2021年中考物理一轮复习讲义（人教版） 专题十 浮力

专题十 浮力 【知识点回顾】 一、浮力 1.当物体浸在液体或气体中时会受到一个竖直向上的托力，这个力就是浮力。 2.浮力产生的原因：上、下表面受到液体对其的压力差，这就是浮力产生的原因。 3.称重法测量浮力：浮力=物体重力-物体在液体中的弹簧秤读数，即F浮=G-F′ 4.决定浮力大小的因素：物体在液体中所受浮力的大小，跟它浸在液体中的体积有关、跟液体的密度有关。与浸没在液体中的深度无关。 二、阿基米德原理 1.阿基米德原理：浸在液体里的物体受的浮力，大小等于它排开的液体受的重力。 公式：F浮=G排。 (1)根据阿基米德原理可得出计算浮力大小的数学表达式；F浮=G排=m液g=ρ液gV排。 (2)阿基米德原理既适用于液体也适用于气体。 2.正确理解阿基米德原理 ⑴阿基米德原理阐明了浮力的三要素：浮力作用点在浸在液体（或气体）的物体上，其方向是竖直向上，其大小等于物体所排开的液体（或气体）受到的重力，即F浮=G排液。 ⑵“浸在”既包括物体全部体积都没入液体里，也包括物体的一部分体积在液体里面而另一部分体积露出液面的情况；“浸没”指全部体积都在液体里，阿基米德原理对浸没和部分体积浸在液体中都适用。 ⑶“排开液体的体积”V排和物体的体积V物，它们在数值上不一定相等。 当物体浸没在液体里时，V排=V物 ，此时，物体在这种液体中受到浮力最大。 如果物体只有一部分体积浸在液体里，则V排＜V物 ，这时V物=V排+V露。 ⑷根据阿基米德原理公式F浮=ρ液gV排-。即F浮的大小只跟ρ液、V排有关，而与物体自身的重力、体积、密度、形状无关。浸没在液体里的物体受到的浮力不随物体在液体中的深度的变化而改变。 ⑸阿基米德原理也适用于气体：F浮=ρ气gV排，浸在大气里的物体，V排=V物。例如：热气球受到大气的浮力会上升。 三、物体的浮沉条件及应用 1.浸在液体中物体的浮沉条件 (1)物体上浮、下沉是运动过程，此时物体受非平衡力作用。下沉的结果是沉到液体底部，上浮的结果是浮出液面，最后漂浮在液面。 (2)漂浮与悬浮的共同点都是浮力等于重力。但漂浮是物体在液面的平衡状态，物体的一部分浸入液体中。悬浮是物体浸没在液体内部的平衡状态，整个物体浸没在液体中。 F浮与G物的关系 ρ液与ρ物的关系 漂浮 F浮＝G物 ρ液﹥ρ物 上浮 F浮﹥G物 ρ液﹥ρ物 悬浮 F浮＝G物 ρ液＝ρ物 下沉 F浮﹤G物 ρ液﹤ρ物 2.应用 (1)轮船 ①原理：把密度大于水的钢铁制成空心的轮船，使它排开水的体积增大，从而来增大它所受的浮力，故轮船能漂浮在水面上。 ②排水量：轮船满载时排开的水的质量。m排＝m船+m满载时的货物 (2)潜水艇 原理：潜水艇体积一定，靠水舱充水或排水来改变自身重力，使重力小于、大于或等于浮力来实现上浮、下潜或悬浮的。 (3)气球和气艇 原理：气球和飞艇体内充有密度小于空气的气体(氢气、氨气、热空气)， 通过改变气囊里的气体质量来改变自身体积，从而改变所受浮力大小。 3.浮力大小的计算方法：①称量法：F浮=G-F拉； ②压力差法：F浮=F向上-F向下； ③阿基米德原理法：F浮=G排=m排g=ρ液gV排； ④平衡法：F浮=G物（悬浮或漂浮） 【例题精析】 例1．（2020•烟台）三个完全相同的烧杯，分别装有相同体积的甲、乙、丙三种不同液体，将烧杯放在同一个水槽中，静止时如图所示。则下列说法正确的是（　　） A．三个烧杯所受浮力相等 B．乙液体的密度最大 C．丙液体的密度比水大 D．三种液体的密度相等 【解答】解： A、由图可知：V甲排＜V丙排＜V乙排；由F浮＝ρgV排可知：烧杯所受的浮力：F乙＞F丙＞F甲，故A错误； BD、根据F浮＝G可知：烧杯与液体的总重力：G乙＞G丙＞G甲，由于烧杯相同，所以三种液体的重力关系：G乙液＞G丙液＞G甲液， 由G＝mg可知，液体的质量关系：m乙液＞m丙液＞m甲液， 由于三种液体的体积相同，由ρ可得，ρ乙液＞ρ丙液＞ρ甲液，故B正确，D错误； C、对丙进行受力分析可知：F浮＝G杯+G丙液， 由F浮＝ρgV排、G＝mg和ρ可得：ρ水gV排＝ρ杯gV杯+ρ丙液gV丙液，﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣① 因烧杯有一定厚度，且丙液体液面与水面相平，则右边烧杯排开水的总体积等于烧杯自身浸入的体积加上丙液体的体积，即V排＝V杯浸+V丙液， 所以①式可写为ρ水gV杯浸+ρ水gV丙液＝ρ杯gV杯+ρ丙液gV丙液， 因为ρ杯＞ρ水，所以ρ水gV杯浸＜ρ杯gV杯，则ρ水gV丙液＞ρ丙液gV丙液，所以ρ水＞ρ丙液，故C错误。 故选：B。 例2．（2020•百色）下列物体中，不受浮力作用的是（　　） A．在水中下沉的铁块 B．在水中的桥墩 C．浮在水面上的轮船 D．空中上升的气球 【解答】解： AC