湖南省益阳市2020年中考物理一轮夺分复习第三主题力学第11讲浮力课件 56页

第 十一 讲 浮力 考点 梳理知识点 定义 浸在液体（或气体）中的物体受到向 的力 方向 . 产生 原因 浸在液体（或气体）中的物体受到液体（或气体）对它向上和向下的 . 影响 因素 物体浸在液体中的 越大、液体的 越大，所受浮力越大。跟物体的密度、物体浸没在液体中的深度等无关 知识点 1 浮力 上 竖直向上 压力差 体积 密度 对浮力的理解 （ 1 ） 浸在液体中的物体不一定都受到液体对它的浮力 。例如：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。 夺分点拨 内容 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 . 公式 F 浮 = = . 适用条件 液体、气体 知识点二 阿基米德原理 重力 G 排 ρ 液 gV 排 对阿基米德原理的理解 （ 1 ）浮力等于物体 排开的液体所受的重力 ，但不一定等于物体的重力。 （ 2 ）“浸在”的两层含义：物体 部分浸入 液体中， V 排 ＜ V 物 ；物体 全部浸没 在液体中， V 排 =V 物 。 夺分点拨 示例 1 关于物体受到的浮力，下列说法正确的是 ( ) A ．浸在水中的物体，体积越大，受到的浮力越大 B ．静止在水中的物体，受到的浮力等于自身重力 C ．漂浮在水面上的物体，受到的浮力可能大于自身重力 D ．在水中向下运动的物体，受到的浮力可能大于自身重力 D 一、物体的浮沉条件 上浮 下沉 悬浮 漂浮 沉底 F 浮 G F 浮 G F 浮 G F 浮 G F 浮 +F N G ρ 液 ρ 物 ρ 液 ρ 物 ρ 液 ρ 物 ρ 液 ρ 物 ρ 液 ρ 物 知识点 3 物体的浮沉条件及其应用 ＞ ＜ = = = ＞ ＜ = ＞ ＜ 上浮 下沉 悬浮 漂浮 沉底 物体的运动状态不断改变，受非平衡力作用 物体可以停留在液体内部任何深度处 是上浮的最终状态，物体静止在液面上 是下沉的最终状态，物体下沉到容器底部静止 物体均处于静止状态，受力平衡 漂浮“四规律” （ 1 ）规律一： 物体漂浮在液体中，所受的 浮力等于它所受的重力 ； （ 2 ）规律二： 同一物体在不同液体中漂浮，所受浮力相同，且在密度大的液体中浸入的体积小； （ 3 ）规律三： 漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几，物体密度就是液体密度的几分之几； （ 4 ）规律四： 将漂浮物体全部浸入液体中，需施加的竖直向下的外力等于液体对物体增大的浮力。 夺分点拨 二、浮力的应用 1. 密度计： 在任何液体中都处于 状态，浸入液体的体积越大，液体的密度越 ，因此，密度计的刻度值是上 下 。 2. 轮船： 利用“空心法”来增大可利用的浮力实现漂浮。轮船在不同的水域中处于漂浮状态时所受的浮力相等，均等于自身的重力。轮船的大小通常用排水量来表示，即轮船装满货物时排开水的质量。 3. 潜水艇： 通过向水舱中充水或排水来改变自身的 来实现上浮、悬浮或下潜。（潜水艇在水下时所受的浮力不变） 4. 气球和飞艇： 充入密度比空气小的气体，通过充气或放气（升温或降温）来控制升降。 漂浮 小 小 大 重力 示例 2 俗话说“瓜浮李沉”，意思是西瓜投入水中会漂浮，李子投入水中会下沉。对此现象，下列说法正确的是 ( ) A ．西瓜的密度比李子的密度大 B ．西瓜漂浮时所受浮力大于重力 C ．李子下沉过程中所受水的压强不变 D ．李子浸没后，下沉过程中所受浮力大小不变 D 命题点：物体的浮沉条件及其应用 1. 如图所示，人之所以可以浮在“死海”水面上，是因为海水的密度 _____ （选填“大于”“小于”或“等于”）人体的密度。 教材图片解读 大于 命题点：液体压强的特点、物体的浮沉条件及其应用 2. 如图所示，小红将质量相同的两枚新鲜鸡蛋分别浸入盛有水和浓盐水的容器中，观察发现，水和浓盐水的深度相同，浓盐水中的鸡蛋悬浮在盐水中，则甲容器底部受到水的压强 乙容器底部受到盐水的压强，甲容器中鸡蛋受到的浮力 乙容器中鸡蛋受到的浮力。（均选填“大于”“小于”或“等于”） 小于 小于 命题点：物体的浮沉条件及其应用 3. 如图所示，悬浮在水中的潜艇受到的浮力 （选填“大于”“等于”或“小于”）重力，若用压缩空气将水舱里的水排出一部分后，它将 _____ （选填“上浮”“下沉”或“悬浮”）。 等于 上浮 命题点：物体的浮沉条件及其应用 4. 密度计是测量液体密度的仪器，它始终会竖直立在液面上，如图甲所示。如图把两支完全相同的自制密度计分别放在乙、丙两种液体中，密度计静止时，它们所受到的浮力 F 乙 F 丙 ；两种液体的密度 ρ 乙 ρ 丙 。（均选填“＞”“＜”或“ =” ） = < 考法 聚焦重难点 样题 1 饺子是大家喜爱的食品，煮饺子时，饺子刚放入水中会下沉，过一会儿煮熟的饺子又会上浮，漂浮在水面。下列分析正确的是 ( ) A ．饺子在水中下沉的过程中所受的浮力变小 B ．饺子在水中下沉的过程中所受水的压强变小 C ．饺子浮在水面，排开水的重力等于饺子的重力 D ．沉在水底的饺子所受的浮力等于饺子的重力 C 焦点 1 物体的浮沉条件及其应用（重点） 1.“ 远征号”潜水艇从长江某基地赴东海执行任务过程中 , 潜水艇在海水中潜行时所受的浮力 在江水中潜行时所受的浮力 , 潜水艇在海水中潜行时所受的重力 在江水中潜行时所受的重力 ｡( 均选填“大于”“等于”或“小于” ) 大于 大于 对应训练 浮力的计算方法 压力差法 F 浮 =F 向上 -F 向下 ( 一般应用于计算形状规则的物体受到的浮力 ) 称重法 F 浮 =G 物 -F 拉 (F 拉 为物体浸在液体中时弹簧测力计的示数 ) 阿基米德原理法 F 浮 =G 排 =ρ 液 gV 排 ( 注意 ρ 液 为液体的密度 ; 只有当物体浸没在液体中时 , 才有 V 排 =V 物 ) 二力平衡法 F 浮 =G 物 ( 适用于物体漂浮于液体表面或悬浮于液体中 ) 焦点 2 浮力的相关计算 ( 重点 ､ 难点 ) 样题 2 边长为 5cm 的正方体金属块 , 完全浸入水中 , 其上表面距离水面 5cm, 则金属块上表面受到水的压力为 N, 金属块下表面受到水的压力为 N, 金属块受到的浮力为 N｡(ρ 水 =1.0×10 3 kg/m 3 ,g 取 10N/kg) 样题 3 一物体挂在弹簧测力计下 , 示数为 10N, 当它浸入水中时 , 示数为 3N, 则物体受到的浮力为 N｡ 1.25 2.5 1.25 7 样题 4 小芳用手将重 1.5N, 体积为 1.6×10 -4 m 3 的苹果压入水中 , 直到苹果浸没在水中 , 此过程中水对容器底部的压强将 ( 选填“增大”“减小”或“不变” ), 苹果浸没时受到的浮力大小为 N｡ 松手后苹果将 ( 选填“上浮”“悬浮”或“下沉” ), 最后静止时 , 苹果受到的浮力大小为 N｡(ρ 水 =1.0×10 3 kg/m 3 ,g 取 10N/kg) 增大 1.6 上浮 1.5 2. 一个不规则的实心物体 , 质量为 55g, 放入装满纯水的烧杯中 , 沉入底部 , 排开 0.5N 的水 ｡ 然后向烧杯中加盐并搅拌 , 直到物体悬浮为止 ｡( 水的密度为 1.0×10 3 kg/m 3 ,g 取 10N/kg) 求 : (1) 物体在水中所受的浮力 ; (2) 物体的体积 ; (3) 物体悬浮时盐水的密度 ｡ 对应训练 解 :(1) 根据阿基米德原理可知 , 物体受到的浮力 :F 浮 =G 排 =0.5N; (2) 由 F 浮 = ρ 液 gV 排得 , 物体排开水的体积 : V 排 =F 浮 / ρ 水 g=0.5N/(1.0×10 3 kg/m 3 ×10N/kg)=5×10 -5 m 3 =50cm 3 , 浸没时 , 物体的体积 :V 物 =V 排 =50cm 3 ; (3) 因为物体悬浮在盐水中 , 所以 , 盐水的密度 : ρ 盐水 = ρ 物 =m 物 /V 物 =55g/50cm 3 =1.1g/cm 3 =1.1×10 3 kg/m 3 ｡ 素养提升 突破重点实验 1. 实验方法：控制变量法。 （ 1 ）探究浮力的大小与物体浸没的深度的关系：用弹簧测力计提着同一物体，让它分别浸没于相同液体的 不同深度处 。 （ 2 ）浮力大小与浸入液体体积的关系：用弹簧测力计提同一物体，让物体浸入相同液体中的 体积不同 。 （ 3 ）探究浮力的大小与液体密度的关系：用弹簧测力计提着同一物体，让它分别浸没于密度不同的液体中的同一深度处。 实验 1 探究浮力的大小跟哪些因素有关 2. 实验操作要点及注意事项： （ 1 ）弹簧测力计的使用及读数。 （ 2 ）注意控制变量法的运用。 （ 3 ）探究浮力的大小与液体密度的关系时，选用不同的液体进行多次实验的目的：得出普遍规律，因为一次实验 具有偶然性 。 3. 实验数据及实验分析： （ 1 ）实验步骤的补充与排序。 （ 2 ）称重法计算浮力： F 浮 ＝ G 物 -F 拉 。 （ 3 ）浮力的方向、大小变化的判断：方向 竖直向上 ；弹簧测力计示数变小，说明浮力变大。 （ 4 ）计算物体的体积、密度： V 物 =(G 物 -F 拉 )/(ρ 液 g) ， ρ 物 =G 物 ρ 液 /(G 物 -F 拉 ) （注意 F 拉 为物体浸没在某液体中时弹簧测力计的示数）。 4. 实验结论： 物体在液体中所受浮力的大小 , 跟它浸在液体中的体积、液体的密度有关。物体浸在液体中的 体积越大 ，液体的 密度越大 ， 浮力就越大 。 5. 拓展： （ 1 ）阿基米德原理的应用：密度计。 （ 2 ） F 拉 -h 、 F 浮 -h 图像分析： ①当物体逐渐浸入液体中时，弹簧测力计的示数不断 减小 ，浮力 增大 ； ②当物体浸没在液体中时，弹簧测力计的示数 不变 ，浮力 不变 。 样题 1 在进行“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中，同学们提出了如下猜想： A. 可能与物体浸没在液体中的深度有关； B. 可能与物体的密度有关； C. 可能与液体的密度有关； D. 可能与物体浸在液体中的体积有关。 为了验证上述猜想，小明选用了物块甲和乙（甲和乙的体积相等但密度不同）、弹簧测力计、一杯水、一杯盐水、细绳等器材，做了如图所示的实验。 （ 1 ）比较实验①⑤，可以知道甲浸没在水中时所受到的浮力为 N 。 （ 2 ）分析比较实验①④⑤，可以验证猜想 是错误的。 2 A （ 3 ）分析比较实验①⑤与②⑥，可以验证猜想 是错误的。 （ 4 ）分析比较实验 ，可以验证猜想 D 是正确的。 （ 5 ）比较实验 可得：浸在液体中的物体所受浮力的大小与液体的密度有关。 B ①③④ ②⑥⑦ （ 6 ）综合以上分析，得出最后的实验结论：浸在液体中的物体所受浮力的大小与 有关。 （ 7 ）在进行实验⑥⑦过程中，也运用了控制变量法，保持了 . 不变，进行探究、验证。 物体排开液体的体积和液体的密度 物体浸在液体中的体积 （ 1 ）如图⑥所示，物块乙浸没在水中时，排开水的体积为 cm 3 ，其密度为 g/cm 3 。如图⑦所示，盐水的密度为 kg/m 3 。 （ ρ 水 =1.0×10 3 kg/m 3 ， g 取 10N/kg ） （ 2 ）如果给图⑦中盐水加盐，则弹簧测力计的示数将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 200 2 1.2×10 3 变小 问题补充 1. 重要实验器材： 弹簧测力计、物块、溢水杯、小桶。 2. 实验操作要点及注意事项： （ 1 ）选用 合适的物块 ：重力不能超过弹簧测力计的 量程 、密度 大于水 、 不吸水 。 （ 2 ）弹簧测力计的使用及读数。 （ 3 ）溢水杯的使用：溢水杯中的液体到达溢水口，以保证物体排开的液体全部流出。 实验 2 探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系 3. 实验数据及实验分析： （ 1 ）实验步骤的补充与排序。 （ 2 ）称重法计算浮力： F 浮 =G 物 -F 拉 。 （ 3 ）利用阿基米德原理计算物体的体积或液体的密度： V 物 =V 排 =F 浮 /(ρ 液 g) ， ρ 液 =F 浮 /(V 排 g) 。（ F 浮 为物体浸没在液体中所受的浮力） （ 4 ）由浸没改为浸在，换用不同的液体、不同的固体等进行实验：多做几次实验，得出普遍规律。 （ 5 ）误差分析： ①将物体放入水中测拉力，再测物体的重力： 物体 沾水所测 重力偏大 ，所测 浮力偏大 ； ②先测桶和排开液体的总重力，再测桶的重力： 桶 因沾水所测 重力偏大 ，所测 排开液体的重力偏小 。 4. 实验结论： 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重力。 样题 2 在“探究浮力的大小跟排开液体所受的重力的关系”的实验中，选择溢水杯、水、弹簧测力计、石块、小桶、细线等器材进行实验，具体操作步骤如下： A. 测出物块所受重力 G ； B. 测出空桶所受重力 G 1 ； C. 将水倒入溢水杯中； D. 把挂在测力计下的物块浸没在水中，用小桶 接着溢出的水，读出弹簧测力计的示数 F ； E. 测出小桶和被排开水的总重力 G 2 ； F. 记录分析数据，归纳总结实验结论，整理器材。 （ 1 ）分析评估上述实验，指出操作步骤中的一处错误： 。 （ 2 ）下面是利用改正后的测量数据验证阿基米德原理的过程，请将分析过程补充完整。（测量数据仍用上述物理量符号表示） ①石块所受的浮力： F 浮 = ； ②石块排开水的重力： G 排 = ； ③比较 F 浮 和 G 排 的大小，如果关系式 成立，即可验证阿基米德原理。 步骤 C 中溢水杯中的水没有与溢水口相平 G-F G 2 -G 1 G-F=G 2 -G 1 （ 3 ）若用能漂浮在水面的木块代替石块做此实验，与上述操作不同的一个步骤是 （选填字母代号）。如果关系式 成立，亦可验证阿基米德原理。 （ 4 ）另一实验小组在步骤 C 的操作中，只将石块的一部分浸在水中，其他步骤操作正确，则 （选填“能”或“不能”）得到与（ 3 ）相同的结论。 G=G 2 -G 1 能 D 考场 走进益阳中考 1.(2017· 益阳 ) 如图所示 , 将一长方体物体浸没在装有足够深水的容器中恰好处于悬浮状态 , 它的上表面受到的压力为 1.8N, 下表面受到的压力为 3N, 则该物体受到的浮力大小为 N; 如将物体再下沉 5cm, 则它受到的浮力大小为 N｡ 1.2 1.2 命题点 1 浮力产生的原因及其应用 2.(2014· 益阳 ) 为了延长水果的存放时间 , 果农先将水果浸没到自己配制的保鲜液中 , 再用保鲜纸包住就能存放比较长的时间 ｡ 若将同一个苹果先后放入甲 ､ 乙两个容器的保鲜液中 , 静止后苹果的浮沉情况如图所示 , 则甲 ､ 乙两容器中保鲜液的密度大小比较 , 正确的是 ( ) A. 甲中的大 B. 乙中的大 C. 一样大 D. 条件不够 , 不能比较 A 命题点 2 浮力的相关判断 3.(2015· 益阳 ) 体积均为 200cm 3 的木块和合金块 , 放入水中静止时的情况如图所示 , 已知木块重为 1.8N, 合金块重为 6N, 则木块受到的浮力为 N, 合金块受到的浮力为 N｡(ρ 水 =1.0×10 3 kg/m 3 ,g 取 10N/kg) 1.8 2 命题点 3 浮力的相关计算 4.(2010· 益阳 ) 一个物体所受重力为 5N, 将其全部浸没水中时 , 它排开的水的重力为 15N, 此时它所受的浮力为 N, 放手后物体上浮到水面 , 静止时它受到的浮力为 N｡ 15 5 5.(2018· 益阳 ) 为节约水资源 , 公厕用的定时定量冲水装置主要部件如图所示 ｡ 浮筒底面积 S 1 =100cm 2 且足够高 , 略大于出水口的圆形阀门 ( 厚度不计 ) 表面积 S 2 =20cm 2 , 浮筒和阀门用细杆相连 , 不计浮筒 ､ 阀门和轻杆的重量 ｡ 通常情况下 , 水龙头以滴漏形式向贮水罐供水 , 当贮水罐中水位上升到 20cm 时 , 浮筒即将通过轻杆将阀门拉起冲水 , 问即将开始冲水时 (g=10N/kg,ρ 水 =1.0×10 3 kg/m 3 ): (1) 阀门所受水的压强 p 为多少 ? (2) 浮筒对阀门的拉力 F 为多大 ? (3) 浮筒浸入水中部分的深度 H 为多少 ? 解 :(1) 由题可知 , 当 h=20cm 时 , 阀门所受水的压强 :p=ρ 水 gh=1.0×10 3 kg/m 3 ×10N/kg×20×10 -2 m=2000Pa; (2) 阀门受到水向下的压力和浮筒向上的拉力 , 刚被拉起时 , 因为不计重力 , 两个力大小相等 , 则拉力 :F=F 压 =pS 2 =2000Pa×20×10 -4 m 2 =4N; (3) 因为不计重力 , 浮筒在竖直方向只受到竖直向上的浮力和细杆向下的拉力 F′,F′ 和 F 是相互作用力 , 即 F′=F=4N, 因不计浮筒及轻杆的重量 , 根据力的平衡得 :F′=F 浮 =ρ 水 gV 排 , 可得浮筒排开水的体积 :V 排 =F 浮 /ρ 水 g=4N/(1.0×10 3 kg/m 3 ×10N/kg)=4×10 -4 m 3 , 浮筒浸入水中部分的深度 :H=V 排 /S 1 =4×10 -4 m 3 /100×10 -4 m 2 =0.04m｡ 6.(2016· 益阳 ) 如图所示 , 弹簧测力计下面悬挂一个重 16N 的物体 , 当把物体浸没在水中时 , 弹簧测力计示数为 10N, 此时容器内水的深度为 0.3m｡(ρ 水 =1.0×10 3 kg/m 3 ,g=10N/kg) 求 : (1) 水对容器底部的压强 ; (2) 物体受到水的浮力 ; (3) 物体排开水的体积 ｡ 解 :(1) 水对容器底部的压强 :p= ρ 水 gh=1.0×10 3 kg/m 3 ×10N/kg×0.3m=3×10 3 Pa; (2) 物体受到的浮力 :F 浮 =G-F=16N-10N=6N; (3) 由 F 浮 = ρ 水 gV 排得 , 物体排开水的体积 : V 排 =F 浮 /( ρ 水 g)=6N/(1.0×10 3 kg/m 3 ×10N/kg)=6×10-4m 3 7.(2013· 益阳 ) 乘坐羊皮筏在水流湍急的黄河漂流是一项惊险的活动 ｡ 羊皮筏由多具充气的羊皮捆绑在支架上做成 , 如图甲所示 ｡ 图甲中羊皮筏总重为 500N, 平均每具羊皮最多排开水 0.05m 3 ｡ 图乙是游客乘坐在图甲羊皮筏上漂流的情景 ｡ 设人的平均体重为 700N,g=10N/kg,ρ 水 =1.0×10 3 kg/m 3 ｡ 求 : (1) 图乙中羊皮筏排开水的体积为多少 ? (2) 该羊皮筏最多能承载多少人 ? 解 :(1) 由图乙中知游客的人数为 4 人 , 则 G 总 =4G 人 +G 皮筏 =4×700N+500N=3300N, 因羊皮筏漂浮 , 故 F 浮 =G 总 =3300N, 由 F 浮 = ρ 水 gV 排 可得 , 羊皮筏排开水的体积 :V 排 =F 浮 /( ρ 水 g)=3300N/(1.0×10 3 kg/m 3 ×10N/kg)=0.33m 3 ; (2) 羊皮筏受到的最大浮力 :F max = ρ 水 gV′ 排 =1.0×10 3 kg/m 3 ×10N/kg×0.05m 3 ×13=6500N, 因羊皮筏漂浮 , 故 G′ 总 =F′ 浮 , 载人的最大重力 :G 人 max =F max -G 皮筏 =6500N-500N=6000N, 所以最多能承载的人数 :n=G 人 max /G 人 =6000N/700N≈8｡ 8.(2019· 益阳 ) 小明同学在没有弹簧测力计的情况下 , 用天平 ､ 烧杯 ､ 适量的水 ､ 细线等器材 , 经过以下实验步骤 , 测出了小石块在水中受到浮力的大小 : A. 用天平测出小石块的质量 m 1 ; B. 在烧杯中倒入适量的水 , 测出烧杯和水的质量为 m 2 ; C. 用细线系住小石块 , 将小石块全部浸没但未接触烧杯底 , 天平的读数为 m 3 请回答下列问题 : 命题点 4 浮力的相关实验 (1) 当小石块慢慢浸入烧杯水中的过程中 , 天平的指针将向 ( 选填“左”或“右” ) 偏转 ｡ (2) 上述实验步骤中 , 没有必要的是 ( 选填“ A”“B” 或“ C”); (3) 请写出小石块所受浮力的表达式 F= ( 用测量量的符号表示 , 已知物体重力与质量之比为 g)｡ 左 A m 3 g-m 2 g 9.(2012· 益阳 ) 探究“浮力的大小等于什么”时 , 实验进行了如图所示的步骤 : 请回答下列问题 : (1) 小石块重为 N; (2) 排开的水重为 N; 1.4 1.4