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专题10 影响浮力大小的因素、物体的沉浮条件
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重难点突破
知识点一、浮力
1.概念:浸在液体(或气体)里的物体,受到液体或气体对它向上托的力叫浮力。
2.方向:竖直向上。
3.测量金属块浸没水中所受的浮力:
(1)步骤:①如图甲,在弹簧测力计下悬挂一个金属块,读出弹簧测力计的示数,这就是金属块的重力G;
②把金属块浸没在水中(图乙所示),记录弹簧测力计的示数。
(2)结论:①弹簧测量计的示数变小,说明浸没在水中的铝块受到浮力的作用。
②浮力的大小(图丙受力分析):
4. 浮力产生的原因:
完全浸没在液体里的物体,各个表面均受到液体的压力,由于它前后左右对应部分受到的压力大小相等、方向相反,因此而平衡,物体的上下两面浸在液体中的深度不同,对应部分所受压力的大小、方向均不同,这两个压力的合力方向向上,液体对物体上、下两面的压力差,就是液体对物体的浮力。
用公式表示为:。
1. 浮力的施力物体就是“液体”,受力物体就是“浸在液体中的物体”;物体间力的作用是相互的,物体受到浮力的同时,液体也受到物体对它的压力作用,这个力的大小就等于物体受到的浮力,方向和浮力的方向相反。
2.根据浮力产生的原因,上、下表面受到的压力差。如果物体和容器底部紧密接触(不是沉底),这时物体上表面受到液体竖直向下的压力,物体的下表面并没有受到液体竖直向上的压力,物体虽然浸没在液体中,但是不受浮力。(如图)
典例1.(2020·山东省初二期中)将一个乒乓球放入倒置的饮料瓶中,然后向瓶内注入水将乒乓球浸没,如图所示,乒乓球保持静止状态,则乒乓球
A.仍受水的浮力 B.不受水的浮力,也不受水对它的压力
C.不受水的浮力,但受水对它的压力 D.无法判断
典例2.(2020·湖北省武汉市二中广雅中学初二月考)下列关于浮力的说法中不正确的是( )
A.浸入水中的物体受到浮力的施力物体是水
B.浮力是由物体上下表面所受液体压力差而产生的
C.浮力方向与重力方向相反
D.在不同液体中浮力方向会不同
知识点二、决定浮力大小的因素:
1.浮力的大小是否跟物体浸没的深度有关:
(1)如图甲所示,把弹簧测力计下悬挂的物体浸没在一种液体中,并分别停在液体内不同的深度;
(2)弹簧测力计的示数没有变化;
(3)浮力的大小跟物体浸没的深度没有关系。
2.浮力的大小是否跟物体浸没在液体中的体积有关:
(1)如图乙所示,把一个柱状固体竖直悬挂在弹簧测力计下,并逐渐增大物体浸在液体中的体积;
(2)弹簧测力计的示数逐渐减小;
(3)随着物体浸在液体中的体积逐渐增大,物体受到的浮力也逐渐增大。
3.浮力的大小是否跟液体的密度有关:
(1)用密度不同的液体(清水和密度不同的盐水),把这些液体,按照密度由小到大的顺序排列。再把悬挂在测力计下的同一物体先后浸没在这些液体中。
(2)弹簧测力计的示数,随着液体密度的增大而减小;
(3)液体的密度越大,浸没的物体受到的浮力也越大。
4.结论:
物体在液体中受到的浮力的大小,跟它浸没在液体中的体积有关、跟液体的密度有关。物体浸没在液体中的体积越大、液体的密度越大,浮力就越大。
典例3.(2020·全国初三专题练习)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关系的图象是
A. B.
C. D.
典例4.(2020·北京四中初三月考)中国“蛟龙”号载人潜水器可以潜入深海 7000 多米,已知不同深度的海水密度不同。下列说法中正确的是( )
A.“蛟龙”号在下潜过程中,它所受海水的浮力不变
B.“蛟龙”号在上浮过程中,它所受海水的压强逐渐变大
C.“蛟龙”号在海下悬停时,它所受海水压力的合力等于它的总重
D.“蛟龙”号漂浮在海面时,它所受海水向上的压力大于它的总重
知识点三、浮力的大小
探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
(1)实验器材:溢水杯、弹簧测力计、金属块、水、小桶
(2)实验步骤:
①如图甲所示,用测力计测出金属块的重力;
②如图乙所示,把被测物体浸没在盛满水的溢水杯中,读出这时测力计的示数。同时,用小桶收集物体排开的水;
③如图丙所示,测出小桶和物体排开的水所受的总重力;
④如图丁所示,测量出小桶所受的重力。
⑤把测量的实验数据记录在下面的表格中:
次数
物体所受
的重力/N
物体在水中时测
力计的读数/N
浮力/N
小桶和排开的水所
受的总重力/N
小桶所受的重力/N
排开水所受的重力/N
1
2
3
…
(3) 结论:金属块所受的浮力跟它排开的水所受重力相等。
典例5.(2020·全国初三专题练习)如图把一个正方体,保持侧面竖直