专题04 浮力 期中复习培优知识串讲-2024-2025学年人教版物理八年级下学期【2024●新教材】
2025-03-27
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2份
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49页
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普通
资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理人教版八年级下册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 第十章 浮力 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-期中 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 1.90 MB |
| 发布时间 | 2025-03-27 |
| 更新时间 | 2025-03-27 |
| 作者 | 勤勉理科资料库 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-03-27 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/51291128.html |
| 价格 | 1.50储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
2024-2025学年人教版物理八年级下学期期中复习知识串讲(培优版)【2024●新教材】
专题04 浮力
(知识梳理+易错点拨+重难点考点讲练+压轴题专练 共36题)
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知识精讲 复习回顾 2
知识点01:浮力 2
知识点02:浮力产生的原因 2
知识点03:探究浮力的大小跟哪些因素有关——控制变量法 3
知识点04:探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系 4
知识点05:阿基米德原理 4
知识点06:物体的浮沉条件 4
知识点07:浮沉条件的应用 5
易错点拨 查漏补缺 5
易错知识点01:对浮力概念理解不准确 5
易错知识点02:浮力方向的理解偏差 5
易错知识点03:阿基米德原理的应用条件 5
易错知识点04:对排水体积(或排气体积)理解不清 5
易错知识点05:浮力大小的计算方法选择 5
易错知识点06:物体浮沉条件的应用 6
易错知识点07:悬浮与漂浮的区分 6
易错知识点08:对“浸没”的理解 6
易错知识点09:浮力与液体深度的关系 6
易错知识点10:空心物体浮沉情况的判断 6
易错知识点11:利用称重法测量浮力时,读数错误 6
易错知识点12:不考虑容器的重力 6
易错知识点13:忽略单位换算 6
重点难点 考点讲练 7
考点01:浮力的概念 7
考点02:浮力产生的原因 8
考点03:探究浮力大小的影响因素 9
考点04:阿基米德原理的理解 10
考点05:阿基米德原理的定性分析 11
考点06:利用阿基米德原理进行简单计算 12
考点07:探究浮力的大小与排开液体重力的关系 13
考点08:浮力综合问题的分析与计算 15
考点09:物体浮沉条件 18
考点10:利用物体的浮沉条件求浮力的大小 19
考点11:利用物体的浮沉条件比较浮力的大小 20
考点12:冰块熔化问题 21
考点13:改变物体浮沉状态 23
压轴专练 拔尖冲刺 24
知识点01:浮力
(1)定义:浸在液体或气体里的物体受到 液体或气体向上 的力,这个力称为浮力。
(2)方向: 竖直向上 。
(3)施力物体: 液体或气体 。
知识点02:浮力产生的原因
(1)推导
如图所示,液体对上表面的压力:F1= p1S = ρ液gh1S , 方向: 竖直向下
液体对下表面的压力F2= p2S = ρ液gh2S , 方向: 竖直向上
因为h1 < h2,所以F1 < F2,因此物体总存在 竖直向上 的压力差。
(2)浮力产生的原因:浸在液体(气体)中的物体,其受到液体(气体)向上的压力 总大于 向下的压力,因此浮力的方向总是 竖直向上 的。
(3)公式:F浮=F向上-F向下
(4)浸在水中的物体与容器底部紧密接触,且接触处无水渗入(即不受水对其有向上的压力)时,浸在水中的物体不受浮力。如图,甲 不受 浮力,乙 受 浮力(填受/不受)。
知识点03:探究浮力的大小跟哪些因素有关——控制变量法
(1) 探究浮力与物体浸在液体中体积的关系(ABC):在同一液体中,物体浸在液体中的体积越大,所受到的浮力 越大 。
(2)探究浮力与物体浸没后深度的关系(ACD):浮力的大小与物体浸没在同种液体中的深度 无关 。
(3) 探究浮力与液体密度的关系(ACE):物体排开液体体积一定时,液体密度越大,浮力 越大 。
(4)结论:物体在液体中所受的浮力大小,跟它浸在液体中的体积 有关 ,跟液体的密度 有关 。物体浸在液体中的体积 越大 、液体的密度 越大 ,物体所受浮力就越大。
知识点04:探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
1.物体受到的浮力为: F浮=G物-F示
2.排开水所受的重力: G排=G总-G桶
3.对比两者的大小,得出实验结论。
知识点05: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 。
2.表达式: F浮=G排=m排g=ρ液gV排 。
3.适用条件:适用于物体受到液体或气体的浮力
4.注意
(1)浸在液体中的物体所受浮力大小取决于液体的 密度 和物体 浸在液体中的体积 ,而与物体密度、物体体积、物体形状、浸没在液体中的深度等因素 均无关 。
(2)物体浸没在液体中时,V排 = V物;物体部分浸入液体时,V排 < V物。
知识点06:物体的浮沉条件
1.浸在液体中的物体受到 重力 和 浮力 的作用,物体的浮沉取决于 浮力 和 重力 的关系。
2.浮沉的条件
(1)上浮:F浮 > G物 , ρ液 > ρ物 , 非平衡状态。
(2)下沉:F浮 < G物 , ρ液 < ρ物 , 非平衡状态。
(3)悬浮:F浮 = G物 , ρ液 = ρ物 ,可停留液体中任意深度,是平衡状态。
(4)漂浮:F浮 = G物 , ρ液 > ρ物 ,上浮过程的最终状态,是平衡状态。
(5)沉底: G物= F浮 + FN , ρ液 < ρ物 ,下沉过程的最终状态,是平衡状态。
知识点07:浮沉条件的应用
1.轮船:采用“ 空心 ”的办法增大可以利用的浮力;轮船的大小用 排水量 表示,即满载货物时排开水的质量(F浮=G排=m排g)。 注意轮船始终漂浮在水面上,F浮=G,当它从内陆河中驶入海中,受到的浮力是不变的,由于海水的密度大于河水的密度,它排开海水的体积小于排开河水的体积,所以它要上浮一些。
2.潜水艇:通过改变 自身的重力 实现上浮和下潜的。 注意潜水艇在水面下潜行时,浸没在水中的潜水艇排开水的体积不变,它受到的浮力也不变。
3.气球和飞艇:内充密度 小于 外部空气密度的气体,靠 空气浮力 升空。
4.密度计:测定液体密度的仪器,利用漂浮原理: G密度计=F浮=ρ液gV排 ,即ρ液大,V排就 小 ,密度计露出部分 大 ,所以大的刻度值在 下面 ,小的刻度值在 上面 。
易错知识点01:对浮力概念理解不准确
错误理解: 认为只有浸在液体中的物体才受浮力。
正确理解: 浸在气体中的物体也受到浮力,只是通常情况下空气的密度远小于液体,浮力较小。
易错知识点02:浮力方向的理解偏差
错误理解: 浮力方向总是竖直向上,与重力方向相反。
正确理解: 浮力的方向是竖直向上,指向地球外,与物体所受的重力方向总是相反的。
易错知识点03:阿基米德原理的应用条件
错误理解: 阿基米德原理对任何形状的物体都适用。
正确理解: 阿基米德原理只适用于浸在液体或气体中的物体,计算的是物体所受浮力的大小。
易错知识点04:对排水体积(或排气体积)理解不清
错误理解: 排水体积就是物体的体积。
正确理解: 排水体积是指物体浸入液体中的那部分体积,或物体排开的液体体积。
易错知识点05:浮力大小的计算方法选择
错误理解: 计算浮力只能用阿基米德原理。
正确理解: 浮力大小有多种计算方法:F浮 = G排液, F浮 = G空-G液 ,F浮=p向上-p向下
易错知识点06:物体浮沉条件的应用
错误理解: 物体浮沉只与物体密度和液体密度有关,与其他因素无关。
正确理解: 物体的浮沉取决于浮力与重力的大小关系,而浮力又与液体的密度和排开液体体积有关。
易错知识点07:悬浮与漂浮的区分
错误理解: 悬浮和漂浮都是浮力等于重力。
正确理解: 悬浮时,物体密度等于液体密度;漂浮时,物体密度小于液体密度。
易错知识点08:对“浸没”的理解
错误理解: 浸没就是物体完全进入液体中。
正确理解: 浸没是指物体完全浸入液体中,且物体的所有部分都在液面以下。
易错知识点09:浮力与液体深度的关系
错误理解: 物体在液体中越深,受到的浮力越大。
正确理解: 在同种液体中,物体所受浮力只与排开液体的体积有关,与浸没深度无关。
易错知识点10:空心物体浮沉情况的判断
错误理解: 空心物体一定能浮起来。
正确理解: 空心物体能否浮起来取决于其平均密度与液体密度的关系。
易错知识点11:利用称重法测量浮力时,读数错误
错误操作:读数时,视线未与弹簧测力计的刻度线垂直。
正确操作:读数时,视线要与弹簧测力计的刻度线垂直。
易错知识点12:不考虑容器的重力
错误理解:只计算排开水的重力,而不考虑容器本身受到的力。
正确理解:分析整体时,应该把容器和里面的水看做一个整体。
易错知识点13:忽略单位换算
错误理解:直接使用题目中给出的数据进行计算,不注意单位是否统一。
正确理解:在计算前,务必将所有物理量换算成国际单位制单位(如体积换算成m³,密度换算成kg/m³)。
考点01:浮力的概念
【例题精讲】下列关于浮力的说法正确的是( )
A.浮力都是由水产生的
B.在不同的液体中,浮力的方向会不同
C.只有固体才能受到浮力的作用
D.浮力的方向与重力的方向相反
解:A、浮力产生的原因是液体对物体的压力差产生的,是物体浸入的液体产生的,物体不一定是浸入水中,其它的液体(如煤油、酒精灯)都可以,故A项说法不正确。
B、浮力是液体对物体的向上和向下的压力差,方向总是与物体受到的竖直向上的压力方向一致,浮力方向不会变化,故B项说法不正确。
C、浮力是对浸在液体中的物体产生的,物体不一定只是固体,其它的物体如水面上的油、水中的水银也一样受到浮力的作用,故C项说法不正确。
D、浮力是液体对物体的向上和向下的压力差,方向与物体受到的向上的压力方向一致,总是竖直向上的,这与竖直向下的重力方向相反,故D项说法正确。
故选:D。
【巩固训练一】“天宫课堂”上,王亚平老师做了一个有关浮力的实验,如图所示,在太空中,乒乓球并没有像在地面一样浮在水面,而是停留在了水中,下列有关该现象的解释正确的是( )
A.乒乓球受到的浮力方向向下
B.乒乓球受到的浮力小于重力
C.太空中乒乓球处于失重状态,它不受浮力了
D.浮力是由重力产生的
解:
浮力产生的原因:物体受到向上的压力大于向下的压力,存在压力差产生了浮力;在太空中水和乒乓球处于完全失重状态,水不会对浸入其中的物体产生压力,所以在太空失重环境下浮力消失,故C正确。
故选:C。
考点02:浮力产生的原因
【例题精讲】如图所示,取一个瓶口内径略小于乒乓球的矿泉水瓶,去掉底部,把一只乒乓球放到瓶口处,然后向瓶内注水,会发现水从瓶口流出,乒乓球不上浮。若用手指堵住瓶口,不久就可观察到乒乓球上浮起来。此实验可以用来说明( )
A.浮力产生的原因
B.阿基米德原理
C.大气存在压强
D.液体的压强与液体的密度和深度有关
解:
A、开始时乒乓球受到上面液体压强和大气压的作用,下部没有液体只受大气压的作用,向上的压强小于向下的压强,向上的压力小于向下的压力,乒乓球不能上浮。当用手堵住瓶口,乒乓球下面有水,乒乓球下面也受到液体压强和大气压的作用,向上的液体压强大于向下的液体压强,乒乓球上浮,跟浮力产生的原因有关系。故A符合题意。
B、阿基米德原理是研究浸在水中的物体受到的浮力和排开液体重力的关系,该实验不能测出这两个力的大小,故B不符合题意;
C、乒乓球上下都受到大气压的作用相同,开始乒乓球不上浮,后来又上浮,不是大气压的作用。故C不符合题意。
D、乒乓球上升时,液体的密度一定,可以说明液体压强和深度有关,液体越深,液体的压强越大,但不能说明液体的压强与液体的密度有关。故D不符合题意。
故选:A。
【巩固训练一】如图所示,将完全相同的a、b两个长方体分别水平与竖直放置在盛水的容器中(h1<h2),恰好能悬浮在水中,它们上、下表面所受水的压强差Δpa 小于 Δpb,上下表面所受水的压力差为Fa 等于 Fb(两空均选填“小于”、“等于”或“大于”)。
解:图中两种放置方式木块都处于悬浮状态,说明受到水的浮力相等,而浮力等于物体上下表面受到水的压力差,所以长方体上下表面受到水的压力差相等,即Fa=Fb;
长方体物块上下表面受到水的压强差:Δp,竖直放置比水平放置受力面积小,所以长方体物块竖直放置比水平放置上下表面受到水的压强大,即Δpa小于Δpb。
故答案为:小于;等于。
考点03:探究浮力大小的影响因素
【例题精讲】小明利用饮料瓶完成了如图所示的实验,可以探究浮力和哪些因素有关的是( )
A.瓶子悬空水不流出
B.水从侧孔喷出
C.用手弹开纸片
D.将瓶按入水中感到费力
解:A.覆杯实验,该实验说明了大气压的存在,故A不符合题意;
B.不同深度的孔喷出水的距离不同,说明同一液体中,深度越深,压强越大,故B不符合题意;
C.用手弹开纸片,钢球掉落瓶中,是由于钢球具有惯性,故C不符合题意;
D.将瓶按入水中感到费力,是因为浸在水中的瓶子受到向上的浮力,故D符合题意。
故选:D。
【巩固训练一】在探究浮力的实验中,测量物体所受浮力大小的步骤如图:
(1)弹簧测力计使用前要先 检查指针是否指在零刻度线 ,测量时,把物体挂在弹簧测力计上,如图1,则该物体所受的重力G= 0.6 N。
(2)把该物体浸没在水中,如图2,此时该物体所受浮力F浮= 0.5 N,方向为 竖直向上 ,此时该物体所受的浮力与其所受的重力 不是 (填“是”或“不是”)一对平衡力。
解:(1)弹簧测力计使用前要检查指针是否指在零刻度线,如果没有指在零刻度线,要进行调节使指针指在零刻度线;由图1可知,弹簧测力计的分度值是0.1N,弹簧测力计的示数是0.6N,物体受到的重力是0.6N。
(2)由图2可知,弹簧测力计的示数是0.1N,物体浸没在水中受到的拉力是0.1N,物体受到的浮力F浮=G﹣F=0.6N﹣0.1N=0.5N,浮力的方向竖直向上。物体受到重力、拉力和浮力的作用,三力平衡,所以物体所受到的浮力与其所受的重力不是平衡力。
故答案为:(1)检查指针是否指在零刻度线;0.6;(2)0.5;竖直向上;不是。
考点04:阿基米德原理的理解
【例题精讲】两手分别拿着一个小木块和一个大石块浸没在水中,同时松手,小木块上浮,大石块下沉。比较松手时两者所受的浮力,下列说法正确的是( )
A.木块受的浮力大
B.石块受的浮力大
C.两者受的浮力一样大
D.木块受浮力,石块不受浮力
解:根据题意可知,大石块的体积大于小木块的体积;
浸没在水中时,大石块排开水的体积大于小木块排开水的体积,由F浮=ρ水gV排可知,大石块受到的浮力大于小木块受到的浮力。
故选:B。
【巩固训练一】一体积为1×10﹣4m3的实心铁块,用细线系好,缓慢放入盛有水的溢水杯中,当其完全浸没在水中并稳定后,经测量从杯中溢出0.06kg的水。则实心铁块在水中所受到的浮力大小为 1 N。若水对铁块底部的压力大小为1.6N,则水对铁块顶部的压力大小为 0.6 N。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
解:
(1)因为铁块浸没在水中,则V排=V物=1×10﹣4m3,
铁块浸没在水中受到的浮力为:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣4m3=1N;
(2)若水对铁块底部的压力大小为1.6N,根据压差法F浮=F下﹣F上可知,水对铁块顶部压力大小为F上=F下﹣F浮=1.6N﹣1N=0.6N。
故答案为:1;0.6。
考点05:阿基米德原理的定性分析
【例题精讲】如图所示,体积相同的铁球、铝块和木块,浸在液体中的情况如图所示,则( )
A.木块受到的浮力最大
B.铁球受到的浮力最小
C.铝块受到的浮力最大
D.它们受到的浮力一样大
解:体积相同的铁球、铝块和木块,浸没时排开液体的体积相等,
由F浮=G排=ρ液gV排可知,它们受到的浮力一样大。
故选:D。
【巩固训练一】北京“水立方”中游泳池的水深设计比一般标准游泳池深了0.5m。有人说,水的深度越深,其产生的浮力就越大,因此,各国运动员在“水立方”的比赛成绩普遍提高就不足为奇了。你认为他的说法 不正确 (填“正确”或“不正确”),理由是 由F浮=ρgV排可知,浮力的大小只与液体的密度和排开液体的体积有关。运动员受到的浮力约等于排开液体所受重力,与水立方水池内水的深度无关 。
解:由F浮=ρgV排可知,浮力的大小只与液体的密度和排开液体的体积有关。运动员受到的浮力约等于排开液体所受重力,与水立方水池内水的深度无关,故说法错误。
故答案为:不正确;由F浮=ρgV排可知,浮力的大小只与液体的密度和排开液体的体积有关。运动员受到的浮力约等于排开液体所受重力,与水立方水池内水的深度无关。
考点06:利用阿基米德原理进行简单计算
【例题精讲】如图中,重为5牛的木块A,在水中处于静止状态,此时绳子的拉力为3牛,若绳子突然断了,木块A在没有露出水面之前,所受浮力的大小和方向是( )
A.5 牛,竖直向下 B.8 牛,竖直向上
C.2 牛,竖直向上 D.8 牛,竖直向下
解:
木块在水中处于静止状态,受到竖直向下的重力、竖直向下的拉力和竖直向上的浮力,由力的平衡条件可得,此时木块所受的浮力:F浮=G+F拉=5N+3N=8N;
若绳子突然断了,木块A在没有露出水面之前,因排开水的体积不变,所以木块受到的浮力大小还为8N,浮力的方向是竖直向上的。
故选:B。
【巩固训练一】将重力为15N的金属块浸没到盛满水的容器中,溢出水的重力为8N,则金属块所受的浮力大小为 8 N;若金属块一半的体积浸入水中,则金属块下表面所受水的压力大小为 4 N。
解:金属块受到的浮力:F浮=G排=8N;
将金属块一半的体积浸入水中,排开水的体积变为原来的一半,则浮力变为原来的一半,
即F浮′F浮8N=4N,
由于浮力等于上下表面的压力差,所以金属块下表面所受水的压力:F下=F浮+F上=4N+0N=4N。
故答案为:8;4。
考点07:探究浮力的大小与排开液体重力的关系
【例题精讲】某小组探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”。
(1)实验步骤如图所示,甲、乙、丁、戊中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4,图甲和丁可知物体受到的浮力F= F1﹣F3 。
(2)以下选项中若 B (填序号)成立,则可以得出浮力的大小与排开液体所受重力的关系:
A.F1﹣F2=F3﹣F4
B.F1﹣F3=F4﹣F2
C.F2﹣F3=F1﹣F4
(3)某次实验中,排除测量误差因素的影响,梦想同学发现排开水的重力明显小于所受到的浮力,造成这种结果的原因可能是: 溢水杯中的水没有装满 ;
(4)另一小组利用两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋(质量忽略不计)对实验进行改进,装置如图己所示,要验证阿基米德原理,重物 不一定 (选填“一定”或“不一定”)要浸没在水中。向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入装满水的溢水杯中,观察到B的示数逐渐 增大 (选“增大”或“减小”),且A、B示数的变化量 相等 (选填“相等”或“不相等”)。
解:(1)图甲中,弹簧测力计测量物体在空气中的重力,示数为F1;图丁中,弹簧测力计测量物体浸没在水中的重力,示数为F3;由二次称重法得,物体受到的浮力为F浮=F1﹣F3;
(2)由图乙戊得,物体排开的液体所受重力为G=F4﹣F2,而物体受到的浮力为F浮=F1﹣F3;故B正确;
(3)造成排开水的重力明显小于所受到的浮力这种结果的原因可能是溢水杯中的水没有装满,导致物体排开的水没有全部流出,使测得的物体排开水的重力偏小。
(4)①物体排开水的体积越大,物体受到的浮力越大,物体排开水的重力越大,要验证阿基米德原理,物体不一定要浸没在水中。
②向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入装满水的溢水杯中,物体溢出的水越多,故会观察到B的示数逐渐增大。
③A示数的变化量表示物体受到的浮力的增加量,B示数的变化量是物体排开的液体的重力的变化量,故A、B示数的变化量相等。
故答案为:(1)F1﹣F3;(2)B;(3)溢水杯中的水没有装满;(4)不一定;增大;相等。
【巩固训练一】如图1所示,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过程中的五个图景。
(1)由 A、C 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,由 D、E; 两步骤可计算出圆柱体物块浸没在水中时排开水所受到的重力GN,比较F浮与G浮可以得到浮力的大小跟物块排开水所受重力大小 相等 (选填“相等”“不相等”或“无法判断”);
(2)为了得到更普遍的结论,下列继续进行的操作中不合理的是 A 。(选填字母)
A.用原来的方案和器材多次测量取平均值
B.用原来的方案将水换成酒精进行实验
C.用原来的方案将石块换成体积与其不同的铁块进行实验
(3)如图2所示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的弹簧测力计示数F随物块浸入深度h变化的关系图像;分析图像可得:在物块浸没之前,h增大时,弹簧测力计示数 变小 (选填“变大”、“变小”或“不变”);浸没后,h继续增大时,物块受到的浮力F浮为 1.2 N。该圆柱体物块的密度是 3.5 g/cm3。若将该圆柱体浸没于另一种液体中时弹簧测力计示数变为2.7N,则这种液体的密度为 1.25×103 kg/m3。
解:(1)由G排=G总﹣G桶可知,需要测量的物理量是:小桶的重力、物体排开的水和小桶的总重力,即D、E两图知排开液体的重力,而根据称重法F浮=G﹣F可知,需要测量的物理量:物体的重力、物体浸没在水中时测力计的拉力,即A、C两步骤可计算出圆柱体物块浸没在水中时受到的浮力;由上数据分析:浸在液体中的物体受到液体的浮力大小等于物体排开液体的重力,这就是著名的阿基米德原理。
(2)为了得到更普遍的结论,可以用原来的方案将水换成酒精进行实验,或者将石块换成体积与其不同的铁块进行实验,由此可以得到普遍规律,故A符合题意,BC不符合题意。
故选A。
(3)根据图像可知,在物块浸没之前,h增大时,弹簧测力计示数变小。
没有浸入是,弹簧测力计的示数等于物体的重力为G=4.2N;
物体全部浸没后弹簧测力计的示数为3N,物体受到浮力
F浮=G﹣F示=4.2N﹣3N=1.2N;
由阿基米德原理F浮=ρ水gV排可得:1.2N=ρ水gV排;
物体的重力为4.2N,根据G=mg=ρVg可得:4.2N=ρ物gV;
浸没时V排=V,解得ρ物=3.5ρ水=3.5×103kg/m3=3.5g/cm;
根据题意可知,物体全部浸没液体后弹簧测力计的示数为2.7N,物体受到浮力
F浮液=G﹣F示′=4.2N﹣2.7N=1.5N;
根据水中浮力1.2N=ρ水gV排;
液体中 1.5N=ρ液gV排;
解得ρ物=1.25ρ水=1.25×103kg/m3。
故答案为:(1)A、C;D、E;相等;(2)A;(3)变小;1.2;3.5;1.25×103。
考点08:浮力综合问题的分析与计算
【例题精讲】如图所示,将一个未装水的厚底圆柱形水杯放在方形容器底部,已知水杯的外底面积为50cm2,内底面积为40cm2,容器的底面积为100cm2,现缓慢向容器内注水,当水深为6cm时,水杯对容器底的压力刚好为0;继续向容器中注水,当水深为12cm时,停止注水;用轻质细竹签缓慢向下压水杯,水杯始终竖直,当杯口与水面相平时,水深为13cm;再向下压水杯,使水杯沉入容器底部,此时水深为11cm。则下列结果中正确的是( )
A.水杯的质量为200g
B.水杯的材料密度为2.5g/cm3
C.水杯沉底后对容器底的压强为400Pa
D.水杯沉底后,水对水杯内底面的压强为800Pa
解:A.当水深为6cm时,刚好漂浮,则有
;
水杯的质量,故A错误;
B.当水深为12cm时,水杯仍漂浮,此时容器内水的体积
;
再向下压水杯,此时水和水杯总体积
;
则水杯体积;
则水杯的密度,故B错误;
C.当水杯沉入容器底部,即;
水杯所受浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣4m3=2N,
杯底对水杯的支持力F支=G杯﹣F浮=3N﹣2N=1N;
水杯对杯底的压力F压=F支=1N;
则,故C错误;
D.当杯口与水面相平时,水深为13cm,则杯子和杯中空气的体积
;
杯子的高度;
杯中空气的高度;
则水杯底厚度h厚=h杯﹣h空=0.08m﹣0.05m=0.03m;
水杯沉底后,水杯内底面深度h=h3﹣h厚=0.11m﹣0.03m=0.08m;
则水对水杯内底面的压强p'=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa,故D正确。
故选:D。
【巩固训练一】人工涂抹油漆难精准且气味难闻,于是某团队设计了“智能浸泡上漆器”,如图所示,上漆器由柱形硬质浮杆、力传感器、工作台、挡板等组成。浮杆的质量为2kg,底面积为50cm2且始终竖直,力传感器位置固定且与浮杆接触但无压力:工作台固定在上漆器底部,其上表面积为0.5m2,高为0.1m。将待上漆的质量分布均匀的柱体A放在工作台中央,将挡板固定在1m高处,开始从底部注漆孔注漆,当浮杆对力传感器的压力为40N时停止注漆,完成对柱体A的上漆。已知柱体A的质量为60kg,底面积为0.2m2,高为0.6m,油漆密度为1.5×103kg/m3,求:
(1)物体A的密度;
(2)当漆面上升至0.2m时,柱体A对工作台的压强;
(3)停止注漆时,柱体A被上漆的高度。
解:(1)物体A的体积为:VA=SAhA=0.2m2×0.6m=0.12m3,
物体A的密度为:ρA0.5×103kg/m3;
(2)当油漆上升至0.2m时,则柱体A受到的浮力:
F浮=ρ油漆gV排=ρ油漆gSAh=1.5×103kg/m3×10N/kg×0.2m2×(0.2m﹣0.1m)=300N,
柱体A的重力为:G=mg=60kg×10N/kg=600N,故此时重力大于浮力,故柱体A未上浮,
则柱体A对工作台的压力为:F=G﹣F浮=600N﹣300N=300N,
由于柱体A的底面积小于工作台的上表面积,故受力面积为柱体A的底面积,
则柱体A对工作的台的压强为:p1500Pa;
(3)已知浮杆的质量为2kg,则浮杆的重力为:G杆=m杆g=2kg×10N/kg=20N,
浮杆对力传感器的压力为40N时,浮杆受到的浮力为:
F浮'=F压+G杆=40N+20N=60N,
浮杆排开油漆的体积为:
V排'4×10﹣3m3,
则油漆的深度为:h0.8m,
而柱体A的高度为0.6m,小于0.8m,
当柱体A全部浸没时柱体A受到的浮力为:F浮′′=ρgV排′'=1.5×103kg/m3×10N/kg×0.2m2×(0.6m﹣0.1m)=1500N,
此时F浮′′>GA,则柱体A漂浮,所受浮力等于重力,
即此时柱体A所受的浮力为:FA浮=GA=600N,
故此时柱体A排开油漆的体积为:
VA排0.04m3,
柱体A浸入油漆的深度为:
h′0.2m,
柱体A露出的高度为:h露'=0.6m﹣0.2m=0.4m,
油漆面到挡板的高度为:h''=1m﹣0.8m=0.2m,
故柱体A只能露出0.2m的高度,则柱体A实际浸入油漆的高度为:
h实际=hA﹣h露''=0.6﹣0.2m=0.4m,
所以停止注漆时,柱体A被上漆的高度为0.4m。
答:(1)物体A的密度为0.5×103kg/m3;;
(2)当漆面上升至0.2m时,柱体A对工作台的压强为1500Pa;;
(3)停止注漆时,柱体A被上漆的高度为0.4m。
考点09:物体浮沉条件
【例题精讲】如图所示,三个完全相同的玻璃缸装满了水,其中(a)只有水,(b)水中漂浮着一只小玩具鸭,(c)水中漂浮着一只大玩具鸭。将三个玻璃缸分别放到台秤上称量,则台秤的读数( )
A.(a)最大 B.(b)最大 C.(c)最大 D.一样大
解:由于鸭子漂浮,
所以F浮=G排=G鸭,
即:放入鸭子后排开水的重力等于鸭子的重力
所以三个玻璃缸的总重相同,
由于G=mg,
所以三个玻璃缸的总质量相同,
把它们分别放在台秤上,则台秤的示数相同。
故选:D。
【巩固训练一】小球的质量是0.2kg,体积是3×10﹣4m3,把它浸没在水中,此时小球所受的浮力为 3 N,放开手后,小球将 上浮 。(g取10N/kg)
解:小球的重力:G=mg=0.2kg×10N/kg=2N;
把它浸没在水中,小球所受的浮力:F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×3×10﹣4m3=3N;
则:F浮>G,即浮力大于重力;
所以,放手后,浮力大于重力,所以小球将上浮。
故答案为:3;上浮。
考点10:利用物体的浮沉条件求浮力的大小
【例题精讲】下列有关一个普通中学生的数据与事实相符合的是( )
A.受到的重力约为50N
B.双脚站立时对地面的压强约为100Pa
C.登上鲁山山顶受到的大气压约为1.013×105Pa
D.在死海中漂浮时受到的浮力约为500N
解:AB、中学生的质量在50kg左右,受到的重力大约为G=mg=50kg×10N/kg=500N左右,故B不符合实际;
初中生的体重在G=500N左右,双脚与地面的接触面积在S=500cm2=0.05m2左右,站立在水平地面上时对地面的压强为p1×104Pa,故AB错误。
C、地面大气压约为1个标准大气压,随着高度升高大气压减小,故鲁山山顶受到的大气压小于1.013×105Pa,故C不符合实际;
D、漂浮在水面上,浮力等于重力,中学生的重力为500N,故受到的浮力约为500N,故D符合题意。
故选:D。
【巩固训练一】如图所示,桌面上有一容器,水面上有一只质量100g的玩具鸭子,(g=10N/kg;)求:玩具鸭子受到的浮力多大?
解:玩具鸭漂浮在水面,受到的浮力F浮=G=mg=0.1kg×10N/kg=1N。
答:玩具鸭子受到的浮力为1N。
考点11:利用物体的浮沉条件比较浮力的大小
【例题精讲】如图所示,将同一个鸡蛋先后放入甲液体和乙液体中,静止时,鸡蛋在甲液体中漂浮、在乙液体中沉底,此时两液面相平,两个烧杯相同。由此可知( )
A.甲液体中的鸡蛋受到的浮力大于重力
B.乙液体中的鸡蛋受到的浮力小于重力
C.鸡蛋排开甲、乙两液体的质量相等
D.甲、乙两烧杯中对桌面的压强相等
解:A.鸡蛋在甲液体中漂浮,鸡蛋受到的浮力等于重力,故A不正确;
B.鸡蛋在乙液体中沉底,鸡蛋受到的浮力小于重力,故B正确;
C.根据阿基米德原理知鸡蛋在甲中受到的浮力大于在乙中受到的浮力,则鸡蛋排开甲液体的重力大于乙杯中的鸡蛋排开液体的重力,由G=mg可知鸡蛋排开甲液体的质量大于乙杯中的鸡蛋排开液体的质量,故C不正确;
D.鸡蛋在甲液体中漂浮,鸡蛋的密度小于甲液体的密度,鸡蛋在乙液体中沉底,鸡蛋的密度大于乙液体的密度,甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度,两液面相平,由图可知,甲液体的体积大于乙液体的体积,根据m=ρV可知甲液体的质量大于乙液体的质量,根据G=mg可知甲液体的重力大于乙液体的重力,两个烧杯对水平桌面的压力F=G液体+G鸡蛋+G容器,
所以对桌面的压力的关系F甲>F乙,
两个烧杯的底面积相同,根据可知甲烧杯对水平桌面的压强大于乙烧杯对水平面的压强,故D不正确。
故选:B。
【巩固训练一】2024年4月5日,我国首艘国产大型邮轮“爱达•魔都”号开启首航。该船总吨位约14.2万吨,当它满载从内河驶向大海时,所受的浮力 不变 ,排开液体的质量 不变 。船体要 上浮 (选填“上浮”或“下沉”)一些,(前两空选填“增大”“减小”或“不变”)
解:当它满载从内河驶向大海时,重力不变,船漂浮,所受的浮力等于自身的重力,所以所受的浮力不变,由F浮=G排=m排g知,排开液体的质量不变。
从内河驶向大海时,所受的浮力不变,据阿基米德原理 F浮=ρ液V排g知,液体的密度变大,排开液体的体积变小,所以轮船要上浮一些。
故答案为:不变;不变;上浮。
考点12:冰块熔化问题
【例题精讲】小明用如图所示的模型模冰川在海面上漂浮的场景。底面积为200cm2的容器中装的是水,漂浮着的是正方体冰块,已知冰块的质量为0.9kg,冰的密度为0.9g/cm3,下列说法正确的是( )
A.冰块熔化后,容器对桌面的压强增大
B.熔化前冰块在水下面的体积占总体积的
C.冰块完全熔化后液面上升2cm
D.熔化前冰块底部所受液体压强为900Pa
解:A、冰熔化成水之后,状态变化,质量不变,冰块熔化前后,容器对桌面的压力不变,都等于容器的重力、冰块的重力、水的重力之和,根据p可知冰块熔化后,容器对桌面的压强不变,故A错误;
B、冰块漂浮在水面上,所以F浮=G冰,根据阿基米德原理可得ρ水gV排=ρ冰gV冰,
则V排水V冰V冰V冰,即熔化前冰块在水下面的体积占总体积的,故B错误;
C、冰熔化成水之后,状态变化,质量不变,所以m冰=m水,根据m=ρV可得ρ冰V冰=ρ水V水,
则V水V冰V冰V冰,故V水=V排水,则冰块完全熔化后容器里的水面的深度不变,故C错误;
D、熔化前冰块在水下面的体积占总体积的,根据V=Sh可得熔化前冰块在水下面的高度占总高度的,
冰块的体积:V0.001m3,则冰块的高度h=0.1m,
则熔化前冰块底部所受液体压强为p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg0.1m=900Pa,故D正确。
故选:D。
【巩固训练一】一金属环中间结有冰块,冰块和金属环的总重为0.71N,将它们放入底面积为10cm2的圆柱形容器中恰好悬浮于水中(如图甲所示),此时冰块和金属环受到的浮力共为 0.71 N;过一段时间冰全部熔化,金属环沉入水底,容器内的水面下降了0.7cm(如图乙所示),则金属环的质量是 8 g。(已知ρ冰=0.9g/cm3,g取10.N/kg)
解:(1)冰块和金属环悬浮在水中,则总浮力等于总重力,
所以冰块和金属环受到的浮力共为:F浮=G总=0.71N;
(2)根据G=mg知冰块和金属环的总质量为:
m总0.071kg=71g,
设冰块的体积为V冰,
由题意得,冰全部熔化成水后,减小的体积为:
ΔV=SΔh=10cm2×0.7cm=7cm3,
而减小的体积等于冰的体积减去熔化成水的体积,且冰块熔化为水后质量不变,
即ΔV=V冰﹣V冰化水=V冰7cm3,
则:V冰V冰=7cm3,解得:V冰=70cm3,
冰块的质量为:m冰=ρ冰V冰=0.9g/cm3×70cm3=63g,
所以金属环的质量为:m环=m总﹣m冰=71g﹣63g=8g。
故答案为:0.71;8。
考点13:改变物体浮沉状态
【例题精讲】如图所示,利用弹簧测力计将处于容器底部的物块缓慢上提。在物块从开始上提到离开水面的过程中,如图能正确表示弹簧测力计的示数F与物块底部离容器底部的高h的关系的是( )
A. B.
C. D.
解:(1)物块从容器底部到露出水面之前,
F浮=ρ水V排g,物块排开水的体积不变,
物块受到的浮力不变;
又因为F浮=G﹣F,物块重G不变,
所以弹簧测力计测力计示数F不变;
(2)物块从上表面露出水面到下表面离开水面,
由F浮′=ρ水V排′g,物块排开水的体积变小,
物块受到的浮力变小;
又因为F浮′=G﹣F′,物块重G不变,
所以弹簧测力计测力计示数F变大;
所以在物块从容器底提到离开水面的过程中,弹簧测力计的示数先不变、后变大。
故选:B。
【巩固训练一】冰山、游船、鸭子都受到重力的作用,但却没有因此而沉入水底却漂浮在水面,这是因为它们受到了 浮 力的作用,施力物体是 水 。
解:轮船、鸭子、冰山能够浮在水面,这是因为它们受到了水的浮力,浮力的施力物体是水。
故答案为:浮力;水。
1.如图所示为一种自制简易密度计,它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的,用它来测量液体密度时,该密度计漂浮在被测液体中。将其分别放入装有液体密度为ρ1和ρ2的两个容器中,密度计排开液体的质量分别为m1和m2,则下列关系正确的是( )
A.ρ1>ρ2,m1>m2 B.ρ1>ρ2,m1=m2
C.ρ1<ρ2,m1<m2 D.ρ1<ρ2,m1=m2
解:
密度计在两种液体中都漂浮,则F1=F2=G,
即ρ1gV排1=ρ2gV排2,
由图可知V排1>V排2,
则ρ1<ρ2,
根据阿基米德原理可知G排1=G排2,
则m1=m2,故D正确,ABC错误。
故选D。
2.如图所示A、B两只柱状容器(SA>SB),分别盛有密度为ρ甲和ρ乙的两种不同液体,现将两个相同的小球分别浸入两种液体中,小球在如图所示的位置处于静止,两液面恰好相平。若将小球从两液体中取出,则甲、乙液体的密度及对容器底部的压力变化量ΔF的大小关系是( )
A.ρ甲>ρ乙,ΔF甲>ΔF乙 B.ρ甲>ρ乙,ΔF甲=ΔF乙
C.ρ甲>ρ乙, ΔF甲<ΔF乙 D.ρ甲<ρ乙,ΔF甲=ΔF乙
解:将两个相同的小球分别浸入两种液体中,小球在甲液体中漂浮,ρ甲>ρ球,F浮甲=G球,在乙液体中悬浮,ρ乙=ρ球,F浮乙=G球,所以ρ甲>ρ乙,F浮甲=F浮乙;
由于A、B是圆柱形容器,液体对容器底部的压力F=G液+F球压=G液+F浮;
将小球从两液体中取出后,液体对容器底部压力的变化量ΔF=F浮,因此ΔF甲=ΔF乙,故B正确。
故选:B。
3.科学小组制作的一个模型如图所示。通过胶管A从烧瓶中吸气(进水)或向烧瓶中吹气(排水),就可使烧瓶下沉、上浮或悬浮,当烧瓶处于如图所示悬浮状态时,若向胶管A吹气,烧瓶将( )
A.下沉,它受到的浮力不变
B.下沉,它受到的浮力减小
C.上浮,它受到的浮力增大
D.上浮,它受到的浮力不变
解:若从A管吹气,瓶内气压增将水压出瓶,水排出烧瓶后,烧瓶的自身重力减小,但烧瓶的体积不变,由F浮=ρgV排可知受到的浮力不变,自重小于浮力,将上浮。
故选:D。
4.将金属块挂在弹簧测力计下端,先后浸没在水和酒精中静止(均未接触容器),弹簧测力计两次示数相差0.8N(ρ水=1.0g/cm3,ρ酒精=0.8g/cm3)。则金属块的体积为 400 cm3,金属块浸没在水中所受的浮力为 4 N。
解:
金属块先后浸没在水和酒精中静止时排开液体的体积相同(等于金属块的体积),设为V排,
金属块浸没在水中时,弹簧测力计的示数:F拉1=G﹣F浮1=G﹣ρ水gV排,
金属块浸没在酒精中时,弹簧测力计的示数:F拉2=G﹣F浮2=G﹣ρ酒精gV排,
因酒精的密度小于水的密度,所以金属块浸没在酒精中时受到的浮力较小,则弹簧测力计的示数较大,
由题意可知:F拉2﹣F拉1=0.8N,即(G﹣ρ酒精gV排)﹣(G﹣ρ水gV排)=0.8N,
化简可得:ρ水gV排﹣ρ酒精gV排=0.8N,
代入数据可得:1.0×103kg/m3×10N/kg×V排﹣0.8×103kg/m3×10N/kg×V排=0.8N,
解得:V排=4×10﹣4m3,
浸没于液体中,金属块的体积等于排开液体的体积,所以金属块的体积为v=V排=4×10﹣4m3=400cm3;
则金属块在水中的浮力为:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10﹣4m3=4N。
故答案为:400;4。
5.同一实心小球,放入盛满酒精的溢水杯中静止时,排开酒精的质量为80g;放入盛满水的溢水杯中静止时,排开水的质量为90g,则小球的密度为 0.9 g/cm3,在水中的状态为 漂浮 。(酒精的密度为0.8×103kg/m3)
解:实心小球放入盛满酒精的溢水杯中静止时,根据阿基米德原理可得,小球受到的浮力:
F浮=G排酒精=m排酒精g=80×10﹣3kg×10N/kg=0.8N,
实心小球放入盛满水的溢水杯中静止时,根据阿基米德原理可得,小球受到的浮力:
F浮′=G排水=m排水g=90×10﹣3kg×10N/kg=0.9N,
则:F浮<F浮′,
由于物体漂浮或悬浮时浮力等于物体的重力;
所以小球在水中和酒精中静止时不可能都处于漂浮状态,也不可能在水中漂浮,在酒精中悬浮;
根据ρ可得,小球排开水的体积:V排水90cm3,
小球排开酒精的体积:V排酒精100cm3,
因为小球在酒精中排开酒精的体积大于在水中排开水的体积,
所以小球在水中和酒精中静止时不可能都处于浸没状态,
由上分析可知小球在水中漂浮,在酒精中沉入水底;
因为小球在水中漂浮,所以小球的重力:G=F浮水=m排水g,
小球的质量:m=m排水=90g,
因为小球在酒精中沉入底部,即小球在酒精中排开酒精的体积等于小球的体积,所以小球的体积:V=V排酒精=10cm3,
小球的密度:ρ0.9g/cm3。
故答案为:0.9;漂浮。
6.如图为金鱼吐出的某个气泡在温度恒定的水中上升过程的示意图。该过程中气泡的密度将 变小 ,气泡受到浮力将 变大 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
解:气泡在水中上升的过程中,所处深度减小,受到的液体压强变小,故气泡体积增大,而气泡内空气的质量不变,由知道,密度变小。
气泡上升时,体积变大,即排开水的体积变大,所以由F浮=ρgV排知道,气泡受到水的浮力变大。
故答案为:变小;变大。
7.如图,一个金属球正在水中下沉,请画出金属球所受重力和浮力的示意图。
解:一个金属球在水中下沉,根据物体的浮沉条件可知,金属球受到的浮力要小于重力,重力的方向是竖直向下的,浮力的方向是竖直向上的,这两个力都作用在金属球的重心上,如图所示:
。
8.如图,一个小球静止于烧杯中的水面上,请画出小球所受的力的示意图。
解:小球漂浮在水面上,受到的重力和浮力是一对平衡力,F浮=G,重力的方向竖直向下,浮力的方向竖直向上,作用点都画在小球的重心上,作图时应注意两条线段长度要相等,如下图所示:
9.小明为了探究物体在水中不同深度所受浮力变化情况,如图所示,将一挂在弹簧测力计下的圆柱体金属块缓慢浸入水中(水足够深),在圆柱体接触容器底之前,分别记下圆柱体下表面所处的不同深度h和弹簧测力计相应的示数F,实验数据如表:
次数
1
2
3
4
5
6
7
h(cm)
0
2
4
6
8
10
12
F(N)
6.75
6.25
5.75
5.25
4.75
4.25
4.25
(1)分析表中实验数据,可以得出物体重 6.75 N,第4次实验时,物体受到的浮力 1.5 N;
(2)分析表中第1列到第5列数据,说明物体浸没于液体之前,物体所受浮力随浸入液体体积的增加而 增大 (选填“增大”或“减小”);
(3)实验时应先测物体的重力,再放入水中测浮力,改变先后顺序会使浮力的测量结果偏 大 (选填“大”或“小”);
(4)图中能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体下表面到水面距离h关系的图象是 B .
解:(1)分析表中第一次实验数据,浸在水中深度为0时,物体不受浮力,弹簧测力计的示数即为物体重力G=6.75N;第4次实验时,物体受到的浮力F浮=G﹣F拉=6.75N﹣5.25N=1.5N;
(2)分析表中第1列到第5列数据可知,物体浸没在液体中之前,随着排开液体的体积的增加,弹簧测力计的示数越来越小,根据F浮=G﹣F拉可知,物体所受的浮力越来越大;
(3)实验中若先把物体放入水中测出拉力,后测重力,则所测重力偏大,由F浮=G﹣F拉可知,浮力偏大;
(4)通过分析表格中的数据可知,F随h的变化趋势是,先变小再不变,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
故答案为:(1)6.75;1.5;(2)增大;(3)大;B。
10.如图甲所示是思思制作的一个可测量物体质量的装置,大筒与小筒均为圆柱形容器,其中大筒中装有适量的水,小筒的质量为200g,底面积为50cm2,高12cm。当小筒里不放物体时,在大筒上与水面相平的位置标为刻度“0”;当小筒竖直压入水中且水面距小筒底10cm时,在大筒上与水面相平的位置标为质量的最大测量值。把被测物体放入小筒中,读出大筒上与水面相平的位置的刻度值,即为被测物体的质量。(g取10N/kg)
(1)图甲中小筒受到的浮力 等于 它的重力。
(2)该装置所能测量物体的最大质量为 300 g。
(3)利用此装置可以测算出石块的密度,操作如下:如图乙所示,将石块放入小筒中,读出大筒上的示数为250g;如图丙所示,将此石块沉入水中,读出大筒上的示数为100g,则该石块的密度ρ= 2.5×103 kg/m3。
(4)如果(3)中的操作顺序换成先丙图再乙图,则石块密度的测量值将 不变 。
解:(1)图甲中小筒处于漂浮状态,受到的浮力等于小筒的重力;
(2)当水面距小筒底10cm时,则V排=S小h=50cm2×10cm=500cm3=5×10﹣4m3,
则小筒所受浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10﹣4m3=5N。
由于整体处于漂浮状态,则G总=F浮=5N;
所以m总0.5kg=500g;
则测量物体的最大质量:m大=m总﹣m小=500g﹣200g=300g;
(3)根据题意和该装置可知石块的质量为m石=m1=250g;
将此石块沉入水中,读出大筒上的示数为石块排开的水的质量m2=100g;
石块的体积为:V石=V排100cm3;
则石块的密度:ρ石2.5g/cm3=2.5×103kg/m3;
(4)如果(3)中的操作顺序换成先丙图再乙图,即先放入水中测体积,石头沾水后再放入小筒中测质量,虽然石头沾水(带出部分水)会使大筒中水面适当降低,但石头放入小筒中后因总重力变大,又会使大筒中水面适当升高,且对“带出的水”来说其重力等于受到的浮力,所以大筒中水面高度实际上不变,则所测质量不变,所测体积也不变,故石块密度的测量值将不变。
故答案为:(1)等于;(2)300;(3)2.5×103;(4)不变。
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2024-2025学年人教版物理八年级下学期期中复习知识串讲(培优版)【2024●新教材】
专题04 浮力
(知识梳理+易错点拨+重难点考点讲练+压轴题专练 共36题)
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知识精讲 复习回顾 2
知识点01:浮力 2
知识点02:浮力产生的原因 2
知识点03:探究浮力的大小跟哪些因素有关——控制变量法 3
知识点04:探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系 4
知识点05:阿基米德原理 4
知识点06:物体的浮沉条件 4
知识点07:浮沉条件的应用 5
易错点拨 查漏补缺 5
易错知识点01:对浮力概念理解不准确 5
易错知识点02:浮力方向的理解偏差 5
易错知识点03:阿基米德原理的应用条件 5
易错知识点04:对排水体积(或排气体积)理解不清 5
易错知识点05:浮力大小的计算方法选择 5
易错知识点06:物体浮沉条件的应用 6
易错知识点07:悬浮与漂浮的区分 6
易错知识点08:对“浸没”的理解 6
易错知识点09:浮力与液体深度的关系 6
易错知识点10:空心物体浮沉情况的判断 6
易错知识点11:利用称重法测量浮力时,读数错误 6
易错知识点12:不考虑容器的重力 6
易错知识点13:忽略单位换算 6
重点难点 考点讲练 7
考点01:浮力的概念 7
考点02:浮力产生的原因 7
考点03:探究浮力大小的影响因素 8
考点04:阿基米德原理的理解 9
考点05:阿基米德原理的定性分析 9
考点06:利用阿基米德原理进行简单计算 10
考点07:探究浮力的大小与排开液体重力的关系 10
考点08:浮力综合问题的分析与计算 12
考点09:物体浮沉条件 13
考点10:利用物体的浮沉条件求浮力的大小 13
考点11:利用物体的浮沉条件比较浮力的大小 14
考点12:冰块熔化问题 14
考点13:改变物体浮沉状态 15
压轴专练 拔尖冲刺 16
知识点01:浮力
(1)定义:浸在液体或气体里的物体受到 的力,这个力称为浮力。
(2)方向: 。
(3)施力物体: 。
知识点02:浮力产生的原因
(1)推导
如图所示,液体对上表面的压力:F1= = , 方向:
液体对下表面的压力F2= = , 方向:
因为h1 h2,所以F1 F2,因此物体总存在 的压力差。
(2)浮力产生的原因:浸在液体(气体)中的物体,其受到液体(气体)向上的压力 向下的压力,因此浮力的方向总是 的。
(3)公式:F浮=F向上-F向下
(4)浸在水中的物体与容器底部紧密接触,且接触处无水渗入(即不受水对其有向上的压力)时,浸在水中的物体不受浮力。如图,甲 浮力,乙 浮力(填受/不受)。
知识点03:探究浮力的大小跟哪些因素有关——控制变量法
(1) 探究浮力与物体浸在液体中体积的关系(ABC):在同一液体中,物体浸在液体中的体积越大,所受到的浮力 。
(2)探究浮力与物体浸没后深度的关系(ACD):浮力的大小与物体浸没在同种液体中的深度 。
(3) 探究浮力与液体密度的关系(ACE):物体排开液体体积一定时,液体密度越大,浮力 。
(4)结论:物体在液体中所受的浮力大小,跟它浸在液体中的体积 ,跟液体的密度 。物体浸在液体中的体积 、液体的密度 ,物体所受浮力就越大。
知识点04:探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
1.物体受到的浮力为:
2.排开水所受的重力:
3.对比两者的大小,得出实验结论。
知识点05: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 。
2.表达式: 。
3.适用条件:适用于物体受到液体或气体的浮力
4.注意
(1)浸在液体中的物体所受浮力大小取决于液体的 和物体 ,而与物体密度、物体体积、物体形状、浸没在液体中的深度等因素 。
(2)物体浸没在液体中时,V排 V物;物体部分浸入液体时,V排 V物。
知识点06:物体的浮沉条件
1.浸在液体中的物体受到 和 的作用,物体的浮沉取决于 和 的关系。
2.浮沉的条件
(1)上浮:F浮 G物 , ρ液 ρ物 , 非平衡状态。
(2)下沉:F浮 G物 , ρ液 ρ物 , 非平衡状态。
(3)悬浮:F浮 G物 , ρ液 ρ物 ,可停留液体中任意深度,是平衡状态。
(4)漂浮:F浮 G物 , ρ液 ρ物 ,上浮过程的最终状态,是平衡状态。
(5)沉底: G物= , ρ液 ρ物 ,下沉过程的最终状态,是平衡状态。
知识点07:浮沉条件的应用
1.轮船:采用“ ”的办法增大可以利用的浮力;轮船的大小用 表示,即满载货物时排开水的质量(F浮=G排=m排g)。 注意轮船始终漂浮在水面上,F浮=G,当它从内陆河中驶入海中,受到的浮力是不变的,由于海水的密度大于河水的密度,它排开海水的体积小于排开河水的体积,所以它要上浮一些。
2.潜水艇:通过改变 实现上浮和下潜的。 注意潜水艇在水面下潜行时,浸没在水中的潜水艇排开水的体积不变,它受到的浮力也不变。
3.气球和飞艇:内充密度 外部空气密度的气体,靠 升空。
4.密度计:测定液体密度的仪器,利用漂浮原理: ,即ρ液大,V排就 ,密度计露出部分 ,所以大的刻度值在 ,小的刻度值在 。
易错知识点01:对浮力概念理解不准确
错误理解: 认为只有浸在液体中的物体才受浮力。
正确理解: 浸在气体中的物体也受到浮力,只是通常情况下空气的密度远小于液体,浮力较小。
易错知识点02:浮力方向的理解偏差
错误理解: 浮力方向总是竖直向上,与重力方向相反。
正确理解: 浮力的方向是竖直向上,指向地球外,与物体所受的重力方向总是相反的。
易错知识点03:阿基米德原理的应用条件
错误理解: 阿基米德原理对任何形状的物体都适用。
正确理解: 阿基米德原理只适用于浸在液体或气体中的物体,计算的是物体所受浮力的大小。
易错知识点04:对排水体积(或排气体积)理解不清
错误理解: 排水体积就是物体的体积。
正确理解: 排水体积是指物体浸入液体中的那部分体积,或物体排开的液体体积。
易错知识点05:浮力大小的计算方法选择
错误理解: 计算浮力只能用阿基米德原理。
正确理解: 浮力大小有多种计算方法:F浮 = G排液, F浮 = G空-G液 ,F浮=p向上-p向下
易错知识点06:物体浮沉条件的应用
错误理解: 物体浮沉只与物体密度和液体密度有关,与其他因素无关。
正确理解: 物体的浮沉取决于浮力与重力的大小关系,而浮力又与液体的密度和排开液体体积有关。
易错知识点07:悬浮与漂浮的区分
错误理解: 悬浮和漂浮都是浮力等于重力。
正确理解: 悬浮时,物体密度等于液体密度;漂浮时,物体密度小于液体密度。
易错知识点08:对“浸没”的理解
错误理解: 浸没就是物体完全进入液体中。
正确理解: 浸没是指物体完全浸入液体中,且物体的所有部分都在液面以下。
易错知识点09:浮力与液体深度的关系
错误理解: 物体在液体中越深,受到的浮力越大。
正确理解: 在同种液体中,物体所受浮力只与排开液体的体积有关,与浸没深度无关。
易错知识点10:空心物体浮沉情况的判断
错误理解: 空心物体一定能浮起来。
正确理解: 空心物体能否浮起来取决于其平均密度与液体密度的关系。
易错知识点11:利用称重法测量浮力时,读数错误
错误操作:读数时,视线未与弹簧测力计的刻度线垂直。
正确操作:读数时,视线要与弹簧测力计的刻度线垂直。
易错知识点12:不考虑容器的重力
错误理解:只计算排开水的重力,而不考虑容器本身受到的力。
正确理解:分析整体时,应该把容器和里面的水看做一个整体。
易错知识点13:忽略单位换算
错误理解:直接使用题目中给出的数据进行计算,不注意单位是否统一。
正确理解:在计算前,务必将所有物理量换算成国际单位制单位(如体积换算成m³,密度换算成kg/m³)。
考点01:浮力的概念
【例题精讲】下列关于浮力的说法正确的是( )
A.浮力都是由水产生的
B.在不同的液体中,浮力的方向会不同
C.只有固体才能受到浮力的作用
D.浮力的方向与重力的方向相反
【巩固训练一】“天宫课堂”上,王亚平老师做了一个有关浮力的实验,如图所示,在太空中,乒乓球并没有像在地面一样浮在水面,而是停留在了水中,下列有关该现象的解释正确的是( )
A.乒乓球受到的浮力方向向下
B.乒乓球受到的浮力小于重力
C.太空中乒乓球处于失重状态,它不受浮力了
D.浮力是由重力产生的
考点02:浮力产生的原因
【例题精讲】如图所示,取一个瓶口内径略小于乒乓球的矿泉水瓶,去掉底部,把一只乒乓球放到瓶口处,然后向瓶内注水,会发现水从瓶口流出,乒乓球不上浮。若用手指堵住瓶口,不久就可观察到乒乓球上浮起来。此实验可以用来说明( )
A.浮力产生的原因
B.阿基米德原理
C.大气存在压强
D.液体的压强与液体的密度和深度有关
【巩固训练一】如图所示,将完全相同的a、b两个长方体分别水平与竖直放置在盛水的容器中(h1<h2),恰好能悬浮在水中,它们上、下表面所受水的压强差Δpa Δpb,上下表面所受水的压力差为Fa
Fb(两空均选填“小于”、“等于”或“大于”)。
考点03:探究浮力大小的影响因素
【例题精讲】小明利用饮料瓶完成了如图所示的实验,可以探究浮力和哪些因素有关的是( )
A.瓶子悬空水不流出
B.水从侧孔喷出
C.用手弹开纸片
D.将瓶按入水中感到费力
【巩固训练一】在探究浮力的实验中,测量物体所受浮力大小的步骤如图:
(1)弹簧测力计使用前要先 ,测量时,把物体挂在弹簧测力计上,如图1,则该物体所受的重力G= N。
(2)把该物体浸没在水中,如图2,此时该物体所受浮力F浮= N,方向为 ,此时该物体所受的浮力与其所受的重力 (填“是”或“不是”)一对平衡力。
考点04:阿基米德原理的理解
【例题精讲】两手分别拿着一个小木块和一个大石块浸没在水中,同时松手,小木块上浮,大石块下沉。比较松手时两者所受的浮力,下列说法正确的是( )
A.木块受的浮力大
B.石块受的浮力大
C.两者受的浮力一样大
D.木块受浮力,石块不受浮力
【巩固训练一】一体积为1×10﹣4m3的实心铁块,用细线系好,缓慢放入盛有水的溢水杯中,当其完全浸没在水中并稳定后,经测量从杯中溢出0.06kg的水。则实心铁块在水中所受到的浮力大小为 N。若水对铁块底部的压力大小为1.6N,则水对铁块顶部的压力大小为 N。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
考点05:阿基米德原理的定性分析
【例题精讲】如图所示,体积相同的铁球、铝块和木块,浸在液体中的情况如图所示,则( )
A.木块受到的浮力最大
B.铁球受到的浮力最小
C.铝块受到的浮力最大
D.它们受到的浮力一样大
【巩固训练一】北京“水立方”中游泳池的水深设计比一般标准游泳池深了0.5m。有人说,水的深度越深,其产生的浮力就越大,因此,各国运动员在“水立方”的比赛成绩普遍提高就不足为奇了。你认为他的说法 (填“正确”或“不正确”),理由是 。
考点06:利用阿基米德原理进行简单计算
【例题精讲】如图中,重为5牛的木块A,在水中处于静止状态,此时绳子的拉力为3牛,若绳子突然断了,木块A在没有露出水面之前,所受浮力的大小和方向是( )
A.5 牛,竖直向下 B.8 牛,竖直向上
C.2 牛,竖直向上 D.8 牛,竖直向下
【巩固训练一】将重力为15N的金属块浸没到盛满水的容器中,溢出水的重力为8N,则金属块所受的浮力大小为 N;若金属块一半的体积浸入水中,则金属块下表面所受水的压力大小为 N。
考点07:探究浮力的大小与排开液体重力的关系
【例题精讲】某小组探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”。
(1)实验步骤如图所示,甲、乙、丁、戊中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4,图甲和丁可知物体受到的浮力F= 。
(2)以下选项中若 (填序号)成立,则可以得出浮力的大小与排开液体所受重力的关系:
A.F1﹣F2=F3﹣F4
B.F1﹣F3=F4﹣F2
C.F2﹣F3=F1﹣F4
(3)某次实验中,排除测量误差因素的影响,梦想同学发现排开水的重力明显小于所受到的浮力,造成这种结果的原因可能是: ;
(4)另一小组利用两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋(质量忽略不计)对实验进行改进,装置如图己所示,要验证阿基米德原理,重物 (选填“一定”或“不一定”)要浸没在水中。向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入装满水的溢水杯中,观察到B的示数逐渐 (选“增大”或“减小”),且A、B示数的变化量 (选填“相等”或“不相等”)。
【巩固训练一】如图1所示,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过程中的五个图景。
(1)由 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,由 两步骤可计算出圆柱体物块浸没在水中时排开水所受到的重力GN,比较F浮与G浮可以得到浮力的大小跟物块排开水所受重力大小 (选填“相等”“不相等”或“无法判断”);
(2)为了得到更普遍的结论,下列继续进行的操作中不合理的是 。(选填字母)
A.用原来的方案和器材多次测量取平均值
B.用原来的方案将水换成酒精进行实验
C.用原来的方案将石块换成体积与其不同的铁块进行实验
(3)如图2所示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的弹簧测力计示数F随物块浸入深度h变化的关系图像;分析图像可得:在物块浸没之前,h增大时,弹簧测力计示数 (选填“变大”、“变小”或“不变”);浸没后,h继续增大时,物块受到的浮力F浮为 N。该圆柱体物块的密度是 g/cm3。若将该圆柱体浸没于另一种液体中时弹簧测力计示数变为2.7N,则这种液体的密度为 kg/m3。
考点08:浮力综合问题的分析与计算
【例题精讲】如图所示,将一个未装水的厚底圆柱形水杯放在方形容器底部,已知水杯的外底面积为50cm2,内底面积为40cm2,容器的底面积为100cm2,现缓慢向容器内注水,当水深为6cm时,水杯对容器底的压力刚好为0;继续向容器中注水,当水深为12cm时,停止注水;用轻质细竹签缓慢向下压水杯,水杯始终竖直,当杯口与水面相平时,水深为13cm;再向下压水杯,使水杯沉入容器底部,此时水深为11cm。则下列结果中正确的是( )
A.水杯的质量为200g
B.水杯的材料密度为2.5g/cm3
C.水杯沉底后对容器底的压强为400Pa
D.水杯沉底后,水对水杯内底面的压强为800Pa
【巩固训练一】人工涂抹油漆难精准且气味难闻,于是某团队设计了“智能浸泡上漆器”,如图所示,上漆器由柱形硬质浮杆、力传感器、工作台、挡板等组成。浮杆的质量为2kg,底面积为50cm2且始终竖直,力传感器位置固定且与浮杆接触但无压力:工作台固定在上漆器底部,其上表面积为0.5m2,高为0.1m。将待上漆的质量分布均匀的柱体A放在工作台中央,将挡板固定在1m高处,开始从底部注漆孔注漆,当浮杆对力传感器的压力为40N时停止注漆,完成对柱体A的上漆。已知柱体A的质量为60kg,底面积为0.2m2,高为0.6m,油漆密度为1.5×103kg/m3,求:
(1)物体A的密度;
(2)当漆面上升至0.2m时,柱体A对工作台的压强;
(3)停止注漆时,柱体A被上漆的高度。
考点09:物体浮沉条件
【例题精讲】如图所示,三个完全相同的玻璃缸装满了水,其中(a)只有水,(b)水中漂浮着一只小玩具鸭,(c)水中漂浮着一只大玩具鸭。将三个玻璃缸分别放到台秤上称量,则台秤的读数( )
A.(a)最大 B.(b)最大 C.(c)最大 D.一样大
【巩固训练一】小球的质量是0.2kg,体积是3×10﹣4m3,把它浸没在水中,此时小球所受的浮力为 N,放开手后,小球将 。(g取10N/kg)
考点10:利用物体的浮沉条件求浮力的大小
【例题精讲】下列有关一个普通中学生的数据与事实相符合的是( )
A.受到的重力约为50N
B.双脚站立时对地面的压强约为100Pa
C.登上鲁山山顶受到的大气压约为1.013×105Pa
D.在死海中漂浮时受到的浮力约为500N
【巩固训练一】如图所示,桌面上有一容器,水面上有一只质量100g的玩具鸭子,(g=10N/kg;)求:玩具鸭子受到的浮力多大?
考点11:利用物体的浮沉条件比较浮力的大小
【例题精讲】如图所示,将同一个鸡蛋先后放入甲液体和乙液体中,静止时,鸡蛋在甲液体中漂浮、在乙液体中沉底,此时两液面相平,两个烧杯相同。由此可知( )
A.甲液体中的鸡蛋受到的浮力大于重力
B.乙液体中的鸡蛋受到的浮力小于重力
C.鸡蛋排开甲、乙两液体的质量相等
D.甲、乙两烧杯中对桌面的压强相等
【巩固训练一】2024年4月5日,我国首艘国产大型邮轮“爱达•魔都”号开启首航。该船总吨位约14.2万吨,当它满载从内河驶向大海时,所受的浮力 ,排开液体的质量 。船体要 (选填“上浮”或“下沉”)一些,(前两空选填“增大”“减小”或“不变”)
考点12:冰块熔化问题
【例题精讲】小明用如图所示的模型模冰川在海面上漂浮的场景。底面积为200cm2的容器中装的是水,漂浮着的是正方体冰块,已知冰块的质量为0.9kg,冰的密度为0.9g/cm3,下列说法正确的是( )
A.冰块熔化后,容器对桌面的压强增大
B.熔化前冰块在水下面的体积占总体积的
C.冰块完全熔化后液面上升2cm
D.熔化前冰块底部所受液体压强为900Pa
【巩固训练一】一金属环中间结有冰块,冰块和金属环的总重为0.71N,将它们放入底面积为10cm2的圆柱形容器中恰好悬浮于水中(如图甲所示),此时冰块和金属环受到的浮力共为 N;过一段时间冰全部熔化,金属环沉入水底,容器内的水面下降了0.7cm(如图乙所示),则金属环的质量是 g。(已知ρ冰=0.9g/cm3,g取10.N/kg)
考点13:改变物体浮沉状态
【例题精讲】如图所示,利用弹簧测力计将处于容器底部的物块缓慢上提。在物块从开始上提到离开水面的过程中,如图能正确表示弹簧测力计的示数F与物块底部离容器底部的高h的关系的是( )
A. B.
C. D.
【巩固训练一】冰山、游船、鸭子都受到重力的作用,但却没有因此而沉入水底却漂浮在水面,这是因为它们受到了 力的作用,施力物体是 。
1.如图所示为一种自制简易密度计,它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的,用它来测量液体密度时,该密度计漂浮在被测液体中。将其分别放入装有液体密度为ρ1和ρ2的两个容器中,密度计排开液体的质量分别为m1和m2,则下列关系正确的是( )
A.ρ1>ρ2,m1>m2 B.ρ1>ρ2,m1=m2
C.ρ1<ρ2,m1<m2 D.ρ1<ρ2,m1=m2
2.如图所示A、B两只柱状容器(SA>SB),分别盛有密度为ρ甲和ρ乙的两种不同液体,现将两个相同的小球分别浸入两种液体中,小球在如图所示的位置处于静止,两液面恰好相平。若将小球从两液体中取出,则甲、乙液体的密度及对容器底部的压力变化量ΔF的大小关系是( )
A.ρ甲>ρ乙,ΔF甲>ΔF乙 B.ρ甲>ρ乙,ΔF甲=ΔF乙
C.ρ甲>ρ乙, ΔF甲<ΔF乙 D.ρ甲<ρ乙,ΔF甲=ΔF乙
3.科学小组制作的一个模型如图所示。通过胶管A从烧瓶中吸气(进水)或向烧瓶中吹气(排水),就可使烧瓶下沉、上浮或悬浮,当烧瓶处于如图所示悬浮状态时,若向胶管A吹气,烧瓶将( )
A.下沉,它受到的浮力不变
B.下沉,它受到的浮力减小
C.上浮,它受到的浮力增大
D.上浮,它受到的浮力不变
4.将金属块挂在弹簧测力计下端,先后浸没在水和酒精中静止(均未接触容器),弹簧测力计两次示数相差0.8N(ρ水=1.0g/cm3,ρ酒精=0.8g/cm3)。则金属块的体积为 cm3,金属块浸没在水中所受的浮力为 N。
5.同一实心小球,放入盛满酒精的溢水杯中静止时,排开酒精的质量为80g;放入盛满水的溢水杯中静止时,排开水的质量为90g,则小球的密度为 g/cm3,在水中的状态为 。(酒精的密度为0.8×103kg/m3)
6.如图为金鱼吐出的某个气泡在温度恒定的水中上升过程的示意图。该过程中气泡的密度将 ,气泡受到浮力将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
7.如图,一个金属球正在水中下沉,请画出金属球所受重力和浮力的示意图。
8.如图,一个小球静止于烧杯中的水面上,请画出小球所受的力的示意图。
9.小明为了探究物体在水中不同深度所受浮力变化情况,如图所示,将一挂在弹簧测力计下的圆柱体金属块缓慢浸入水中(水足够深),在圆柱体接触容器底之前,分别记下圆柱体下表面所处的不同深度h和弹簧测力计相应的示数F,实验数据如表:
次数
1
2
3
4
5
6
7
h(cm)
0
2
4
6
8
10
12
F(N)
6.75
6.25
5.75
5.25
4.75
4.25
4.25
(1)分析表中实验数据,可以得出物体重 N,第4次实验时,物体受到的浮力 N;
(2)分析表中第1列到第5列数据,说明物体浸没于液体之前,物体所受浮力随浸入液体体积的增加而 (选填“增大”或“减小”);
(3)实验时应先测物体的重力,再放入水中测浮力,改变先后顺序会使浮力的测量结果偏 (选填“大”或“小”);
(4)图中能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体下表面到水面距离h关系的图象是 .
10.如图甲所示是思思制作的一个可测量物体质量的装置,大筒与小筒均为圆柱形容器,其中大筒中装有适量的水,小筒的质量为200g,底面积为50cm2,高12cm。当小筒里不放物体时,在大筒上与水面相平的位置标为刻度“0”;当小筒竖直压入水中且水面距小筒底10cm时,在大筒上与水面相平的位置标为质量的最大测量值。把被测物体放入小筒中,读出大筒上与水面相平的位置的刻度值,即为被测物体的质量。(g取10N/kg)
(1)图甲中小筒受到的浮力 它的重力。
(2)该装置所能测量物体的最大质量为 g。
(3)利用此装置可以测算出石块的密度,操作如下:如图乙所示,将石块放入小筒中,读出大筒上的示数为250g;如图丙所示,将此石块沉入水中,读出大筒上的示数为100g,则该石块的密度ρ= kg/m3。
(4)如果(3)中的操作顺序换成先丙图再乙图,则石块密度的测量值将 。
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