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- 2021-11-01 发布
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浮力与升力章末小结与提升
一、物体的浮沉条件
状态
运动
静止
上浮
下沉
漂浮
悬浮
沉底
示意图
F浮与
G关系
F浮>G
F浮ρ物
ρ液<ρ物
ρ液>ρ物
ρ液=ρ物
ρ液<ρ物
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典例1 一物块轻轻放入盛满水的大烧杯中,静止后有76 g水溢出,将其轻轻放入盛满酒精的大烧杯中,静止后有64 g酒精溢出,酒精的密度是0.8×103 kg/m3,则物块的密度是 ( )
A.1.2×103 kg/m3 B.0.95×103 kg/m3
C.0.90×103 kg/m3 D.0.84×103 kg/m3
【解析】由题中条件及V排=可求出物块在水中和酒精中排开液体的体积分别为76 cm3、80 cm3,因为76 cm3小于80 cm3,所以物块在水中一定是漂浮的,由漂浮条件可知物体所受重力G物=F浮(水)=m排(水)g=0.76 N,在酒精中所受浮力F浮(酒精)=m排(酒精)g=0.64 N,由浮沉条件可知物块在酒精中是沉底的,即被浸没,所以V物=V排=80 cm3。由上述分析可知G物=0.76 N,所以m物==0.076 kg,由密度公式ρ=可求出物块密度为0.95×103 kg/m3,B项正确。
【答案】 B
二、计算浮力的常用方法
压力差法
浮力等于液体对浸在液体中的物体向上和向下的压力差:F浮=F向上-F向下
称重法
用弹簧测力计测出物体在空气中的示数G物和物体浸入液体后的示数F示,两者之差即为物体所受的浮力:F=G物-F示
公式法
F浮=G排=ρ液gV排,此公式既适用于液体,又适用于气体
平衡法
F浮=G物,只适用于漂浮或悬浮,需要注意的是物体漂浮时,物体排开液体的体积小于物体的体积,而悬浮时,物体排开液体的体积等于物体的体积
典例2 蓝莓被誉作“水果皇后”。蓝莓果实中含有丰富的花青素、鞣花酸及多种微量元素,具有明目、抗癌、预防动脉硬化等作用。小明同学将几颗蓝莓放到水中,发现每颗蓝莓有的体积露出水面,则蓝莓的密度是 kg/m3。
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【解析】设蓝莓的体积为V,由阿基米德原理可知F浮=ρ水gV排,蓝莓漂浮在液面上,则G物=F浮,因为G物=ρ物gV,所以ρ物gV=ρ水gV排,又因为蓝莓排开水的体积V排=V=V,所以蓝莓的密度ρ物==0.9×103 kg/m3。
【答案】 0.9×103
实验一:探究浮力的大小与哪些因素有关
1.实验器材:弹簧测力计、铁块、大烧杯、水、盐水。
2.实验方法:控制变量法。
3.实验步骤
(1)在弹簧测力计下端挂一个铁块,依次把它缓缓地浸入水中不同位置,观察弹簧测力计的示数变化;
(2)把同一铁块分别浸没在水和盐水中同一深度处,比较弹簧测力计的示数大小。
4.实验结论:在同种液体中,物体浸入液体中的体积越大,物体所受浮力越大;浮力大小与物体浸没水中后的深度无关;物体排开液体体积一定时,液体的密度越大,物体所受浮力越大。
典例1 如图所示为“探究影响浮力大小的因素”的实验。
(1)分析实验B、C可知,在同种液体中物体排开液体的体积越大,受到的浮力 ;
(2)图中F3= N,盐水的密度ρ液= kg/m3;
(3)实验所用的科学研究方法是 。
【解析】(1)由图B、C可知,物体排开液体的体积不同,测力计的示数不同,且排开液体的体积越大,所受浮力越大;(2)浮力大小与物体浸没的深度无关,所以F3=F2=7
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N;由图A、C可知,物体浸没在水中时所受浮力F浮=10 N-7 N=3 N,由图A、E可知,物体浸没在盐水中时所受浮力F浮'=10 N-6.4 N=3.6 N,由F浮=ρ水gV排得物体的体积V=V排==3×10-4 m3,盐水的密度ρ液==1.2×103 kg/m3;(3)该实验探究浮力大小与多个因素的关系,采用了控制变量法。
【答案】 (1)越大 (2)7 1.2×103 (3)控制变量法
实验二:探究浮力的大小
1.实验器材:弹簧测力计、物块、小桶、溢水杯。
2.实验装置图:如图所示。
3.实验过程
(1)先测出小物块的重力G物(如图A所示),同时测出一个空烧杯的重力G杯(如图B所示);
(2)用弹簧测力计挂住物块将其缓慢浸入装满水的溢水杯中,用空烧杯接住被物块排开的水,同时读出此时弹簧测力计的示数F'(如图C所示);
(3)用弹簧测力计测出烧杯和排开的水的总重力G'(如图D所示)。
4.实验结论:物体所受的浮力F浮=G物-F',而被物体排开的液体的重力G排=G'-G杯,通过对实验数据的比较可得出阿基米德原理:浸在液体里的物体受到竖直向上的浮力,浮力的大小等于被物体排开的液体的重力。
典例2 如图1所示,图A、B、C、D、E是“探究浮力大小跟排开的液体所受重力的关系”实验的五个步骤。
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(1) 两步骤可计算出圆柱体物块浸没在水中时受到的浮力F浮= N; 两步骤可得出物块排开的水所受的重力G排,比较F浮与G排可以得到浮力的大小跟物块排开的水所受重力的关系;
(2)如图2所示是圆柱体物块从水面缓慢浸入水中时,根据实验数据描绘出的弹簧测力计示数F随物块浸入水中深度h变化的关系图像,分析图像可得,当物块没有浸没之前,h增大时,弹簧测力计示数 (选填“变大”“变小”或“不变”);当h=4 cm 时,物块所受的浮力为 N;浸没后,h继续增大时,弹簧测力计示数为 N;该圆柱体物块的高度是 cm。
【解析】(1)由图B可知,物块的重力G=4.2 N,由图D可知,物块浸没在水中时弹簧测力计示数F=3 N,则物块浸没在水中时受到的浮力F浮=G-F=4.2 N-3 N=1.2 N,所以B、D两步骤可计算出圆柱体物块浸没在水中时受到的浮力F浮=1.2 N;物块排开的水所受的重力G排等于桶和排开水的总重减去空桶的重,所以A、E两步骤可得出物块排开的水所受的重力G排;(2)由图2可知,物块没有浸没前,弹簧测力计的示数变小;当h=4 cm时,弹簧测力计的示数为3.4 N,物体受到浮力F'浮=G-F'=4.2 N-3.4 N=0.8 N;物块的深度在6 cm~10 cm时,即物块浸没后,随深度的增加,弹簧测力计的示数保持在3 N不变;当圆柱体浸入水中的深度为6 cm 时,圆柱体刚好浸没在水中,所以圆柱体的高度为6 cm。
【答案】 (1)B、D 1.2 A、E (2)变小 0.8 3
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【针对训练】
在“探究浮力大小与排开液体体积的关系”实验中,如图甲所示,用弹簧测力计测出物块所受的重力,然后将物块逐渐浸入水中。
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(1)在图乙位置时,物块受到的浮力是 0.6 N;
(2)将物块逐渐浸入水中时,发现弹簧测力计的示数逐渐变小,说明物体所受浮力大小随其排开液体的体积增大而 增大 ;
(3)继续将物块逐渐浸入水中,发现弹簧测力计的示数逐渐变小后保持不变,最后突然变为0,示数为0时物块处于 C 。
A.漂浮状态 B.悬浮状态 C.沉底状态
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