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文档简介

第十章

浮力复习与总结

课时学习目标

学习重点

1.探究并了解浮力大小与哪些因素有关。2.运用阿基米德原理进行简单的计算。了解物体的浮沉条件在生活、生产的一些应用。

学习难点

1.对浸在液体中的物体所受浮力进行计算。2.根据物体的浮沉条件对浸在液体中的物体的浮沉状态进行分析判断。课时学习目标

知识点梳理知识点一:浮力1.浮力:浸在液体中的物体受到__________的力.2.浮力的方向:____________。

3.浮力产生的原因: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。即

F浮=F向上-F向下=F2-F1(如图甲).向上竖直向上

4.用弹簧测力计测量浮力:

F浮=G-F示(如图乙).

知识点梳理知识点一:浮力5.影响浮力大小的因素:____________________、____________。(1)同一液体中,物体浸在液体中的体积越____,所受浮力就越大。(2)物体浸入液体中的体积一定时,液体密度越____,所受浮力就越大物体浸在液体中的体积液体的密度大大

注意:浸没在液体中的物体所受液体的浮力大小跟物体浸没在液体中的深度无关。

【示例1】如图所示,一个棱长为10

cm的实心正方体竖直浸没在某种液体中而保持静止状态,其上表面受到液体的压强为400

Pa,下表面受到液体的压强为1

200

Pa,正方体下表面受到的压力为

N,其在液体中受到的浮力为

N.

128

【解析】由

得,正方体

下表面受到液体向上的压力为F向上=p向上S=1200Pa×(0.1m)2=12N

上表面受到液体向下的压力为F向下=p向下S=400Pa×(0.1m)2=4N

正方体在液体在受到的浮力为F浮=F向上-F向下=12N-4N=8N

【示例2】如图所示,把装满水的烧杯放在空盘子里,将一个密封的空饮料罐慢慢按入水中.空饮料罐被按得越深,溢出的水越多,手感受到的浮力越____,这个实验现象启示我们,浮力的大小可能跟空饮料罐_______________有关。大排开液体的体积

知识点二:比热容知识点二:阿基米德原理

1.阿基米德原理

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________.知识点梳理

2.公式:F浮=G排

推导式:F浮=G排=m排g=ρ液gV排.重力3.适用范围:液体、气体.

注意:公式中液体密度ρ液的单位是千克每立方米(kg/m3),V排的单位是立方米(m3),g是常数,g=9.8N/kg(粗略计算时,g取10N/kg),浮力F浮的单位是牛顿(N).

知识点梳理

【示例3】如图所示,一总体积为620

m3的热气球从地面腾空而起,此时热气球受到的浮力为

N,排开空气的质量为

kg.(g取10

N/kg,空气的密度为1.29

kg/m3)799.87998

【解析】热气球受到的浮力

F浮=G排=m排g=ρ空气gV排=1.29

kg/m3×10N/kg×620m3=7998N

得,热气球排开空气的质量m排=ρ空气V排=1.29kg/m3×620m3=799.8kg

知识点三:物体的浮沉条件及应用(实心物体)知识点梳理上浮下沉悬浮漂浮沉底F浮>G物F合=F浮-G物F浮<G物F合=G物-F浮F浮____G物F合=0F浮____G物F合=0F浮+FN=G物F合=0ρ液>ρ物ρ液<ρ物ρ液____ρ物ρ液____ρ物ρ液____ρ物受非平衡力作用,向上做变速直线运动可悬停在液体的任何深度处是“上浮”过程的最终状态是“下沉”过程的最终状态受平衡力作用,处于静止平衡状态==>=<

知识点梳理

【示例4】如图所示,将新鲜的鸡蛋分别浸入盛有水和浓盐水容器中,观察到鸡蛋在水中沉底,在浓盐水中悬浮。则鸡蛋的密度______(选填“大于”、“小于”或“等于”)水的密度,______浓盐水的密度。大于小于

1.轮船:轮船漂浮在水面上,受到的浮力_______自身的重力,轮船的大小通常用排水量来表示,排水量就是轮船装满货物时排开水的_____.同一轮船在密度越大的水中航行时,它浸入水中的体积越_____.知识点梳理等于质量小空心知识点三:物体的浮沉条件及应用(实心物体)

轮船的制作原理:用密度大于水的密度的钢铁制成______的,可以漂浮在水面上,增大排开水的体积,增大可以利用的浮力。2.潜水艇:通过水舱的充水和排水改变自身的______来实现浮沉的.潜水艇浸没后所受浮力________.重力不变

3.气球和飞艇:利用空气的______升空,气球、飞艇气囊里充入的是密度_________空气密度的气体。浮力小于

4.密度计:是根据物体______时受力平衡及阿基米德原理制成,用来测量液体密度的仪器。当在液体中漂浮时,浸入液体的体积越大,液体的密度越______。知识点梳理漂浮小知识点三:物体的浮沉条件及应用(实心物体)

知识点梳理

【示例5】潜水艇能潜入水下航行,进行侦察和袭击,是国家重要的军事舰艇之一,如图所示为某潜水艇在海中训练的情景,潜水艇在A位置时恰好处于悬浮状态,则下列关于潜水艇的说法正确的是【

C

】A.潜水艇从A到B是通过改变自身所受浮力实现上浮的B.潜水艇从A到B的过程中,浮力一直减小C.从A处上浮至未露出水面之前,其所受海水上下的压力差不变D.若潜水艇在A处要下沉,应排出水舱中的水C

知识点梳理2

【示例6】如图所示,一个质量为200

g、密度约为0.8×103

kg/m3的苹果掉入水中,则苹果最终处于___

状态,你的判断依据是

,苹果最终静止时受到的浮力为

N.

(ρ水=1.0×103

kg/m3,g取10

N/kg)苹果的密度小于水的密度漂浮

【解析】苹果的密度小于水的密度,由物体的浮沉条件可知,苹果掉入水中,最终处于漂浮状态。

根据物体的漂浮条件,苹果最终静止(漂浮在水面)时,受到的浮力为F浮=G=mg=0.2kg×10N/kg=2N

概念辨析

【例题1】(2026年上海浦东新区中考一模题)物理学家的探索与实践。

阿基米德跨进盛满水的浴缸洗澡时,看见浴缸里的水向外溢出,想到形状不规则的物体浸没在液体中时,其排开液体的体积_____(选填:A.大于B.小于C.等于)物体的体积。=1A,

【解析】阿基米德跨进盛满水的浴缸,浴缸里的水向外溢出,从浴缸中溢出的水的体积等于阿基米德浸入液体中的体积。由此可推力得出,形状不规则的物体浸没在液体中时,其排开液体的体积等于物体的体积。C

概念辨析

【例题2】(2025年西藏中考题)如图所示,重力为G的长方体物块悬浮在水中,受到的浮力为F浮,上表面受到水的压强为p1,压力为F1;下表面受到水的压强为p2,压力为F2.下列选项正确的是【

A.p1>p2B.F1>F2

C.F浮=F1-F2D.F浮=G

【解析】A.由p=ρ液gh可知,上表面所在处水的深度比下表面小,所以上表面受到水的压强比下表面小,故A错误;

B.由

得F=pS,上下表面受力面积相同,上表面受到水的压强比下表面小,上表面受到水的压力比下表面小,故B错误;C.由浮力产生的原因可知,F浮=F向上-F向下=F2-F1,故C错误;D.长方体物块悬浮在水中处于平衡状态,受到的浮力和重力是一对平衡力,大小相等,即F浮=G,故D正确。D

概念辨析

【例题3】(2025年湖南长沙中考题)如图是探究浮力的大小是否跟物体浸没的深度有关的实验过程。

(1)实验时,应先将弹簧测力计在_______方向调零;

(2)乙图中物体所受浮力为_______N;

【解析】(1)本实验中弹簧测力计测量的是竖直方向上的力,故实验前需要将弹簧测力计沿竖直方向调零。

(2)由物体的平衡条件可知,乙图中物体所受水的浮力为

F浮=G-F乙=1.4N-1.0N=0.4N竖直

(3)请你分析实验数据,判断物体所受浮力的大小是否跟物体浸没的深度有关,并说明理由。

0.4

概念辨析

【例题3】(2025年湖南长沙中考题)如图是探究浮力的大小是否跟物体浸没的深度有关的实验过程。

(1)实验时,应先将弹簧测力计在_______方向调零;

(2)乙图中物体所受浮力为_______N;

【解析】(3)由图丙和图丁可知,物体浸没在水中不同深度时,弹簧测力计示数不变,弹簧测力计对物体的拉力不变,物体所受重力不变,由F浮=G-F可知,物体所受水的浮力不变,说明物体所受水的浮力的大小跟物体浸没在水中的深度无关。竖直

(3)请你分析实验数据,判断物体所受浮力的大小是否跟物体浸没的深度有关,并说明理由。

0.4

概念辨析

【例题4】(2026年上海奉贤区中考一模题)福建舰是中国第一艘采用电磁弹射系统的航母,舰载量达到55至75架飞机,如图(a)所示。

一只重为8牛的模型船漂浮在水面上,如图(b)所示。请用力的示意图画出模型船受到的浮力F浮.=1A,

【解析】模型船漂浮在水面上,处于平衡状态。所受水的浮力和所受重力是一对平衡力,大小相等、方向相反。由此可知,模型船受到的浮力F浮=G=8N,方向竖直向上,作用点在船底上,可认为浮力作用在重心上。F浮=8N

概念辨析

【例题5】(2025年甘肃武威中考二模题)如图所示,某人漂浮在水面上,他的重力为900N,他浸入水中的体积为__________m3;他的左手距离水面50cm,他的左手受到水的压强为__________Pa.(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)0.09

【解析】(1)人漂浮在水中受到水的浮力等于受到的重力,即F浮=G=900N,根据F浮=G排=m排g=ρ液V排g可得他浸入水中的体积

5×103

他的左手距离水面50cm,则他的左手所在处水的深度h=50cm=0.5m,他的左手受到水的压强

p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.5m=5×103Pa

概念辨析

【例题6】(2025年四川达州中考题)小红在阳台种了几株番茄苗,番茄成熟后,她将一个番茄先后浸没在盛有水和盐水的容器中静止,释放后发现番茄在水中下沉,在盐水中上浮。下列说法正确的是【】A.番茄密度比水大B.番茄在水中受到的浮力较大C.番茄在盐水中受到的浮力小于它排开盐水的重力D.将番茄露出盐水部分切去,盐水对容器底部的压强将增大A

【解析】A.番茄在水中下沉,所受浮力小于重力,即F浮=G排=m排g=ρ水V排g<G=mg=ρ番茄Vg,番茄沉底时,V排=V,说明番茄的密度大于水的密度,即ρ水<ρ番茄,故A正确;B.放手后,番茄在水中沉底,浮力小于重力,在盐水中漂浮,浮力等于重力,番茄在盐水中的浮力更大,故B错误;C.根据阿基米德原理,浮力等于排开液体的重力,番茄在盐水中受到的浮力等于它排开盐水的重力,故C错误;D.切去露出部分后,番茄仍漂浮,排开盐水的体积减少,液面下降,盐水深度减小,由p=ρ液gh可知,盐水对容器底部的压强将减小,故D错误。

概念辨析

【例题7】(2025年四川自贡中考题)“四川舰”在某次海航时排开水的质量为4.0×107kg,g取10N/kg,它受到的浮力是_________N.若其从海水密度大的海域驶入密度小的海域,吃水深度______(选填“变小”、“变大”或“不变”)。4.0×108

【解析】“四川舰”海航时排开水的质量为4.0×107kg,由阿基米德原理可知,“四川舰”受到海水的浮力

F浮=G排=m排g=4.0×107kg×10N/kg=4.0×108N

若“四川舰”从海水密度大的海域驶入密度小的海域,“四川舰”始终漂浮,所受浮力等于重力,重力不变,则所受浮力不变,根据阿基米德原理可知,海水密度变小时,“四川舰”排开海水的体积变大,所以吃水深度变大。

变大

【例题1】(2025年江苏南京中考题)如图所示,将同一个鸡蛋先后放入装满液体的甲、乙两个相同杯中,甲杯中鸡蛋漂浮,乙杯中鸡蛋沉底。下列说法正确的是【

】A.与乙杯相比,甲杯中液体密度较小B.与乙杯相比,甲杯溢出的液体质量较小C.与甲杯相比,乙杯底部受到的液体压强较大D.与甲杯相比,乙杯对水平地面的压力较小知识点强化训练D

【解析】A、B.根据物体的浮沉条件可知,鸡蛋在甲杯液体中漂浮,甲杯中液体的密度比鸡蛋的密度大,鸡蛋在甲杯液体中所受浮力等于鸡蛋的重力;鸡蛋在乙杯液体中沉底,乙杯中液体的密度比鸡蛋的密度小,鸡蛋在乙杯液体中所受浮力小于鸡蛋的重力;与乙杯相比,甲杯中液体密度较大,鸡蛋在甲杯液体中所受浮力较大,根据阿基米德原理可知,从甲杯中溢出的液体重力及液体质量较大,故A、B错误;

C.乙杯中液体密度比甲杯小,液体深度相等,根据p=ρ液gh知,与甲杯相比,乙杯底部受到的液体压强较小,故C错误;D.甲杯中液体的密度大,体积大,液体重力大,鸡蛋和杯子的总重相同,故甲杯总重大,对地面的压力大,故与甲杯相比,乙杯对水平地面的压力较小,故D正确。

上浮知识点强化训练

变小

【例题3】(2024年贵州中考题)如图甲所示,将两实心正方体金属块A和B(mA=mB,VA<VB),分别悬挂在弹簧测力计下端,并浸没于装有水的相同烧杯中,静止时下表面距杯底的高度均为h0,两杯中水面相平。

【解析】质量相等的实心正方体金属块A和B的体积VA<VB,同时浸没在水中时,B受到的浮力更大,其弹簧测力计的示数(F=G-F浮)较小;由于VA<VB,则B的边长大于A的边长,相对于A来说,B的上表面到达水面时,其下表面距杯底高度较小,当下表面刚好离开水面,距杯底高度也较小;由于VA<VB,当上表面开始露出水面时,距离杯底变化相同高度,排开水的体积减少较大,根据F浮=G排=m排g=ρ液V排g可知,所受浮力减小较大,则弹簧测力计示数增加较快;又由于mA=mB,因此当下表面刚好离开水面时,A与B上弹簧测力计的示数相同。悬挂B的测力计示数F随h变化关系的大致图像如图。知识点强化训练现将两金属块缓慢从水中竖直向上提起,直到下表面刚好离开水面,悬挂A的测力计示数F随金属块下表面距杯底高度h变化关系的大致图像如图乙所示。请在同一坐标图中画出:悬挂B的测力计示数F随h(从h0开始)变化关系的大致图像。(忽略金属块离开水面时带出的水,不计阻力)

【例题4】(2024年湖北武汉中考题)

如图甲所示,水平桌面上有一个质量为100g、底面积为100cm2的圆柱形平底薄壁溢水杯,杯底上表面到溢水口的距离为15cm,杯中装有部分水,此时溢水杯对桌面的压强为p0.将挂在弹簧测力计下端密度为ρ的圆柱体从水面上方逐渐浸入水中,当圆柱体一半浸在水中时,圆柱体下表面受到的压力为F1,水对溢水杯底部的压强为p1;当圆柱体浸没在水中时,如图乙所示,弹簧测力计的示数为2.4N,溢出到小桶中的水重为1N,圆柱体下表面受到的压力为F2,溢水杯对桌面的压强为p2.已知p2=p0+200Pa,下列结论正确的是【

A.ρ=2.2g/cm3B.p1=1500PaC.p2=1.84×103PaD.F2-F1>1.5N

【解析】A.当圆柱体浸没在水中时,如图乙所示,弹簧测力计的示数为2.4N,溢出到小桶中的水重为1N,圆柱体下表面受到的压力为F2,溢水杯对桌面的压强为p2.已知p2=p0+200Pa,与圆柱体未浸入水中时对比,压强变化量为Δp=200Pa,根据力的作用的相互的,此时压力增大量等于圆柱体受到的浮力与溢出到小桶中的水重之差,则有知识点强化训练

【例题4】(2024年湖北武汉中考题)

如图甲所示,水平桌面上有一个质量为100g、底面积为100cm2的圆柱形平底薄壁溢水杯,杯底上表面到溢水口的距离为15cm,杯中装有部分水,此时溢水杯对桌面的压强为p0.将挂在弹簧测力计下端密度为ρ的圆柱体从水面上方逐渐浸入水中,当圆柱体一半浸在水中时,圆柱体下表面受到的压力为F1,水对溢水杯底部的压强为p1;当圆柱体浸没在水中时,如图乙所示,弹簧测力计的示数为2.4N,溢出到小桶中的水重为1N,圆柱体下表面受到的压力为F2,溢水杯对桌面的压强为p2.已知p2=p0+200Pa,下列结论正确的是【

A.ρ=2.2g/cm3B.p1=1500PaC.p2=1.84×103PaD.F2-F1>1.5N

【解析】圆柱体所受的重力为圆柱体的质量为

,圆柱体的体积圆柱体的密度

,故A错误;

知识点强化训练

【例题4】(2024年湖北武汉中考题)

如图甲所示,水平桌面上有一个质量为100g、底面积为100cm2的圆柱形平底薄壁溢水杯,杯底上表面到溢水口的距离为15cm,杯中装有部分水,此时溢水杯对桌面的压强为p0.将挂在弹簧测力计下端密度为ρ的圆柱体从水面上方逐渐浸入水中,当圆柱体一半浸在水中时,圆柱体下表面受到的压力为F1,水对溢水杯底部的压强为p1;当圆柱体浸没在水中时,如图乙所示,弹簧测力计的示数为2.4N,溢出到小桶中的水重为1N,圆柱体下表面受到的压力为F2,溢水杯对桌面的压强为p2.已知p2=p0+200Pa,下列结论正确的是【

A.ρ=2.2g/cm3B.p1=1500PaC.p2=1.84×103PaD.F2-F1>1.5N

【解析】B.当圆柱体浸没在水中时,如图乙所示,溢出到小桶中的水重为1N,水的总重力为当圆柱体一半浸在水中时,受到的浮力,溢水杯的重力

,当圆柱体一半浸在水中时,水对溢水杯底部的压强为

,故B错误;知识点强化训练

【例题4】(2024年湖北武汉中考题)

如图甲所示,水平桌面上有一个质量为100g、底面积为100cm2的圆柱形平底薄壁溢水杯,杯底上表面到溢水口的距离为15cm,杯中装有部分水,此时溢水杯对桌面的压强为p0.将挂在弹簧测力计下端密度为ρ的圆柱体从水面上方逐渐浸入水中,当圆柱体一半浸在水中时,圆柱体下表面受到的压力为F1,水对溢水杯底部的压强为p1;当圆柱体浸没在水中时,如图乙所示,弹簧测力计的示数为2.4N,溢出到小桶中的水重为1N,圆柱体下表面受到的压力为F2,溢水杯对桌面的压强为p2.已知p2=p0+200Pa,下列结论正确的是【

A.ρ=2.2g/cm3B.p1=1500PaC.p2=1.84×103PaD.F2-F1>1.5N

【解析】C.当圆柱体浸没在水中时,水对溢水杯底部的压强为,故C错误;D.当圆柱体一半浸在水中时,圆柱体下表面受到的压力为当圆柱体浸没在水中时,圆柱体下表面受到的压力为

,则有

,故D正确。知识点强化训练D

【例题5】(2025年青海中考题)如图所示,“悟空”号全海深AUV是由我国某高校研制的无人无缆潜水器,具备在1.1×104m深海自主作业的能力。其质量约为1.3×103kg,总体积约为4m³.已知海水密度为1.0×103kg/m³,g取10N/kg.求:

(1)“悟空”号的重力;

(2)“悟空”号完全潜入海水时,受到的浮力;

(3)“悟空”号在1.1×104m深海自主作业时所受海水的压强。

【解答】(1)“悟空”号的重力G=mg=1.3×103kg×10N/kg=1.3×104N知识点强化训练

(2)“悟空”号完全潜入海水时受到的浮力

F浮=G排=m排g=ρ海水V排g=1.0×103kg/m3×4m3×10N/kg=4×104N

(3)“悟空”号在1.1×104m深海自主作业时所受海水的压强

p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.1×104m=1.1×108Pa

【例题6】(2025年湖南长沙中考模拟题)如图所示,甲、乙两个完全相同的烧杯放在同一水平桌面上,杯中装有质量不等的水。往两烧杯中分别放入物体A、B,A漂浮,B悬浮,此时两烧杯的水面刚好相平,甲、乙两烧杯对水平桌面的压力分别为F甲、F乙.则【

A.F甲=F乙

C.F甲<F乙B.F甲>F乙D.无法比较

【解析】物体在甲烧杯的水中漂浮,甲烧杯中水对烧杯底的压力等于甲中的水和物体A的总重力,即F甲水压=G甲水+GA;B物体在乙烧杯的水中悬浮,乙烧杯中水对烧杯底的压力等于乙中水和物体B的总重力,即F乙水压=G乙水+GB,甲、乙烧杯内水面相平,由F=pS和p=ρ水gh可知,F甲水压=F乙水压,则甲烧杯内水和物体的总重力与乙烧杯内水和物体的总重力相等;甲、乙两烧杯完全相同,则两烧杯的重力相等,烧杯对水平桌面的压力等于烧杯和杯内水、物体的重力之和,则甲烧杯对水平桌面的压力等于

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