第一章 第三节 水的浮力(3)—浮力的应用-【拓展与培优】2024-2025学年八年级上册科学（浙教版）

E 拓展与培优 第三节 水的浮力(3) 浮力的应用 思维点击 一、轮船 轮船是用密度大于水的钢铁制成的，把它做成空心的，使它的平均密度小于水的密度时，它就会漂浮在 水面上，这时船受到的浮力等于自身的重力，所以能浮在水面上。只要船的重力不变，无论船在海里还是河 里，它受到的浮力不变。根据阿基米德原理知：G#=gV排，它在海里和河里浸入水中的体积不同。轮船 的大小通常用排水量来表示，排水量就是轮船按设计的要求装满货物即满载时排开水的质量。 例1有一艘轮船从东海缓慢驶人黄浦江中，关于轮船受到的浮力F和露出液面的体积V的说法，正 确的是（已知P餐来>Pr本） A.F不变，V不变 B.F不变，V变小 C.F变小，V变小 D.F变小，V变大 分析：轮船无论是在黄满江还是在东海中都漂浮，浮力等于轮船重，受到的浮力F不变：因P降水>P江， 由阿基米德原理F等=城gVm可知，轮船进入黄浦江时排开水的体积变大，即轮船会下沉，所以露出液面的 体积V会变小。 二、潜水艇 (1)潜水艇的上浮和下沉是靠压缩空气调节水舱里水的多少来控制自身的重力而实现浮沉的，(2)浸 没在水中的潜水艇排开水的体积，无论下潜多深，始终不变，所以潜水艇所受的浮力始终不变。若要下沉， 可充水，使F序<G:若要上浮，可排水，使F摩>G。在潜水艇浮出海面的过程中，因为排开水的体积减小，所 以浮力逐渐减小，当它在海面上行驶时，受到的浮力大小等于潜水艇的重力。 例2如图是同一艘潜水艇在水中上浮和下潜的情景，其中甲图的潜水艇正在水中上浮。这两种情景 中，潜水艇所受的浮力分别为F甲、Fz,则F甲 (选填“>”“<”或“=”)F乙。 甲 分析：潜水艇是通过改变水舱中的水的重力来改变自身重力的，要使潜水艇上浮，应使潜水艇所受的浮力 大于潜水艇的重力，所以水舱中水较少时潜水艇上浮，故甲图为上浮时的情景：根据向基米德原理可知，潜水艇 所受的浮力等于潜水艇排开水的重力，因甲、乙两种情景潜水艇排开水的重力相等，故所受的浮力相等。 三、密度计 在科学实验中使用的密度计是一种测量液体密度的仪器。它是根据物体浮在液体中所受的浮力等于 重力的原理制造与工作的。密度计是一根粗细不均匀的密封玻璃管，管的下部装有少量密度较大的铅丸或 水银。使用时将密度计竖直地放人待测的液体中，待密度计平稳后，从它的刻度处读出待测液体的密度。 密度计的原理是：F浮=PWgV:=Gt(不变)。密度计在不同的液体中所受浮力相同，P增大时，V#减小，密 度计在液面以上的部分增大，刻度越靠下密度值越大。 例3如图所示，是一密度计分别放入两种不同液体静止后的情形，关于两次密度计所受浮力大小和两 种液体密度大小的关系，下列判断正确的是 18 科学八年级上册 A.密度计在甲杯中受到的浮力比乙杯中小 B.密度计在甲杯中受到的浮力比乙杯中大 C,甲杯液体的密度比乙杯液体的密度大 D.甲杯液体的密度比乙杯液体的密度小 分析：密度计应用的是物体的漂浮条件，即密度计在任何液体中所受到的浮力都等于密度计自身的重 力，放选项A,B是错误的：由F年=PgVm得，密度计在甲、乙液体中所受的浮力相等，甲的V小，故其密 度大。 四、气体的浮力 气体的浮力与液体的同理，物体在空气中时，上下表面受到空气的压力差就是空气的浮力。故物体在 空气中称得的重量，并不是物体真正的重量，但因其所受的浮力很小可以忽略不计。不但空气如此，物体在 任何气体中，均受到气体的浮力。 氢气球和热气球浮沉原理比较： 上升 下降 氢气球 充人密度小于空气的氢气 放掉球内部分气体，使球体积减小 热气球 充人加热后的热空气 停止加热，热空气冷却，热气球内空气密度增大 例4氢气球，热气球和飞艇能从地面上浮到空中，这是因为氢气球、热气球以及飞艇中气体的密度比 空气 ,它们所排开空气的重力 (选填“大于”“小于”或“等于”)它们本身的重力。 分析：氢气球、飞艇中所装的气体都是比空气密度小的氢气、数气等：热气球是通过加热空气，使热气球 内的空气膨胀、体积增大、密度减小：所以氢气球，热气球以及飞艇中气体的密度比空气的密度小。它们本 身的重力小于其自身所排开空气的重力，由于浮力大于重力，所以能够顺利升空。 五、饺子的浮沉 生饺子被放人锅中时便沉到锅底，煮熟的饺子就浮起来了，如果把饺子放凉，再放入锅中，又会沉到锅 底，这是为什么呢？因为生饺子放入锅中，由于浮力小于重力而下沉：煮熟的饺子因为饺子内气体受热膨 胀，浮力增大，当浮力大于重力时，饺子上浮：凉的熟饺子因遇冷体积缩小使浮力减小，浮力小于重力而下沉。 例5饺子煮熟后会浮起来，这是因为饺子皮，饺子馅和饺子里的空气受热后体积 ,饺子受到 的 大于饺子受到的重力，所以就浮起来了。 分析：饺子在水中煮一会儿，因为饺子受热膨胀，体积增大，饺子排开水的体积V变大，由浮力公式F浮 一来gV舞可知，饺子受到的浮力变大，饺子受到的重力不变，当浮力大于重力时，饺子便会浮上来。 2.如图，用同一支密度计先后放在三种不同的 巩固练习 液体中，比较密度计所受到的浮力和三种液体的密 度的大小关系为 A组 1,如图所示，主要依靠空气的浮力而升空的物 体是 甲 丙 A.在甲液体中浮力最小，甲液体密度最小 B.在甲液体中浮力最大，甲液体密度最大 B C.在乙液体中浮力最大，乙液体密度最大 D.在三种液体中浮力一样大，乙液体的密度 最大 3。“远征号”潜水艇从长江某基地赴东海执行 任务过程中 () D A.潜水艇在海水中潜行时所受的浮力大于在 拓展与培优 江水中潜行时所受的浮力 杯中时，密度计静止位置如图所示，则烧杯中甲， B.潜水艇在海水中潜行时所受的浮力等于在 乙、丙三种液体密度大小关系是 江水中潜行时所受的浮力 C.潜水艇在海水中潜行时所受的重力小于在 江水中潜行时所受的重力 D.潜水艇在海水中潜行时所受的重力等于在 江水中潜行时所受的重力 4.下列说法正确的是 丙 A.潜水艇在水中，下潜越深受到浮力越大 9.图中a,b所示的是将相同的密度计分别放 B.热气球匀速上升时，浮力大于重力 人两种不同液体中的情形，由图可知：两种液体的 C.同一支密度计漂浮在不同液体中，受到的浮 密度相比较：p。 P,密度计在两种液体中受 力大小不同 到浮力相比较：F。F。(两空均选填“>”“<” D.气象探测气球里所充气体的密度小于空气 或“=”) 密度 5.小红同学在一支铅笔的下端粘上一块橡皮 泥，将它分别置于甲、乙两杯液体中观察到静止时 的情形如图所示，下列说法正确的是 10.一艘远洋货轮在东海中满载航行，它的排 水量为2.06×10t,该货轮受到浮力大小为 N,这艘货轮驶人上海黄浦江（已知海水的密度大于 甲 乙 江河的密度)，此时货轮受到的浮力将 (选 A.铅笔在甲杯液体中受到的浮力较大 填“增大”“减小”或“不变”)，货轮将 (选填 B.铅笔在乙杯液体中受到的浮力较大 “下沉”或“浮起”)一些。 C.乙杯液体的密度较大 11.潜艇以其隐蔽性成为海洋“杀手”。某型号 D.甲杯液体的密度较大 潜艇重为3×10N,当它在海面上漂浮时，受到的 6。用塑料瓶、透明胶带、螺母、塑料管等按如图 浮力是 N,当它完全浸没海水中开始潜航 制作了一只潜水艇模型。下列有关潜水艇模型的 时，受到的浮力 (选填“大于”“小于”或“等 说法中，正确的是 ( 于”)3×102N,潜艇继续匀速下潜，抵达300m深 进并气管 度，此过程中，它受到的浮力将 （选填“增 大”“减小”或“不变”)。 12.将密度计先后浸人盐水、清水和油(P本> P*>P。)中，在这三种液体中密度计所受浮力的大 A.它能悬浮在水中，是因为它受到浮力的作用 小F、Fk,FM之间的关系是Fe F B.它在下沉过程中，所受浮力变小 F谁：在此三种情况中密度计浸人液体的深度 C,要使它上浮，必须从进气管吹气 he h h性。（均选填“大于”“小 D.它在下沉过程中，所受水的压强不变 于”或“等于”) 7.在以下情况中，带“ ”物体所受浮力 13.小明同学把一个体积为125cm苹果放入 增大的是 ( 水中，苹果在水里处于悬浮状态，则苹果所受的浮 A.大可中的木筏漂流入海 力为 N,小明从水中取出苹果，分成一个大 B.大江中的石块被冲入大海 块和一个小块，再将小块放人水中，发现小块沉入 C.海面下的潜水艇正在上升 水底，根据这些现象可以推断：若将大块浸没人水 D.停泊在海港内的油轮卸载原油 中，松手后大块将会 8.同一支密度计放人三个盛有不同液体的烧 14.小铃非常喜欢玩橡皮泥。一天她将一块重 科学八年级上册 为0.5N的长方体橡皮泥侧放于水平桌面上，测出 它与桌面的接触面积是1×101m。 砝码 刻度尺蹈计 D ② 16.Argo浮标结构如图所示，坚硬壳体下方装 有可伸缩油囊，油囊体积由油的多少决定。现将浮 标置于测试性能的容器中，它露出水面的体积为 V,容器内水位为h:。将油囊中的油全部抽回壳体 后，露出水面的体积为V,容器内水位为h:,下列 丙 关系中正确的是 (1)此时橡皮泥对桌面的压强是 帕。 (2)如果小铃将这块橡皮泥分成相同的两块，并 壳体 做成实心球形和碗形，分别放入相同的甲、乙两杯水 中，则静止时①杯中橡皮泥所受的浮力 (选 油 填“大于”“小于”或“等于”)②杯中橡皮泥所受的 浮力。 A.h=h (3)小铃又将适量的橡皮泥捏附在铅笔的一端 B.V=V: (能使铅笔竖直浮在液体中)，这就制成了一个很有 C.h<h: 用的土仪器。将它分别放到盛不同液体的杯中，静 D.V<V: 止时的情景如图所示。对于这个土仪器所运用的 17.学习浮力知识后，小刚用一根粗细均匀的 知识或用途，下列说法中不正确的是 ( 吸管自制了一支密度计，他在吸管的下端装入适量 A.运用了二力平衡的知识 的钢珠后用蜡封住并使底部平整，做好后测出该密 B.运用了物体的漂浮条件 度计的总重力为0.24N,吸管底面积为3×10 C,用它可以比较不同液体密度的大小 m°，吸管总长为0.12m。 D.土仪器在图甲中受到的浮力大于图乙 B组 15.科学课外活动课期间，小鸣从实验室里拿 来两杯没有贴标签的水和盐水，并准备了如图所示 (1)如图所示是小刚将该密度计放人水中静止 的四组实验器材。请问：应用以下四组器材进行实 时的情形，A是他在吸管上标记的此时水面的位 验探究，不能用来区别哪杯是水，哪杯是盐水的实 置，则密度计受到浮力是 N,你的判断理由 验组合是 ( 是 (2)若将该密度计从水中取出擦干，放到密度 1.1×103kg'm3的盐水中，静止时密度计受到的浮 力将会 (选填“变大”“不变”或“变小”)，此 时吸管上盐水液面的位置在A的 (选填 “上方”或“下方”)。 小石共 (3)为了提高自制密度计的精确程度，可以采 橡皮胞 取的办法是 (写一种即可)。 笔 C组 18.小明按照课本中“综合实践活动”的要求制 作简易密度计。 @ 拓展与培优 盐水密度的操作不够精准，导致实验中鸡蛋很难悬 浮在食盐水中。于是他对实验进行了改进：分别用 量简和烧杯等器材配制了三杯不同质量分数的酒 精溶液，其中图甲B烧杯中的酒精与水的体积比为 9:6。用注射器吸取密度为0,9克/厘米的食用油 (a) (h) 分别在三杯酒精溶液中部注射一团油滴，一段时问 (1)取一根粗细均匀的饮料吸管，在其下端塞 后，如图甲所示。再过一段时间后，小明观察到油 入适量金属丝并用石蜡封口。塞入金属丝作为配 滴所处的状态如图乙所示， 重为了降低吸管的 ,从而让它能够竖直地 漂浮在液面上。小明制作密度计的原理是利用了 物体漂浮在液面时，浮力 (选填“大于”“小 于”或“等于”)重力。 书 图甲 (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P震P水分别表示液体和 水的密度，则P: (选填“大于”“小于”或“等 于”)P水，h与P*P微及H的关系式是h= 图乙 (3)小明做了五次实验，获得的数据如下： 为此，他做了如下探究： 【提出问题】（待填） 实验次数 1 2 3 4 【建立假设】假设一：可能是油滴的密度变小了。 液体密度p/(g/cm3) 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 假设二：可能是酒精溶液的密度变大了。 浸入的深度h/(cm) 6.3 5.6 5 4.5 4.2 【实验方案】针对“假设一”的实验：用注射器吸取图 乙任一烧杯中的油滴，将油滴注入某一溶液中，观 小明根据实验数据在吸管上标出0.8,0.9,1.0、 察其浮沉状况 1.1、1.2刻度线（单位：g'cm)。结果发现，1.1刻线 针对“假设二”的实验：先测定酒精溶液密度为 是在1.0刻线的 (选填“上”或“下”)方，相 P,散口放置一段时间后再次测定它的密度为P, 邻刻线的间距 (选填“均匀”或“不均匀”)。 比较p:和p:的大小。 (4)通过比较实验2和3， (选填“可 【得出结论】油滴密度不变，酒精溶液密度变大。 以”或“不可以”)研究浮力大小与液体密度的关系， 请回答： 原因是 (1)根据小明所做的假设，推测小明所提的问 (5)制作完毕后，小明发现1.1和1.2两刻度线 题是： 的距离较小，请提出一个方法使两条刻度线之间的 (2)针对“假设一”的实验中，“某一溶液”是 距离大一些，使测量结果更精确。方法： (3)小明经过思考，对“酒精溶液密度变大”这 19.小明在学习物体浮沉条件时，由于调制食 结论作出合理的解释，即第三节水的浮力(3)—一浮力的应用 :据阿基来德原理，木块和水而均下降，且木块下降的 例1B 高度更大，选项B正确 例2 9.增大下降增大解析：在冰块浸入的过 例3C 程中，冰块排开酒精的体积变大，冰块受到的浮力变 例4小大于 大，则冰块对酒精的作用力变大，故使台秤的示数变 例5变大浮力 大：在冰块融化的过程中，由于冰的密度大于酒精的 巩固练习 密度，故冰块独化时相当于冰块沉底后再熔化，因为 A组 冰的密度小于水的密度，故冰块融化成水的体积V 1.D2.D3.A4.D5.C6.C7.B 比冰的体积V小，故液面会下降；由于冰块融化后， 8.乙>甲>丙9.>=10.2.06×102不变 拉冰块的力没有了，故冰块对酒精的力增加了，故台 下沉11.3×10大于不变12.等于等于 秤的示数会增大 小于小于13.1,25上浮，最后是处于漂浮状态 10.C11.(1)变大变大(2)400受到的重 (3)1000N4000Pa 1+.(1)500(2)小于(3)D 力 C组 B组 15.B16.A17.(1)0.24漂浮条件：Fm=G 12.(1)对台秤受力分析可知：受容器和水竖直向 (2)不变下方(3)选用更细的吸管 下的重力，铝块向下的压力F压一F管，由平衡条件 得：台秤对容器的支持力F、=G十F:在铝块完全 C组 浸没前，V逐渐增大，F压=F逐渐增大，Fw逐渐变 18.(1)重心等于(2)大于kH (3)下 大，台秤的示数增大。(2)铝块没有接触水面时，台 秤的示数：F=FN=G:当铝块全部没入水中时， 不均匀(4)不可以没有控制V相同(5)换用 F茶=F=G+Fa=G+Fm=G+PgV,则F=F 更细的吸管19.(1)油滴沉浮变化的原因是什么 -Fm=G+pkgV-G=PgV。 解析：(1)对台秤 (或“为什么下沉的油滴会悬浮”“为什么悬浮的油滴 受力分析，根据力的平衡条件得出台秤示数的表达 会漂浮”)(2)密度为0.9克/厘米3的液体中（或“酒 式，再由阿基米德原理即可判断铝块逐渐浸入容器 精与水的体积比为9：6的酒精溶液中”)(3)酒精 中，直至刚没入水中台秤示数的变化。(2)根据台秤 蒸发比水快 示数等于台秤对容器的支持力，利用阿基米德原理可 专题拓展 浮力知识的深入理解 得台秤前后示数的变化值F与铝块的体积V之间的 例1B 定量关系。 变式训练1C 专题拓展浮力的相关探究 变式训练2B A组 例2见分析 1.(1)重力(2)物体的重力大于浮力时，物体下 例3B 沉(3)方案一在改变物体重力的同时，控制了浮力 例4见分析 不变这一条件 例5见分析 2.(1)大一些好(2)①没有控制物体排开液体 例6见分析 的体积相同②将三个铝块放在水平桌面上，用记号 例7见分析 笔在铝块相同高度处做标记：每次将铝块浸入水中 例8见分析 时，都使铝块的标记处与水面相平 例9保持不变 3.(1)不变乙(2)①p②液体密度与排开 例10下降 液体体积成反比，所以密度与浸没深度也不成正比， 例11下沉一些 刻度不均匀 巩固练习 4.(1)A,B,D,E等于无关(2)错误没有控 A组 制变量，必须在排开液体体积相同的情况下进行实险 1.B2.D3.B4.变大不变没有5.0 5.(1)减小增大 (2)①溢水杯中加红色 6.变大1515 水，增加可见度②能同时显示出物体所受的浮力大 B组 小和物体排开液体的重力大小③两节平台F的高 7,D解析：(1)先假设物体与容器底不是紧密 度。可观察到物体受到的浮力随排开液体的体积的 接触，利用阿基米德原理计算物体受到的浮力。 增大而增大①弹簧上端有铁架台固定，弹簧测力计 (2)现在物体与容器底紧密接触，此时物体受到 示数更稳定⑤薄塑料袋不计质量，弹簧测力计B 的浮力应该减去大气压作用在下表面上力和水作用 的示数直接反映物体所受的浮力大小⑥上课时不 在下表面上的力，据此求解。 用老师拎着弹簧测力计读数。使于老师的讲解（合 若物体与容器底不是紧密接触，物体受到的浮 理即可，任选三条) 力：F=pVg, 6.(1)20.5(2)大1、4或者2、5或者3、6 现在物体与容器底景密接触，此时物体受到的浮 (3)A(4)0.7 力应该减去大气压作用在下表面上力和水作用在下 B组 表面上的力， 7.(1)长方体浸人水中的深度(2)由于重力相 :大气压作用在下表面上的力F气=p。S, 等，所以F1=G-F1,Fm:=G-F,又由于F, 水作用在下表面上的力F*=pS=PgHS, F:,所以F1=F?(3)用弹簧测力计分别挂在挂 ..F'=pVg -PoS pgHS)=pgV-(Po+ 钩1和2处，浸人水中至第1（或3）条线与液面保持 PgH)S. 相平，观察弹簧测力计示数并记录拉力大小 8.B解析：若将木块虚线以下的部分戴去，根 8.(1)4mpxd2 (2)用托盘天平测量装有铅丸 ·2·