第10章 浮力（共29张PPT） 28页

第十章 浮力 【 本章考点 】 1. 浮力 的 产生； 　 2 . 称重法测 浮力； 3 . 阿基米德原理的探究 过程； 　 4 . 物体的浮沉条件及 应用。 1 ．浸在液体或气体中的物体受到 __________ 的托力叫做浮力．阿基米德原理的公式表达为 ______________________________ ． 2 ．浸在液体中的物体，当 ____________ 时，物体上浮；当 ____________ 时，物体下沉；当 ____________ 时，物体悬浮在液体中或漂浮在液面上． 3 ．轮船采用“空心”的方法来增大 ________________ ，从而增大 __________ 使其漂浮在水面上．潜水艇是通过向水舱中充水或排水来改变 ________ 从而实现上浮、悬浮或下潜的．气球和飞艇的气囊中充的是密度 ________ 空气的气体 ( 如氢气、热空气或氦气 ) ，它们的总重 ________ 气球或气囊所排开的空气的重力，因而能够升空． 竖直向上 F 浮 ＝ G 排 ＝ m 排 g ＝ ρ 液 gV 排 F 浮 ＞ G 排开液体的体积 浮力 自重 小于 小于 F 浮 < G F 浮 = G 目录 浮力 1 阿基米德原理 2 物体的浮 沉 条件及应用 3 CONTENTS 考点 考点一 ：浮力 例 1 ： C （ 2015 德阳市 ) 如 图所示，将盛有适量水的容器放在水平桌面上，然后把系在弹簧测力计下的铁块慢慢地浸入水中 ( 水未溢出 ) ，观察铁块从刚开始浸入水中到完全浸在水中的实验现象，并对一些物理量做出了如下判断：①铁块受到的浮力变大；②弹簧测力计的示数变小；③桌面受到的压力变大；④水对容器底部的压强变大．其中正确的是 ( 　　 ) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A ．①② B ．①②③ C ．①②③④ D ．①②④ 全方位突破 1. (2014 安徽省 ) 一均匀的长方体浸没在液体中， 如 图 所示．已知它的底面积为 S. 上表面所处深度为 h1 ， 下表面所处的深度为 h2 ，则长方体下表面受到 液 体 的压力表达式 为 _________ ，浮力 表达式为 __________________ ． ( 液体的密度 ρ 液和 g 为已知量 ) ρ 液 gh 2 S ρ 液 g ( h 2 － h 1 ) S 全方位突破 2. 将 一空饮料罐压入装满水的烧杯中，其排开的水所受到的重力为 4 N ，则空饮料罐受到的浮力大小为 ________N ，方向竖直 ________ ． 如 图所示，将去盖的矿泉水瓶截去底后倒置，放入一 乒乓球 后 压着球向里注水，然后放手，则乒乓球将 ________ ， 同时 观察 到有少量水流出；再用手将瓶口堵住，过一会儿， 观察 到 乒乓球将 ________ ．该实验表明产生浮力的根本原因是 _____________________________________ ． 4 向上 不上浮 上浮 向上的压力大于向下的压力 全方位突破 3. (2015 重庆市 ) 小冉在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中，用到如下器材：分度值为 0.1 N 的弹簧测力计，底面积为 5 cm 2 、高度为 6 cm 的实心圆柱体铜块，相同的大烧杯若干，水，密度未知的某种液体，细线等． 全方位突破 ( 1) 小冉进行了如图所示的实验： A 步骤所示弹簧测力计的示数为 ________N ；用弹簧测力计挂着铜块缓慢地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： 2.7 实验步骤 B C D E F 弹簧测力计示数 /N 2.6 2.5 2.4 2.4 2.3 全方位突破 (2) 在实验步骤 B 中铜块所受浮力 F 浮＝ ________N. (3) 分析实验步骤 A 、 B 、 C 、 D ，可以说明浮力大小跟 ___________________ 有关 ；分析实验步骤 A 、 E 、 F ，可以说明浮力大小跟 ______________ 有关． 0.1 实验步骤 B C D E F 弹簧测力计示数 /N 2.6 2.5 2.4 2.4 2.3 排开液体的 体积 　 液体的密度 全方位突破 (4) 小冉用表格中的数据算出了某种液体的密度是 __________kg/m 3 ( 结果保留一位小数 ) ，还算出了步骤 B 中铜块下表面受到水的压强是 ________Pa ，并发现步骤 B 、 C 、 D 中铜块下表面受到水的压强随着深度的增加逐渐 ________( 选填“增大”或“减小” ) ． 1.3×10 3 实验步骤 B C D E F 弹簧测力计示数 /N 2.6 2.5 2.4 2.4 2.3 200 增大 全方位突破 (5) 小冉在步骤 B 的基础上继续探究：保持铜块下表面所处的位置不变，把弹簧测力计的拉环固定在铁架台上，缓慢向烧杯内加水，发现弹簧测力计的示数逐渐 ________( 选填“增大”或“减小” ) ；当所加水使铜块刚好浸没时 ( 水未溢出 ) ，烧杯底部受到水的压强增加了 ________Pa.( 已知在一定范围内，弹簧受到的拉力每减少 0.1 N ，弹簧的长度就缩短 0.1 cm) 减小 实验步骤 B C D E F 弹簧测力计示数 /N 2.6 2.5 2.4 2.4 2.3 420 阿基米德原理的实验探究： 器材：弹簧测力计、小石头、细线、溢水杯、小桶、水等 . 过程：第一步，用弹簧测力计测出小桶的重力记为 G 1 ； 第二步，用弹簧测力计测出小石块的重力记为 G 2 ； 第三步，在溢水杯内装满水，把石块缓缓浸没在水中，用小桶接着溢出的水，等弹簧测力计示数稳定后，记下弹簧测力计的示数为 F 1 ； 第四步，用弹簧测力计测出小桶和溢出水的总重为 G 3 . 结论：浸在液体（或气体）中的物体，受到液体（或气体）对它竖直向上的浮力，浮力的大小等于被物体排开的液体（或气体）所受的重力 . 阿基米德原理公式： F 浮 = G 排 = m 排 g ＝ ρ 液 gV 排 . 考点 二 ：阿基米德原理 阿基米德原理 (2015 佛山 市 ）如 图所示，弹簧测力计下端悬挂一高度为 l 、质量为 m 的圆柱体，它在水中受到最大浮力为 mg /2 ，圆柱体下表面刚刚与水面接触到全部浸没后，测力计示数 F 拉及圆柱体所受的浮力 F 浮分别与浸入水中深度 h 关系图正确的是（　　） 例 2 ： A 解题 思路 ① 圆柱体下表面刚刚与水面接触，没有受到浮力；然后随着浸入水中深度的逐渐增大到全部浸没时物体排开水的体积逐渐变大，根据 F 浮 ＝ ρ 液 gV 排 可知受到的浮力逐渐变大；当浸没时，物体排开液体的体积最大，受到浮力最大为 mg /2 ，然后浮力保持不变，故 C 、 D 错误 . ② 由上可知，金属块逐渐浸入水中的过程中，浮力是先变大后不变的 . 弹簧测力计的示数 F 示 ＝ G － F 浮 ，重力是一定的，所以浮力变大时，弹簧测力计的示数变小；当受到浮力最大时，则弹簧测力计的示数为 mg /2 ，然后示数不变，故 A 正确， B 错误 . 答案： A 全方位突破 4. （ 2014 福州市 ）将重 6 N 的物体浸没在装满水的杯中，溢出了 4 N 的水，物体受到的浮力是 （　　） A. 10 N B. 6 N C. 4 N D. 2 N C 全方位突破 5. （ 2014 郴州 市）小英同学在探究“浮力的大小等于什么”时，做了如图所示的实验，四步实验中弹簧测力计的示数 F 1 、 F 2 、 F 3 、 F 4 ，下列等式正确的是 （　　） A. F 浮 ＝ F 2 － F 3 B. F 浮 ＝ F 4 － F 3 C. F 浮 ＝ F 2 － F 1 D. F 浮 ＝ F 2 － F 4 A 全方位突破 6. （ 2015 枣 庄市）在水平桌面上放置一个底面积为 100 cm 2 ，质量为 400 g 的圆筒，筒内装有 16 cm 深的某种液体 . 弹簧测力计的下端挂着一个底面枳为 40 cm 2 、高为 8 cm 的金属柱，当金属柱从液面上方逐渐浸入液体中直到全部浸没时 . 弹簧测力计的示数 F 与 金属柱浸入 液体 深度 h 的关系如图所 示 . （圆筒厚度 忽略不 计 ，筒内液体没有 溢出 ， g ＝ 10 N/kg ） 全方位突破 求：（ 1 ）当金属柱有一半的体积浸在液体中时，受到液体的浮力是多少？ 答：由 图象知，当 h ＝ 0 时，此时测力计的示数 等于 圆柱体的重力，所以 G ＝ 10 N ；当 金属柱有一半的体积浸在液体中时，即 当 h 1 ＝ 12 h ＝ 12×8 cm ＝ 4 cm 时的拉力 F 1 ＝ 6N ；所以 F 浮 1 ＝ G － F 1 ＝ 10 N － 6 N ＝ 4 N. 全方位突破 (2) 圆筒 内所装液体的密度是多少 ？ 答： 当 金属柱有一半的体积浸在液体中 时 ， 物体排开液体的体积： V 排 1 ＝ S 物 h 1 ＝ 40 cm 2 × 4 cm ＝ 160 cm 3 ＝ 1.6×10 － 4 m 3 . 由 F 浮 ＝ ρ 液 gV 排 得： ρ 液 ＝ ＝ = 2.5×10 3 kg/m 3 . 全方位突破 （ 3 ）当金属柱有一半的体积浸在液体中时，圆筒对桌面的压强是多少？ 答：由 ρ ＝ mV 得液体的质量： m 液 ＝ ρ 液 V 液 ＝ 2.5×10 3 kg/m 3 ×100×10 － 4 m 2 ×0.16 m ＝ 4 kg. 容器和液体的总重力： G 总 ＝ ( m 容器 ＋ m 液 )g ＝ (0.4 kg ＋ 4 kg)×10 N/kg ＝ 44 N ， 当圆柱体的一半浸入液体中时，对地面的压力： F ＝ G 总 ＋ F 浮 1 ＝ 44 N ＋ 4 N ＝ 48 N ， p ＝ F/S ＝ 48 N/100×10 － 4 m 2 ＝ 4.8×10 3 Pa. 考点三 ：物体的浮沉条件及应用 (2015 重庆市 ）如图甲所示，烧杯里盛有 6 ℃ 的水，小球在水中 恰好悬浮 . 经研究发现，水的密度随温度的变化如图乙所示 . 现在烧杯四周放上大量的冰块，在烧杯内水的温度下降到 0 ℃ 的过程中，假设小球的体积始终不变，关于小球的浮沉情况判断正确的是 （ 　 ） A. 先 下沉然后上浮 B. 浮力 变小，一直下沉 C. 先 上浮然后下沉 D. 浮力 变大，一直上浮 例 3 ： C 解题 思路 由于 烧杯里盛有 6 ℃ 的水，小球在水中恰好悬浮 . 则小球的密度与水的密度相等；由图象可知： 4 ℃ 的水的密度最大， 6 ℃ 的水的密度比 0 ℃ 时水的密度大；所以当水的温度从 6 ℃ 降到 4 ℃ 时，因水热胀冷缩，水的密度增大，大于小球的密度，使小球上浮、向上运动；当水的温度从 4 ℃ 降到 0 ℃ 时，因水热缩冷胀，水的密度减小，最后小于小球的密度，使物体下沉、向下 运动。 答案： C 8. (2015 湖北省 ) 把边长为 1m 一个正方体 木块放在水中， 有五分之二的 体积露出液面，则木块的密度为 _________kg/m 3 ；木块在水中受到的浮力 为 _____ N. 全方位突破 7. （ 2015 张家界市 ）一艘轮船从长江驶入大海，下列分析正确的是（　　） A. 浮力变小，船体上浮一些 B . 浮力变大，船体下沉一些 C. 浮力不变，船体下沉一些 D . 浮力不变，船体上浮一些 0.6×10 3 6000 D 全方位突破 9. (2015 无锡 市 ) 小明利用 18 cm 长的吸管、细铜丝、石蜡等材料自制密度计． (1) 制作密度计的过程中，需要一个盛放液体的容器，现有 250 mL 的量筒和 400 mL 的烧杯供选择，则小明应选择 _____________________ ． (2) 小明将自制的密度计放入水中，发现密度计不能直立漂浮，其原因可能是 ____________________ ，实验改进后，小明将密度计放入水中，用刻度尺测出吸管露出水面的长度是 10.8 cm ，则吸管浸入水中的深度 h 水 ＝ ________ cm ，小明将该密度计放入某液体中，吸管浸入液体的深度为 9 cm ，则此液体的密度是多少？ ( ρ 水 ＝ 1.0×10 3 kg/m 3 ) 250 mL 的量筒 7.2 重心偏 上 答： 8 × 10 2 kg/m 3 全方位突破 (3) 小明的同学也用吸管制作密度计，他发现密度计相邻两刻度线之间的距离太小，导致用此密度计测量液体密度时误差较大，为此同学们提出了如下改进方案，其中可行的是 ________ ． A ．换大的容器做实验　　　 B ．换细的吸管制作密度计 C ．换稍长的吸管制作密度计　 D ．适当减小密度计的 配重 B