10.2阿基米德原理-2024-2025学年八年级物理下册同步知识导航与微点作业（人教版2024）

初中物理新教材知识导航与微点作业 第十章《浮力》 10.2阿基米德原理 知识导航与规律点拨 一、相关链接知识复习： （1）浸在液体（或气体）中的物体，受到的浮力方向总是_____________，浮力的施力物体是_________； （2）浮力产生的原因实质是：液体对浸入其中的物体，上下表面会产生一个___________。 （3）浮力的大小只取决于液体的_______和________， 而与物体自身的质量、密度、形状、运动状态等都________关。 （4）浮力的方法有: a. 浮力的测量：F =____________ ； b. 浮力的实质：F =____________ 。 二、阅读P53页的内容和P54页的“实验”，完成下面的知识疏理：阿基米德原理 实验 过程 A测出物体重力G； C读出物体浸入水中后测力计示数F示 ； D测出小桶重力G0； E测出小桶和溢出水的总重力G总； ⑤最合理的顺序是 。 分析 由上面测量的量可求出：物体浸入水中受到的浮力F浮 =____________；被物体排开的水的重力G排 =____________； 比较F浮 与G排的大小关系得出结论。 结论 实验结果表明：浸入液体中的物体会受到____________的浮力， 浮力的大小等于____________________________________。 公式 求浮力的公式： F浮 = = = 。 注意 溢水杯中的水要先 ，若水面低于溢水口， 则溢出水的G排 将 F浮 (选＜、＝、＞)，得不到正确的结论。 适用范围 阿基米德原理适用于求液体的浮力，也适用于求气体的浮力。 讨论 ①由公式 F浮= ρ液 g V排 可知：液体对物体的浮力大小只取决于液体的 和液体被 ，与物体自身的质量、密度、形状、体积等都 关。 ②物体虽然浸在液体中，但如果它的下表面没有受到液体的压力，则它就 (有、没有)受到液体浮力的作用。例如桥墩、打入水底的木桩等等。 【竖直向上 液体（或气体）压力差 密度 物体浸入液体的体积 无 F向上－F向下 DACE G－F示 G总－ G0 G排 m排g ρ液gV排 与溢水口相平 ＜ 密度 排开的体积 无 没有】 微点作业 一、单选题 1．体积相等的铜球、铝球、木块浸没在液体中，如图所示，它们受到的浮力（　　） A．铜球最大 B．铝球最大 C．木块最大 D．一样大 2．把重0.5N的物体放入盛有水的烧杯中，排出的水所受的重力为0.3N，则物体受到的浮力（　　） A．可能为0.4N B．可能为0.2N C．一定为0.5N D．一定为0.3N 3．如图所示是我国最先进的潜水器“潜龙三号”。潜水器在水面下匀速下潜的过程中（假定海水的密度不变），受到的浮力和潜水器下表面受到的压强（　　） A．浮力变大，压强变大 B．浮力不变，压强变大 C．浮力不变，压强不变 D．浮力变大，压强不变 4．如图所示，放在水平桌面上的溢水杯盛满水，在弹簧测力计下挂一个实心金属块，弹簧测力计示数为F1（如图甲）；将金属块缓慢浸没水中（未接触溢水杯底），溢出的水流入小烧杯，弹簧测力计的示数为F2（如图乙）。下列说法正确的是（　　） A．水对溢水杯底部的压强关系为 B．水对溢水杯底部的压力关系为 C．金属块受到的浮力 D．金属块排开水的体积等于 5．如图所示，放在水平桌面上的三个完全相同的容器内，装有适量的水，将A、B、C三个体积相同的正方体分别放入容器内，待正方体静止后，三个容器内水面高度相同。则三个物体的密度大小关系为（　　） A． B． C． D． 6．一个金属圆柱体悬挂在弹簧测力计下面，现将圆柱体慢慢浸入水中直至水中深处，则圆柱体在浸入水的过程中，下列说法正确的是（　　） A．弹簧测力计示数保持不变 B．弹簧测力计示数先减小后不变 C．池内的水面高度不变 D．池内的水面高度下降 7．甲、乙两物体的密度之比为3：5，质量之比为3：4，现将它们完全浸没在水中，则它们受到的浮力之比F甲：F乙为（ ） A．3：5 B．4：5 C．4：3 D．5：4 二、填空题 8．由阿基米德的故事可知，物体排开液体的体积越大、液体的密度越大，它所受的浮力就 。浮力的大小跟排开液体所受的 也密切相关。 9．一个体积为800cm3的木块放在水中静止时有露出水面，则木块受到的浮力为 N，如果把它浸没在水中受到的浮力将 （选填“增大”“减小”或“不变”）。（水的密度ρ=1.0×103kg/m3，g取10N/kg） 10．如图所示，将棱长为5cm的实心正方体木块轻轻放入装满水的溢水杯中，木块静止时，从杯中溢出水的质量为0.1kg，木块受到的浮力是 N，木块的密度是 kg/m3，木块下表面受到水的压强是 Pa。（g取10N/kg） 11．如图所示，重为5N的木块A，在水中处于静止状态，此时绳子的拉力为3N，若绳子突然断了，木块A在没有露出水面之前，所受浮力的大小是 N，木块的体积是 ，木块的密度是 。（取10N/kg） 12．有甲、乙两个溢水杯，甲溢水杯盛满酒精，乙溢水杯盛满某种液体。将一不吸水的小球轻轻放入甲溢水杯中，小球下沉到杯底，溢出酒精的质量是40g；将小球从甲溢水杯中取出擦干，轻轻放入乙溢水杯中，小球漂浮且有的体积露出液面，溢出液体的质量是50g，已知ρ酒精＝0.8×103kg/m3，则液体的密度为 ，小球的密度为 。 13．如图甲所示，将物体A系在弹簧测力计的挂钩上，在空气中测出物体A的重力，然后再分别如图乙和图丙所示，将物体A依次浸没在水和未知液体中，根据三个图中弹簧测力计的示数，可计算出图丙中未知液体的密度为 kg/m3。（从水中取出物体A并擦干其表面的水，） 三、实验题 14．下列A、B、C、D四幅图是“探究浮力的大小与排开水所受重力关系”的过程情景。请根据图示完成下面的填空。 (1)实验中所用圆柱体的重力为 N；在情景图B中存在的错误是 ； (2)纠正错误后，继续实验，在情景C中圆柱体受到的浮力F浮= N；圆柱体排开的水所受的重力G排= N； (3)实验结果表明：浸在水中的物体受到的浮力 物体排开水所受到的重力； (4)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．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．用原来的方案将圆柱体换成体积与其不同的铁块进行实验 【拓展设问】 (5)有同学设计如图E所示的方案来探究，该方案具有的优点是___________。 A．实验前溢水杯可以不盛满水 B．实验器材生活化，实验中弹簧测力计示数稳定 C．一次实验就能找出普遍规律 15．兴趣小组探究影响浮力大小的因素。 (1)提出如下猜想 猜想1：与物体浸在液体中的深度有关 猜想2：与物体浸在液体中的体积有关 猜想3：与液体的密度有关 小组为验证上述猜想，用弹簧测力计、4个相同的小长方体磁力块、2个分别盛有水和盐水的烧杯等，按图甲步骤进行实验： ①利用磁力将4个磁力块组合成长方体物块； ②根据图A、B、C的测量结果，小明认为猜想1是正确的，小华却认为不一定正确。你觉得小华的理由是 ； ③小华为了证明自己的想法，利用上述器材设计实验D，根据A、B、D的测量结果，可得：浮力大小与物体浸在液体中的深度无关，请在图D中画出她实验时长方体物块的放置图 ； ④根据 的结果，可得出浮力大小与物体浸在液体中的体积有关。 ⑤根据图A、C、E的结果，得出浮力大小还与 有关。 (2)小华把4个磁力块组合成图乙，她还能探究浮力大小与 的关系； (3)由以上实验可以测出磁力块的密度为 g/cm3，图E中盐水的密度为 g/cm3；（已知水=1.0×103kg/m3） (4)爱思考的小明又进一步研究水产生的浮力与水自身重力的关系，设计了如下实验：取两个相同的容积均为300mL的一次性塑料杯甲、乙（杯壁厚度和杯的质量不计），甲杯中装入50g水，乙杯中装入100g水，然后将乙杯放入甲杯中，发现乙杯浮在甲杯中。这时甲杯中水产生的浮力为 N；这个实验说明，液体 （选填“能”或“不能”）产生比自身重力大的浮力。（g取10N/kg） 16．某实验小组利用弹簧测力计、石块、溢水杯等器材按照如图所示的步骤，探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系。 (1)石块的重力大小为 N； (2)把石块浸没在盛满水的溢水杯中，石块受到的浮力大小为 N，石块排开水所受的重力可由 （填字母）两个步骤测出； (3)由以上步骤可初步得出结论：浸在液体中的物体所受浮力的大小等于 ； (4)为了减小实验误差，你认为最合理的实验顺序是 ； (5)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__________（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不同的铁块进行实验 四、计算题 17．如图甲所示，利用缆绳把水下一个圆柱体以较小的速度匀速打捞出水面．图乙是此过程中拉力F随时间t变化的图像，设t=0时开始拉圆柱体（不计绳重和水的阻力，g取10N/kg）。 (1)图乙中哪段表示圆柱体被完全打捞出水面？从A到B的过程中，圆柱体下表面受到水的压强怎样变化？ (2)求圆柱体的质量； (3)求圆柱体完全浸没在水中时受到的浮力； (4)求圆柱体的密度。 18．如图所示是某学校科技小组设计的自动冲刷厕所的水箱原理图，水箱中浮筒是重为2N的空心圆柱体，其底面积1×10-2m2。放水阀门是质量和厚度均不计的圆片，其面积为5×10－3m2，放水阀门能将排水管口恰好盖严，阀门上固定一根质量和体积均不计的细线与浮筒相连，细线的长度为L。当水箱中的水深h=0.25m时，浮筒在水中处于竖直状态，且细线刚好能拉开放水阀门放水。求放水阀门刚好被细线拉开时：（已知ρ水=1.0×103kg/m3） (1)放水阀门受到水的压强； (2)细线对放水阀门的拉力； (3)细线的长度。 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 答案 D A B C D B D 1．D 【详解】由图可知，铜球、铝球和木块均浸没在液体中，三者体积相同，故排开液体体积相等，由可知，它们受到的浮力一样大，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 2．A 【详解】由阿基米德原理可知，浸在液体中的物体受到的浮力等于排开液体的重力，由于排出的水的重力为0.3N，如果原来烧杯中的水是满的，则物体的浮力是0.3N；如果原来烧杯中的水是不满的，则物体排出的水要比0.3N大，故物体受到的浮力可能大于0.3N，不可能小于0.3N，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 3．B 【详解】潜水器在水面下匀速下潜，海水的密度不变，潜水器浸没在水中，其排开水的体积不变，根据 可知，潜水器受到的浮力不变。由于潜水器在水中的深度逐渐增加，而海水密度不变，所以根据公式可知，潜水器受到的压强变大。 故选B。 4．C 【详解】AB．溢水杯盛满水后，金属块浸入过程中，溢水杯的液面高度不变，根据液体压强公式可知水对溢水杯底部的压强关系为，由压强公式可知，溢水杯底面积不变，水对溢水杯底部的压力关系为，故AB错误； C．根据称重法测浮力，F1相当金属块重力，F2为浸没时的拉力，故金属块受到的浮力 故C正确； D．根据阿基米德原理，金属块排开水的体积等于 故D错误。 故选C。 5．D 【详解】已知三个正方体的体积相同，由图可知，三个正方体排开水的体积关系为，根据可知，浮力的大小关系为，由图可知，和处于漂浮，处于悬浮，则由浮沉条件可知：，，，由于，所以；由于正方体的体积相同，所以根据可知，物体密度的大小关系。 故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 6．B 【详解】当金属块慢慢放入水中，排开水的体积逐渐变大，池内的水面高度升高，根据阿基米德原理知道金属块受到的浮力变大；此时金属块受到的浮力等于铁块重减去弹簧测力计的示数（），由此可知弹簧测力计的读数变小；当金属块全部浸没在水中后，排开水的体积不变，受到的浮力不变，弹簧测力计的示数不变，即弹簧测力计示数先减小后不变。 故选B。 7．D 【详解】由题知m甲∶m乙=3∶4，ρ甲∶ρ乙=3∶5 由公式可知， 又知道两球都浸没在液体中，则V排=V物，甲乙两球排开的液体体积之比 又因为F浮=ρ液gV排，浸没在同种液体中，所以甲、乙两球所受浮力之比 故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 8． 越大 重力 【详解】[1]根据阿基米德原理可知，当物体排开液体的体积越大、液体密度越大时，浮力越大。 [2]根据阿基米德原理，浮力大小等于物体排开液体所受的重力，则浮力的大小跟排开液体所受的重力密切相关。 9． 6 增大 【详解】[1]木块排开水的体积 木块受到的浮力为F浮=ρgV排=1×103kg/m3×10N/kg×6×10-4m3=6N [2]如果把它浸没在水中，排开水的体积变大，根据F浮=ρgV排可知，木块受到的浮力增大。 10． 1 400 【详解】[1]根据阿基米德原可知，木块受到的浮力为 [2]对木块受力分析可知，木块竖直方向受到的重力和浮力是一对平衡力，大小相等，即 木块的质量为 木块的体积为 由可知，木块的密度为 [3]已知木块上表面不在水中，所以上表面的压力为0，由可知，下表面的压力为 木块的面积为 由可知，木块下表面受到水的压强为 11． 8 800 【详解】[1]图中静止的木块，受到竖直向上的浮力，竖直向下的绳子的拉力和重力，根据平衡力可得，木块受到的浮力为 绳子断开时，木块未露出水面之前，排开水的体积不变，所受浮力不变，仍为8N。 [2]因木块浸没水中时，排开水的体积和自身的体积相等，由可得，木块的体积为 [3]则木块的密度为 12． 1.1×103kg/m3 1×103kg/m3 【详解】[1][2]由题意知小球放入乙液体中处于漂浮状态，故 F浮乙＝G＝G排 故小球的质量为 m＝m排＝50g 由题意可知，在甲中小球下沉，小球的体积就等于排开酒精的体积，据可得小球的体积为 所以小球的密度为 因为小球在乙中漂浮，所以F浮＝G，根据阿基米德原理有 ……① G＝ρ球gV……② 故将①②带入F浮＝G可得 所以 13． 【详解】由图甲可知，物体的重力为2.7N，由图乙可知，将其完全浸没在水中时，弹簧测力计示数为1.7N，由称重法可知物体浸没在水中时受到的浮力为 由可知，物体的体积为 由图丙可知，物体浸没在未知液体中时，弹簧测力计示数为1.9N，则由称重法可知物体浸没在该液体中时受到的浮力为 由可知，该未知液体的密度为 14．(1) 4 溢水杯中的水的高度未达到溢水口处 (2) 1 1 (3)等于 (4)A (5)B 【详解】（1）[1]据B图可知，弹簧测力计的分度值是0.2N，则物体的重力为4N。 [2]要测量物体浸没后排出水的重力，需要将溢水杯中装满水，图中溢水杯中的水的高度未达到溢水口处，即溢水杯中未装满水。 （2）[1]C图中弹簧测力计的示数为3N，根据称重法可得，物体受到的浮力为 [2]根据A、D两步骤可得，圆柱体排开的水所受的重力为 （3）根据上式实验数据可得，浸在水中的物体受到的浮力等于其排开水所受的重力。 （4）实验中为了得到普遍规律，需要换用不同的液体或不同体积的物体进行多次实验，采用原器材原物体进行实验得到的结论不具有普遍性，操作不合理，故A符合题意。 （5）A．实验前溢水杯必须盛满水，否则测出的浮力与溢出水的重力大小不相等，故A不符合题意； B．据图可知，实验器材生活化，实验中弹簧测力计示数稳定，便于读数，故B符合题意； C．一次实验不能找出普遍规律，根据一次实验得出的结论具有偶然性，故C不符合题意。 故选B。 15．(1) 未控制物体浸在液体中的体积相同 液体的密度 (2)物体形状 (3) 1.25 1.125 (4) 1 能 【详解】（1）[1]B、C两次虽然物体浸入液体中的深度不同，但没有保证物体浸入液体中的体积相同。 [2]要保证浸入液体中的体积相同而浸入液体中的深度不同，可以将等体积的物体水平悬挂使其一半的体积浸入到液体中，如下图所示： [3]由A、B、C可知，在液体密度相同时，物体浸入液体中的体积不同，物体所受浮力不同，所以根据A、B、C的结果，可得出浮力大小与物体浸在液体中的体积有关。 [4]图A、C、E中，物体浸入液体中的体积相同，但液体密度不同，且其所受浮力也不同，所以根据图A、C、E的结果，得出浮力大小还与液体的密度有关。 （2）图乙所示的物体虽然整体体积未发生改变，但形状发生了改变，所以可以用来探究浮力大小与物体形状的关系。 （3）[1]由A图可知，物体所受重力为0.8N，由重力公式变形可得该物体的质量 由A、C两图可知，该物体浸没在水中时受到的浮力F1=0.8N-0.16N=0.64N，由阿基米德原理可得该物体的排开液体的体积 因为物体浸没在水中，所以物体的体积等于物体排开液体的体积，则物体的密度 [2]由A、E可知，该物体浸没在盐水中时所受浮力F2=0.8N-0.08N=0.72N 由阿基米德原理可得盐水的密度 （4）[1][2]因为乙杯漂浮在甲杯中，所以乙杯所受浮力等于乙杯和水的总重力（杯的重力不计），即F乙=G乙=m乙g=100×10-3kg×10N/kg=1N 甲杯中水的重力小于乙杯的重力，所以液体能产生比自身重力大的浮力。 16．(1)3.8 (2) 1.4 C、D (3)物体排开液体所受重力的大小 (4)DABC (5)A 【详解】（1）由图A可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，弹簧测力计示数为3.8N，则小石块受到的重力为3.8N。 （2）[1]由图B可知，小石块浸没在水中受到的拉力为2.4N，则小石块受到的浮力大小为 [2]石块排开水所受的重力，可用小桶和排开水的总重力减去小桶的重力得到，所以可由C、D两个步骤测出。 （3）由C、D两图可知，小桶和排开水的总重力为2.6N，小桶的重力为1.2N，则石块排开水的重力为 由于小石块受到的浮力等于石块排开水的重力，所以可初步得出结论：浸在液体中的物体所受浮力的大小等于物体排开液体所受重力的大小。 （4）由于将小桶中的水倒出去时，不能将小桶中的水倒干净，所以测量石块排开水的重力有误差，故先测量空桶的重力，再测量小桶和排开水的总重力，能减小误差，则最合理的实验顺序是DABC。 （5）A．用原来的方案和器材多次测量取平均值，只能减小测量误差，不能寻找普遍规律，所以不合理，故A符合题意； B．用原来的方案将水换成酒精进行实验，采用不同密度的液体进行实验，可避免实验的偶然性，寻找普遍规律，故B不符合题意； 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，不同体积的铁块可改变排开液体的体积，使实验次数增多，可避免实验的偶然性，寻找普遍规律，故C不符合题意。 故选A。 17．(1)见详解 (2)60kg (3)200N (4)3×103kg/m3 【详解】（1）物体完全在水中上升过程中受到浮力不变，拉力不变，为AB段，当部分露出水面时，浮力减小，拉力增加，为BC段，完全露出水面后，不受浮力，拉力等于重力，为CD段，故CD段表示圆柱体被完全打捞出水面；在从A到B的过程中，圆柱体下表面受到水的压强逐渐变小。 （2）由图乙可知，CD段缆绳的拉力不变，此时圆柱体位于空中，由二力平衡条件可得，圆柱体的重力 由可得，圆柱体的质量 （3）由图乙可知，圆柱体完全浸没在水中时，缆绳的拉力不变，则圆柱体完全浸没在水中时受到的浮力 （4）因为物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等，所以由可得，圆柱体的体积 圆柱体的密度 18．(1)2.5×103Pa (2)12.5N (3)0.105m 【详解】（1）由可知，放水阀门受到水的压强 （2）放水阀门受到水的压力 则刚好能拉开阀门放水的拉力 （3）浮筒受到的浮力 则浮筒排开水的体积 浮筒浸入水中深度 细线的长度 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$