内容正文:
第二单元 力
第10课时 浮力
教材梳理 夯实基础
考向探究 培养能力
实验突破 提升素养
考点一
浮力
定义 浸在液体(或气体)中的物体受到 的托力,这个托力叫浮力
产生
原因 如图所示,液体(或气体)对物体上、下表面的
压力不相等,并且向上的压力 向下的压
力, 即为浮力
公式 F浮=
方向
施力物体
竖直向上
大于
压力差
F向上-F向下
竖直向上
液体(或气体)
教材梳理 夯实基础
返回目录
2
浸入液体中的物体不一定受到浮力,例如深入泥底的柱状桥墩或水里打的木桩等不受浮力。
点拨
教材梳理 夯实基础
返回目录
1. 如图10-1所示,用细绳将一物体系在容器底部,物体所受浮力的方向是
的,若物体所受浮力为8 N,其上表面受到水的压力为4 N,则物体下表面受到水的压力为 N。
基础配练
图10-1
竖直向上
12
教材梳理 夯实基础
返回目录
1.阿基米德原理:
。
适用范围:液体、气体。
2.计算浮力的四种方法
①浮力本质法:F浮=F向上-F向下。
②阿基米德原理法:F浮=G排=m排g=ρ液gV排。(m排:排开液体的质量)
③称重法:F浮=G-F示。
④平衡法:F浮=G(只适用于悬浮或漂浮状态)。
考点二
阿基米德原理及浮力的计算
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
教材梳理 夯实基础
返回目录
2. 在如图10-2所示的大鱼和小鱼的争论中, (选填“大鱼”或“小鱼”)的说法是正确的,这是因为两条鱼浸没在同种液体中,它们受到浮力的大小与 有关,而与 无关。
基础配练
图10-2
大鱼
排开液体的体积
浸没深度
教材梳理 夯实基础
返回目录
1.物体的浮沉条件
考点三
物体的浮沉条件及应用
状态 上浮 下沉 悬浮 漂浮 沉底
示意图
受力关系 F浮 G F浮 G F浮 G F浮 G F浮+FN=G
密度关系 ρ液 ρ物 ρ液 ρ物 ρ液 ρ物 ρ液 ρ物 ρ液 ρ物
>
<
=
=
>
<
=
>
<
教材梳理 夯实基础
返回目录
2.物体浮沉条件的应用
应用 原理和特点
盐水选种 干瘪、虫蛀的种子在盐水中会上浮直至漂浮,饱满的种子则下沉
潜艇 通过水舱吸水和排水的方式改变自身 来实现上浮和下沉(浸没时浮力不变)
气球 靠充入密度 空气密度的气体(如热空气、氢气及氦气等)来工作
密度计 根据物体 时受力平衡及阿基米德原理制成;
密度计示数越靠下,液体密度越 (选填“大”或“小”)
重力
小于
漂浮
大
教材梳理 夯实基础
返回目录
3. 如图10-3所示,冰山露出水面的部分只是冰山的一小部分,故有“冰山一角”之说。若海水的密度是1.0×103 kg/m3,冰的密度是0.9×103 kg/m3,则该冰山露出水面的体积与总体积之比是 。
基础配练
图10-3
1∶10
教材梳理 夯实基础
返回目录
4. 吃饺子是中国人春节时特有的民俗传统。煮饺子时,刚向沸水中放入饺子,饺子会下沉,此时饺子受到的浮力 (选填“大于”“等于”或“小于”)饺子受到的重力;煮熟的饺子会漂浮,这是由于饺子受热膨胀,饺子所受的浮力变 。
小于
大
教材梳理 夯实基础
返回目录
例 1 (2024河南)宋朝的怀丙利用浮船打捞铁牛,展现了我国古人的智慧。如图10-4所示为打捞过程示意图,先将陷在河底的铁牛和装满泥沙的船用绳索系在一起,再把船上的泥沙铲走,铁牛就被拉起,然后把船划到岸边,解开绳索卸下铁牛,就可将铁牛拖上岸。船在图中甲、乙、丙三个位置所受浮力为F甲、F乙、F丙,下列判断正确的是 ( )
A.F甲=F乙=F丙
B.F甲>F乙>F丙
C.F甲=F乙>F丙
D.F甲<F乙<F丙
考向一
浮力大小的判断
B
图10-4
考向探究 培养能力
返回目录
11
图10-5
例 2 (2024苏州)将鸡蛋放入盐水中,出现如图10-5所示状态,缓慢向杯中加盐或水,使鸡蛋悬浮,下列说法中正确的是 ( )
A.加盐可以让鸡蛋悬浮
B.鸡蛋悬浮时液体密度大
C.鸡蛋悬浮时所受浮力大
D.鸡蛋悬浮时液体对杯底的压强大
D
考向探究 培养能力
返回目录
例 3 (2024成都A卷)小李同学想估算空气对自己的浮力大小,采集的数据有:自己的体重;自己的密度(与水接近,约为1.0×103 kg/m3);空气的密度(约为1.3 kg/m3)。则空气对小李的浮力大小约为 ( )
A.0.006 N B.0.6 N C.60 N D.600 N
例 4 (2024龙东)美丽鸡西是石墨之都,研学小组为了测量石墨的密度,用弹簧测力计测得石墨样品重4.8 N,然后将其逐渐浸入水中,浸没后弹簧测力计示数是2.8 N,样品的质量是 kg,样品的密度为
kg/m3。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
考向二
浮力的相关计算
B
0.48
2.4×
103
考向探究 培养能力
返回目录
例 5 (2024眉山)物理兴趣小组的同学制作了一个简易密度计,分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,静止时液面相平如图10-6所示,密度计在液体中受到的浮力F甲 F乙,液体对杯底的压强p甲 p乙。(均选填“<”“=”或“>”)
考向三
物体的浮沉条件及其应用
图10-6
=
<
考向探究 培养能力
返回目录
例 6 (2024泸州)中国长征18号核潜艇引领中国核潜艇新高度。在进行战备训练时,下列对该潜艇的说法中正确的是 ( )
A.通过改变排开水的体积来实现上浮与下沉
B.在水面下匀速下潜过程中,受到的浮力增大
C.从长江潜行进入东海时,需要往水舱内注水
D.从长江潜行进入东海时,受到的浮力会变小
C
考向探究 培养能力
返回目录
例 7 (2024南宁二模)(多选)如图10-7所示,水母的伞状体内有一种特别的腺,可以发出一氧化碳,使伞状体膨胀,通过控制伞状体的体积大小,水母实现了在水中上浮和下潜的自由。忽略一氧化碳的质量,下列说法正确的是 ( )
A.伞体缩小时,水母受到的浮力会增大
B.悬浮的水母,产生一氧化碳时会上浮
C.逐渐下沉的水母,所受水的压强逐渐增大
D.水母实现浮沉自由的原理与潜水艇一致
图10-7
BC
考向探究 培养能力
返回目录
例 8 (2024枣庄)将一底面积为200 cm2的圆柱形容器放置于水平面上,容器内放一个底面积50 cm2、高20 cm的圆柱体,如图10-8甲所示,缓慢向容器中注水到一定深度时圆柱体漂浮,继续注水到25 cm时停止,在整个注水过程中,圆柱体始终处于直立状态,其注水质量m与容器中水的深度h的关系图像如图乙所示(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg),则以下说法正确的是 ( )
A.当圆柱体漂浮时,露出水面的高度为9 cm
B.圆柱体的密度为0.64×103 kg/m3
C.注水停止时,水对圆柱体底部的压强为
2500 Pa
D.向容器内注水的总质量是4200 g
综合提升
图10-8
D
考向探究 培养能力
返回目录
例 9 (2024江西)如图10-9所示,水平桌面上的平底薄壁容器(重力忽略不计)底面积为0.01 m2,容器内盛有质量为4 kg的水。一实心木块漂浮在水面上,木块的质量为0.6 kg,体积为1×10-3 m3。g取10 N/kg,求:
(1)木块的密度。
(2)木块受到的重力。
图10-9
解:(1)木块的密度:ρ==0.6×103 kg/m3。
(2)木块受到的重力:G=mg=0.6 kg×10 N/kg=6 N。
考向探究 培养能力
返回目录
(3)木块受到的浮力。
图10-9
(3)由于木块漂浮,则木块受到的浮力:F浮=G=6 N。
(4)此时容器对水平桌面的压强。
(4)容器对水平桌面的压强:
p==4.6×103 Pa。
考向探究 培养能力
返回目录
【实验设计】
1.测量浮力的原理:称重法,即F浮= 。
2.实验设计和实验操作如图10-10所示。
图10-10
G-F
突破一
探究浮力的大小跟什么因素有关
实验突破 提升素养
返回目录
【实验现象】
3.控制变量法的应用:a.探究浮力的大小与物体排开液体体积的关系时,控制液体密度不变,改变物体浸入液体中的体积。b.探究浮力的大小与液体密度的关系时,控制物体排开液体的体积不变,改变液体的密度。c.探究浮力的大小与物体浸入液体中深度的关系时,控制液体密度与物体排开液体的体积不变,改变物体浸入液体中的
深度。
图10-10
实验突破 提升素养
返回目录
4.分析实验现象可得出:物体在液体中所受浮力的大小,跟它排开液体的体积有关,跟液体的密度有关;物体排开液体的体积越 ,液体的密度越
,物体所受的浮力就越大。
【交流与反思】
5.误差分析:若先测量物体浸没在液体中的拉力,再测重力,浮力偏 。
6.实验时选用不同液体进行多次实验,
是因为一次实验具有偶然性,实验结
论不具有普遍性。
图10-10
大
大
大
实验突破 提升素养
返回目录
例 1 (2024达州)同学们在“探究影响浮力大小的因素”实验中,根据日常生活经验提出了以下猜想:
①浮力大小与物体浸入液体中的深度有关;
②浮力大小与物体排开液体的体积有关;
③浮力大小与液体的密度有关。
实验步骤和数据如图10-11所示。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
图10-11
实验突破 提升素养
返回目录
(1)根据实验数据,小聪计算出该物体浸没在水中时受到的浮力大小是
N。
(2)为了验证猜想①,分析A与C、D三次实验,得出的结论是:浸没在液体中的物体所受浮力大小与浸入液体中的深度 (选填“有”或“无”)关。
(3)为了验证猜想②,分析A与 三次实验,得出的结论是:浸在液体中的物体所受浮力大小与物体排开液体
的体积有关。
图10-11
4
无
B、C
实验突破 提升素养
返回目录
(4)小聪为了验证猜想③,分析A与B、E三次实验,得出的结论是:浸在液体中的物体所受浮力大小与液体的密度有关。你认为这样操作是 (选填“正确”或“错误”)的,理由是 。
(5)细心的小红利用实验数据还计算出步骤E中所用盐水的密度是
kg/m3。
图10-11
错误
没有控制排开液体的体积相等
1.1×103
实验突破 提升素养
返回目录
【实验设计】
1.实验操作如图10-12所示。
【实验过程】
2.图甲:测出小桶所受的重力;
图乙:用弹簧测力计测出物体所受的
重力;
图丙:把物体浸没在盛满水的溢水杯中,读出此时弹簧测力计的示数,同时用小桶收集物体排开的水;
图丁:测出小桶和物体排开的水所受的总重力。
图10-12
突破二
探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
实验突破 提升素养
返回目录
3.实验结论:浸在液体里的物体受到竖直向上的浮力,浮力的大小 被物体排开的液体所受的重力。
【交流与反思】
4.改变实验条件多次实验,得出普遍规律(改变的条件:由浸没改为部分浸入,换用不同的液体和物体等)。
图10-12
等于
实验突破 提升素养
返回目录
5.实验误差分析:
(1)先将物体放入水中测拉力,再测物体所受的重力,则物体沾水,所测重力偏大,所测浮力 。
(2)先测桶和排开液体所受的重力,再测空桶所受的重力, 则空桶沾水,所测重力偏大,所测排开液体所受的重力 。
(3)溢水杯中没有装满水,则所测排开
液体所受的重力 。
图10-12
偏大
偏小
偏小
实验突破 提升素养
返回目录
例 2 (2023烟台)某实验小组为了探究浮力的大小与物体排开液体所受重力的关系,进行了下面的实验,如图10-13所示:
(1)实验过程中,利用步骤 能够计算出物体所受的浮力大小。用图 能计算出物体排开液体的重力大小。(填序号)
图10-13
②和③
①和④
实验突破 提升素养
返回目录
(2)通过实验数据可以发现,浮力大小与物体排开的液体所受的重力 。
(3)为了使结论具有普遍性,该小组还应该进行的操作是
。
图10-13
相等
换用不同的液体
和物体多次实验
实验突破 提升素养
返回目录
(4)另外一个小组进行实验后,发现浮力大小与物体排开液体的重力不相等,在排除误差因素的情况下,出现这个结果的原因可能是
。(写出一条即可)
图10-13
烧杯中的水没有
装满(答案合理即可)
实验突破 提升素养
返回目录
$$