G和浸入液体中时所受的拉力F,二者之差

:即为浮力

:决定因素:④液体的密度;⑤物体排开液体的体积

微警示浸在液体中的物体不一定都受到浮力,当物体与容器底部紧密接触时,物体不受液体

向上的压力,此时物体不受浮力。

考点2阿基米德原理

内容:浸入液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于⑥它排开液体所受的重力

阿扎米尸浮二⑦G排—⑧w海gV排

德原理'*1变式:求密度:⑨外=%求体积:⑩

适用范围:不仅适用于液体,也适用于⑪

微警示“浸入”包含两层含义

⑴物体部分浸入液体中,此时%〈心;⑵物体浸没在液体中,此时吸尸「物。

【教材素材基础题】

命题点1浮力

1.(八下P49图10.1-1原创)掉入水中的苹果会浮上来,是因为浸在水中的苹果受到竖直空

上的浮力,浸没在水中的苹果在上浮的过程中所受到的浮力不变(选填“变大”“变小”

或“不变”)。

2.(八下P50图10.1-2原创)

⑴将铝块悬挂在弹簧测力计下,读出弹簧测力计的示数凡这就是铝块受到的重力。

⑵将铝块浸没在水中,发现弹簧测力计示数变小,记下此时示数公

⑶利用上述测量的物理量,写出铝块所受浮力的表达式Fn=F~F2O

命题点2阿基米德原理

3.(八下P56T3改编)一个在节日放飞的气球,体积是20气球在地面附近受到的浮力为

258No(空气的密度为1.29kg/m3,g取10N/kg)

4.(八下P56T4改编)在弹簧测力计下悬挂一个金属零件,测力计示数是7.5N。当把零件浸没

在密度为0.8X103kg/m,的油中时,测力计的示数是6.7N,则金属零件受到的浮力是0.8N,

其体积是KTn?。(g取10N/kg)

典型考题•研析怀山之水必有其源//

考点1阿基米德原理及其应用(重点)

例题1一石块在空气中称时,弹簧测力计的示数是5N,浸没在水中称时,弹簧测力计的示数为

2N,浸没在另一种液体中时,弹簧测力计的示数是1.4N,已知。水=1.0X103kg/ni,,则:

⑴石块在水中受到的浮力是多大?

⑵石块密度是多大?

⑶另一种液体的密度是多大?

(4)若将石块浸没在酒精中,弹簧测力计的示数是多大?(。酒精=0.8X103kg/m3)

解:(1)由题意可知石块所受重力6!=5N;

石块在水中受到的浮力:

尸浮=小尸拉=5N-2N=3No

⑵由伊侬得石块的质量:

m=-G=--5--N-=0八.5「k1g;

910N/kg6

由分浮水g嚓可得石块排开水的体积:

嗅=上

p水g

__________3JQ_________

1.0xl03kg/m3xl0N/kg

=3X1()Ym3;

因为石块浸没在水中,则石块的体积:

片嚓=3XICTm3,

石块的密度:

m0.5kq

p二一二------=1.67X103kg/m3

V3x10-4m3o

(3)石块受到另一种液体的浮力:

尸浮'=小尸拉'=5N-1.4N=3.6N;

由方浮'=0液体排可得液体的密度:

_「浮'___________3,6N_______

P10N/kgx3xl0-4m3

=1.2X103kg/m3o

(4)石块浸没在酒精中受到的浮力:

3-43

尸浮〃=0酒精排=0.8X103kg/mX10N/kgX3X10m=2.4N;

弹簧测力计的示数:

尸拉〃=G~F淳"=5N-2.4N=2.6N。

解题模板

公式有变形,变形有条件,对应求解即可:

⑴隐含条件:“浸没"一一%"

⑵求浮力:/浮=G排=加排支0液g%

(包含三种情况:已知G排、已知加排、已知0液、4)。

⑶求体积:%)显。

p液g

(4)求密度:P波=;。

【训练1](2023•怀化中考)物理实验室里,同学们正在认真地完成“探究浮力的大小跟排开

液体重力的关系”的实验。小明将重5N的物体浸没水中后,弹簧测力计的示数如图所示。

3

水=1.0X103kg/m,^=10N/kg)

(1)求水对物体的浮力大小;

⑵求该物体的体积。

解:(1)由图知,弹簧测力计的分度值为0.2N,物体浸没在水中静止时测力计的示数?示=2.6N,

则物体受到的浮力:

尸浮=小/示=5N-2.6N=2.4N;

(2)物体浸没在水中时排开水的体积和自身的体积相等,由尸浮得,该物体的体积:

片-----------------=2.4X104m3o

p水g1.0xl03kg/m3xl0N/kg

考点2浮力相关的图象解读(重点)

例题2如图甲所示,水平桌面上放置底面积为100cm\质量为500g的圆筒,筒内装有20cm

深的某液体。弹簧测力计下悬挂底面积60cmM高为10cm的圆柱体,从液面逐渐浸入直至完

全浸没,弹簧测力计示数/随圆柱体浸入液体的深度h的变化关系如图乙所示。(可以忽略圆

筒的厚度,过程中液体没有从筒中溢出),g取10N/kg,求:

(1)圆柱体完全浸没时受到液体的浮力是多少?

⑵筒内液体密度是多少?

⑶当圆柱体完全浸没时,圆筒对桌面的压强是多少?

⑷圆柱体的密度是多少?

⑸刚好完全浸没在液体中时,圆柱体的下底面受到的液体压强是多少?

(6)圆柱体从液面逐渐浸入直至浸没在液体中,液体对容器底的压强增加了多少?

⑺剪断细绳后,圆柱体将会沉底。沉到圆筒底部后,圆柱体对圆筒底部的压强是多少?

解:(1)由图象知,当h=0时,弹簧测力计的示数为17.4N,圆柱体的重力等于弹簧测力计的示

数,则会17.4N;当力210cm时,弹簧测力计的示数不变,说明此时浮力不变,圆柱体完全浸没,

此时圆柱体受到的拉力分拉=12N;圆柱体浸没在液体中时受到的浮力:尸浮=◎尸拉=17.4N-12

N=5.4N

(2)圆柱体浸没在液体中,排开液体的体积:

2343

「排=片60cmX10cm=600cm=6X10m

由分浮=0液排得液体的密度:

33

0液=」^-=-------»--------=0.9X10kg/m

U排g6X10'4m3xl0N/kg

(3)液体的体积:%=100cm2X20cm=2000cm3=2X10-3m3

3-33

液体的质量:加液=0液嚓=0.9义1()3kg/mX2X10m=l.8kg

将圆柱体、圆筒、液体看作一个整体,圆筒对桌面的压力:户(必液+〃筒)短■小尸拉=(1.8kg+0.5kg)

X10N/kg+17.4N-12N=28.4N

受力面积:5=100cm2=0.01m2

圆筒对桌面的压强:尸《=需合2840Pa

SO.Olm/

(4)圆柱体的质量:炉£=1勺2=1.74kg

g10N/kg

33

其密度:0柱=§=焉黑=2.9X10kg/m

3

(5)。'=O液诙0.9X103kg/mX10N/kgXO.10m=900Pa;或者根据浮力产生的原因可知,刚

好完全浸没在液体中时圆柱体的下底面受到的液体压力F'=F浮=5.4N,则压

强3得=高黑=9。。Pa

(6)圆柱体从液面逐渐浸入直至浸没在液体中,液体增加的深度:△长=6黑丁=0.06m

S0.01m,

液体对容器底增加的压强:

、尸P、液g.A/FO.9X10,kg/m3X10N/kgXO.06m=540Pa

(7)沉到圆筒底部后,圆柱体对圆筒底部的压力:歹'分浮=17.4N-5.4N=12N

对圆筒底部的压强:

〃F"12N°

p=—=----7-^=20n0n0nPna

"S'60X10-4m2

解题模板

⑴析图:明确图象中各段、各交点的物理意义,并用物理量符号对应。

⑵选公式对应求解:

①固体压强计算:,年詈。

②液体压强计算:尸0g瓦

③称重法计算浮力:F9=G-F&O

④阿基米德原理计算浮力:

月浮=6排=勿排支0液g『排

【训练2](2024•自贡中考)自贡某初级中学物理科技小组的同学们用弹簧测力计悬挂一实

心长方体不吸水砖块,使其缓慢匀速下降,并将其浸入平静的游泳池水中,如图甲所示。弹簧测

力计的示数户与砖块下底面下降高度力的变化关系如图乙所示,忽略砖块浸入水中时游泳池水

面高度的变化,已知g取10N/kg,o水=1.0X103kg/m\p大气=1.013X105Pa,求:

(1)砖块完全浸没在水中时所受浮力的大小。

(2)砖块的密度。

⑶砖块刚好完全浸没时,其下底面所受的压强。

解:(1)图象可知,当力为0~40cm时,弹簧测力计示数为54N,此时砖块处于空气中,根据二力

平衡条件可知,砖块的重力小尸拉i=54N;由图象可知,深度大于70cm时,弹簧测力计示数24N

不变,此时砖块浸没水中,则砖块浸没时受到的浮力厂浮=生/拉2=54N-24N=30N;

(2)因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,所以,由尸浮=0液g/排可得,砖块的体积

片嚓」^----14-----=3X10-3m3,

p水g1.0xl03kg/m3xl0N/kg

砖块的质量:炉9=;=5.4kg,

910N/kg

砖块的密度:0=手就黑h1.8义1。3kg/m3;

(3)由图象可知,砖块刚浸没时底部所处的深度:

h=70cm-40cm=30cm=0.3m,

砖块下底面受到水的压强:。水=0水诙LOXIO?kg/m'X10N/kgX0.3m=3000Pa,

55

其下底面所受的压强:尸p水+p大气=3000Pa+1.013X10Pa=l.043X10Pao

实验探究•突破深耕素养向新而行〃

实验1探究浮力的大小跟哪些因素有关

【图•过实验】

图示过程

转换法通过弹簧测力计的不数变化来说明浮力大小的变化(/浮

控制物体浸在液体中的结论1:物体在液体中所受浮力的大小跟液体的甯

体积,改变液体的密度度有关

控制液体密度不变,改变结论2:物体在液体中所受浮力的大小跟它谡:在液

实验

控制物体浸在液体中的体积体中的体积有关

方法

变量法控制液体密度和物体浸

在液体中的体积不变,改结论3:浸没在液体中物体所受浮力的大小跟物体

变物体浸没在液体中的浸没在液体中的深度无夫

洋廖

1.要等弹簧测力计指针静止后再读数,且视线要与刻度面垂直

评估2.选用不同液体进行多次实验的目的:避免实验结论的偶然性,使结论具有

晋遢性

【全•通考点】

典题1如图所示是晓东和几个同学“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验装置和实验过

程中弹簧测力计挂着同一圆柱体的示数。(g取10N/kg)

Qn

nn

uu

Z8N24N

甲乙丙丁戊

基础点

⑴圆柱体浸没在水中时所受的浮力为2No

⑵分析图中乙、丙两图实验数据初步可得:物体所受的浮力大小与排开液体的体积有

关。

⑶分析丁、戊两图可知,浸在液体中的物体所受浮力大小跟液体密度有关,密度越大,物

体所受浮力也越大。

⑷分析图丙、丁可知,浮力大小跟物体浸没在水中的深度」选填“有关”或“无关”),

但是晓东联想:在游泳池里,人越往下蹲感觉到水向上托自己的力越大,物体所受的浮力与物

体浸入水中的深度有关,对该现象合理的解释是在游泳池里,人越往下蹲排开水的体积越大,

人受到的浮力越大

能力点

⑸当物体从接触水面开始,到浸没于水中,直至浸没到更深位置(未触底),在图己中能表示出

此过程物体所受浮力厂与浸入水中深度力关系的图线是选填“①”或"②”)。

(6)【问题】某同学还想知道浮力大小是否与物体的形状有关。于是,该同学进行了如下探究。

【证据】该同学用一块橡皮泥(不吸水)、一个弹簧测力计、烧杯、水和细线,按如下步骤进行

实验。

①如图a所示,用弹簧测力计测出橡皮泥的重力为

②如图b所示,将橡皮泥捏成实心长方体浸没在水中,读出弹簧测力计的示数;

③如图c所示,将同一块橡皮泥捏成实心圆柱体浸没在水中,读出弹簧测力计的示数;

④如图d所示,将同一块橡皮泥捏成实心球体浸没在水中,读出弹簧测力计的示数。

J

一00

11

22

33

44

55

【解释】

①图b中橡皮泥受到的浮力大小为2N;

②由以上实验可知,浮力大小与物体的形状无关

【交流】

①本实验在其他因素都相同的前提下,只改变物体的形状来进行探究。在物理学中,这种研究

方法称为控制变量法。

②若用刻度尺和弹性较好的橡皮筋来替代弹簧测力计,能否完成本实验的探究?能。

实验2探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系

【图•过实验】

图示过程

测量原

利用“称事造”测量浮力:尸浮=小/示

实验理

1.溢水杯中必须犀酒水,其目的是:保证物体排开的液体全鄢流入小桶一

核心操作要

_I_点2.溢水杯盛满水的方法:缓慢往溢水杯中注水,直到溢水杯内有水泼出

浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等干它排开液体所受的重力,

实验结论

即,浮=G排

1.如果先测量盛有水后小桶的总重力,再测空桶的重力,会因小桶内壁有水残

留而使所测排开的液体重力便小

2.测重力时,不能先将物体浸没在水中,再将物体拿出读数,会因物体涉水而

评估使所测物体的重力佩大

3.G排略小于尸浮的原因:①溢水杯中水未装满;②物体排开的水不能全部流入

小桶内

4.换用不同液体或物体多次实验是为了得到普遍性的结论

【全•通考点】

典题2下列A、B、C、D四幅图是某小组同学“探究浮力的大小与排开水所受重力关系”的

过程情景,请根据图示完成下面的填空。

AcD

基础点

(1)实验中所用圆柱体的重力为4No

⑵在情景图B中存在的错误是溢水杯未注满水。

⑶纠正错误后,继续实验,在情景图C中,圆柱体受到的浮力F„=1No

⑷圆柱体排开的水所受的重力G^=1No

⑸实验结果表明:浸在水中的物体受到的浮力等于物体排开的水所受到的重力。

(6)纠正错误后,圆柱体从刚接触水面到全部浸没水中,水对溢水杯底的压强保持不变(选

填“逐渐增大”“逐渐减小”或“保持不变”)。

能力点

⑺小红利用上述实验中的器材和木块,探究“漂浮在液面上的物体所受浮力的大小是否遵循

阿基米德原理”,实验过程中—建步骤不需要弹簧测力计。(选填“A”“B”“C”或“D”)

(8)小明还想用如图所示装置验证阿基米德原理:(g取10N/kg)

①将装满水的溢水杯放在升降台上,用升降台来调节溢水杯的高度。当逐渐调高升降台时,小

明发现随着重物浸入水中的体积变大,弹簧测力计甲的示数变小,此时弹簧测力计乙的示数会

变大(选填“变大”“变小”或“不变”),若它们的变化量相等,则证明/=G排;

②在图中,已知重物是底面积为100cm2,高为8cm,重为10N的实心长方体,从重物刚接触水

面开始,将升降台缓慢上升6cm,则重物最终浸入的深度为

4cm(弹簧测力计每1N的刻度线间距为0.5cm)o

中考真题•体验.稳中求进沐日中之光〃

题组一:探究浮力的大小与哪些因素有关

1.(2024•重庆B中考)小渝和同学们利用一长方体物块来探究影响浮力大小的因素。

甲乙

⑴将物块竖放后挂在弹簧测力计上,测出物块的重力为2.7N,然后将物块部分浸入水中,发

现测力计示数减小的同时水面升高了,说明物块受到了竖直向上的浮力,并且水对容器底

部的压强与放入物块前相比增大。当测力计示数如图甲所示时,浮力为0.3N。

⑵接下来小渝继续按图乙、丙、丁所示进行实验,由甲、乙、丙的数据可知:在同种液体中,

物体排开液体的体积越大,浮力越大;由丙、丁的数据可知:物体浸没在同种液体中时所受

浮力大小跟深度无关。

⑶然后将物块浸没在盐水中如图戊所示,分析数据可知:浮力大小与液体的密度有关。并通过

计算得出所用盐水密度为1.1g/cn?;

若在实验前,弹簧测力计的指针在零刻度线以下,并未调零,则算出的盐水密度不变(选填

“偏大”“不变”或“偏小”)。

⑷同组的小王同学还想进一步探究:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度是否

有关?于是他将物块横放后挂在弹簧测力计下,使其露出水面高度与图乙相同,测力计示数为

2.3N,与乙图数据对比,小王得出结论:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度有

关。你认为该方案是否合理,并说明理由:不合理,没有控制物体排开液体的体积相同。

题组二:探究浮力的大小

2.(2023•烟台中考)某实验小组为了研究浮力大小与物体排开液体重力的关系,进行了下面的

实验,如图所示。

⑴实验过程中,利用哪些步骤能够计算出物体所受的浮力大小?②和③。哪些能够计算出

物体排开液体的重力大小?①和④。(用图中的序号表示)

⑵通过实验数据可以发现,浮力大小与物体排开的液体所受的重力有什么关系?二1^。

⑶为了使结论具有普遍性,该小组还应该进行怎样的操作?换用不同的液体和物体多次实

验。

(4)另外一个小组进行实验后,发现浮力大小与物体排开液体重力不相等,在排除误差因素的

情况下,出现这个结果的原因可能是什么?(写出一条即可)烧杯中的液体没有装满(或物体

碰到烧杯壁)。

题组三:阿基米德原理及其应用

3.(2024•河南中考)宋朝的怀丙利用浮船打捞铁牛,展现了我国古人的智慧。图为打捞过程示

意图,先将陷在河底的铁牛和装满泥沙的船用绳索系在一起,再把船上的泥沙铲走,铁牛就被

拉起,然后把船划到岸边,解开绳索卸下铁牛,就可将铁牛拖上岸。船在图中甲、乙、丙三个位

置所受浮力为尸甲、F小尸丙,下列判断正确的是(B)

A.尸甲=/乙=6丙B.尸甲〉尸乙〉尸丙

C.尸甲=尸乙》/丙D.F甲乙丙

4.(2024•成都中考)小李同学想估算空气对自己的浮力大小,采集的数据有:自己的体重、自

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