2025年中考物理人教版 考点探究（广东） 第十章 浮力 课件

第十章　浮力 回归教材 实验探究 真题精粹 ⁠ ⁠浮力 课标要求：通过实验，认识浮力。了解浮力大小与哪些因素有关。 1.浮力 （1）定义：浸在液体中的物体受到的 　向上　⁠的托力，这个力叫作浮力。 （2）产生原因：浸没在液体中的物体，其上、下表面受到液体对它的 　压力　⁠不同。 （3）方向： 　竖直向上　⁠。 2.影响浮力大小的因素：物体受到的浮力大小与物体浸在液体中的 　体积　⁠和液体的 　密度　⁠有关；与物体的密度和物体浸没在液体中的深度无关。 向上　 压力　 竖直向上　 体积　 密度　 ⁠ ⁠阿基米德原理 课标要求：知道阿基米德原理。 1.阿基米德原理 （1）内容：浸在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所受的重力大小。 （2）公式：F浮＝G排＝ρ液gV排 （3）变形公式：求液体密度ρ液＝，求排开液体的体积V排＝。 2.“浸在”的含义既包括物体全部体积都浸入液体里，也包括物体的一部分体积浸入液体里，“浸没”指物体全部体积都浸入液体里。阿基米德原理对物体浸没和物体部分体积浸入液体里都适用。 ⁠ ⁠其他的浮力计算方法 方法 图示及公式 适用条件 压力差法 ⁠ ⁠ F浮＝F上－F下 已知形状规则的物体的： （1）上下表面的压强及面积。 （2）上下表面的压力。 （3）上下表面积、浸入液体的深度和液体的密度。 注：满足一条即可 方法 图示及公式 适用条件 称重法 ⁠ ⁠ F浮＝G物－F 已知物体的重力及在液体中受到测力计向上的拉力 方法 图示及公式 适用条件 平衡法 ⁠ ⁠ F浮＝G物 适用于漂浮或悬浮的物体。 注：悬浮、沉底时，V排＝V物； 漂浮时，V排＜V物 ⁠ ⁠浮沉条件 课标要求：能运用物体的浮沉条件说明生产生活中的有关现象。 1.物体的浮沉条件 上浮 下沉 漂浮 悬浮 沉底 ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ F浮＞G F浮＜G F浮＝G F浮＝G F浮＋F支＝G 实心体 ρ液＞ρ物 ρ液＜ρ物 ρ液＞ρ物　V排＜V物 ρ液＝ρ物　V排＝V物 ρ液＜ρ物 处于动态（运动状态不 断改变），受力不平衡 是“上浮”过程的最终状态 可以停留在液体的任何深度处 是“下沉”过程的最终状态 处于动态（运动状态不 断改变），受力不平衡 处于静态，受平衡力作用 2.物体的浮沉条件的运用 （1）轮船：采用“空心”的方法来增大排开液体的体积从而增大浮力。轮船的满载排水量就是轮船满载时排开水的质量。 （2）潜水艇：通过向压水舱中充水或排水来改变自身的重力，从而实现上浮、悬浮或下沉。 （3）气球和飞艇：其气囊中充的是密度小于空气的气体，可以通过改变气球或气囊中气体的体积（或质量）来改变气球和飞艇受到的浮力大小，从而实现升降。 （4）密度计：测定液体密度的仪器，在液体中处在漂浮状态，同一密度计漂浮在不同的液体中，受到的浮力相同，密度计浸入液体的体积越大（小），该液体的密度越小（大）。 ⁠ ⁠核心突破点一　浮力产生的原因（压力差法计算浮力） 浮力计算的解题方法 ⁠ ⁠一均匀的长方体浸没在水中，如图所示，已知它的底面积为S＝20 cm2，上表面所处深度为h1＝5 cm，下表面所处深度为h2＝15 cm，长方体上表面受到水的压力为 　1　⁠N，长方体下表面受到水的压力为 　3　⁠N，长方体上下表面受到水的压力的合力为 　2　⁠N。（g取10 N/kg，ρ水＝1.0×103 kg/m3） 1　 3　 2　 　　⁠ ⁠（浮力的原因）长方体受到的浮力为 　2　⁠N。 　　⁠ ⁠（产生浮力的条件）若有一长方体物块沉底，且与容器底部紧密接触，则物块 　不受　⁠（选填“受”或“不受”）浮力。 2　 不受　 ⁠ ⁠核心突破点二　阿基米德原理（F浮力＝G排＝ρ液gV排） 　　①计算时，密度的单位一定要转换为 kg/m3，体积的单位一定要转化成m3。 ②利用阿基米德原理公式（F浮力＝ρ液gV排），知道F浮力、ρ液、V排中任意两个物理量，可以求出第三个物理量。 ③对于浸没的物体，常常利用阿基米德原理公式求物体的体积，进而求物体的密度。 　　⁠ ⁠如图所示，圆柱形平底容器漂浮在装有水的大烧杯中，容器内装有适量的未知液体后处于直立漂浮状态，容器浸入水中的体积为250 cm3，该容器受到的浮力是 　2.5　⁠N。（g取10 N/kg，ρ水＝1.0×103 kg/m3） 　　⁠ ⁠（利用浮力求压强）若圆柱形容器的底面积为25 cm2，则容器底部受到水的压强为 　1000　⁠Pa。（ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg） 2.5　 1000　 ⁠ ⁠核心方法　方法一：漂浮状态，圆柱形容器所受浮力等于底部所受水的压力，根据p＝即可求出底部压强。 方法二：先求出圆柱形容器浸入水中的深度，再根据p＝ρ液gh可以求出底部所受水的压强。 　　⁠ ⁠（阿基米德原理求液体密度）如图甲所示，将一个质量为270 g的铝块悬挂在弹簧测力计的挂钩上，铝块的下表面刚好接触某未知液体的液面。将铝块缓慢浸入液体，弹簧测力计的示数随浸入深度的变化如图乙所示，则该未知液体的密度为 　1.2×103 kg/m3　⁠，当铝块刚好浸没时，铝块底部受到的压强为 　1200　⁠Pa。（已知ρ铝＝2.7×103 kg/m3） 1.2×103 kg/m3　 1200　 教材图片 考查内容 教材图片 考查内容 ⁠ ⁠ （浮力的产生）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、下表面分别距液面的距离为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。 ⁠ ⁠ （阿基米德原理的理解和浮沉条件）小明将自制的密度计分别放入盛有甲、乙两种液体的两个容器中，密度计两次静止时的情景如图所示，从小明观察到的现象可以判断： 教材图片 考查内容 教材图片 考查内容 ⁠ ⁠ 则分析图中长方体的受力情况，其受到浮力的原因是上、下表面存在压力差，浮力的方向为竖直向上 ⁠ ⁠ 密度计两次静止时所受的浮力F甲 　 ＝　⁠F乙，两种液体的密度ρ甲 　＜　⁠ρ乙。（均选填“＜”、“＝”或“＞”） ＝　 ＜　 教材图片 考查内容 教材图片 考查内容 ⁠ ⁠ （阿基米德原理的理解和应用）如图，一重为0.5 N的鸡蛋沉在水底，向水中加入食盐并搅拌，鸡蛋仍沉在水底， ⁠ ⁠ （称重法测量浮力）如图所示，物体在空气中称量时为4 N，将物体全部浸入水中时， 教材图片 考查内容 教材图片 考查内容 ⁠ ⁠ 此过程中鸡蛋受到的浮力 　变大　⁠（选填“变大”、“变小”或“不变”）；继续加入食盐并搅拌，鸡蛋上浮，上浮过程中鸡蛋受到的浮力 　＞　⁠（选填“＞”、“＝”或“＜”）0.5 N；最终静止时，鸡蛋排开盐水的重力 　＝　⁠（选填“＞”、“＝”或“＜”）0.5 N ⁠ ⁠ 弹簧测力计的示数变为3 N，则物体浸没在水中时受到的浮力为 　1　⁠N 变 大　 ＞　 ＝　 1　 实验突破一　探究浮力的大小与哪些因素有关 课标要求：探究浮力大小与哪些因素有关。 ⁠ ⁠制订计划与设计实验 （1）本实验主要用到的科学探究方法是 　控制变量　⁠法。 控制变量　 小丽同学用如图所示的实验装置来探究浮力的大小跟哪些因素有关。 （2）确定了测量浮力的方法：用弹簧测力计先测出物重G。接着将物体浸入液体中静止时，读出测力计对物体的拉力F拉，可计算出物体所受浮力F浮。其测量原理利用了 　D　⁠。 A.F浮与G是一对平衡力 B.F浮与G是相互作用力 C.F浮与F拉是相互作用力 D.F浮、F拉和G是一组平衡力 D　 ⁠ ⁠进行实验与收集数据 （3）小丽测量物块重力时的数据如图a所示，则物块的重力为 　2.4　⁠N。 （4）接下来小丽继续完成相关实验，其测量数据如图所示，则物块浸没在水中时受到的浮力为 　1　⁠N。 2.4　 1　 ⁠ ⁠分析论证 （5）分析a、b、c三次实验可知：浸在液体中的物体受到浮力的大小与 　物体排开液体的体积　⁠有关。 （6）若要探究浸没在液体中的物体受到浮力的大小与浸没深度的关系，可选用 　a、c、d　⁠图进行分析比较。 （7）分析a、c、e三次实验可知：浸在液体中的物体受到浮力的大小与 　液体的密度　⁠有关。 物体排开 液体的体积　 a、c、d　 液体的密 度　 ⁠ ⁠评估 （8）若先完成实验c，再完成实验a，则测得的浮力将 　偏大　⁠（选填“偏大”或“偏小”）。 　　根据以上测得的数据，可以计算出该物块的密度是 　2.4×103　⁠kg/m3，液体的密度为 　0.8×103　⁠kg/m3。（已知ρ水＝1×103 kg/m3） 偏大　 2.4×103　 0.8×103　 实验突破二　探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系 图1是亮亮同学利用弹簧测力计、溢水杯、金属块、小桶和水“探究浮力大小与排开液体的关系”的过程情景，其测量数据如图所示。 ⁠ ⁠制订计划与设计实验 （1）要想测出金属块排开的水的重力，溢水杯内水面必须 　到达溢水杯的溢水口　⁠。 （2）图甲中实验操作顺序合理的是 　④①②③或①④②③　⁠。 到达溢水杯的溢水 口　 ④①②③或①④②③　 ⁠ ⁠进行实验与收集数据 （3）图甲中金属块浸没在水中受到的浮力为 　1　⁠N，排开水的重力为 　1　⁠N。 （4）通过实验可初步得到的结论是浸在液体中的物体，受到的浮力大小等于它 　排开的液体受到的重力　⁠。 1　 1　 排开的液体受到的重力　 ⁠ ⁠分析论证 （5）将烧杯中的水换成浓盐水，图乙中弹簧测力计的示数F 　＜　⁠（选填“＞”、“＜”或“＝”）3 N。 （6）实验后小组成员又进行了交流，要验证阿基米德原理，金属块 　不一定　⁠（选填“一定”或“不一定”）要浸没在水中。 ＜　 不一定　 ⁠ ⁠评估 （7）亮亮在某次实验中，发现物体所受浮力大于排开液体的重力，出现这种现象的原因可能是 　实验前，溢水杯中的水未装满　⁠。 实验前，溢水杯中的水未装满　 （8）实验后该同学又用酒精和浓盐水代替水重复实验，重复实验的目的是 　寻找普遍规律　⁠（选填“减小误差”或“寻找普遍规律”）。 寻找 普遍规律　 　　实验结束后亮亮想利用阿基米德原理测量 金属块的密度，实验步骤如图2： ①让小空筒漂浮在盛满水的溢水杯中，如图2甲； ②将金属块浸没在水中，测得溢出水的体积为18 mL，如图2乙； ③将烧杯中18 mL水倒掉，从水中取出金属块，如图2丙； ④将金属块放入小空筒，小空筒仍漂浮在水面，测得此时溢出水的体积为36 mL，如图2丁。 请回答下列问题： A.被测金属块的密度是 　2　⁠g/cm3。 B.在实验步骤③和④中，将沾有水的金属块放入小空筒，测出的金属块密度将 　不变　⁠（选填“偏大”、“不变”或“偏小”）。 2　 不变　 ⁠ ⁠认识浮力及浮力大小的影响因素（10年4考） 1.（2020·广东）游泳时佩戴游泳圈是防止溺水的有效方法。质量为50 kg的小蓉佩戴游泳圈后，能静静地漂浮在水面上，如图所示。游泳圈对她的作用力大小最符合实际的是（　C　） A.5000 N B.500 N C.50 N D.5 N C 【解析】 小蓉所受的重力为G＝mg＝50 kg×10 N/kg＝500 N，人体的密度与水的密度差不多，约为1.0×103 kg/m3，根据密度公式ρ＝知，人体的体积为V＝＝＝0.05 m3，小蓉漂浮在水面时，的体积露出水面，即V排＝（1－）V＝V＝×0.05 m3＝0.045 m3，小蓉漂浮时受到的浮力为F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.045 m3＝450 N，当小蓉漂浮在水面上时，受重力、浮力和游泳圈对她的作用力，所以游泳圈对她的作用力大小为F＝G－F浮＝500 N－450 N＝50 N。 2.（2019·广东节选）如图所示，海底上有一块体积为100 m3且底部与海底紧密相连的可燃冰A，其受到海水的浮力为 　0　⁠N。 0　 【解析】 浮力产生的原因是物体上、下表面受到液体（气体）的压力差，即F浮＝F向上－F向下，当可燃冰的底部与海底紧密相连时，其下表面没有与海水接触，F向上＝0 N，故受到海水的浮力为0 N。 ⁠ ⁠探究阿基米德原理（10年4考） 3.（2021·广东）小明看到清淤作业人员正在将水塘底部的淤泥搬运到船上。他想：水面高度会变化吗？于是进行了探究：首先，将石块a和不吸水的木块b置于装有水的烧杯中，如图所示；然后，将石块a从水中拿出并轻轻放在木块b上，它们处于漂浮状态，则水面高度将（　B　） A.下降 B.上升 C.不变 D.无法判断 B 【解析】 由图可知，b漂浮，F浮b＝Gb，a沉底，F浮a＜Ga，将石块a轻轻放在木块b上，它们处于漂浮状态，则F浮（a＋b）＝Ga＋Gb，可得F浮（a＋b）＞F浮a＋F浮b，由阿基米德原理F浮＝ρ水V排g可知，将石块a轻轻放在木块b上后，a、b排开水的体积比原来变大了，则水面高度将上升。 4.（2023·广东）在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中： （1）观察弹簧测力计的零刻度线、 　量程　⁠和分度值。调零时，弹簧测力计应在 　竖直　⁠（选填“竖直”或“水平”）方向上调零。 量程　 竖直　 （2）如图甲所示，在弹簧测力计下悬挂一个高为6 cm的长方体物块（可塑），测出重力。将它缓慢浸入水中，记录悬停在A、B、C、D、E这五个位置弹簧测力计的示数和深度h。请根据实验数据，在图乙中画出物块所受浮力F浮随h变化的图像。 答案　如图所示： （3）分析图像可知：浸没前，h增加，F浮 　变大　⁠；浸没后，h增加，F浮 　不变　⁠。（均选填“变大”、“变小”或“不变”） （4）若把此物块捏成高为6 cm的圆锥体，重复上述实验。两次实验所得的F浮随h变化的图像 　不同　⁠（选填“相同”或“不同”）。 （5）若继续探究浮力的大小与液体密度的关系，还需添加一种材料： 　不同密度的液体　⁠。 变大　 不 变　 不同　 不同密度 的液体　 5.（2016·广东）如图1所示，图A、B、C、D、E是探究“浮力大小跟排开液体所受重力的关系”实验的五个步骤。 （1） 　B、D　⁠两步骤可计算出圆柱体物块浸没在水中时受到的浮力F浮＝ 　1.2　⁠N。 　A、E　⁠两步骤可得出物块排开的水所受的重力G排。比较F浮与G排，可以得到浮力的大小跟物块排开水所受重力的关系。 B、D　 1.2　 A、E　 （2）如图2所示，这是圆柱体物块从水面缓慢浸入水中时，根据实验数据描绘出弹簧测力计示数F随物块浸入深度h变化的关系图像。分析图像可得：当物块没有浸没之前，h增大时，弹簧测力计示数 　变小　⁠（选填“变大”、“变小”或“不变”）。当h＝4 cm时，物块所受的浮力为 　0.8　⁠N；浸没后，h继续增大时，弹簧测力计示数为 　3　⁠N，该圆柱体物块的高度是 　6　⁠cm。 变小　 0.8　 3　 6　 【解析】 （1）称重法求浮力，即称出物体在空气中的示数（物体的重力G），把物体浸没在液体中，读出弹簧测力计的示数F示，故要选步骤B、D，用F浮＝G－F示＝4.2 N－3.0 N＝1.2 N；要求排开水所受到的重力，测出桶和排开水的总重力G总（步骤E），空桶的重力G桶（步骤A），用F排＝G总－G桶可求出排开水受到的重力。（2）由图2可知，当h从0增大到6 cm的过程，也就是物体浸入水中的体积变大的过程，弹簧测力计的示数是变小的；当h＝4 cm时，由图2可知，F示＝3.4 N，物块受到的浮力F浮'＝G－F示'＝4.2 N－3.4 N＝0.8 N；浸没后，h增大，但排开水的体积不变，受到的浮力不变，弹簧测力计的示数也就不变，由图2可知，弹簧测力计示数不变时的示数为3 N，弹簧测力计示数不变时h＝6 cm，物块的高度与此时的h相等。 ⁠ ⁠阿基米德原理的应用及物体的浮沉条件（10年10考） 6.（2020·广东节选）重为G的鸡蛋沉在盛有水的杯子底部，向水中加入食盐并使其溶解，鸡蛋渐渐浮起，最终漂浮在水面，如图甲所示。请在图乙中画出上述过程中鸡蛋所受的浮力F浮随时间t变化的大致图像。 答案　如图所示： 【解析】 最初鸡蛋沉入水底，受到的浮力小于重力（即F浮＜G）；逐渐向水中加入食盐时，盐水的密度变大，而鸡蛋排开液体的体积不变，由F浮＝ρgV排可知，鸡蛋所受浮力逐渐增大，当浮力大于重力时鸡蛋上浮；上浮的最终结果是漂浮，此时鸡蛋的浮力和重力相等，所以浮力又会减小；以后无论怎样增加食盐，由浮沉条件可知，鸡蛋所受浮力都不会变化，如图所示。 7.（2019·广东）如图甲所示，弹簧测力计通过细线拉着正方体物块缓慢浸入某未知液体中，物块受到的拉力F与其下表面浸入液体中的深度h之间的关系如图乙所示。则物块受到的重力为 　15　⁠N，物块刚好浸没在液体中时其下表面浸入的深度为 　10　⁠cm，未知液体的密度为 　0.9×103　⁠kg/m3。（g取10 N/kg） 15　 10　 0.9×103　 【解析】 由图乙可知，弹簧测力计的最大示数F最大＝15 N，此时物块未浸入水中，则物块重力G＝F最大＝15 N；由图像可知，物块从刚浸入水到完全浸入，物块浸入深度h＝10 cm，即正方体物块的边长为10 cm；物块的体积V＝（10 cm）3＝1000 cm3＝1×10－3 m3，物块完全浸入时弹簧测力计的示数F示＝6 N，物块受到的浮力F浮＝G－F示＝15 N－6 N＝9 N，物块排开水的体积V排＝V＝1×10－3 m3，由F浮＝ρ液V排g可得液体的密度ρ液＝＝＝0.9×103 kg/m3。 ⁠ ⁠浮力的综合应用（10年4考） 8.（2022·广东节选）潜水艇活动的海水深度一般为300 m至600 m。它可以通过水舱排水或充水来改变 　自身重力　⁠，从而实现浮沉。 （1）我国自主研制的载人深潜器下潜深度已突破10000 m，在载人深潜领域达到世界领先水平。（取ρ海水＝1.03×103 kg/m3，ρ水＝1.0×103 kg/m3，g＝10 N/kg） 自身重力　 （3）小明阅读资料后，利用如图所示的装置模拟深潜器在水中的运动过程。物体甲、乙由一条细线连接且在水中处于静止状态，已知乙的质量为0.2 kg，体积为25 cm3，则乙所受浮力的大小为 　0.25　⁠N，乙受到细线的拉力为 　1.75　⁠N。若剪断细线，甲将 　上浮　⁠（选填“上浮”、“悬浮”或“下沉”），此时甲所受浮力 　C　⁠（填字母）。 0.25　 1.75　 上浮　 C　 A.增大，且大于重力 B.不变，且等于重力 C.不变，且大于重力 D.减小，且小于重力 【解析】 潜水艇是通过改变自身重力来实现上浮和下沉的；（3）乙浸没在水中，排开水的体积等于乙的体积，即V排水＝V乙，乙所受浮力为F浮乙＝ρ水gV排水＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×25×10－6 m3＝0.25 N；乙静止时，受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和绳子拉力的作用，由力的平衡条件可知，拉力F拉＝G乙－F浮乙＝m乙g－F浮乙＝0.2 kg×10 N/kg－0.25 N＝1.75 N；剪断细线前，甲静止时，受到竖直向下的重力、拉力和竖直向上的浮力的作用，由力的平衡条件可得，F拉＋G甲＝F浮甲，此时浮力大于重力，当剪断细线后，甲不受向下的拉力作用，由于浮力大于重力，所以甲会上浮，露出水面前，甲排开水的体积不变，由F浮＝ρ水gV排可知，甲受到浮力不变，故C正确。 $$