第九讲-浮力与阿基米德原理 暑假预习 人教版物理八年级下册

第9讲 浮力与阿基米德原理 考点一 浮力 核心要点 1．定义：浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)对它向上托的力，叫做浮力。 2．方向：竖直向上，与重力的方向相反。 3．施力物体：物体在液体中受到浮力的施力物体是液体，在气体中受到浮力的施力物体是气体。 4．浮力产生的原因是物体受到液体向上和向下的压力差。 典例精析 【典例1】容器中装有水，在容器壁上分别塞有甲、乙、丙三个木塞，关于木塞受到水的浮力问题，下列说法中正确的是 ( ) A．只有乙受到浮力的作用 B．只有甲、乙受到浮力的作用 C．甲、乙、丙均受到浮力的作用 D．只有乙、丙受到浮力的作用 ［听课笔记］根据浮力产生的原因，判断物体是否受到浮力主要是看物体的下表面是否与液体接触，若下表面没有与液体接触，则物体不受浮力。 【对点演练】1．一名物理实验小组的同学利用一个可乐瓶与一个乒乓球做“研究浮力产生原因”的实验，如图所示，将一只塑料可乐瓶剪去底部，把一个乒乓球放在瓶内，从上面倒入水，观察到有少量水从乒乓球与瓶颈缝隙中流出(如图甲所示)，但乒乓球并不上浮，这是因为 。若用手堵住瓶口(如图乙所示)，可观察到乒乓球浮起，这是因为 。 考点二 探究影响浮力大小的因素 核心要点 1．浮力的测量：浸在液体中的物体所受浮力大小可以用弹簧测力计进行测量，即用弹簧测力计分别测出物体在空气中的重力G和浸在液体中的拉力F，则F浮=G-F。 2．实验步骤： ⑴如图A所示，用线绑着小金属块挂在测力计上，读出此时测力计的示数F1； ⑵如图B所示，让金属块一小部分浸没在水中，读出此时测力计的示数F2； ⑶如图C所示，让金属块一大部分浸没在水中，读出此时测力计的示数F3； ⑷如图D所示，让金属块全部浸没在水中，读出此时测力计的示数F4； ⑸如图E所示，让金属块浸没在水中不同深度，读出此时测力计的示数F5； ⑹如图F所示，让金属块全部浸没在盐水中，读出此时测力计的示数F6． 结论：浸在液体中的物体所受浮力跟浸入的体积和液体的密度有关。物体浸入液体中的体积越大，液体的密度越大时，物体受到的浮力越大。物体受到的浮力大小跟物体本身的体积、密度、形状以及物体浸没在液体中的深度无关。 典例精析 【典例2】在探究“影响浮力大小的因素”时，小琪做了一系列实验(实验装置及相关数据如图所示)。请回答以下问题： ⑴物体A在②中所受的浮力大小为 N。 ⑵对比实验①②③可得出结论：浮力大小与 有关。 ⑶在图③中，若物体A完全浸没到盐水中后，继续向下移动，则烧杯底部所受的液体压强会 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。 ［技巧点拨］⑴物体的浮力大小等于物体的重力减去物体浸没在液体中弹簧测力计的示数。⑵因为浮力的大小同时与两个因素有关，故在探究时应利用控制变量法，先使其中一个因素不变，再探究得出物体所受的浮力与另一个因素的关系。 【对点演练】2．如图所示是“探究同一物体所受的浮力大小与哪些因素有关”的实验过程图． 实验中保持物体处于静止状态，图甲和图乙中物体露出液面的体积相等，弹簧测力计测得的拉力大小的关系是：F1<F2，F2>F3=F4．则： (1)由图甲和图乙的探究可以得出的结论是：_________________________________________ ； (2)由图乙和图丙的探究可以得出的结论是：_______________________________________ ； (3)由图丙和图丁的探究可以得出的结论是：________________________________________ 。 考点三 验证阿基米德原理 核心要点 1．实验方法：用称重法测出物体在水中受到的浮力，同时测出物体受浮力时排开液体的重力，然后比较二者之间的数量关系 2．实验步骤： ⑴将小石块用细线系住，挂在弹簧测力计下，如图甲所示，测出石块的重力G ⑵将小烧杯用细线系好，挂在弹簧测力计下，测出其重力G1，如图乙． ⑶将水倒入溢水杯中，使水面恰好到达溢水杯的溢水口，并将小烧杯放在溢水口下方，然后将小石块慢慢浸入水中，读出此时弹簧测力计的示数F，如图丙 ⑷利用公式F浮=G-F′算出小石块此时在水中受到的浮力． ⑸测出此时小烧杯和溢出水的总重力G2，如图丁，算出溢出水的重力G排． 比较⑷、⑸的计算结果发现：浸在液体里的物体所受浮力的大小等于它排开的液体所受到的重力。这个结论叫做阿基米德原理。 阿基米德原理用公式表示为：F浮=G排=m液g=ρ液gV排． 典例精析 【典例3】在研究物体所受浮力大小的实验中，某同学依次进行了如图(a)、(b)、c)、(d)四次测量。 ⑴在四次测量中，_______图是测量空桶重力的；能够证实物体在液体中受到浮力的是_______两个图示的两次测量；能够直接求得物体排开的液体所受重力的是_________图示的两次测量； ⑵要证实物体所受浮力等于物体排开的液体的重力，需要分析比较_________图和_________图的两组测量数据。 ［听课笔记］在探究时，水面一定要注到与溢水口平齐，避免溢出的水沿杯壁流下。否则测出的G排小于F浮。 【对点演练】3．某实验小组在探究“浮力大小跟排开液体所受重力的关系”时，做了如图所示的四次测量，弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3和F4，则（　　） A．F浮=F3﹣F1 B．F浮=F4﹣F1 C．F浮=F2﹣F3 D．F浮=F2﹣F4 考点四 判断浮力的变化 核心要点 F浮=ρ液gV排知：⑴在同种液体中，物体浸入的体积越大，则受到的浮力越大。⑵在浸入的体积相同时，液体的密度越大，则受到的浮力越大 典例精析 【典例4】泸州沱江二桥复线桥施工时，要向江中沉放大量的施工构件，如图甲所示，一密度为3×103kg/m3的密闭正方体构件被钢绳缓慢竖直吊入江水中，在匀速沉入江水的过程中，构件下表面到江面的距离h逐渐增大，正方体构件所受浮力F随h的变化如图乙所示，下列判断正确的是（取g=10N/kg，江水的密度ρ水=1.0×103kg/m3）（　 　） A．当h=1m时，构件恰好浸没在江水中 B．当h=2m时，构件所受的浮力大小为2.4×105N C．当h=3m时，构件底部受到江水的压强大小为2.0×104Pa D．当h=4m时，构件受到钢绳的拉力大小为1.6×105N ［解题通法］在同种液体中根据浸入的体积判断浮力的变化，根据F拉=G﹣F浮确定拉力的变化，根据浸入的深度判断液体压强的变化。 【对点演练】4．（2016•泰安）如图所示，烧杯的底面积是200cm2，里面装有一定量分水（图甲），用弹簧测力计吊着未知物体，先将物体浸没在水中（图乙），水位升高到B出，示数是18N；再将物体缓慢提出，使水位下降到AB的中点C处，示数是23N（不计物体带出的水）．g取10N/kg，下列判断中正确的是（　　） ①物体的质量是2.8kg；②物体的体积是1×10﹣3m3；③物体浸没时受到的浮力是15N；④从乙到丙，水对烧杯底面的压强减小了260Pa． A．只有①、②、④正确 B．只有①、②、③正确 C．只有①、②正确 D．只有③、④正确 考点五 根据浮力求密度 核心要点 1．直接用浮力求液体的密度：F浮=G排=ρ液gV排得。ρ液= 2．求漂浮物的密度：根据水中漂浮条件F浮=G物有ρ液gV排=ρ物gV物，则ρ物= 3．利用漂浮条件求另一种液体的密度：则 F浮=F浮′，即ρ水gV排=ρ液·g·V排′，则ρ液= 3．求在水中下沉的物体的密度：先后称出物体在空气中的重力G和在水中的示重F，再求出浮力和V排，F浮=G-F=ρ水gV排，则V物=V排=，ρ物= 典例精析 【典例5】（2016•巴中）一物体漂浮在水中，有体积露出水面，则物体的密度为（　　） A．1g/cm3 B．0.75g/cm3 C．0.5g/cm3 D．0.25g/cm3 ［技巧点拨］用漂浮条件求物体的密度时，建立等式G物=F浮，将重力公式和浮力公式代入其中，变成ρ物gV=ρgV排的形式，找出物体浸入体积与物体体积的关系，并用物体的体积V表示浸入的体积V排。就能可以求出物体的密度． 【对点演练】5．将质量为0.8 kg、体积为1×10 3 m3的长方体木块放人盛有某种液体的容器中。术块漂浮在液面上。现用力缓慢向下压木块．当力的大小为2 N时，木块刚好浸没在液体中，如图所示。g=10 N／kg，求： (1)术块的密度； (2)液体的密度。 〖满分策略〗⑴在知道F浮、V排时可以求出液体的密度ρ液。⑵在知道ρ液、F浮时可以求出V排，再根据物体和重力和V排可求浸没在水中的物体的密度。若不知道浮力可用称重法或根据力的平衡求出。 培优集训 1．如图所示，A、B是能自由移动的物体，C、D是容器自身凸起的一部分，现往容器里注入一些水，则下列说法中错误的是( ) A．A物体一定受浮力作用 B．B物体一定受浮力作用 C．C部分一定受浮力作用 D．D部分一定受浮力作用 2．关于物体受到的浮力，下列说法正确的是（　　） A．浮在水面上的物体比沉入水底的物体受到的浮力大 B．物体的密度越大受到的浮力越小 C．物体没入水中越深受到的浮力越大 D．物体排开水的体积越大受到的浮力越大 3．把一块石蜡的底部磨平后置于烧杯底部，使它们之间密合(如图所示)，用手按住石蜡将水缓缓倒入烧杯中，直到水面淹没石蜡块后放手，则( ) A．由于石蜡块的密度比水小，所以石蜡块会上浮 B．由于石蜡块受到水的压力是向下的，所以石蜡块不会上浮 C．由于石蜡块受到的摩擦力大于浮力，所以石蜡块不会上浮 D．由于水对石蜡块没有压力，所以石蜡块不会上浮 4．如图所示．将重为G的铝块挂在弹簧测力计上，当它浸没在水中时，弹簧测力计的示数为F．则铝块所受的浮力大小为（　　） A．G B．F C．G+F D．G﹣F 5．一氢气球匀速上升时，受到空气的浮力F、重力G和空气阻力f，这些力的关系是（　　） A．F＞G+f B．F=G+f C．F＞G﹣f D．F=G﹣f 6．如图所示，水平桌面上放置甲、乙两个圆筒形容器，甲容器中盛有液体A，物块M漂浮在A中，排开液体的质量为m1，液体A对甲容器底部的压强为p1；乙容器中盛有液体B．物块N漂浮在B中，排开液体的质量为m2，液体B对乙容器底部的压强为p2．已知甲容器的底面积大于乙容器的底面积．容器中液体A、B质量相等，物块M、N质量相等．下列判断正确的是（　　） A．p1＜p2，m1＜m2B．p1＜p2，m1=m2C．p1＞p2，m1＞m2D．p1＞p2，m1=m2 7．半潜船可用来运输超大型货物，空载时漂浮于海面（如图甲）；装载时需向船体水舱注水，船体重力增加，巨大的甲板下沉至海面以下（如图乙）；待货物被拖到甲板上方时，排出水舱中的水，船体重力减小，甲板上浮至海面，完成货物装载（如图丙）．半潜船在甲、乙、丙三种状态时所受的浮力分别为F1、F2、F3，则以下判断正确的是（　　） A．F1＞F3＞F2 B．F2＞F3＞F1 C．F3＞F1＞F2 D．F3＞F2＞F1 8．如图甲所示，物体A的体积为V，放入水中静止时，浸入水中的体积为V1；现将一体积为V2的物体B放在物体A上，物体A刚好全部浸没在水中，如图乙所示．则物体B的密度为（　　） A． •ρ水 B． •ρ水 C． •ρ水 D． •ρ水 9．某同学将一漂浮在水面、不开口的饮料罐缓慢按入水中，当饮料罐全部浸没在水中后，继续向下压一段距离，共用时t0．此过程中，饮料罐所受的浮力随时间变化的图象可能是图-5中的 ( ) 10．一弹簧测力计下挂一圆柱体，将圆柱体从盛有水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降，然后将其逐渐浸入水中，如图已给出整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的实验图象，已知ρ水=1.0×103kG/m3．则下列说法中错误的是 ( ) A．圆柱体在刚浸没时下表面受到的液体压强是700Pa B．圆柱体的重力为12N C．圆柱体所受的最大浮力为8 N D．圆柱体的密度为1.5×103 kg/m3 11．如图所示，重为525 N的人躺在死海的水面上悠闲地阅读，她受到海水的浮力是______N，浸入海水中的体积是______m3．(g取10 N/kg，ρ海水=1.05×103 kg/m3) 12．如图甲所示，弹簧测力计一端固定，另一端挂一合金块浸没在装有水的容器中，容器底部有一个由阀门控制的出水．打开阀门缓慢放水，此过程中合金块始终不与容器底部接触．弹簧测力计示数随放水时间变化的规律如图乙所示．由图象可知：经过______s的放水时间合金块刚好完全离开水面，合金块的重力为_____N，此过程中合金块受到的最大浮力为________N． 13．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。 ⑴分析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 。h/m F/N 1.0 0 2.7 a b 1.7 ⑵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，如图所示。（ρ水=1.0×103kg/m3，取g=10N/kg）分析图象可知： ①曲线 （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，金属圆柱体的密度为 kg/m3。 14．在“浮力的研究”实验中． (1)取一铁块，把它挂在弹簧测力计的挂钩上，如图甲所示，当铁块浸入水中的体积缓慢增大时，铁块受到浮力大小的变化是________． (2)探究“浮力大小与排开水的重力关系”的实验过程： ①如图乙，用弹簧测力计测出石块的重力为F1； ②如图丙，用弹簧测力计测出空烧杯的重力为F2； ③如图丁，把石块浸入盛满水的溢杯中，用该空烧杯承接从溢杯里被排出的水，当石块全部浸入水中时，读出弹簧测力计的示数为F3； ④如图戊，用弹簧测力计测出该烧杯和排出的水的总重力为F4．用F1、F2、F3、F4表示，实验中测得石块所受的浮力为_______，排出水的重力为________．根据该实验的测量数据，可得出物体所受浮力大小与排开水的重力的定量关系是__________． 15．如图甲所示，把边长为0.1 m的正方体木块放入水中，静止时有的体积露出水面，然后在其上表面放一块底面积为2.0×10-3m2的小柱体，如图乙所示，静止时方木块刚好能全部浸入水中．(g取10 N/kg)求： ⑴甲图中木块受到的浮力； ⑵木块的密度； ⑶小柱体放在木块上面时对木块的压强． 16．如图是常见的厕所自动冲水装置原理图，水箱内有质量m1=0.4 1kG、体积V=3×10-3m3的浮筒P，另有一厚度不计，质量m2=0.2 kg、面积S=8×10-3m2的盖板Q盖在水箱底部的排水管上．用细线将P、Q连接，当供水管流进水箱的水使浮筒刚好完全浸没时，盖板Q恰好被拉开，水通过排水管流出冲洗厕所．当盖板Q恰好被拉开的瞬间，求：(g取10 N/kg) ⑴浮筒受到的浮力大小； ⑵细线对浮筒P的拉力大小； ⑶水箱中水的深度． 学科网（北京）股份有限公司 $$