内容正文:
第九章 浮力
第一节 认识浮力
1.浮力
(1)定义:无论是液体还是气体,对浸在其中的物体都有 竖直向上 的托力,物理学中把这个托力叫做浮力。
(2)方向:浮力的方向总是 竖直向上 的。
(3)施力物体: 液 体或 气 体。
竖直向上
竖直向上
液
气
2.浮力的测量:用弹簧测力计测出石块的重力G;把石块浸没在水中,记录弹簧测力计的示数F。则石块在水中受到的浮力F浮= G-F (用给出的字母表示)。
3.浮力产生的原因:浮力是由于液体(或气体)对物体向上和向下的 压力差 产生的,即F浮=F向上 - F向下。
G-F
压力差
-
浮力
1.下列关于浮力的说法正确的是( C )
A.正在水中下沉的石块不受浮力作用
B.只有浮在水面上的物体才受浮力作用
C.上升的氢气球受到了空气对它的浮力
D.在水面上戏水的鸭子受到浮力的施力物体是它的脚掌
C
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2.【创新题】如图所示,将充足气的篮球和套扎在气针尾端的气球一起放在灵敏的电子秤上,观察电子秤的示数。再将扎在气球上的气针头插入篮球的气门内,气球随即膨胀,此时电子秤的示数变小,说明气球受到了向上的 浮 力,这个力的施力物体是 空气 。
浮
空气
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3.[2023·扬州中考改编]如图,作出静止在水面上的物体所受的重力和浮力的示意图。
解:如图所示。
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浮力的测量
4.【教材改编题】如图所示的是认识浮力的探究实验。
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(1)将物体悬挂在弹簧测力计下端,如图甲所示,物重G= 5 N。
(2)当用手向上托物体时,如图乙所示,手对物体向上的托力F托= 3 N。
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(3)当物体浸入水中时,如图丙所示,将图丙与图甲、图乙对照,说明水对浸入其中的物体也有向上的托力,即浮力。水对物体的浮力F浮= 2 N。
(4)该实验是通过 类比 的方法建立起浮力概念的。
2
类比
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浮力产生的原因
5.[2023·上海期中]一物块浸没在液体中,受到液体对它向上、向下的压力分别为30 N、10 N,则其受到浮力的大小为( B )
A.30 N B.20 N
C.15 N D.10 N
B
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点拨:浮力的实质就是浸在液体中的物体受到的向上和向下的压力差,物块受到的浮力:F浮=F向上-F向下=30 N-10 N=20 N。
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6.[2023·芜湖期中]如图所示,A、B是自由移动的物体,C、D是容器自身凸起的一部分,
现往容器里注入一些水,则 A、B、C 受到浮力, D 不受浮力作用。
A、B、C
D
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7.[2023·张家口期末]关于浮力,下列说法中错误的是( B )
A.深入河底的柱形桥墩,不受浮力作用
B.浸在液体中的物体受到的浮力就是下表面受到的液体压力
C.浮力的方向与重力方向相反
D.在液体中上升的物体受到浮力,下沉的物体也受到浮力
B
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8.如图1所示,重力为5 N的物块 ,在水中处于静止状态,此时绳子对物块的拉力为3 N,物块所受浮力的大小和方向是( D )
图1
D
A.8 N,竖直向上
C.3 N,竖直向上
B.5 N,竖直向下
D.2 N,竖直向上
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【变式1】如图2所示,重力为5 N的物块,在水中处于静止状态,此时绳子的拉力为3 N,则物块受到的浮力大小为 8 N。
【变式2】如图3所示,重力为5 N的物块,在硬杆作用下静止在水中,若物块受到的浮力为12 N,则硬杆对物块的作用力大小为 7 N。
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图2
图3
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9.用弹簧测力计测出小球重力为4 N,如图1所示。该小球刚接触水面时开始读数,小球完全浸入水中后继续下降,弹簧测力计示数F与小球底部到水面距离h的图像如图2所示,则该小球浸没在水中时受到的浮力是( D )
D
A.7 N
B.4 N
C.3 N
D.1 N
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点拨:小球重力为4 N,小球浸没在水中时弹簧测力计的示数F示=3 N,小球浸没在水中受到的浮力F浮=G-F示=4 N-3 N=1 N,故选D。
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10.一质地均匀的长方体浸没在液体中,如图所示。已知它的底面积为S,上表面所处深度为h1,下表面所处深度为h2,长方体下表面所受到液体的压力表达式为 ρ液gh2S ,浮力表达式为 ρ液g(h2-h1)S ,侧面所受合力为 0 N。(液体密度ρ液和g为已知量)
ρ液
gh2S
ρ液g(h2-h1)S
0
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点拨:长方体上表面受到液体的压强为p上=ρ液gh1,长方体下表面受到液体的压强为p下=ρ液gh2;由p=可得,长方体上表面受到液体的压力:F上=p上S=ρ液gh1S,长方体下表面受到液体的压力:F下=p下S=ρ液gh2S,根据浮力产生的原因可得,长方体受到的浮力:F浮=F下-F上=ρ液gh2S-ρ液gh1S=ρ液g(h2-h1)S;长方体侧面所处的深度相同,则水对各个侧面的压强相同,水对各个侧面的压力相同,所以侧面受到的合力为0 N。
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11.航天员王亚平在太空授课中做了浮力消失的实验:在无重力空间站中,乒乓球在水中受到的浮力为零,如图甲。若在空间站里进行如图乙所示的实验:弹簧上端固定在烧杯口的支架上,下端悬挂一个铁球浸没在水里,已知水的质量为m,烧杯的底面积为S,则( A )
A
甲
乙
A.铁球受到的浮力为0 N
B.弹簧对铁球有拉力的作用
C.水对铁球有向上的压力
D.水对烧杯底部的压强为
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