第9讲 浮力的计算(基础版)(5题型+课后练习)----2024-2025学年人教版物理八年级下学期
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第9讲 浮力的计算(基础班)
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题型1:称重法测浮力的大小
题型2:阿基米德原理的应用
题型3:特殊情况下浮力的计算
题型4:物体的沉浮条件的应用
题型5:浮力的应用
知识梳理·温故知新
一、浮力的计算
1. 称重法(适用于测空气中和液体中的物体浮力)
(1)原理:物体在空气中的重力G与浸没在液体中时弹簧测力计的示数之差即为浮力。
(2)公式:
2. 阿基米德原理法(普适性公式)
(1)原理:浮力大小等于物体排开液体(或气体)所受的重力。
(2)公式:(若物体浸没,;若漂浮,)
3. 漂浮或悬浮条件法(适用于平衡状态的物体)
(1)原理:当物体漂浮或悬浮时,浮力等于物体自身重力。
(2)漂浮:物体静止在液面上,,且;
(3)悬浮:物体浸没在液体中静止,,且;
4. 压力差法(适用于规则形状物体的理论推导)
(1)原理:浮力产生的原因是物体上下表面受到液体的压力差。
(2)公式:
【注意】上表面压力 可能为零(物体处于漂浮状态),下表面的压力也可能为零(物体底部与容器底部紧密接触)。
5. 浮力计算公式的总结对比
方法
适用场景
关键条件
称重法
弹簧测力计测量浮力
需测物体在空气中和液体中的示数
阿基米德法
任何情况下的浮力计算
已知ρ液和 V排
浮沉条件法
物体漂浮或悬浮时
物体处于平衡状态
压力差法
理论分析浮力产生原因
已知物体上下表面的压力
解题思路:先判断物体状态(浸没、漂浮、悬浮),再选择对应方法;复杂问题需结合多个公式(如阿基米德原理 + 浮沉条件)求解。
二、物体的沉浮
浸在液体中的物体同时受到浮力和重力的作用,物体在液体中的浮与沉取决于浮力与重力的关系.如下:
上浮
下沉
漂浮
悬浮
沉底
F浮______G物
F浮______G物
F浮______G物
F浮______G物
F浮+F支=G物
ρ液 _____ρ物
ρ液 _____ρ物
ρ液 _____ρ物
ρ液 _____ρ物
ρ液 _____ρ物
物体处于动态,受到的是非平衡力
物体处于静止状态,受平衡力
【答案】: > < == > < > = <
经典好题
题型1:称重法测浮力的大小
【典例1】如图所示,将重为20N的物体浸没在水中后,此时弹簧测力计的示数为15N,则物体受到的浮力为 N;若此时物体上表面受到水的压力为2N,则其下表面受到水的压力为 N。
【答案】 5 7
【详解】[1]如图所示,将重为20N的物体浸没在水中后,弹簧测力计的示数减小了5N,此时物体受到平衡力作用,受到竖直向下的重力,竖直向上的拉力和浮力,在竖直方向上合力为零,所以弹簧测力计减少的示数5N就等于物体受到的浮力。
[2]物体受到的浮力是由物体在液体中受到向上和向下的压力差形成的,若此时物体上表面受到水的压力为2N,则其下表面受到水的压力为
【变式1-1】把重15N的一个实心物块挂在弹簧测力计上,浸没在水中后,弹簧测力计的示数是5N,则此时物块受到水的浮力为 N,该物块的体积是 m3。
【答案】 10 1×10−3m3
【详解】[1]由称重法测浮力可知,石块受到的浮力为
[2]由可得排开液体的体积
因为物块浸没水中,所以物体的体积
【变式1-2】一个物体挂在竖直放置的弹簧测力计的挂钩上,静止时弹簧测力计的示数是3N,若将物体浸入水中,静止时弹簧测力计的示数为1.8N。由此可知物体重为 N,水对物体的浮力是 N,水对物体上下表面的压力差是 N。
【答案】 3 1.2 1.2
【详解】[1]在空气中静止时弹簧测力计的示数是物体的重力,根据题意知道,物体重为3N。
[2]水对物体的浮力
[3]根据浮力产生的原因知道,水对物体上下表面的压力差是
题型2:阿基米德原理的应用
【典例2】用弹簧测力计测出一个物体重为5N,然后将该物体的一半浸入盐水,这时弹簧测力计的示数变为4N。若该物体浸没在盐水中,物体受到的浮力是( )
A.1N B.2N C.5N D.9N
【答案】B
【详解】将该物体的一半浸入盐水时,其受到的浮力
若将其全部浸没在盐水中,排开盐水的体积变为原来的2倍,由可知,此时物体受到的浮力
故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
【变式2-1】将质量为1kg的物体,轻轻放入盛满清水的溢水杯中,物体完全浸没,溢出0.3kg的水,则它所受到的浮力为 N,此物体排开液体的体积为 。()
【答案】 3 3×10−4
【详解】[1]物体浸没在装满水的溢水杯中,静止后溢出水的质量为0.3kg,根据阿基米德原理可知物体受到的浮力为
[2]物体排开液体的体积为
【变式2-2】将一个重为3N的金属球挂在弹簧测力计下端浸没在水中,如图所示。则金属球的质量为 ,金属球所受的浮力为 ,金属球的体积为 。(,)
【答案】 0.3kg 1N 10-4m3
【详解】[1]由公式G=mg可知,金属球的质量为
[2]由称重法测浮力可知,金属球所受的浮力为
[3]由公式可知,金属球的体积为
题型3:特殊情况下浮力的计算
【典例3】下列A、B、C、D四幅图是“验证阿基米德原理”的过程情景。
(1)实验中所用的金属块重 N;
(2)在情景图B中存在的错误是 ;
(3)纠正错误后,继续实验,由情景BC可知,金属块受到的浮力 N;
(4)由情景AD可知,金属块排开水的重力 N;
(5)实验结果表明:浸在水中的物体受到的浮力 物体排开水的重力。(选填“大于”、“等于”或“小于”)
【答案】(1)4;(2)溢水杯未注满水;(3)1;(4)1;(5)等于
【详解】(1)由图B可知,此时测力计的示数为4N,实验中的所用圆柱体的重力为4N。
(2)圆柱体放入水中前,溢水杯中的水应该满的,否则溢出水的体积将小于物体排开水的体积,所以,在情景图B中存在的错误是溢水杯未注满水。
(3)由图C可知,圆柱体浸没在水中时,弹簧测力计的示数FC=3N,由称重法可得,圆柱受到的浮力为
(4)由图D可知,小桶和水的总重力G总=2N;由图A可知,空小桶的重力G桶=1N,则圆柱体排开水所受的重力为
(5)由(3)(4)可知,浸在水中的物体受到的浮力等于物体排开水所受到的重力,即。
【变式3-1】如图所示,一质量为500g的木块放入水中静止后有的体积露出水面,此时木块所受浮力大小为 N;木块的密度为 。若用手将木块压入水中使木块刚好完全浸没,此时手对木块施加力的大小为 N。(,)
【答案】 5 0.8×103 1.25
【详解】[1]木块漂浮在水面上,根据物体的浮沉条件可知,此时木块受到的浮力大小等于木块的重力,即
[2]木块漂浮,此时木块受到浮力大小等于木块的重力,则有
可得
木块放入水中静止后有的体积露出水面,所以
可得
[3]木块的体积为
木块刚好完全浸没时受到的浮力为
手对木块施加力的大小为
【变式3-2】如图所示,一体积为10-3m3的立方体木块,在水中静止时,刚好有四分之一露出水面。求:
(1)木块受到的浮力;
(2)木块的质量;
(3)木块的密度;
(4)若用手将木块缓慢压入水中,当木块没入水中时,手对木块的压力。
【答案】(1)7.5N;(2)0.75kg;(3)0.75×103kg/m3;(4)2.5N
【详解】解:(1)木块的体积V木=10-3m3,则木块受到浮力
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg××1×10-3m3=7.5N
(2)木块漂浮,则G木=F浮=7.5N,木块的质量
(3)木块的密度
(4)木块完全浸没后的浮力F浮′=ρ水gV排′=ρ水gV木=1×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=10N
木块完全浸没时F浮′=F压+G木
手对木块的压力F压=F浮′﹣G木=10N﹣7.5N=2.5N
答:(1)木块受到的浮力为7.5N;
(2)木块的质量为0.75kg;
(3)木块的密度为0.75×103kg/m3;
(4)手对木块的压力为2.5N。
【变式3-3】如图甲,用轻质细线将一不吸水的木块悬挂在弹簧测力计下,静止时测力计读数为3N;如图乙,将该木块静置于平放的盛水容器中,木块有的体积露出水面;如图丙,用竖直向下的力F压该木块时,木块刚好全部浸入水中且静止。已知水的密度为,g取10N/kg,求:
(1)图乙中木块所受的浮力大小;
(2)木块的体积;
(3)图丙中F的大小。
【答案】(1)3N;(2);(3)2N
【详解】解:(1)图甲中,因为弹簧测力计的示数是3N,所以木块的重力为3N,又因为木块漂浮,故,所以乙图中木块的浮力为3N。
(2)因为,则木块的体积为
(3)用竖直向下的力F将木块缓慢压入水中,静止时,木块上表面恰好与水面相平,此时物体排开水的体积
此时物体受到的浮力
根据可知,竖直向下的力
答:(1)图乙中木块所受的浮力大小为3N;
(2)木块的体积;
(3)图丙中F的大小为2N。
题型4:物体的沉浮条件的应用
【典例4】密度计是物体位于漂浮条件下的一个应用;如图所示密度计分别放入甲、乙两液体中静止时,液面分别在密度计上的A、B两刻度位置,由此可知,两液体的密度关系 ,密度计在两液体中所受的浮力 。(均选填“>”“<”或“=”)
【答案】 < =
【详解】[1][2]在两种液体内密度计处于漂浮状态,根据物体的浮沉条件可知浮力与重力相等,故两种液体内所受浮力相同,即。由图可知,密度计在位置A时排开液体的体积大,由得,甲液体的密度小,所以。
【变式4-1】若导弹护卫舰从大海驶入珠江,下列分析正确的是( )
A.浮力变小,舰体上浮一些 B.浮力变大,舰体下沉一些
C.浮力不变,舰体下沉一些 D.浮力不变,舰体上浮一些
【答案】C
【详解】导弹护卫舰无论在海里还是在江里始终漂浮,根据物体的浮沉条件可知浮力大小不变,江水的密度小,根据可知,变大,所以护卫舰要下沉,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
【变式4-2】一艘总质量为30t的货船在东海匀速航行时,它排开海水的质量为 kg;货船驶入长江时,船身会 (选填“上浮”或“下沉”)一些;在码头将货物卸下后,河水对船底压强将变 ;船受到的浮力变 。
【答案】 3×104 下沉 小 小
【详解】[1]一艘总质量为30t的货船在东海匀速航行时,由阿基米德原理可得
又因为船漂浮在水面,则有
所以,即
[2]由于船在河里与海里受到的浮力相同,水的密度比海水的密度小,根据可知排开水的体积变大,即船身会下沉一些。
[3]在码头将货物卸下前后,船都漂浮,因为,船和货物总重变小,所以船受到的浮力变小。
[4]因为,所以排开水的体积减小,船将上浮一些,船底所处的深度减小,由液体压强公式可知,河水对船底压强将变小。
题型5:浮力的应用
【典例5】如图所示,将一盛有水的圆柱形容器置于水平桌面上,用细线将一个小球固定在容器底部,当小球完全浸没在水中静止时,细线对小球的拉力为 F。已知小球的重力 G=8N,小球的体积为 10-3m3,水的密度 ρ=1.0×103kg/m3,g 取 10N/kg。求:
(1)小球完全浸没在水中静止时,所受浮力的大小;
(2)细线对小球的拉力 F 的大小。
【答案】(1) 10N;(2) 2N
【详解】(1) 根据阿基米德原理
(2) 此时小球处于平衡状态,分析小球受力情况,分别受重力,方向竖直向下,浮力,方向竖直向上,绳子拉力,方向竖直向下,所以,
答:(1) 小球完全浸没在水中静止时,所受浮力的大小为10N。
(2) 细线对小球的拉力 F 的大小为2N。
【变式5-1】如图所示,圆柱形容器中盛有水,有一个重5N,体积为1×10-3m3的实心小球被细线系在容器底部,水深0.5m。(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)水对容器底的压强;
(2)小球受到的浮力;
(3)细线对小球的拉力。
【答案】(1);(2);(3)5N
【详解】解:(1)水对容器底的压强为
(2)因为小球此时全部浸没在液体中,所以
此时小球受到的浮力为
(3)由于小球在细线的拉力作用下在水中静止,则小球受竖直向下的重力、细线的拉力、竖直向上的浮力,因为小球静止,所以受力平衡,因为小球静止,所以小球竖直方向上受力平衡,可得
细线对小球的拉力
答:(1)水对容器底的压强;
(2)小球受到的浮力;
(3)细线对小球的拉力。
【变式5-2】如图,容器内装有足量的水,现通过定滑轮用弹簧测力计拉正方体木块,使它全部浸没在水中.已知木块的体积为1×10-3m3,弹簧测力计的示数为4N,不计绳重、摩擦,求:
(1)木块受到的浮力;
(2)木块的质量.
【答案】(1)10N;(2)0.6kg
【详解】(1)木块受到的浮力:F浮=ρ液gV排=1×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N;
(2)木块受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和竖直向下的拉力,木块的重力G=F浮-F=10N-4N=6N,木块的重力m==0.6kg.
答:(1)木块受到的浮力是10N;
(2)木块的质量是0.6kg.
课后提升·查漏补缺
一、单选题
1.重为G的金属块A 挂在弹簧测力计上且静止在水面下,如图所示,弹簧测力计的示数为F。忽略绳的质量和体积,当剪断连接金属块与测力计的细线时,金属块所受浮力的大小为( )
A.G B.G-F C.G+F D.大于 G-F, 小于 G
【答案】B
【详解】重为G的金属块A挂在弹簧测力计上且静止在水面下,弹簧测力计的示数为F,则金属块受到的浮力为
F浮=G-F
当剪断连接金属块与测力计的细线时,金属块排开水的体积不变,所受浮力不变,仍为G-F,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
2.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,细杆对木块的力大小为( )N
A.5 B.4 C.12 D.8
【答案】A
【详解】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,木块受到的浮力为上下表面的压力差,故木块受到的浮力为
木块静止,受力平衡,细杆对木块的力等于浮力减重力,即
故选A。
3.如图所示,当吊在弹簧测力计下的物体浸在水中的体积为物体体积的时,弹簧测力计的示数为4N;当物体浸在水中的体积为物体体积的时,弹簧测力计的示数为1N。从弹簧测力计上取下物体将其缓慢的放入水中(容器足够大,水足够多),则物体静止时受到的浮力为( )
A.18N B.14N C.10N D.8N
【答案】C
【详解】当吊在弹簧测力计下的物体浸在水中的体积为物体体积的时,弹簧测力计的示数为4N,所以可得
即
当物体浸在水中的体积为物体体积的时,弹簧测力计的示数为1N,所以可得
由①-②解得
当从弹簧测力计上取下物体将其缓慢的放入水中,假设其全部浸没,那么它受到的浮力
将
代入
解得
因为
所以,取下物体将其缓慢的放入水中,物体漂浮,则物体静止时受到的浮力为10N,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
4.如图所示,小鱼吐出的泡泡在温度恒定的水中上升的过程中逐渐变大,分析气泡受到的压强、浮力的变化情况,则下列判断正确的是( )
A.压强变大,浮力变小
B.压强变小,浮力变大
C.压强、浮力变小
D.压强、浮力变大
【答案】B
【详解】气泡在温度恒定的水中上升过程中,所处的深度减小,由p=ρgh可知所受的压强变小,因为气泡在上升过程中体积变大,根据F浮=ρ液V排g可知,气泡所受的浮力变大。
故选B。
5.图所示的是将一个实心金属块悬挂在弹簧测力计下,然后放置在空烧杯中,不碰杯底和杯壁,向空烧杯中缓慢倒入水直至将烧杯加满,已知水面到容器底的距离为h,在此过程中,能正确反映弹簧测力计示数F和水面到容器底距离h关系的图像是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】刚开始时,水没有接触金属块,测力计的拉力等于金属块的重力,所以刚开始拉力大小不变。继续加水,随着水的深度逐渐加深,金属块排开水的体积逐渐增大,由可知,金属块受到的浮力逐渐增大,拉力等于重力减浮力,所以拉力逐渐减小,等金属块完全浸没后,排开液体的体积不再发生变化,浮力不再变化,则拉力也不再变化,即整个过程中拉力的变化情况是:先不变,后逐渐减小,金属块浸没后,又不再变化。
故选B。
二、填空题
6.一金属圆柱体挂在弹簧测力计下,弹簧测力计的示数为7.8N,将它浸没到水中,弹簧测力计的示数为6.8N,它在水中所受的浮力为 N,当它上表面受水的压力为2.5N时,它下表面受水的压力为 N。
【答案】 1.0 3.5
【详解】[1]金属圆柱体浸没到水中时弹簧测力计的示数比金属圆柱体在空气中时弹簧测力计的示数小,这是因为圆柱体受到水给它的浮力的结果,金属圆柱体在水中所受的浮力
[2]由浮力的实质
所以圆柱体下表面受水的压力
7.如图所示,将一重为18N,体积为2×10-3m3的蜡块用细线系在弹簧测力计的挂钩上,将它缓慢地浸入酒精中(酒精没有溢出),此过程中酒精对容器底的压强 (选填“变大”、“变小”或“不变”),当该蜡块浸没在酒精中时受到的浮力是 N,弹簧测力计的示数是 N(g=10N/kg,ρ酒精=0.8×103kg/m3)。
【答案】 变大 16 2
【详解】[1]在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都相等;深度越深,压强越大;液体的密度越大,压强越大。将蜡块缓慢地浸入酒精中,酒精没有溢出,此过程中酒精到容器底的深度增加了,所以酒精对容器底的压强变大。
[2]当该蜡块浸没在酒精中时,由阿基米德原理可知
蜡块浸没在酒精中时受到的浮力是16N。
[3]由二力平衡可知
弹簧测力计的示数是2N。
8.质量为1.5kg的木块,漂浮在水面上,有的体积露出水面,则木块所受浮力为 N,木块的密度为 kg/m3。
【答案】 15 0.6×103
【详解】[1]木块漂浮在水面上,浮力等于重力,木块所受浮力为
F浮=G=1.5kg×10N/kg=15N
[2]木块有的体积露出水面,它排开水的体积是木块体积的,根据F浮=ρ液V排g可得
ρ液V排g=ρ木V木g
则有
所以木块的密度为0.6×103kg/m3.
9.如图所示,盛满水的容器放在水平面上,一个体积为,密度为的不吸水的木块漂浮在水面,木块所受浮力大小为 ,木块漂浮时有 体积露出水面。(已知)
【答案】 0.48N 32
【详解】[1]木块的质量为
木块漂浮在水面上,浮力等于重力,故浮力的大小为
[2]木块漂浮时,排开液体的体积为
露出水面的体积为
10.如图所示,一质量为500g的木块放入水中静止后有的体积露出水面,此时木块所受浮力大小为 N;木块的密度为 。若用手将木块压入水中使木块刚好完全浸没,此时手对木块施加力的大小为 N。(,)
【答案】 5 0.8×103 1.25
【详解】[1]木块漂浮在水面上,根据物体的浮沉条件可知,此时木块受到的浮力大小等于木块的重力,即
[2]木块漂浮,此时木块受到浮力大小等于木块的重力,则有
可得
木块放入水中静止后有的体积露出水面,所以
可得
[3]木块的体积为
木块刚好完全浸没时受到的浮力为
手对木块施加力的大小为
三、计算题
11.如图所示,放在水平面上装满水的一溢水杯,水深为20cm。弹簧测力计挂着重为10N的物块。现将物块浸没在装满水的溢水杯中,静止后溢出水的质量为400g,求:
(1)排开液体体积是多少?
(2)物体所受的浮力是多少?
(3)物块的密度是多少?
【答案】(1) (2) (3)
【详解】(1)排开液体体积是
(2)物体所受的浮力是
(3)物块的密度是
12.如图甲所示,将边长为0.1m的正方体木块放入水中,静止时木块有的体积露出水面;若将石块放到木块上方,静止时木块刚好全部浸入水中如图乙所示。容器底面积为400cm2。求:
(1)未放石块时木块受到的浮力;
(2)石块的重力;
(3)放上石块前后,容器对地面的压强变化量。
【答案】(1)6N;(2)4N;(3)100Pa
【详解】(1)未放石块时木块受到的浮力为
(2)由题图甲木块漂浮可得,木块的重力为
木块刚好全部浸入水中时所受浮力为
对木块受力分析可得
则石块的重力为
(3)由图可知,水没有溢出,则放石块前后,容器底部所受总压力之差正好是石块的重力差,为4 N,容器底面积
则压强变化量
$$
第9讲 浮力的计算(基础班)
题型预览
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题型1:称重法测浮力的大小
题型2:阿基米德原理的应用
题型3:特殊情况下浮力的计算
题型4:物体的沉浮条件的应用
题型5:浮力的应用
知识梳理·温故知新
一、浮力的计算
1. 称重法(适用于测空气中和液体中的物体浮力)
(1)原理:物体在空气中的重力G与浸没在液体中时弹簧测力计的示数之差即为浮力。
(2)公式:
2. 阿基米德原理法(普适性公式)
(1)原理:浮力大小等于物体排开液体(或气体)所受的重力。
(2)公式:(若物体浸没,;若漂浮,)
3. 漂浮或悬浮条件法(适用于平衡状态的物体)
(1)原理:当物体漂浮或悬浮时,浮力等于物体自身重力。
(2)漂浮:物体静止在液面上,,且;
(3)悬浮:物体浸没在液体中静止,,且;
4. 压力差法(适用于规则形状物体的理论推导)
(1)原理:浮力产生的原因是物体上下表面受到液体的压力差。
(2)公式:
【注意】上表面压力 可能为零(物体处于漂浮状态),下表面的压力也可能为零(物体底部与容器底部紧密接触)。
5. 浮力计算公式的总结对比
方法
适用场景
关键条件
称重法
弹簧测力计测量浮力
需测物体在空气中和液体中的示数
阿基米德法
任何情况下的浮力计算
已知ρ液和 V排
浮沉条件法
物体漂浮或悬浮时
物体处于平衡状态
压力差法
理论分析浮力产生原因
已知物体上下表面的压力
解题思路:先判断物体状态(浸没、漂浮、悬浮),再选择对应方法;复杂问题需结合多个公式(如阿基米德原理 + 浮沉条件)求解。
二、物体的沉浮
浸在液体中的物体同时受到浮力和重力的作用,物体在液体中的浮与沉取决于浮力与重力的关系.如下:
上浮
下沉
漂浮
悬浮
沉底
F浮______G物
F浮______G物
F浮______G物
F浮______G物
F浮+F支=G物
ρ液 _____ρ物
ρ液 _____ρ物
ρ液 _____ρ物
ρ液 _____ρ物
ρ液 _____ρ物
物体处于动态,受到的是非平衡力
物体处于静止状态,受平衡力
经典好题
题型1:称重法测浮力的大小
【典例1】如图所示,将重为20N的物体浸没在水中后,此时弹簧测力计的示数为15N,则物体受到的浮力为 N;若此时物体上表面受到水的压力为2N,则其下表面受到水的压力为 N。
【变式1-1】把重15N的一个实心物块挂在弹簧测力计上,浸没在水中后,弹簧测力计的示数是5N,则此时物块受到水的浮力为 N,该物块的体积是 m3。
【变式1-2】一个物体挂在竖直放置的弹簧测力计的挂钩上,静止时弹簧测力计的示数是3N,若将物体浸入水中,静止时弹簧测力计的示数为1.8N。由此可知物体重为 N,水对物体的浮力是 N,水对物体上下表面的压力差是 N。
题型2:阿基米德原理的应用
【典例2】用弹簧测力计测出一个物体重为5N,然后将该物体的一半浸入盐水,这时弹簧测力计的示数变为4N。若该物体浸没在盐水中,物体受到的浮力是( )
A.1N B.2N C.5N D.9N
【变式2-1】将质量为1kg的物体,轻轻放入盛满清水的溢水杯中,物体完全浸没,溢出0.3kg的水,则它所受到的浮力为 N,此物体排开液体的体积为 。()
【变式2-2】将一个重为3N的金属球挂在弹簧测力计下端浸没在水中,如图所示。则金属球的质量为 ,金属球所受的浮力为 ,金属球的体积为 。(,)
题型3:特殊情况下浮力的计算
【典例3】下列A、B、C、D四幅图是“验证阿基米德原理”的过程情景。
(1)实验中所用的金属块重 N;
(2)在情景图B中存在的错误是 ;
(3)纠正错误后,继续实验,由情景BC可知,金属块受到的浮力 N;
(4)由情景AD可知,金属块排开水的重力 N;
(5)实验结果表明:浸在水中的物体受到的浮力 物体排开水的重力。(选填“大于”、“等于”或“小于”)
【变式3-1】如图所示,一质量为500g的木块放入水中静止后有的体积露出水面,此时木块所受浮力大小为 N;木块的密度为 。若用手将木块压入水中使木块刚好完全浸没,此时手对木块施加力的大小为 N。(,)
【变式3-2】如图所示,一体积为10-3m3的立方体木块,在水中静止时,刚好有四分之一露出水面。求:
(1)木块受到的浮力;
(2)木块的质量;
(3)木块的密度;
(4)若用手将木块缓慢压入水中,当木块没入水中时,手对木块的压力。
【变式3-3】如图甲,用轻质细线将一不吸水的木块悬挂在弹簧测力计下,静止时测力计读数为3N;如图乙,将该木块静置于平放的盛水容器中,木块有的体积露出水面;如图丙,用竖直向下的力F压该木块时,木块刚好全部浸入水中且静止。已知水的密度为,g取10N/kg,求:
(1)图乙中木块所受的浮力大小;
(2)木块的体积;
(3)图丙中F的大小。
题型4:物体的沉浮条件的应用
【典例4】密度计是物体位于漂浮条件下的一个应用;如图所示密度计分别放入甲、乙两液体中静止时,液面分别在密度计上的A、B两刻度位置,由此可知,两液体的密度关系 ,密度计在两液体中所受的浮力 。(均选填“>”“<”或“=”)
【变式4-1】若导弹护卫舰从大海驶入珠江,下列分析正确的是( )
A.浮力变小,舰体上浮一些 B.浮力变大,舰体下沉一些
C.浮力不变,舰体下沉一些 D.浮力不变,舰体上浮一些
【变式4-2】一艘总质量为30t的货船在东海匀速航行时,它排开海水的质量为 kg;货船驶入长江时,船身会 (选填“上浮”或“下沉”)一些;在码头将货物卸下后,河水对船底压强将变 ;船受到的浮力变 。
题型5:浮力的应用
【典例5】如图所示,将一盛有水的圆柱形容器置于水平桌面上,用细线将一个小球固定在容器底部,当小球完全浸没在水中静止时,细线对小球的拉力为 F。已知小球的重力 G=8N,小球的体积为 10-3m3,水的密度 ρ=1.0×103kg/m3,g 取 10N/kg。求:
(1)小球完全浸没在水中静止时,所受浮力的大小;
(2)细线对小球的拉力 F 的大小。
【变式5-1】如图所示,圆柱形容器中盛有水,有一个重5N,体积为1×10-3m3的实心小球被细线系在容器底部,水深0.5m。(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)水对容器底的压强;
(2)小球受到的浮力;
(3)细线对小球的拉力。
【变式5-2】如图,容器内装有足量的水,现通过定滑轮用弹簧测力计拉正方体木块,使它全部浸没在水中.已知木块的体积为1×10-3m3,弹簧测力计的示数为4N,不计绳重、摩擦,求:
(1)木块受到的浮力;
(2)木块的质量.
课后提升·查漏补缺
一、单选题
1.重为G的金属块A 挂在弹簧测力计上且静止在水面下,如图所示,弹簧测力计的示数为F。忽略绳的质量和体积,当剪断连接金属块与测力计的细线时,金属块所受浮力的大小为( )
A.G B.G-F C.G+F D.大于 G-F, 小于 G
2.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,细杆对木块的力大小为( )N
A.5 B.4 C.12 D.8
3.如图所示,当吊在弹簧测力计下的物体浸在水中的体积为物体体积的时,弹簧测力计的示数为4N;当物体浸在水中的体积为物体体积的时,弹簧测力计的示数为1N。从弹簧测力计上取下物体将其缓慢的放入水中(容器足够大,水足够多),则物体静止时受到的浮力为( )
A.18N B.14N C.10N D.8N
4.如图所示,小鱼吐出的泡泡在温度恒定的水中上升的过程中逐渐变大,分析气泡受到的压强、浮力的变化情况,则下列判断正确的是( )
A.压强变大,浮力变小B.压强变小,浮力变大 C.压强、浮力变小 D.压强、浮力变大
5.图所示的是将一个实心金属块悬挂在弹簧测力计下,然后放置在空烧杯中,不碰杯底和杯壁,向空烧杯中缓慢倒入水直至将烧杯加满,已知水面到容器底的距离为h,在此过程中,能正确反映弹簧测力计示数F和水面到容器底距离h关系的图像是( )
A.B.C.D.
二、填空题
6.一金属圆柱体挂在弹簧测力计下,弹簧测力计的示数为7.8N,将它浸没到水中,弹簧测力计的示数为6.8N,它在水中所受的浮力为 N,当它上表面受水的压力为2.5N时,它下表面受水的压力为
N。
7.如图所示,将一重为18N,体积为2×10-3m3的蜡块用细线系在弹簧测力计的挂钩上,将它缓慢地浸入酒精中(酒精没有溢出),此过程中酒精对容器底的压强 (选填“变大”、“变小”或“不变”),当该蜡块浸没在酒精中时受到的浮力是 N,弹簧测力计的示数是 N(g=10N/kg,ρ酒精=0.8×103kg/m3)。
8.质量为1.5kg的木块,漂浮在水面上,有的体积露出水面,则木块所受浮力为 N,木块的密度为 kg/m3。
9.如图所示,盛满水的容器放在水平面上,一个体积为,密度为的不吸水的木块漂浮在水面,木块所受浮力大小为 ,木块漂浮时有 体积露出水面。(已知)
10.如图所示,一质量为500g的木块放入水中静止后有的体积露出水面,此时木块所受浮力大小为 N;木块的密度为 。若用手将木块压入水中使木块刚好完全浸没,此时手对木块施加力的大小为 N。(,)
三、计算题
11.如图所示,放在水平面上装满水的一溢水杯,水深为20cm。弹簧测力计挂着重为10N的物块。现将物块浸没在装满水的溢水杯中,静止后溢出水的质量为400g,求:
(1)排开液体体积是多少?
(2)物体所受的浮力是多少?
(3)物块的密度是多少?
12.如图甲所示,将边长为0.1m的正方体木块放入水中,静止时木块有的体积露出水面;若将石块放到木块上方,静止时木块刚好全部浸入水中如图乙所示。容器底面积为400cm2。求:
(1)未放石块时木块受到的浮力;
(2)石块的重力;
(3)放上石块前后,容器对地面的压强变化量。
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