暑假讲义4（浮力题型）-2024-2025学年浙教版八年级上册科学

第4课 浮力与阿基米德原理 知识板块：浮力与图像；浮力和测力计示数变化；关于液面升降的问题；浮力计算 一． 浮力与图像 例1.在图甲中，石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降．直至全部没入水中。图乙是钢绳拉力随时间t变化的图像，若不计水的摩擦力，则可算出该石料的密度为(g=10N/㎏)（ ） A. 1. 6×103kg／m3 B. 2 .3×103㎏／m3 C. 2. 8×l03㎏／m3 D .3 .2×103㎏／m3 例2.一物体（长方体）漂浮在液面上，如图（甲）所示，对物体施加力的作用，使物体下降至图中的虚线位置．已知物体的下表面到水面的高度为h，水对物体下表面的压强为p，物体受到的浮力为F浮，p、F浮与h的关系如图（乙）所示．其中正确的是（　　） A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 例3.将一半径为R的实心金属球，用细线拉着，匀速缓慢地放入水深为2R的盛水容器中，直至容器底部，水未溢出。下图能反映金属球从水面刚接触处开始至容器底部过程中，所受浮力的大小F与金属球浸入水中深度h的关系的是( ) 例4.小明看到鸡蛋漂浮在盐水面上，他沿杯壁缓慢加入清水使鸡蛋下沉．在此过程中，鸡蛋受到的浮力F随时间t的变化图像可能是下图中的（ ） 例5.一个边长为10cm的立方体木块，细线的一端跟木块底部相连，另一端固定在容器底如图甲所示（容器高比细线与木块边长之和大得多），现向容器中慢慢加水，如图乙所示．用F浮表示木块受到的浮力，用h表示容器中水的深度．则图丙可以正确描述F浮随深度h变化的关系图象．（g取10N/kg） （1）当F浮=4N时，木块处于　 　（填“漂浮”、“悬浮”或“下沉”）状态． （2）木块的密度为多少？ 二．浮力和测力计示数变化 例1.如图6 所示，水平桌面上有两个完全相同的鱼缸甲和乙，盛有适量的水，把一个橡皮泥做的小船放入乙后，小船处于漂浮状态，此时两鱼缸内的水面刚好相平。然后把它们分别放在台秤上，则台秤的示数 ( ) A．甲放上时大 B．乙放上时大 C．甲或乙放上一样大 D．无法判断 例2.小吴同学为探究力之间的关系做了如右图所示的实验。将弹簧测力计下端吊着的铝块逐渐浸入台秤上盛有水的烧杯中，直至刚没入水中（不接触容器，无水溢出）。在该过程中，下列有关弹簧测力计和台秤示数的说法正确的是（ ） A．弹簧测力计的示数减小，台秤示数不变 B．弹簧测力计的示数不变，台秤示数也不变 C．弹簧测力计的示数减小，台秤示数增大 D．弹簧测力计的示数不变，台秤示数增大 例3.如图7所示，两只完全相同的盛水容器放在磅秤上，用细线悬挂质量相同的实心铅球和铝球，（ρ铅>ρ铝）两球全部没入水中，此时容器中水面高度相同，设绳的拉力分别为T1和T2，磅秤的示数分别为F1和F2，则（ ） A．F1＝F2，T1＝T2 B．F1＞F2，T1＜T2 C．F1＝F2，T1＞T2 D．F1＜F2，T1＞T2 三、关于液面升降的问题. 液面升降问题类型一：容器中的固态物质投入水中后判断液面升降，实质是比较前后Ｖ排 的变化。 实验：情景如图所示，小船和石块一起漂浮在水中，将石块（或金属块）从船中取出放入水中后，你观察到的现象是水面 。 变化：如果将沉在水底的石块放入船中使船漂浮，液面如何变化？ 原因是： 。 进一步探讨：从船中取出怎样的固态物质放入水中，水面不变？ 答： 。 原因是： 。 液面升降问题类型二：纯冰浸于液体，熔化后判断液面升降 分析：冰块熔化后化成水，体积变小且水具有流动性。此类问题的关键是判断Ｖ排 和 的关系。 水 盐水 酒精 思考：将冰块分别放在水、盐水和煤油（或酒精）中，冰块完全熔化后，判断液面的变化。 1．冰块放在水中，漂浮，熔化后，液面 2．冰块放在盐水中，漂浮，熔化后，液面 3．冰块放在煤油（或酒精）中，沉底，熔化后，液面 。 例1.将冰块放在浓盐水中，液面位置如图4所示，若冰完全熔化，杯中液面高度将（　　） A.上升 B.下降 C.不变 D.无法确定 例2.图所示，在三个相同的容器中装有质量相同的水，将木块A、金属块B按不同的方式放入水中，待A、B静止时，三个容器中木块下表面所受的压强相比较，正确的是（　　） A．P甲＞P乙＞P丙 B．P甲=P乙＞P丙 C．P甲＜P乙=P丙 D．P甲=P乙=P丙 例3.如图所示，一个小船中放有ABC三个小球，小船和球一起漂浮在水面上，其中A球密度小于水，B球密度等于水，C球密度大于水，小船可以自由的漂浮在水面上。 ①只将A球放入水中， 则A球 （填浮沉状况），液面 （填“上升”或“下降”或“不变”） ②只将B球放入水中， 则B球 （填浮沉状况），液面 （填“上升”或“下降”或“不变”） ③只将C球放入水中， 则C球 （填浮沉状况），液面 （填“上升”或“下降”或“不变”） ④若将ABC三球同时从船中取出放入水中，则液面 （填“上升”或“下降”或“不变”）。 四、浮力实验 例1.童童和同学们在探究“浮力大小与哪些因素有关”时，操作如下： （1）如图甲所示童童把一个饮料罐慢慢按入水中，感觉用力越来越大，由此猜想浮力大小可能与排开水的体积有关，于是他设计如图乙所示实验步骤，根据 　 两图可以验证猜想是否正确； （2）童童通过观察b，e两图，得出了“浮力的大小与液体密度有关”的结论，你认为这样得出结论是否合理？请你说出理由 （3）实验结束后童童联想到压强知识，提出了下面的问题，请你帮助解答（选填“＞”、“＜”或“=”）； b，c两图中烧杯对水平桌面的压强分别是P1和P2，则P1 P2。 例2.小明帮爷爷浇菜园。他从井中提水时发现盛满水的桶露出水面越多，提桶的力就越大。由此他猜想：浮力大小可能与物体排开液体的体积有关。于是他找来一个金属圆柱体、弹簧测力计和烧杯等器材进行了如图所示的探究。 1、分析上图中弹簧测力计示数的变化可知，物体排开液体的体积越大，所受的浮力 。 2、实验结束后，小明绘制了弹簧测力计对金属圆柱体的拉力和金属圆柱体所受浮力随浸入液体深度变化的曲线，如右图所示。（ρ水=1.0×103kg/m3，取g=10N/kg） （1）分析图像可知：线 （选填“a”或“b”）描述的是金属圆柱体所受浮力的变化情况。 （2）该金属圆柱体所受的重力为 N，金属圆柱体完全浸没时所受的浮力为 N, 金属圆柱体的体积为 m3 例3. 甲、乙两位同学分别对“物体的浮沉条件”进行了探究 (1)甲同学的探究方案 实验器材：弹簧测力计（量程0～5 N，分度值0.2 N）、天平（带砝码盒）、量筒及水、蜡块（9 g左右）。 探究问题：蜡块的上浮条件。 实验过程： ①首先测量蜡块的重力：方案一是用弹簧测力计直接测出蜡块的重力；方案二是用天平测出蜡块的质量，再求出重力。 你支持方案____________，理由是________________________________________________________。②测量蜡块受到的浮力：量筒中放入适量的水，把蜡块放在水中，浮在水面时，测出蜡块排开水的体积，用阿基米德原理求出浮力。 你认为上述操作存在的问题是___________________________。 ③通过比较蜡块的重力和受到的浮力，可知物体上浮的条件。 (2)乙同学的探究方案 实验器材：装有水的大烧杯、蜡块、铁钉（见图）。 探究问题：蜡块的下沉条件。 实验过程：把蜡块浸没在水中，松手后，发现蜡块要上浮，直至漂浮在水面。为了使浸没在水中的蜡块会下沉，设计了两种实验方案。 方案一：将一根铁钉全部插入蜡块中，然后将蜡块浸没在水中松手，发现蜡块沉入水底。 方案二：用同样的铁钉，但只将其部分插入蜡块中，将蜡块浸没在水中松手，发现蜡块也沉入水底。①从物体受力的角度看，在蜡块中插入铁钉是为了改变____________的大小。 ②能够得到的实验结论是：_____________________。 ③虽然两种方案的实验结果基本一致，但老师认为方案一更科学。你认为老师这样评价的主要理由是_________________________________________________________。（g取10 N/kg）原创作品 例4.小明按照教材中“综合实践活动”的要求制作简易密度计． (1)取一根粗细均匀的饮料吸管，在其下端塞人适量金属丝并用石蜡封口．塞入金属丝的目的是使吸管能____ ____ 在液体中． (2)将吸管放到水中的情景如图 (a) 所示，测得浸入的长度为H；放到另一液体中的情景如图 (b) 所示，浸入的长度为h．用ρ液、ρ水分别表示液体和水的密度，则ρ液 ρ水 (＝／>／<)，h与ρ水、ρ液，及H的关系式是h＝____________ (3)小明根据图16(a)在吸管上标出1．0刻度线(单位g／cm3，下同)，再利用上述关系式进行计算，标出了0.8、0.9、1.1、1.2的刻度线(图中未画出)．结果发现，1.1刻度线是在1.0 刻度线的_______ (上／下) 方。 (4)为检验刻度的误差，小明取来食用油，先用天平和量筒测量其密度，然后再用这个密度计测量．但操作时却出现了图 (c) 所示的情形，这让他很扫兴．难道实验就此终止了吗？根据经验或思考，在不更换食用油的情况下，你认为可以进行怎样的尝试：________________________________________ _______________________________________________________________________________________ 五.浮力计算题方法总结： 计算浮力方法: ① 称量法：F浮= G－F(用弹簧测力计测浮力)。 ② 压力差法：F浮= F向上 － F向下（用浮力产生的原因求浮力） ③ 漂浮、悬浮时，F浮=G (二力平衡求浮力；) ④ F浮=G排 或F浮=ρ液V排g 例1.如图所示，把一个底面积为S，高为l的长方体浸没在密度为ρ的液体中，上、下表面分别距液面为h1和h2，因为液体内部存在压强，所以长方体各表面都受到液体的压力。 （1）分析图中长方体的受力情况，其受到浮力的原因是 ，浮力的方向是 （2）大量的实验结果表明：“浸在液体中的物体受到浮力的大小等于它排开液体所受的重力”，请从浮力产生原因的角度推导这一结论。 例2.如图所示，质量为1.2kg的木块浮在水面上静止不动，求： （1）这时木块受到的浮力是多大？ （2）此时木块浸在水中的体积为多少？ （3）该木块体积是2×10-3m3，要使木块刚好浸没在水中，至少需要多大的力向下压木块？ 例3.水平桌面上放置底面积为80cm2，质量为400g的圆筒，筒内装有16cm深的某液体。弹簧测力计悬挂底面积为40cm2、高为8cm的圆柱体，从液面逐渐浸入直到浸没，弹簧测力计示数F与圆柱体浸入液体深度h的关系如右图所示。（圆筒的厚度忽略不计，筒内液体没有溢出）， 求： （1）圆柱体浸没在液体中所受的浮力是多少？ （2）筒内液体密度是多少？ （3）圆柱体浸没时，圆筒对桌面的压强是多少？ 2 学科网（北京）股份有限公司 $$