第8讲 浮力 原卷版

第8讲浮力1．浮力浮力就是浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)对它竖直向上托的力。(1)施力物体是液体或气体；受力物体是指浸在液体或气体中的物体。(2)“浸在”的含义：“浸在”包括部分浸入和完全浸入时的“浸没”两种情况。eq\x(\x(特别关注))①浸在液体中的物体不一定都受到浮力.当物体下表面与容器底部密合时不属于“浸在”液体中的情况，此时物体不受浮力。如：桥墩、拦河坝等因其下底面同河床紧密黏合，水对它向上的压力F向上=0，故物体不受浮力作用；②浮力的实质是液体对物体各个表面压力的合力.因此，在分析物体的受力情况时，浮力和液体的压力不能同时考虑。(3)浮力的方向：总是竖直向上。2．阿基米德原理探究阿基米德原理探究过程先用弹簧测力计测量出物体和空小桶的重力；再测量出物体完全浸没后弹簧测力计的示数；最后再测量出排开水和小桶的总重分析归纳物体受到的浮力为F浮=G物－F拉，排开水所受的重力G排＝G－G桶.对比两者的大小，得出实验结论实验结论浸在液体中所受的浮力等于它排开的水所受的重力内容浸在液体中的物体受到的的浮力向上，浮力的大小等于它排开的液体所受的重力表达式F浮=G排=m排g=ρ液V排g.G排表示排开液体所受的重力；m排表示排开液体的质量；ρ液表示液体的密度；V排表示排开液体的体积适用条件适用于物体受到液体或气体的浮力。物体浸没时V排＝V物，物体部分浸没时V排＜V物。影响因素浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积有关，跟物体本身的体积、密度、形状以及在液体中的深度、液体的多少等因素无关。【温馨提示】当物体浸没在液体里，此时V排=V物；当物体的一部分浸入液体里，另一部分露在液面上，此时V排＜V物.3．物体浮沉的条件(1)从密度的角度。浸没在液体中的物体，上浮、下沉时物体的运动状态在改变，物体受到非平衡力作用；悬浮、漂浮、沉底时，物体可以处于静止状态，物体受到平衡力作用。漂浮：物体一部分浸在液体中，另一部分在液面上方，此时浮力等于重力。悬浮：物体可以停留在液体的任何深度处，物体全部浸没在液体中，此时浮力也等于重力。沉底：物体下沉过程的最终状态，物体受到三个力(重力、浮力、支持力)而处于平衡状态。当ρ物＜ρ液时，物体上浮后漂浮；当ρ物＝ρ液时，物体悬浮；当ρ物＞ρ液时，物体下沉后沉底。(2)从力的角度。当F浮＞G物时，物体上浮后漂浮(此时F浮＝G物)；当F浮＝G物时，物体悬浮；当F浮＜G物时，物体下沉后沉底。4．求解浮力的方法(1)利用阿基米德原理计算。若已知液体密度ρ液和物体排开液体的体积V排，可根据阿基米德原理F浮＝ρ液gV排计算(当物体浸在气体中时，则F浮＝ρ气gV排)，此法也称为原理法。(2)利用漂浮或悬浮条件计算。若物体漂浮在液面或悬浮在液体中时，应根据物体所受浮力与物重等大(即F浮＝G物)来计算，此法也称为平衡法。(3)利用两次称重之差计算。若用弹簧秤先后称量同一物体在空气中和液体中物重时，其示数分别为G和G′，则物体在液体中所受浮力为F浮＝G－G′。此法常称为称量法。(4)利用压力差法计算。如果物体上、下表面积相同，并且液体对物体下表面向上的压力为F向上，对物体上表面向下的压力为F向下，则物体所受浮力为F浮＝F向上－F向下。此法不作要求。eq\x(\x(特别关注))用浮力与重力的大小关系表达的物体的浮沉条件是普遍适用的。用物体密度与液体密度的大小关系表达的物体的浮沉条件只适用于实心物体。5．浮力的应用(1)轮船①因为漂浮时，F浮＝G，所以同一艘轮船从大海行驶到江河或从江河行驶到大海，其受到的浮力不变。②根据F浮＝ρ液gV排，同一艘轮船从大海行驶到江河，因为F浮不变，ρ液减小，所以V排必增大，即船身稍下沉。③排水量：船满载货物时排开水的质量。(2)潜水艇因浸没在水中的潜水艇排开水的体积始终不变，所以，潜水艇受到的浮力不变。它的上浮和下沉是通过对水舱的排水和充水来改变自身的重力而实现的。(3)密度计原理：根据物体漂浮时的受力平衡及阿基米德原理制成，用来测定液体密度的仪器同一支密度计在不同的液体中受到的浮力相同，根据F浮＝ρ液gV排，液体密度不同，密度计排开液体的体积不同，液面所对应的位置也就不同，刻度特点为上小下大，上疏下密。浸入液体的体积越小，说明液体的密度越大。（4）气球和飞艇靠充入密度小于空气的气体来工作的.【方法技巧】三种方法比较浮力大小1.“比V排法”,即不同物体浸在同一液体中,根据F浮=G排=ρ液gV排,知ρ液相等,V排越大,受到的浮力越大。2.“比ρ液法”,即同体积的不同物体浸没在不同液体中,根据F浮=G排=ρ液gV排知,V排相等,ρ液越大,受到的浮力越大。3.“比重法”,即同一物体浸在不同液体中静止,针对物体不同状态进行受力分析,以重力为中间不变量,对比分析出浮力大小关系。【易错】1.认为一切浸在液体中的物体都受到浮力的作用(没有深刻理解物体所受上下表面的压力差而产生的浮力,如桥墩、拦河坝等因其下底面同河床紧密黏合,水对它向上的压力F向上=0,故物体不受浮力作用);2.认为物体浸没液体越深,所受浮力越大(物体浸没在液体中排开液体体积不变,所受浮力不变);3.应用浮力公式计算时,不注意前提条件而出错(如利用F浮=G物求浮力的前提条件是物体在液体中漂浮或悬浮,且只受浮力、重力);4.应用物体的浮沉条件解题时易错(a.轮船漂浮所受浮力一定,吃水深度的变化由阿基米德原理分析;b.潜水艇潜入水中排开水的体积一定,所受浮力一定,靠改变自身重力实现下潜和上浮)。1．(中考·台州)下图表示跳水运动员从入水到露出水面的过程，其中运动员受到水的浮力不断增大的阶段是()A．①→②B．②→③C．③→④D．④→⑤1题图2题图3题图2．(中考·金华)如图为金鱼吐出的某个气泡在温度恒定的水中上升过程的示意图。该过程中气泡密度和受到浮力的变化情况，叙述正确的是()A．密度和浮力都不变B．密度和浮力都变大C．密度变小，浮力不变D．密度变小，浮力变大3．（中考•舟山）如图是我国自主研发的第一艘航母“山东舰”在海上进行科目训练的场景。下列说法正确的是（）A．战斗机从甲板上起飞后，航母受到的浮力变小B．航母能浮在海面上是因为它受到的浮力大于它的总重力C．甲板上的战斗机受到的重力与战斗机对甲板的压力是一对平衡力D．甲板上的战斗机受到的重力与甲板对战斗机的支持力是一对相互作用力4．(中考·连云港)下列关于浮力的说法正确的是()A．质量大的物体在液体中所受浮力一定大B．码头上正在卸货的轮船所受的浮力逐渐减小C．物体密度小于液体密度时，物体在液体中处于悬浮状态D．潜水艇在水面下从大海潜行进入长江，所受浮力不变5．(中考湖北恩施)下列几种情况中能使受到浮力变大的是()A．潜水艇浸没在水中后继续下潜B．轮船由长江驶入大海C．从水银中取出铁球放入水中D．人由浅水区走向深水区6．(中考·黑龙江）质量相等的A、B两实心物块，密度之比ρA∶ρB＝3∶2，分别放入足够多的水中，物块所受浮力分别为FA和FB，当两物块静止时所受浮力FA与FB之比不可能的是()A．1∶1B．2∶3C．ρ水∶ρAD．ρ水∶ρB7.(中考·四川自贡)将重为7N的物体放入盛水的容器中，物体漂浮在水面上且溢出3N的水，物体受到的浮力()A．一定等于3NB．一定等于7NC．可能等于3ND．可能等于4N8.(中考·常州）2021年3月23日，巴拿马籍大型货轮“长赐号”在苏伊士运河搁浅，如图甲所示.28—29日，海水涨潮、运河水位持续上升，28日“长赐号”仍处于搁浅状态，29日“长赐号”脱离运河河底.随着水位上升，船身逐渐升高，最终如图乙所示.28—29日海水涨潮、运河水位持续上升过程中，“长赐号”受到的浮力()A.一直变大B.先变大后不变C.一直不变D.先不变后变大8题图9题图10题图9.(中考·绍兴)如图所示,已知鸡蛋的质量为55克,体积为50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10.(中考·湖州)放有适量水的烧杯置于水平桌面上。将一木块浸没到水中一定深度后撤去外力，木块开始上浮，如图所示，最后漂浮，且有五分之二体积露出水面。下列叙述中，错误的是()A.在露出水面之前，木块所受浮力不变B.在露出水面之前，木块所受浮力大于木块的重力C.木块在浸没和漂浮两种情况下，水对烧杯底的压强相等D.木块的密度为0.6克/厘米311.(中考·襄阳）刘星取一只空牙膏皮，一次将它挤瘪，一次将它撑开，两次都拧紧盖后，先后放入桌面上同一杯水中，结果如图甲、乙所示.下列说法正确的是()A.牙膏皮在甲中受到的浮力大B.牙膏皮在乙中受到的浮力大C.牙膏皮在甲、乙中受到的浮力一样大D.牙膏皮在甲、乙中受到的浮力无法比较11题图12题图13题图14题图12.(中考·临沂）放在水平桌面上的甲、乙两个相同的容器中盛有同种液体，体积相等的a、b两个物体在液体中静止时，两液面相平，如图所示.则()A.物体a的密度大B.物体b受到的浮力小C.甲容器底部受到的压力小D.两容器对桌面的压强一样大13.(中考·常德）同一密度计先后放在密度为ρ甲、ρ乙的液体中，静止时所处位置如图所示，密度计在两种液体中所受浮力分别为F甲浮、F乙浮.下列选项中正确的是()A.ρ甲>ρ乙B.ρ甲<ρ乙C.F甲浮<F乙浮D.F甲浮>F乙浮14．(中考·广东)小明看到清淤作业人员正在将水塘底部的淤泥搬运到船上．他想：水面高度会变化吗？于是进行了探究：首先，将石块a和不吸水的木块b置于装有水的烧杯中，如图所示；然后，将石块a从水中拿出并轻轻放在木块b上，它们处于漂浮状态，则水面高度将()A．下降B．上升C．不变D．无法判断15．（中考•台州）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(取10牛/千克)()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15题图16题图17题图18题图16．(中考·陕西)如图所示，物理小组利用体积为170cm3的潜水艇模型(忽略进气、排气管的体积)，探究潜水艇在水中如何实现上浮或下沉，下列说法不正确的是(ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg)()A．模型浸没在水中受到的浮力为1.7NB．模型浸没后继续下沉的过程中受到的浮力大小不变C．若要让悬浮的模型上浮应使模型中进水D．潜水艇能上浮或下沉是通过改变自重实现的17．(中考·山西)如图是“寻梦”学习小组制作的潜水艇模型，通过胶管从烧瓶中吸气或向烧瓶中吹气，就可使烧瓶下沉或上浮。若从烧瓶中吸气，使其从如图所示的位置下沉(胶管在水中的体积忽略不计)。下列分析正确的是()A．“潜水艇”所受的浮力逐渐变小B．“潜水艇”排开水的重力保持不变C．“潜水艇”顶部受到水的压强保持不变D．“潜水艇”是通过改变浮力的大小来实现下沉的18.(中考·株洲）如图，我国一艘第三代093

B型攻击核潜艇在一次军事演习中，停在水面下200

m处，后根据演习指令下潜至300

m处悬停.在此过程中()A.只需向水舱内充水B.只需水舱向外排水C.需先水舱向外排水，后向水舱内充水D.需先向水舱内充水，后水舱向外排水19．(中考·青岛)探究浮力的大小跟哪些因素有关的实验情形如图所示，其中所用金属块a和塑料块b的密度不同，但重力均为1.6N。下列分析正确的是(D)A．金属块a浸没在水中时，受到浮力的大小为0.3NB．利用甲、乙，可以探究浮力的大小与物体体积的关系C．利用乙、丙，可以探究浮力的大小与物体密度的关系D．利用丙、丁，可以探究浮力的大小与液体密度的关系19题图20题图20．(中考·衢州)2020年4月23日，“雪龙”号考察船圆满完成历时198天的南极考察任务，返回上海码头落锚。在铁链拉着铁锚缓慢放入水中时，经历了如图所示三种情况：图甲中铁锚部分浸入水中；图乙中铁锚完全浸没水中但未触底；图丙中铁锚沉底。三种情况下船身受到的浮力大小分别为F甲、F乙、F丙，它们的大小关系正确的是()A．F甲＝F乙＝F丙B．F甲＞F乙＝F丙C．F甲＞F乙＞F丙D．F甲＜F乙＜F丙21．(中考·黑龙江牡丹江)放在水平桌面上的甲、乙两个相同的容器盛有不同的液体，现将两个相同的物块分别放在两容器中，当物块静止时，两容器中的液面恰好相平，两物块所处的位置如图所示，则()A．甲容器中物块排开液体的重力较大B．甲容器底受到的压强大C．乙容器中的液体密度大D．乙容器中物块受到的浮力大21题图22题图23题图24题图22．(中考·湖南衡阳)甲、乙、丙、丁是四个体积、形状相同而材质不同的小球，把它们放入水中静止后的情况如图所示，则它们在水中所受浮力相等的是()A．甲和乙B．乙和丙C．丙和丁D．甲和丁23.(中考·烟台）小明同学在一根细木棒的下端缠绕了一些铁丝，然后将它分别置于甲、乙两杯液体中，静止时的状态如图所示.下列说法正确的是()A.甲杯液体的密度较大B.乙杯液体的密度较大C.木棒在甲杯液体中受到的浮力较大D.木棒在乙杯液体中受到的浮力较大24．(中考·遂宁)小明将体积相等的A、B、C三个不同水果放入水中静止后，A漂浮、B悬浮、C沉底，如图所示。关于它们的密度和受到的浮力大小判断正确的是()A．FA>FB>FCB．FA>FB＝FCC．ρA<ρB<ρCD．ρA<ρB＝ρC25．（中考•宿迁）小明在饮料吸管中塞入一些细铁丝作为配重，并将一端封闭，制作了一只简易密度计；将其先后放入甲、乙两杯液体中，当密度计静止时，两杯中液体深度相同，如图所示，下列说法正确的是（）A．密度计在甲杯液体中受到的浮力更大B．密度计的刻度线，越往上标注的密度值越大C．密度计放入后，乙杯中液体对容器底的压强更大D．适当减小配重，可以增大该密度计两条刻度线之间的距离，使测量结果更精确25题图26题图27题图26．(中考·德州)水平桌面上有甲、乙两个相同容器，分别装有密度不同的食盐水，将两个完全相同的小球分别放入两容器中，小球静止时，两容器液面相平。若甲、乙两容器中食盐水的密度分别为ρ1、ρ2，两小球在甲、乙两容器中受到的浮力分别为F1、F2，下列说法正确的是()A．F1<F2ρ1>ρ2B．甲容器底部受到食盐水的压强大于乙容器底部受到食盐水的压强C．甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力D．若将乙容器中的食盐水及小球倒入甲容器中，充分混合后两小球均沉底27.（中考•百色）将同一个新鲜的鸡蛋分别浸入密度不同的甲、乙两杯盐水中，静止时的位置如图所示。则下列说法正确的是（）A．鸡蛋在乙杯中受到的浮力大B．鸡蛋在甲、乙两杯中受到的浮力一样大C．鸡蛋的密度大于甲杯中盐水的密度D．鸡蛋的密度等于乙杯中盐水的密度28．（中考•凉山州）一块挂在弹簧测力计下的金属圆柱体缓慢浸入水中(水足够深)，在圆柱体接触容器底之前，能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体下降的高度h关系的图像是()ABCD29．（中考•金华）杯子放在水平桌面上，放入茶叶，再倒入开水，茶叶先漂浮在水面上，过一段时间，茶叶逐渐下沉到杯底。(1)茶叶漂浮在水面，是因为浮力________重力(选填“大于”“小于”或“等于”)；(2)茶叶匀速下沉阶段(不考虑水的蒸发)，茶杯对桌面的压力将_______(选填“变大”“变小”或“不变”)。30．（中考•杭州）小胡同学在水槽中洗碗，一个大的瓷碗正漂浮在水槽中。小胡用水槽中的水把碗装满，碗就会沉入水槽底部，此时碗所受到的浮力比漂浮时碗所受到的浮力________(选填“大”“小”或“不变”)，水槽中的水面将会_______(选填“上升”“下降”或“不变”)。31．（中考•杭州）三个相同的轻质弹簧，一端固定在容器底部，另一端分别与三个体积相同的实心球相连，向容器内倒入某液体，待液体和球都稳定后，观察到如图所示情况，乙球下方的弹簧长度等于原长。这三个球受到的浮力大小关系是______(选填字母)。A．F甲＜F乙＜F丙B．F甲＞F乙＞F丙C．F甲＝F乙＝F丙这三个小球的密度大小关系是______(选填字母)。A．ρ甲＜ρ乙＜ρ丙B．ρ甲＞ρ乙＞ρ丙C．ρ甲＝ρ乙＝ρ丙其中_______球(选填“甲”“乙”或“丙”)的密度与液体密度相同。31题图32题图33题图32.(中考·桂林）如图所示，充满氢气的气象探测气球携带探空仪（体积不计）在高空测量，工作完毕后释放部分氢气，气球体积缩小，所受浮力随之_______，气球下落.气球球囊（厚度不计）、细绳及探空仪的总质量为m0，空气密度为ρ空，当它恰能缓慢下降时，球内氢气密度为33．(中考·丽水)如图是小科自制的简易水陆两栖车模型，整“车”质量0.1千克。(1)接通电路后，尾部叶片转动，推动车子向前，这说明物体间力的作用是_________的；(2)当它在水中处于漂浮状态时，受到的浮力为_____牛。34．(中考·枣庄)如图是小聪同学利用水、弹簧测力计和金属块测量某液体密度的情景。根据图中信息可知，金属块的重力是________N，金属块在水中受到的浮力是________N，所测液体的密度是______________kg/m3。(g取10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3)34题图35题图36题图35.（中考·湖北襄阳）一金属环中间结有冰块，冰块和金属环的总重为0.71N，将它们放入底面积为10cm2的圆柱形容器中恰好悬浮于水中(如图甲所示)，此时冰块和金属环受到的浮力共为_______N；过一段时间冰全部熔化，金属环沉入水底，容器内的水面下降了0.7cm(如图乙所示)，则金属环的质量是_____g.(已知ρ冰＝0.9g/cm3，g取10N/kg)36．（中考·临沂）2021年4月23日，海军三型主战舰艇——长征18号艇、大连舰、海南舰在海南三亚某军港集中交接入列．如图所示的大连舰满载排水量达12300t，则其满载时受到的浮力为____________N(g取10N/kg)；舰载直升机起飞后，大连舰受到的浮力__________(选填“变大”“变小”或“不变”)；两只舰艇不能近距离高速并排航行，是由于两舰艇间水的流速越大，压强越______，容易相撞．37．（中考•台州）如图是探究浮力大小影响因素的实验。(1)丙图中圆柱体所受浮力为____牛。(2)换用饱和食盐水或酒精重复上述实验，可以探究浮力大小跟________________________的关系。(3)要探究浮力大小和排开液体的重力的关系，还应进行的实验操作是____________________________________________________________。37题图38题图38．（中考·沈阳）在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中(如图所示)，小明先用弹簧测力计测出金属块的重力，然后将金属块缓慢浸入液体中不同深度，步骤如图B、C、D、E、F所示(液体均未溢出)，并将其示数记录在表中：实验步骤BCDEF弹簧测力计示数/N2.22.01.71.71.9(1)分析比较实验步骤A和__________可得出：浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关；分析比较A、B、C、D可知：浮力大小与物体____________________的体积有关；分析实验步骤A、E、F可知：浮力的大小还与____________________有关。(2)分析实验数据可知，F中液体密度___________(填“大于”“小于”或“等于”)水的密度。(3)金属块浸没在水中时受到的浮力大小是1N，金属块密度为___________kg/m3。(水的密度ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg)39．（中考•绍兴）小敏对“物体在水中浸没前受到的浮力是否与浸入深度有关”进行了研究。(1)将一长方体金属块横放，部分体积浸入水中时，在液面所对的烧杯壁作一标记线，读出弹簧测力计的示数F甲(如图甲)为_______牛；再把金属块竖放浸入同一杯水中，当_________________时，读出弹簧测力计示数F乙(如图乙)。比较发现F乙＝F甲，小敏得出：浸没前物体受到的浮力与浸入深度无关。(2)图中两种状态时，金属块底部受到水的压强p甲_______p乙(选填“大于”“等于”或“小于”)。39题图40题图40．（中考•温州）气体的密度与压强有关。为测量实验室内空气的密度，小明在实验室按如图所示步骤进行实验：(1)如图甲，将一打足气的足球，放入装满水的容器中，测得溢出水的体积为426毫升。(2)如图乙，将500毫升装满水的量筒倒置于水槽中，用气针和乳胶管将足球中的气体慢慢排入该量筒，同时调整量筒的位置，当量筒内外水面都与500毫升刻度线相平时，停止排气。共排气10次。(3)如图丙，拔除气针和乳胶管，把排气后的足球放入装满水的容器中，测得溢出水的体积为420毫升。①图乙中，当量筒内外水面都与500毫升刻度线相平时停止排气，其目的是____________________________________。②根据测得的数据，计算实验室中空气的密度。(g取10牛/千克)41．(中考·四川成都)小虹利用弹簧测力计、实心圆柱体物块、烧杯等器材，探究浮力的大小跟哪些因素有关。小虹提出如下猜想，设计并进行了实验。猜想a：浮力大小与物体浸没在液体中的深度有关。猜想b：浮力大小与物体排开液体的体积有关。猜想c：浮力大小与液体的密度有关。(1)小虹确定了测量浮力的方法：用弹簧测力计先测出物体的重力G，接着将物体浸入液体中静止时，读出测力计对物体的拉力F拉，可计算出物体所受的浮力F浮。其测量原理利用了________。A．F浮与G是一对平衡力B．F浮与G是相互作用力C．F浮与F拉是相互作用力D．F浮、F拉和G是一组平衡力(2)小虹的操作步骤及测量数据如图所示。由测量数据可得：B步骤中圆柱体物块受到水的浮力为________N。(3)分析图中A步骤与________(填出步骤的序号)步骤的数据，可以验证猜想a是错误的。(4)进一步学习了阿基米德原理之后，利用图中的测量数据，还可以计算出其他一些物理量(水的密度已知)。下列物理量中不能计算出的是________。A．物块的体积B．物块的密度C．盐水的体积D．盐水的密度41题图42题图42．(中考·温州)如图甲是小明设计的“空气浮力演示器”：将一空心金属球与配重通过细线悬挂在定滑轮上，调节配重质量使二者保持静止，用气泵往玻璃容器内缓慢压入空气，可根据现象证明空气浮力的存在。已知金属球重5牛，体积为5×10－3米3。(滑轮和细线的重力、配重的体积及各种摩擦均忽略不计)(g取10牛/千克)(1)用气泵向甲装置玻璃容器内压入空气，观察到什么现象可以说明