内容正文:
第8章 浮力
01 思维导图
02 考点速记
考点1:浮力
1、浮力产生的原因
(1)浮力:浸在液体或气体里的物体受到液体或气体竖直向上的托力叫做浮力。
(2)浮力的产生原因:物体下表面受到向上的压力大于物体上表面受到的向下的压力。
(3)浮力方向:竖直向上,施力物体是液(气)体。
2、影响浮力大小的因素:浮力的大小跟物体浸在液体中的体积和液体的密度有关。物体浸在液体中的体积越大,液体的密度越大,浮力就越大。
考点2:阿基米德原理的应用
1、阿基米德原理的应用
(1) 阿基米德原理:浸入液体里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。
(2)公式表示:。
(3)液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而与物体的质量、体积、重力、形状 、浸没的深度等均无关。
(4)适用条件:液体(或气体)。
2、浮力大小的计算
(1)两次称量求差法 F浮=F1-F2。
(2)二力平衡法 F浮=G物。
(3)阿基米德原理法 F浮=G排。
考点3:物体的浮沉条件及应用
1、浮力的利用
(1)调节浮力的大小:采用“空心”增大体积,从而增大浮力,使物体能漂浮在液面上。
(2)轮船采用了把它做成空心的办法,使它能够排开更多的水,增大浮力,使轮船能漂浮在水面上。
(3)潜水艇:潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重来实现的。
(4)气球和气艇:气球和飞艇,体内充有密度小于空气的气体(氢气、氦气、热空气),从浮力与重力的大小关系来解释气球升空。
(5)密度计是利用物体浮在液面的条件来工作的。
(6)汤圆刚放入水中时,汤圆受到的浮力小于重力;汤圆煮熟时,它的体积增大,浮力也随之增大。
2、物体的浮沉条件及其应用
(1)前提条件:物体浸没在液体中,且只受浮力和重力。
(2)物体在液体中的浮沉条件
上浮:F浮>G 悬浮:F浮=G 漂浮:F浮=G
下沉:F浮<G 沉底:F浮+FN=G
(3)如果被研究的物体的平均密度可以知道,则物体的浮沉条件可变成以下形式:①ρ物<ρ液,上浮 ②ρ物=ρ液,悬浮 ③ρ物>ρ液,下沉。
(4)冰或冰中含有木块、蜡块等密度小于水的物体,冰化为水后液面不变;冰中含有铁块、石块等密大于水的物体,冰化为水后液面下降。
(5)漂浮问题的几个规律
规律1:物体漂浮在液体中,所受的浮力等于它受的重力;
规律2:同一物体在不同液体里漂浮,所受浮力相同;
规律3:同一物体在不同液体里漂浮,在密度大的液体里浸入的体积小;
规律4:漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,物体密度就是液体密度的几分之几;
规律5:将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力,外力等于液体对物体增大的浮力。
03 素养提升
易错点辨析
易混易错点一:浮力的方向判断易错?
浮力的方向始终竖直向上,(不是垂直向上),与重力的方向相反,和物体所处的位置、运动状态、形状、液体放置方式都无关。
易混易错点二:浮力与物体浸在液体中深度的关系理解易错?
(1)“浸在”包含两种情景,一是部分浸入;二是全部浸没。
(2)浮力与物体浸在液体中深度的关系(两种情况)
物体浸没前,物体浸入的深度越深,浮力越大
物体浸没后,浮力与深度无关。
(3)影响浮力大小的因素:液体的密度、排开水的体积。
物体在液体中所受浮力的大小与物体的形状、体积、密度,液体的多少,物体所处的状态等均无关。
易混易错点三:物体体积与排开液体体积的关系理解易错。
(1)物体的体积与排开液体的体积不同。
①当物体浸没在液体中时,V排= V物,物体体积不变,排开液体体积也不变,浮力大小与深度无关;
②当物体只有一部分浸入液体中时,V排 < V物,当物体逐渐浸人液体中时,排开液体的体积增大,物体所受浮力也增大。
(2)只有溢水杯中的水与溢水口相平时,溢出水的体积才等于物体浸入液体中的体积。
易混易错点四:物体在液体中沉浮时的各种状态分析易错。
状态分析
动态(受非平衡力)
静态(受平衡力)
上浮
下沉
悬浮
漂浮
沉底
向上运动
向下运动
静止在液体内部任意深度
静止在液面上
静止在容器底
受力示意图
受力分析
F浮>G
F浮<G
F浮=G
F浮=G
F浮+F支=G
密度分析
ρ液>ρ物
ρ液<ρ物
ρ液=ρ物
ρ液>ρ物
ρ液<ρ物
体积分析
V排=V物(未露出液面前)
V排=V物
V排=V物
V排<V物
V排=V物
易混易错点五:有关漂浮问题的五大规律理解易错。
规律一:“二力平衡”即物体漂浮在液面上时,物体所受浮力等于自身重力(F浮=G物)。
规律二: “质量相等”即物体漂浮在液面上,排开液体的质量等于自身质量(m排=m物)。
规律三:“体积比与密度比有关”,即物体漂浮在液面上,浸入液体的体积是物体体积的几分之几,物体密度即液体密度的几分之几。
规律四:“浮力恒等”, 即物体漂浮在不同液面上时,所受浮力相等(F1=F2=······=Fn=G物)。
规律五:“密大浸少”,即物体漂浮在不同液面上,在密度大的液体中物体浸入液体的体积小。
错题纠正
【例题1】如图所示,用细杆将重为3N的正方体小木块压入水中并保持静止,此木块上表面受到水的压力为7N,下表面受到水的压力为15N,则木块受到浮力大小是 N,浮力的方向是 ,细杆对木块的压力大小是 N。
【答案】 8 竖直向上 5
【详解】[1][2]木块受到浮力的方向是竖直向上的;浸没水中木块受到的浮力等于上、下两个表面的压力差,即
F浮=F下-F上=15N-7N=8N
[3]木块处于静止状态,木块受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力、竖直向下的细杆的压力的作用,木块受力平衡,则细杆对木块的压力大小为
F=F浮-G=8N-3N=5N
举一反三
【强化1】如图所示,圆柱形容器内装有一定量的水,边长为0.1米的正方体木块漂浮在水面上,木块的下表面距离水面0.05米,则木块下表面处受到水的压强为 帕,下表面受到水的压力为 牛。若在容器中再加入一些水,水不溢出,则木块下表面受到水的压强将 。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
【答案】 490 4.9 不变
【详解】[1]木块下表面处受到水的压强为
[2]由公式可知,木块下表面受到水的压力为
[3]木块受到的浮力为
若在容器中再加入一些水,水不溢出,木块还处于漂浮状态,受到的浮力仍等于自身重力,故木块下表面受到水的压力也不变,由公式可知,木块下表面受到水的压强不变。
【例题2】14.科学兴趣探究小组的组员找到一个紫砂壶(由壶盖和壶身组成),于是他们想测量紫砂壶壶身的实心体积,额外利用了弹簧测力计、细线、装有水的容器,完成了以下步骤:
①用弹簧测力计测出 的重力为G1;
②用弹簧测力计测出 的重力为G2,并将其 后弹簧测力计示数为F;
③紫砂壶壶身的实心体积V= (用已知物理量表示)。
【答案】壶身 壶盖 将其浸没水中
【详解】①[1]想测量紫砂壶壶身的实心体积,应先用弹簧测力计测量壶身的重力。
②[2]由于壶盖和壶身的材料相同,则测量出壶盖的密度即可得到壶身的密度,则先用弹簧测力计测出壶盖的重力为G2。
[3]将壶盖浸没在水中,读出弹簧测力计示数为F。
③[4]壶盖浸没在水中,读出弹簧测力计示数为F,则壶盖受到的浮力
壶盖的体积
紫砂壶的密度
紫砂壶壶身的实心体积为
举一反三
【强化2】15.细心的小晋发现,轮船的船舷上标有“吃水线”,又称“载重线”,而且不同海域所标载重线的位置不同。于是小晋和兴趣小组的同学们利用铁块设计了“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验。(g取10N/kg)
(1)通过a、c两次实验,可知物体浸没在水中所受浮力大小是 N;
(2)通过比较 两次实验,可探究物体所受浮力大小与浸没深度的关系;
(3)通过比较c、e两次实验,可探究物体所受浮力大小与 的关系。同时可求得液体的密度为 kg/m3;
(4)同学们还想探究“物体受到浮力的大小与其形状是否有关”,他们用橡皮泥(不考虑橡皮泥吸水)代替铁块,再进行实验,步骤如下:
步骤一:将橡皮泥做成“碗”状,并放入盛水的烧杯中,使其漂浮在水面上;
步骤二:把橡皮泥从水中取出捏成实心球状,放入盛水的烧杯中,观察到橡皮泥下沉至杯底;
①橡皮泥第一次受到的浮力 (选填“大于”“等于”或“小于”)第二次受到的浮力;
②由此同学们认为:物体受到的浮力与其形状有关。其结论错误的原因是 。
【答案】(1)0.5(2)c、d(3) 液体密度 (4) 大于 没有控制橡皮泥排开水的体积相同
【详解】(1)由图a可知,铁块的重力为2N;由图a和图c并结合称重法可得,铁块浸没在水中所受浮力大小是
(2)要探究物体所受浮力大小与浸没深度的关系,根据控制变量法可知,需控制液体的密度、铁块排开液体的体积相同,而浸没深度不同,所以,可通过比较c、d两次实验进行分析。
(3)[1]通过比较c、e两次实验,铁块排开液体的体积相同,液体密度不同,测力计的示数不同,铁块所受的浮力不同,可探究物体所受浮力大小与液体密度的关系。
[2]铁块浸没在水中时,排开水的体积等于铁块的体积,根据阿基米德原理可得
同理,铁块浸没在液体中时,可得
由图a和图e并结合称重法可得,铁块浸没在液体中所受浮力大小是
则有
则液体的密度为
(4)①[1]根据物体的浮沉条件可知,橡皮泥漂浮时,受到的浮力等于其受到的重力;橡皮泥下沉时,受到的浮力小于其受到的重力;橡皮泥受到的重力不变,所以,橡皮泥第一次受到的浮力大于第二次受到的浮力。
②[2]该同学在实验时,没有利用控制变量法,即没有控制橡皮泥排开水的体积相同,所以,得出的“物体受到的浮力与其形状有关”结论是错误的。
【例题3】如图甲所示,建造海底隧道时,先将钢筋混凝土制成的沉管两端密封,如同一个巨大的长方体空心箱子,然后让其漂浮在海面上,再用船将密封沉管拖到预定海面上,向其内部灌水使之沉入海底。沉到海底后,将其下半部分埋入海底的泥沙中,再将灌入其中的海水全部抽出,此时空心密封沉管不会再上浮,海底隧道就建成了。设某节密封长方形沉管的长、宽、高如图乙所示,质量。钢筋混凝土的密度,海水密度取,g取求该节密封沉管:
(1)体积V。
(2)漂浮在海面上灌水前受到的浮力。
(3)要沉入海底,至少需注入海水的重力。
【答案】(1)(2)(3)
【详解】(1)沉管的体积
(2)漂浮在海面上的密封沉管,在灌水前受到的浮力等于物体自身重力,则
(3)沉管刚好浸没在海水中时,排开海水的体积
受到的浮力
沉管恰好悬浮时,沉管内注入海水的质量最小,注入海水受到的重力
举一反三
【强化3】如图所示,一男子将一个氦气球拴在书包上爬山,在一定程度上实现了爬山减负。若该男子的质量为60kg,双脚站立时与地面的接触面积为0.04m2。气球充气前的质量为0.1kg,充入氦气后体积为2m3,氦气密度,空气密度。求:
(1)该男子不背书包站立在水平地面时,对地面的压强;
(2)充气后气球受到的浮力;
(3)绳子竖直时对气球的拉力。
【答案】(1)(2)(3)21.2N
【详解】(1)男子站在水平地面时,对地面的压力等于男子的重力,男子对地面的压力
对地面的压强
(2)充气后气球受到的浮力
(3)球自身的重力
球内充氦气的重力
球和氦气的总重力
绳子竖直时对气球的拉力
【例题4】盐水选种是我国古代劳动人民的发明的一种巧妙的挑选种子的方法,用盐水选种时需要配制一定浓度的盐水,然后把种子倒入盐水中,则漂浮于盐水面的是次种,沉入容器底的是良种,有关盐水选种过程中下列说法正确的是( )
A.良种所受浮力大于重力,次种所受浮力小于重力
B.若良种和次种的体积相同,则良种受到的浮力较大
C.盐水选种时所用盐水的密度都要大于所有种子的密度
D.若要选出更饱满种子,则需要往盐水中加入适当的水
【答案】B
【详解】A.良种下沉,所受浮力小于重力,次种漂浮,所受浮力等于重力,故A错误;
B.若良种和次种的体积相同,良种排开的水的体积大,由F浮=ρ液V排g知道,良种受到的浮力较大,故B正确;
C.若盐水选种时所用盐水的密度都大于所有种子的密度,所有种子将漂浮,无法选种,故C错误;
D.更饱满种子的密度更大,若要选出更饱满种子,则需要往盐水中加入适当的盐,增大盐水的密度,故D错误。
故选B。
举一反三
【强化4】“我劳动,我快乐”,瑶瑶同学养成了良好的劳动习惯,每天坚持洗碗,在洗碗过程中,他发现碗可以漂浮在水面上,也可以沉入水底,如图所示,下列说法正确的是( )
A.碗漂浮在水面时受到的浮力大于它的重力
B.碗沉入水底后不会受到浮力作用
C.碗沉入水底后比漂浮在水面上时洗碗盆的液面下降
D.碗沉入水底后比漂浮在水面上时洗碗盆的液面上升
【答案】C
【详解】A.物体漂浮时,浮力等于自身的重力,所以碗漂浮在水面时受到的浮力等于的重力,故A错误;
B.浸在液体中的一切物体都受浮力作用,碗沉入水底后仍受到浮力作用,故B错误;
CD.碗沉入水底时,浮力小于重力;碗漂浮时,浮力等于自身的重力,由于碗的重力相同,所以碗沉入水底时比漂浮在水面上时的浮力小,即据可知,碗浸没后,排开的水的体积减小,水面则下降,故C正确,D错误。
故选C。
【例题5】10.如图所示,高为0.15m的薄壁轻质柱形容器甲置于水平地面。其内部放置正方体乙,已知容器甲的底面积为2×10-2米2,正方体乙的重力为8.82牛,体积为1×10-3米3。
(1)求:此时容器甲对地面的压强p甲;
(2)若往容器甲中倒入一定量的水,使水对容器底部的压强增加量与容器对地面的压强增加量的比值最大,求:最多倒入水的质量m水。
【答案】(1)(2)0.9kg
【详解】(1)薄壁轻质柱形容器重力忽略不计,则容器甲对地面的压强为
(2)水对容器底部的压强增加量为
容器对地面的压强增加量为
所以水对容器底部的压强增加量与容器对地面的压强增加量的比值为
又因为乙的密度为
所以乙恰好漂浮时满足题意。此时乙浮力等于重力,排开水的体积为
则加入的水的体积为
则最多倒入水的质量为
举一反三
【强化5】如图所示,底面积为100cm2的长方形容器里盛满水,将个底部粗糙的金属碗放在容器中的水面上(金属碗厚度不计),水溢出一部分。将金属碗取出,水面下降了5cm,再将金属碗沉入水中,静止在容器底部,水面又上升了2cm。(已知ρ水=1×103kg/m3),求:
(1)金属碗的密度;
(2)金属碗漂浮在水面和沉入水底时,水对容器底部的压强变化量;
(3)金属碗静止在容器底部时,容器对金属碗的支持力。
【答案】(1)2.5×103kg/m3(2)300Pa(3)3N
【详解】(1)金属碗漂浮时排开水的体积
V排=Sh1=100cm2×5cm=500cm3=5×10-4m3
金属碗受到的浮力
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10-4m3=5N
因金属碗漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,所以,金属碗的重力
G=F浮=5N
金属碗的质量
因金属碗沉底时排开水的体积和自身的体积相等,所以,金属碗的体积
V=V排′=Sh2=100cm2×2cm=200cm3=2×10-4m3
金属碗的密度
(2)金属碗漂浮在水面和沉入水底时,容器内水深度下降的高度
h3=h1-h2=5cm-2cm=3cm=0.03m
水对容器底部的压强变化了
Δp=ρ水gh3=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.03m=300Pa
(3)金属碗静止在容器底部时,受到的浮力
F浮′=ρ水gV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10-4m3=2N
对金属碗受力分析可知,受到竖直向上的支持力和浮力、竖直向下的重力作用,由金属碗受到的合力为零可得
F支持+F浮′=G
F支持=G-F浮′=5N-2N=3N
04 方法技巧
技巧一、浮力的四种计算方法?
1.示差法(称重法):F浮=G-F拉(空气中重力减去弹簧测力计拉力)(用弹簧测力计)
2.公式法:F浮=G排=m排g=ρ液gV排
3.漂浮法:F浮=G物(又叫平衡法)
4.压力差法:F浮=F↑-F↓(向上与向下的压力差)。
技巧二、阿基米德原理的理解应用?
(1)原理中所说的“浸在液体里的物体”包含两种状态:一是物体的全部体积都浸入液体里,即物体浸没在液体里;二是物体的一部分体积浸入液体里,另一部分露在液面以上。
(2)G排指被物体排开的液体所受的重力,F浮= G排表示物体受到的浮力的大小等于被物体排开的液体的重力。
(3)V排是表示被物体排开的液体的体积,当物体全部浸没在液体里时,V排=V物;当物体只有一部分浸入液体里时,则V排<V物。
(4)由可以看出,浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积这两个因素有关,而跟物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度、液体的多少等因素无关。
(5)阿基米德原理也适用于气体,但公式中ρ液应该为ρ气。
技巧三、漂浮问题的几个规律技巧?
规律一:物体漂浮在液体中,所受的浮力等于它受的重力;
规律二:同一物体在不同液体里漂浮,所受浮力相同;
规律三:同一物体在不同液体里漂浮,在密度大的液体里浸入的体积小;
规律四:漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,物体密度就是液体密度的几分之几;
规律五:将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力,外力等于液体对物体增大的浮力。
05 单元小结
一、常考题型
(1)选择题:常考热点主要集中在
(2)填空题:常考热点集中在
二、常考点总结
8.1 浮力考查点有:
浮力与浮力产生的原因
探究浮力大小与哪些因素有关
8.2 阿基米德原理考查点有:
阿基米德原理的应用
探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
浮力大小的计算
8.3 物体的浮沉条件及应用考查点有:
物体的浮沉条件及其应用
浮力的应用
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第8章 浮力
01 思维导图
02 考点速记
考点1:浮力
1、浮力产生的原因
(1)浮力:浸在液体或气体里的物体受到液体或气体 的托力叫做浮力。
(2)浮力的产生原因:物体下表面受到向上的压力大于物体上表面受到的向下的压力。
(3)浮力方向: ,施力物体是 。
2、影响浮力大小的因素:浮力的大小跟物体浸在液体中的 和液体的 有关。物体浸在液体中的体积越大,液体的密度越大,浮力就越大。
考点2:阿基米德原理的应用
1、阿基米德原理的应用
(1) 阿基米德原理:浸入液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它 的液体受到的 。
(2)公式表示:。
(3)液体对物体的浮力与液体的 和物体排开液体的 有关,而与物体的质量、体积、重力、形状 、浸没的深度等均无关。
(4)适用条件:液体(或气体)。
2、浮力大小的计算
(1)两次称量求差法 F浮=F1-F2。
(2)二力平衡法 F浮=G物。
(3)阿基米德原理法 F浮=G排。
考点3:物体的浮沉条件及应用
1、浮力的利用
(1)调节浮力的大小:采用“空心”增大体积,从而增大浮力,使物体能漂浮在液面上。
(2)轮船采用了把它做成空心的办法,使它能够排开更多的水,增大浮力,使轮船能漂浮在水面上。
(3)潜水艇:潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重来实现的。
(4)气球和气艇:气球和飞艇,体内充有密度小于空气的气体(氢气、氦气、热空气),从浮力与重力的大小关系来解释气球升空。
(5)密度计是利用物体浮在液面的条件来工作的。
(6)汤圆刚放入水中时,汤圆受到的浮力小于重力;汤圆煮熟时,它的体积增大,浮力也随之增大。
2、物体的浮沉条件及其应用
(1)前提条件:物体浸没在液体中,且只受 和 。
(2)物体在液体中的浮沉条件
上浮:F浮>G 悬浮:F浮=G 漂浮:F浮=G
下沉:F浮<G 沉底:F浮+FN=G
(3)如果被研究的物体的平均密度可以知道,则物体的浮沉条件可变成以下形式:①ρ物<ρ液,上浮 ②ρ物=ρ液,悬浮 ③ρ物>ρ液,下沉。
(4)冰或冰中含有木块、蜡块等密度小于水的物体,冰化为水后液面不变;冰中含有铁块、石块等密大于水的物体,冰化为水后液面下降。
(5)漂浮问题的几个规律
规律1:物体漂浮在液体中,所受的浮力 它受的重力;
规律2:同一物体在不同液体里漂浮,所受浮力 ;
规律3:同一物体在不同液体里漂浮,在密度大的液体里浸入的体积 ;
规律4:漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,物体密度就是液体密度的几分之几;
规律5:将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力,外力 液体对物体增大的浮力。
03 素养提升
易错点辨析
浮力的方向始终竖直向上,(不是垂直向上),与重力的方向相反,和物体所处的位置、运动状态、形状、液体放置方式都无关。
(1)“浸在”包含两种情景,一是部分浸入;二是全部浸没。
(2)浮力与物体浸在液体中深度的关系(两种情况)
物体浸没前,物体浸入的深度越深,浮力越大
物体浸没后,浮力与深度无关。
(3)影响浮力大小的因素:液体的密度、排开水的体积。
物体在液体中所受浮力的大小与物体的形状、体积、密度,液体的多少,物体所处的状态等均无关。
(1)物体的体积与排开液体的体积不同。
①当物体浸没在液体中时,V排= V物,物体体积不变,排开液体体积也不变,浮力大小与深度无关;
②当物体只有一部分浸入液体中时,V排 < V物,当物体逐渐浸人液体中时,排开液体的体积增大,物体所受浮力也增大。
(2)只有溢水杯中的水与溢水口相平时,溢出水的体积才等于物体浸入液体中的体积。
状态分析
动态(受非平衡力)
静态(受平衡力)
上浮
下沉
悬浮
漂浮
沉底
向上运动
向下运动
静止在液体内部任意深度
静止在液面上
静止在容器底
受力示意图
受力分析
F浮>G
F浮<G
F浮=G
F浮=G
F浮+F支=G
密度分析
ρ液>ρ物
ρ液<ρ物
ρ液=ρ物
ρ液>ρ物
ρ液<ρ物
体积分析
V排=V物(未露出液面前)
V排=V物
V排=V物
V排<V物
V排=V物
规律一:“二力平衡”即物体漂浮在液面上时,物体所受浮力等于自身重力(F浮=G物)。
规律二: “质量相等”即物体漂浮在液面上,排开液体的质量等于自身质量(m排=m物)。
规律三:“体积比与密度比有关”,即物体漂浮在液面上,浸入液体的体积是物体体积的几分之几,物体密度即液体密度的几分之几。
规律四:“浮力恒等”, 即物体漂浮在不同液面上时,所受浮力相等(F1=F2=······=Fn=G物)。
规律五:“密大浸少”,即物体漂浮在不同液面上,在密度大的液体中物体浸入液体的体积小。错题纠正
【例题1】如图所示,用细杆将重为3N的正方体小木块压入水中并保持静止,此木块上表面受到水的压力为7N,下表面受到水的压力为15N,则木块受到浮力大小是 N,浮力的方向是 ,细杆对木块的压力大小是 N。
举一反三
【强化1】如图所示,圆柱形容器内装有一定量的水,边长为0.1米的正方体木块漂浮在水面上,木块的下表面距离水面0.05米,则木块下表面处受到水的压强为 帕,下表面受到水的压力为 牛。若在容器中再加入一些水,水不溢出,则木块下表面受到水的压强将 。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
【例题2】14.科学兴趣探究小组的组员找到一个紫砂壶(由壶盖和壶身组成),于是他们想测量紫砂壶壶身的实心体积,额外利用了弹簧测力计、细线、装有水的容器,完成了以下步骤:
①用弹簧测力计测出 的重力为G1;
②用弹簧测力计测出 的重力为G2,并将其 后弹簧测力计示数为F;
③紫砂壶壶身的实心体积V= (用已知物理量表示)。
举一反三
【强化2】15.细心的小晋发现,轮船的船舷上标有“吃水线”,又称“载重线”,而且不同海域所标载重线的位置不同。于是小晋和兴趣小组的同学们利用铁块设计了“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验。(g取10N/kg)
(1)通过a、c两次实验,可知物体浸没在水中所受浮力大小是 N;
(2)通过比较 两次实验,可探究物体所受浮力大小与浸没深度的关系;
(3)通过比较c、e两次实验,可探究物体所受浮力大小与 的关系。同时可求得液体的密度为 kg/m3;
(4)同学们还想探究“物体受到浮力的大小与其形状是否有关”,他们用橡皮泥(不考虑橡皮泥吸水)代替铁块,再进行实验,步骤如下:
步骤一:将橡皮泥做成“碗”状,并放入盛水的烧杯中,使其漂浮在水面上;
步骤二:把橡皮泥从水中取出捏成实心球状,放入盛水的烧杯中,观察到橡皮泥下沉至杯底;
①橡皮泥第一次受到的浮力 (选填“大于”“等于”或“小于”)第二次受到的浮力;
②由此同学们认为:物体受到的浮力与其形状有关。其结论错误的原因是 。
【例题3】如图甲所示,建造海底隧道时,先将钢筋混凝土制成的沉管两端密封,如同一个巨大的长方体空心箱子,然后让其漂浮在海面上,再用船将密封沉管拖到预定海面上,向其内部灌水使之沉入海底。沉到海底后,将其下半部分埋入海底的泥沙中,再将灌入其中的海水全部抽出,此时空心密封沉管不会再上浮,海底隧道就建成了。设某节密封长方形沉管的长、宽、高如图乙所示,质量。钢筋混凝土的密度,海水密度取,g取求该节密封沉管:
(1)体积V。
(2)漂浮在海面上灌水前受到的浮力。
(3)要沉入海底,至少需注入海水的重力。
举一反三
【强化3】如图所示,一男子将一个氦气球拴在书包上爬山,在一定程度上实现了爬山减负。若该男子的质量为60kg,双脚站立时与地面的接触面积为0.04m2。气球充气前的质量为0.1kg,充入氦气后体积为2m3,氦气密度,空气密度。求:
(1)该男子不背书包站立在水平地面时,对地面的压强;
(2)充气后气球受到的浮力;
(3)绳子竖直时对气球的拉力。
【例题4】盐水选种是我国古代劳动人民的发明的一种巧妙的挑选种子的方法,用盐水选种时需要配制一定浓度的盐水,然后把种子倒入盐水中,则漂浮于盐水面的是次种,沉入容器底的是良种,有关盐水选种过程中下列说法正确的是( )
A.良种所受浮力大于重力,次种所受浮力小于重力
B.若良种和次种的体积相同,则良种受到的浮力较大
C.盐水选种时所用盐水的密度都要大于所有种子的密度
D.若要选出更饱满种子,则需要往盐水中加入适当的水
举一反三
【强化4】“我劳动,我快乐”,瑶瑶同学养成了良好的劳动习惯,每天坚持洗碗,在洗碗过程中,他发现碗可以漂浮在水面上,也可以沉入水底,如图所示,下列说法正确的是( )
A.碗漂浮在水面时受到的浮力大于它的重力
B.碗沉入水底后不会受到浮力作用
C.碗沉入水底后比漂浮在水面上时洗碗盆的液面下降
D.碗沉入水底后比漂浮在水面上时洗碗盆的液面上升
【例题5】10.如图所示,高为0.15m的薄壁轻质柱形容器甲置于水平地面。其内部放置正方体乙,已知容器甲的底面积为2×10-2米2,正方体乙的重力为8.82牛,体积为1×10-3米3。
(1)求:此时容器甲对地面的压强p甲;
(2)若往容器甲中倒入一定量的水,使水对容器底部的压强增加量与容器对地面的压强增加量的比值最大,求:最多倒入水的质量m水。
举一反三
【强化5】如图所示,底面积为100cm2的长方形容器里盛满水,将个底部粗糙的金属碗放在容器中的水面上(金属碗厚度不计),水溢出一部分。将金属碗取出,水面下降了5cm,再将金属碗沉入水中,静止在容器底部,水面又上升了2cm。(已知ρ水=1×103kg/m3),求:
(1)金属碗的密度;
(2)金属碗漂浮在水面和沉入水底时,水对容器底部的压强变化量;
(3)金属碗静止在容器底部时,容器对金属碗的支持力。
04 方法技巧
1.示差法(称重法):F浮=G-F拉(空气中重力减去弹簧测力计拉力)(用弹簧测力计)
2.公式法:F浮=G排=m排g=ρ液gV排
3.漂浮法:F浮=G物(又叫平衡法)
4.压力差法:F浮=F↑-F↓(向上与向下的压力差)。
(1)原理中所说的“浸在液体里的物体”包含两种状态:一是物体的全部体积都浸入液体里,即物体浸没在液体里;二是物体的一部分体积浸入液体里,另一部分露在液面以上。
(2)G排指被物体排开的液体所受的重力,F浮= G排表示物体受到的浮力的大小等于被物体排开的液体的重力。
(3)V排是表示被物体排开的液体的体积,当物体全部浸没在液体里时,V排=V物;当物体只有一部分浸入液体里时,则V排<V物。
(4)由可以看出,浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积这两个因素有关,而跟物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度、液体的多少等因素无关。
(5)阿基米德原理也适用于气体,但公式中ρ液应该为ρ气。
规律一:物体漂浮在液体中,所受的浮力它受的重力;
规律二:同一物体在不同液体里漂浮,所受浮力;
规律三:同一物体在不同液体里漂浮,在密度大的液体里浸入的体积;
规律四:漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,物体密度就是液体密度的几分之几;
规律五:将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力,外力液体对物体增大的浮力。
05 单元小结
一、常考题型
(1)选择题:常考热点主要集中在
(2)填空题:常考热点集中在
二、常考点总结
8.1 浮力考查点有:
浮力与浮力产生的原因
探究浮力大小与哪些因素有关
8.2 阿基米德原理考查点有:
阿基米德原理的应用
探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
浮力大小的计算
8.3 物体的浮沉条件及应用考查点有:
物体的浮沉条件及其应用
浮力的应用
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