内容正文:
第九章 浮力与升力
考点一 浮力产生的原因
典例1 如图所示的甲、乙、丙三个物体,底部均与容器底紧密接触,向容器内注水,则受到水的浮力的是 ( )
A. 甲物体
B. 乙物体
C. 丙物体
D. 甲、乙、丙三个物体
解析:如图所示,水面与各物体上表面相平,所以水对物体上表面的压力为零;甲物体上小下大,底部与容器底部紧密接触,所以下表面没有受到水竖直向上的压力,侧面也没有受到水向上的压力,因此甲物体没有受到浮力的作用;乙物体上大下小,物体下表面跟容器的底部紧密接触,没有受到水竖直向上的压力,但水对乙物体的侧面有向上的压力,所以乙物体受到浮力的作用;丙物体为柱状体,下表面跟容器的底部紧密接触,下表面没有受到水竖直向上的压力,所以丙物体没有受到浮力的作用。故选B。
答案:B
1. (2023·葫芦岛建昌期末)如图所示,重为20N的物体用细线浸没在水中,上表面受到水向下的压力为15N,下表面受到水向上的压力为24N,则物体受到的浮力大小为 N,方向 ;此时细线对物体的拉力为
N。
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竖直向上
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考点二 阿基米德原理及其应用
典例2 小明在验证“阿基米德原理”实验中:
(1) 用已调零的弹簧测力计,按照图甲中所示顺序进行实验操作,弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4,由此可知铁球浸没在水中所测得的浮力表达式为F浮= ,测得铁球排开水所受的重力表达式为G排= 。(用此题中所给字母表示)
(2) 小明预期要获得的结论是 (用此题中所给字母表示)。
(3) 在读数正确的情况下,小明由实验数据发现:铁球浸没在水中所受浮力
F浮大于铁球排开的水所受重力G排,而且超出了误差允许的范围,得出此实验结果的原因可能是 (写出一条即可)。
(4) 小明分析发现了此实验操作中存在的问题并加以改正。进一步思考:如果实验中物体没有浸没在水中,那么能否验证“阿基米德原理”?正确的观点是 (选填“能”或“不能”)验证。
(5) 他又进行了如下深入探究:将溢水杯中注满水放在电子秤上,如图乙所示,其示数为m1;将铁球用细线悬挂轻轻放入水中浸没,待杯中水停止外溢时,如图丙所示,其示数为m2,则m1 (选填“>”“<”或“=”)m2。
解析:(1) 由题意可知:物体浸没在水中受到的浮力F浮=F1-F2,物体排开水的重力G排=F3-F4。(2) 由阿基米德原理可知,浸在液体中的物体受到的浮力大小等于物体排开液体所受到的重力,故F浮=G排,所以F1-F2=F3-F4。(3) 如果图甲中溢水杯开始没有装满水,那么会导致铁球排开水的重力大于流入小桶中水的重力,即测得的G排偏小。另外,按照图甲中所示顺序进行实验时,若小桶中的水没有倒干净,则F4偏大,由G排=F3-F4可知,测得的G排偏小,这些都会造成铁球浸没在水中所受浮力F浮大于铁球排开的水所受重力
G排。(4) 如果实验中物体没有浸没在水中,物体受到的浮力偏小,物体排开水的重力也偏小,但物体浸在水中的体积大小不影响阿基米德原理的验证。
(5) 铁球浸没在水中受到的浮力F浮=G排,由于物体间力的作用是相互的,因此铁球对水施加的压力F=F浮。铁球浸没在盛满水的溢水杯中,排开水的重力为G排,所以电子秤受到的压力增加了F浮,减少了G排,由于F浮=G排,因此电子秤受到的压力不变,电子秤示数不变,则m1=m2。
答案:(1) F1-F2 F3-F4 (2) F1-F2=F3-F4 (3) 溢水杯中没有装满水(或小桶中的水未倒干净) (4) 能 (5) =
2. (2023·重庆沙坪坝校级期中)小琴在验证“阿基米德原理”的实验中:
(1) 你认为图甲中最合理的实验顺序是 (选填序号)。
④①②③
(2) 如图甲所示,弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4,小琴预期要获得的结论是 (用F1、F2、F3、F4表示)。
(3) 小琴在实验过程中发现石块受到的浮力F浮大于排开水的重力G排,造成这种结果不可能的原因是 (选填字母)。
A. 弹簧测力计都没有校零
B. 步骤②中,石块浸没后,碰触到溢水杯底部
C. 在进行步骤②前,溢水杯中的水没有加满
F1-F2=F3-F4
A
(4) 另一小组利用两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋(质量忽略不计)对实验进行改进,如图乙所示。向上移动升降装置,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,观察到弹簧测力计A的示数逐渐 (选填“变大”“变小”或“不变”),弹簧测力计B的示数逐渐
(选填“变大”“变小”或“不变”),且弹簧测力计A、B示数的变化量
(选填“相等”或“不相等”),即可初步验证阿基米德原理。
变小
变大
相等