第1章水和水的溶液第2讲　几种测量浮力的方法课件-2024-2025学年浙教版八年级上册科学

2024-09-20

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第1章　水和水的溶液第2讲　几种测量浮力的方法几种测量浮力的方法思维导图上一页下一返回导航上一页下一页返回首页一、本质法(压力差法) 设想一个立方体浸没在水中，如图所示，它的6个表面都受到水的压力，它的左右、前后两侧受到的压力是大小相等、方向相反的，即受力互相平衡；只有上下两个表面由于深度不同，水的压强不同，受到水的压力也因而不相等。下表面受到水向上的压力F下大于上表面受到水向下的压力F上，向上和向下这两个压力之差就是液体对浸入物体的浮力。浮力的方向总是竖直向上的，与重力的方向相反。上一页下一返回导航上一页下一页返回首页当物体底部与容器密切接触时，物体不受浮力，若底部有空气(比如像冲水马桶)不考虑大气压的影响，若没有则要考虑大气压的影响。上一页下一返回导航上一页下一页返回首页　　　如图所示，在容器中放一个上、下底面积均为10 cm2、高为5 cm，体积为80 cm3的均匀对称石鼓，其下底表面与容器底部完全紧密接触，石鼓浸没于水中且其上表面与水面齐平，则石鼓受到的浮力是(取g＝10 N/kg)(　　) A．0 B．0.3 N C．0.5 N D．0.8 N B 上一页下一返回导航上一页下一页返回首页　　　由于下底面与容器紧密接触，因为圆柱底面与水缸底面紧密接触，所以没有向上的压力，又圆柱上底面与水面相平，所以也没有向下的压力，这部分与浮力无关，排开水的体积的计算应去掉中间圆柱的体积。石鼓排开水的体积：V排＝80 cm3－10 cm2×5 cm＝30 cm3＝30×10－6m3，石鼓受到水的浮力：F浮＝ρgV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×30×10－6 m3＝0.3 N。故选B。上一页下一返回导航上一页下一页返回首页　　　有一个梯形物体浸没在水中，如图所示，水的密度为ρ，深度为H，物块高度为h，体积为V，较小的下底面面积为S，与容器底紧密接触，其间无水。则该物体所受的浮力为(　　) A．ρgV B．ρ(V－hS)g C．ρ(V－HS)g D．ρgV－(p0＋ρgH)S D 上一页下一返回导航上一页下一页返回首页　　　若物体与容器底不是紧密接触，物体受到的浮力：F浮＝ρVg，现在物体与容器底紧密接触，此时物体受到的浮力应该减去大气压作用在下表面上的力和水作用在下表面上的力，大气压作用在下表面上的力F气＝p0S，水作用在下表面上的力F水＝pS＝ρgHS，F浮′＝ρVg－(p0S＋ρgHS)＝ρgV－(p0＋ρgH)S，故选D。上一页下一返回导航上一页下一页返回首页二、称重法：两次称量求差法由上面的分析知道，浮力的方向是竖直向上的，与重力的方向刚好相反，所以先用弹簧测力计称出物体在空气中的重力F1，然后把物体浸入液体中，这时弹簧测力计的读数为F2，则F浮＝F1－F2。上一页下一返回导航上一页下一页返回首页　　　小吴同学为探究力之间的关系做了如图所示的实验。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 C 上一页下一返回导航上一页下一页返回首页　　　(1)对铝块受力分析可知：铝块受竖直向下的重力、竖直向上弹簧测力计的拉力和浮力，由平衡条件得：G铝＝F＋F浮，F＝G铝－F浮，在铝块完全浸没前，V排逐渐增大，F浮逐渐增大，弹簧测力计的示数F逐渐减小。(2)对烧杯及水受力分析可知：烧杯及水受竖直向下的重力，铝块向下的压力F压＝F浮，台秤的支持力FN，由平衡条件得：台秤的支持力FN＝G＋F压，在铝块完全浸没前，V排逐渐增大，F压＝F浮逐渐增大，FN逐渐变大，台秤的示数增大。故选C。上一页下一返回导航上一页下一页返回首页三、平衡法：二力平衡法把一个物体浸没在液体中让其从静止开始自由运动，它的运动状态无非有三种可能：下沉、不动或上浮。物体浸没在液体中静止，叫做悬浮，上浮的物体最终有一部分体积露出液面，静止在液面上，叫做漂浮。下沉的物体最终沉入液体的底部。根据物体的受力平衡可知，悬浮和漂浮的物体，浮力等于重力，即F浮＝G物，而下沉后的物体还要受到容器壁的支持力，故F浮＝G物－F支，即F浮<G物。上一页下一返回导航上一页下一页返回首页　　　一轮船由海里航行到河里，下列说法正确的是(　　) A．轮船在河里受到的浮力大 B．轮船在海里受到的浮力大 C．轮船所受浮力不变 D．无法确定浮力的大小　　　轮船由海里航行到河里，根据轮船漂浮的特点可知，其所受的浮力大小等于物体的重力，故选C。 C 上一页下一返回导航上一页下一页返回首页四、排水法：阿基米德原理阿基米德原理的内容是：浸入液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体受到的重力，阿基米德原理法常常与二力平衡法相结合使用。上一页下一返回导航上一页下一页返回首页　　　如图所示，把一个小球分别放入盛满不同密度液体的甲、乙两个溢水杯中，甲杯中溢出液体的质量是400 g，乙杯中溢出液体的质量是500 g，则小球质量是______g。 500 上一页下一返回导航上一页下一页返回首页　　　图甲中小球是沉入液体底部的，由二力平衡法分析知G球>F浮甲，图乙中小球是漂浮在液体表面的，故F浮＝G排，G球＝F浮乙＝m排乙g。即m球g＝m排乙g，故m球＝m排乙＝500 g。上一页下一返回导航上一页下一页返回首页五、公式法由阿基米德原理知F浮＝G排＝ρ液V排g，这是求浮力常用的公式。上一页下一返回导航上一页下一页返回首页　　　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变化关系的实验图像，已知ρ水＝1.0×103 kg/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700 Pa B．圆柱体的重力为12 N 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 A 上一页下一返回导航上一页下一页返回首页　　　A．由图像可知，圆柱体在刚浸没时，下表面所处的深度为h＝7 cm－3 cm＝4 cm＝0.04 m，因此受到的液体压强p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.04 m＝400 Pa，故A不正确，符合题意；B．由图像可知，当h＝0时，弹簧测力计示数为12 N，此时圆柱体处于空气中，G＝F拉＝12 N，故B正确，不符合题意；C．由图像可知物体浸没后排开水的体积不再改变，受到的浮力不再改变，则圆柱体受到的浮力F浮＝G－F′＝12 N－4 N＝8 N，故C正确，不符合题意；D．当圆柱体完全浸入水中时，圆柱体受到的浮力F浮＝G－F＝12 N－4 N＝8 N，V物＝V排上一页下一返回导航上一页下一页返回首页上一页下一返回导航上一页下一页返回首页　　　柱状容器内放入一个体积大小为200 cm3的柱状物体，现不断向容器内注入水，并记录水的总体积V和所对应的水的深度h，如下表所示，则下列判断中不正确的是(　　) V/cm3 60 120 180 240 300 360 h/cm 5 10 15 19 22 25 A．物体的底面积S1为8 cm2 B．容器的底面积S2为12 cm2 C．物体的密度为0.7×103 kg/m3 D．物体所受到的最大浮力为1.4 N B 上一页下一返回导航上一页下一页返回首页　　　由表中数据可知，h从5～10 cm，水的体积变化：ΔV＝(S2－S1)(10 cm－5 cm)＝60 cm3①；h从22～25 cm，水的体积变化：ΔV′＝S2(h6－h5)＝60 cm3，即：S2(25 cm－22 cm)＝60 cm3，解得：S2＝20 cm2，代入①得：S1＝8 cm2，故A正确、B错误。上一页下一返回导航上一页下一页返回首页物体的密度小于水的密度；因此随着水的增多，柱状物体将漂浮在水面上，设柱状物体浸入的深度为H浸，当h6＝25 cm时，水的体积：S2h6－S1H浸＝360 cm3，即：20 cm2×25 cm－8 cm2×H浸＝360 cm3，解得：H浸＝17.5 cm，此时排开水的体积：V排＝S1H浸＝8 cm2×17.5 cm＝140 cm3，因为柱状物体漂浮，所以ρ水V排g＝ρ物Vg，即：1.0×103 kg/m3×140 cm3×g＝ρ物×200 cm3×g，解得：ρ物＝0.7×103 kg/m3，故C正确。此时受到的浮力最大：F浮＝ρ水V排g＝1.0×103 kg/m3×140×10－6 m3×10 N/kg＝1.4 N，故D正确。故选B。上一页下一返回导航上一页下一页返回首页六、受力分析法对于综合性题目，即浮力与密度、压强、二力平衡条件和杠杆等相结合类题目，只要灵活运用以上各种方法，问题可以得到顺利解决。上一页下一返回导航上一页下一页返回首页　　　底面积为400 cm2的圆柱形水槽内盛有适量的水。现将质量为1 kg、横截面积为100 cm2的圆柱形物体A，用细线悬挂后让其浸入水中，当物体A露出其总体积的时，细线对物体A的拉力为F1，如图甲所示；向圆柱形水槽内加水，水始终未溢出，当物体A浸没在水中时，细线对物体A的拉力为F2，如图乙所示。已知F1∶F2＝2∶1，g取10 N/kg，则下列判断正确的是(　　) 上一页下一返回导航上一页下一页返回首页 A．物体A的密度为1.6×103 kg/m3 B．物体A的体积为750 cm3 C．物体A的所受拉力F1为3.75 N D．向圆柱形水槽内加水的质量为625 g 答案：A 上一页下一返回导航上一页下一页返回首页　　　∵F1∶F2＝2∶1，上一页下一返回导航上一页下一页返回首页上一页下一返回导航上一页下一页返回首页　　　A和B是密度为ρ＝5×103 kg/m3的某种合金制成的两个小球，A球的质量为mA＝100 g。甲和乙是两个完全相同的木块，其质量为m甲＝m乙＝320 g。若用细线把球和木块系住，则在水中平衡时如图所示，甲有一半体积露出水面，乙浸没水中(g取10 N/kg)。则下列计算正确的是(　　) A．木块的密度为0.6×103 kg/m3 B．如果剪断木块乙和B球之间的细线，B球静止后，所受重力和浮力的合力的大小为4.8 N C．如果剪断木块乙和B球之间的细线，乙木块露出水面的体积为4.6×10－4 m3 D．如果剪断木块甲和A球之间的细线，A球静止后，所受重力和浮力的合力为0.2 N B 上一页下一返回导航上一页下一页返回首页上一页下一返回导航上一页下一页返回首页上一页下一返回导航上一页下一页返回首页由乙图可知，F浮′＝G总′＝G排′， ∴ρ水V排′＝m乙＋mB，即：1 g/cm3×(800 cm3＋VB)＝320 g＋5 g/cm3×VB，解得：VB＝120 cm3， mB＝ρBVB＝5 g/cm3×120 cm3＝600 g， GB＝mBg＝0.6 kg×10 N/kg＝6 N，如果剪断木块乙和B球之间的细线，B球下沉，受重力和浮力的合力： F浮B＝ρ水VBg＝1×103 kg/m3×120×10－6 m3×10 N/kg＝1.2 N 上一页下一返回导航上一页下一页返回首页 FB＝GB－F浮B＝6 N－1.2 N＝4.8 N，故B正确；如果剪断木块乙和B球之间的细线，乙木块漂浮， F浮乙＝G乙＝3.2 N，排开水的体积：上一页下一返回导航上一页下一页返回首页给您提供最优质的服务谢谢观赏＝＝＝8×10－4 m3，圆柱体密度ρ物＝＝＝＝1.5×103 kg/m3，故D正确，不符合题意。故选A。柱状物体的体积：V物＝S1H，柱状物体的高：H＝＝＝25 cm；如果柱状物体的密度大于或等于水的密度，在加水过程中柱状物体将静止在容器底不会上浮，容器内水的体积变化应该与h的变化成正比，由表中数据可知容器内水的体积变化应该与h的变化不成正比，所以柱状 ∴(G－ρ水g×V)∶(G－ρ水g×V)＝2∶1。 (1 kg×10 N/kg－1×103 kg/m3×10 N/kg×V)∶(1 kg×10 N/kg－1×103 kg/m3×10 N/kg×V)＝2∶1， V＝0.625×10－3 m3＝625 cm3，故B错误；物体A的密度：ρA＝＝＝1.6 g/cm3＝1.6×103 kg/m3，故A正确； F1＝G－ρ水g×V＝1 kg×10 N/kg－1×103 kg/m3×10 N/kg××0.625×10－3m3＝7.5 N，故C错误； A的高度：h＝＝＝6.25 cm，加入水的体积V水＝(400 cm2－100 cm2)××6.25 cm＝1125 cm3，向圆柱形水槽内加水的质量：m水＝ρ水V水＝1 g/ cm3×1125 cm3＝1125 g，故D错误。故选A。　设甲和乙的体积为V，A的体积VA＝＝＝20 cm3， GA＝mAg＝0.1 kg×10 N/kg＝1 N，G乙＝G甲＝m甲g＝0.32 kg×10 N/kg＝3.2 N，由甲图可知，F浮＝G总＝G排， ∴ρ水V排g＝(m甲＋mA)g，即：1 g/cm3×(V＋20 cm3)＝320 g＋100 g，解得：V＝800 cm3，木块的密度： ρ木＝＝＝0.4 g/cm3＝0.4×103 kg/m3，故A错误；如果剪断木块甲和A球之间的细线，A球下沉， F浮A＝ρ水VAg＝1×103 kg/m3×20×10－6m3×10 N/kg＝0.2 N， A球静止后，所受重力和浮力的合力： FA＝GA－F浮＝1 N－0.2 N＝0.8 N，故D错误； V排＝＝＝3.2×10－4 m3，露出水面的体积： V露＝V－V排＝800×10－6 m3－3.2×10－4 m3＝4.8×10－4 m3，故C错误。故选B。 $$

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