内容正文:
1
浮力
第九章
第1课时 浮力 阿基米德原理
2
知识梳理·夯基础
精讲巧练·抓重点
科学探究·理实验
目
录
3
知识点1 浮力
1.定义:无论是液体还是气体,对浸在其中的物体都有_________的托力,物理学中把这个力叫作浮力。
2.方向:总是 _________的,与重力的方向相反。
3.施力物体:液体或气体。
竖直向上
竖直向上
4
4.产生的原因:浸没在液体(或气体)中的物体其上、下表面受到液体(或气体)对它的_______不同,并且向上的压力_______向下的压力,这两个压力之差就是液体(或气体)对浸入物体的浮力,即F浮=F2-F1。
压力
大于
5
【温馨提示】
①浸在液体中的物体不一定都受到浮力,如水中的桥墩,水对其向上的压力为零,因此不受浮力。
②同一物体浸没在液体中的不同深度,虽然其上、下表面受到的压力不同,但这两个压力之差不变,所以浮力不变。
6
知识点2 阿基米德原理
1.内容:浸入液体中的物体所受浮力的大小等于物体 _______________
_____的大小。
2.公式:F浮= _______________。
3.适用范围:阿基米德原理不仅适用于液体,也适用于气体。
4.影响浮力大小的因素
物体在液体中所受浮力的大小不仅与液体的_______有关,还与物体
_______________有关,而与物体浸没在液体中的深度_______。
排开的液体所受
重力
G排=m排g=ρ液gV排
密度
排开液体的体积
无关
7
【夯基辨疑】
①物体只有在液体中才受到浮力作用( )
②浸在液体中的物体一定受到浮力的作用( )
③物体的密度越大,受到的浮力越大( )
④物体浸没得越深,受到的浮力越大( )
⑤物体排开水的体积越大,受到的浮力越大( )
⑥质量大的物体在液体中受到的浮力一定大 ( )
⑦漂在水面上的物体比沉在水底的物体受到的浮力大( )
⑧重力为5 N的水能浮起重力为10 N的物体( )
⑨飞机匀速飞行时所受空气的浮力等于自身所受的重力( )
✕
✕
✕
✕
√
✕
√
✕
✕
8
命题点1 阿基米德原理的理解及应用
例1 关于物体受到的浮力,下列说法正确的是( )
A.物体的密度越大,受到的浮力越大
B.物体没入水中越深,受到的浮力越大
C.物体排开水的体积越大,受到的浮力越大
D.漂在水面上的物体比沉在水底的物体受到的浮力大
【解题关键】 浮力的大小与液体的密度和排开液体的体积有关。
C
9
练1 (2021·衡阳)甲、乙、丙、丁是四个体积、形状相同而材质不同的小
球,把它们放入水中静止后的情况如图所示,则它们在水中所受浮力相
等的是( )
A.甲和乙 B.乙和丙
C.丙和丁 D.甲和丁
C
10
命题点2 浮力的相关计算 7地4考
考法❶ 称重法
例2 弹簧测力计通过细线吊着一个合金块,静止时弹簧测力计的示数
如图甲所示,则合金块受到的重力是_____N。将合金块浸没在水中,
静止时弹簧测力计示数如图乙所示,则合金块受到的浮力为_____N。
【解题关键】 F浮=G物-F拉。
2.4
1.6
11
练2 (2021·枣庄)如图是小聪同学利用水、弹簧测力计和金属块测量某液
体密度的情景。根据图中信息可知,金属块的重力是_____N,金属块在
水中受到的浮力是____N,所测液体的密度是________kg/m3。(ρ水=1.0×
103 kg/m3,g取10 N/kg)
4.8
2
1.2×103
12
考法❷ 阿基米德原理法
例3 “青岛号”导弹驱逐舰满载时的排水量是4 800 t,当它满载时,
行驶在海面上受到的浮力为_________N,排开水的体积为_________m3。
(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
【解题关键】 F浮=G排=m排g=ρ液gV排。
4.8×107
4.8×103
13
练3 (2022·东营)池塘中有一块体积为450 cm3的石头,浸没在水中时受
到的浮力为_______N。(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
4.5
14
考法❸ 平衡法
例4 (2023·益阳)某一木块的体积为100 cm3,所受的重力为0.8 N,漂浮在
水面上静止时受到的浮力为_______N。用手将木块压住使它浸没在水中,
木块受到的浮力为_____N。(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
【解题关键】 物体漂浮或悬浮时,F浮=G物=m物g。
0.8
1
15
练4 (2022·内江)一只轻质极薄的小塑料袋,袋内装满水(袋内无空气)且水
的质量为200 g,将其浸没在水中,静止时如图所示,则此时盛水的小塑
料袋受到了竖直向上的______作用,其大小为_____N。(g取10 N/kg)
浮力
2
16
考法❹ 压力差法
例5 浸没在水中的长方体金属块,上、下表面受到水的压力分别为
2 N、10 N,该金属块受到的浮力为____N,金属块的体积为_______ m3。
(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
【解题关键】 F浮=F下-F上。
8
8×10-4
17
练5 如图所示,一个边长为 10 cm的正方体竖直悬浮在某液体中,
上表面受到液体的压力F1为5 N,下表面受到液体的压力F2为13 N
(g取10 N/kg)。下列说法错误的是( )
A.正方体受到的浮力为8 N
B.液体的密度为0.8×103 kg/m3
C.正方体上表面到液面的距离h=5 cm
D.液体对正方体下表面的压强为1.3×103 Pa
C
18
实验12 探究浮力的大小跟哪些因素有关 7地3考
1.实验器材:弹簧测力计、烧杯、重物、水、盐水。
2.实验装置
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3.实验步骤
(1)探究浮力的大小是否跟物体浸没在液体中的深度有关时,将弹簧测力计下悬挂的重物浸没在水中,并分别停在水中不同的深度,观察弹簧测力计的示数是否不同。
(2)探究浮力的大小是否跟物体浸在液体中的体积有关时,将重物悬挂在弹簧测力计下,当重物浸在水中的体积逐渐增大时,观察弹簧测力计的示数是否变化。
(3)探究浮力的大小是否跟液体的密度有关时,将弹簧测力计下悬挂的重物分别浸没在水和盐水中的同一深度处,观察弹簧测力计的示数。
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4.实验分析
(1)实验方法: 控制变量法 。
①用弹簧测力计提着同一物体,使物体分别浸没在同种液体的不同深度,探究浮力的大小与物体浸没在液体中深度的关系。
②用弹簧测力计提着同一物体,使物体浸在同种液体中的体积不同,探究浮力的大小与物体排开液体体积的关系。
③用弹簧测力计提着同一物体,使物体分别浸没在不同液体中的同一深度处,探究浮力的大小与液体密度的关系。
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(2)浮力、压强的相关计算:
①根据称重法计算浮力: F浮=G-F示 。
②根据阿基米德原理计算浮力、密度: F浮=G排=ρ液gV排 。
③液体压强的相关计算: p=ρgh 。
(3)实验过程中浮力、压强的大小变化。
(4)实验图像的绘制与分析。
5.实验结论:物体在液体中所受浮力的大小,跟它 浸在液体中的体积 和 液体的密度 有关,跟浸在液体中的深度 无关 。物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大,它受到的浮力就 越大 。
22
【实验分层训练】
1.如图是某实验小组“探究浮力大小跟哪些因素有关”的实验过程中弹簧测力计挂着同一金属块的示数。
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【基础设问】
(1)金属块浸没在盐水中时,受到的浮力是_____N。
(2)分析图乙、丙可知,浮力的大小跟_________________有关。
(3)分析_________两图可知,浸没在液体中的物体所受的浮力大小跟液体
的密度有关。
(4)分析图丙、丁可知,浮力的大小跟物体浸没在液体中的深度_______
(选填“有关”或“无关”)。
2.4
排开液体的体积
丙、戊
无关
24
(5)由实验可知,该金属块的密度是_________kg/m3。
(6)若先完成实验乙,再完成实验甲,则测得的浮力将_______(选填
“偏大”或“偏小”)。
(7)小华提出若g取9.8 N/kg,会使计算出的金属块的密度更准确,而
小明认为无影响。你认为_______(选填“小明”或“小华”)的说法正确。
2.4×103
偏大
小明
25
【能力设问】
(8)若实验中所用容器的底面积为 100 cm2,在图戊中金属块浸没后与
未放入金属块前相比,盐水对容器底部的压强增加了______Pa。
(9)实验结束后,小华还想探究“浮力大小是否与物体的密度有关”,
可以取______(选填“质量”或“体积”)相同的铁块和铝块,使其浸没在同
种液体中,比较浮力的大小。
240
体积
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【创新设问】
(10)【开放性】实验中由于握着弹簧测力计的手臂易晃动,导致弹簧测力计
示数不稳定,读数困难。请你写出一种改进措施:_____________________
_________________________________________________________________
________________________________________________________________
_______________________________________________________________
___________________________________________________________。
将盛有适量液体的烧杯
放在铁架台上,把弹簧测力计固定在铁圈上,通过改变铁圈的高度来改变
金属块浸在液体中的体积或深度(或先将盛有适量液体的烧杯放在升降台
上,然后把弹簧测力计固定在铁架台的铁圈上,并调节适当高度,接着
用升降台调节烧杯的高度来改变金属块浸在液体中的体积或深度)
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(11)小明想探究“物体受到的浮力与其形状是否有关”,他找来薄铁片、烧杯和水进行实验,实验步骤如下:
28
步骤一:将铁片放入盛水的烧杯中,铁片下沉至杯底,如图1所示;
步骤二:将铁片弯成“碗状”再放入水中,它漂浮在水面上,如图2所示。
①通过分析可知,第一次铁片受到的浮力_______(选填“大于”“等于”或
“小于”)第二次铁片受到的浮力。
②小明得出:物体受到的浮力与其形状有关,小明得出错误结论的原
因是他只关注了铁片形状的改变,忽视了__________________对浮力大
小的影响。
小于
排开液体的体积
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实验13 探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
1.实验器材:弹簧测力计、溢水杯、小桶、重物、细线、水。
(1)溢水杯的正确使用方法: 溢水杯中的液体液面达到溢水口,以保证物体排开的液体全部流入小桶 。
(2)弹簧测力计的使用与读数。
2.实验装置
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3.实验步骤
(1)如图甲,用弹簧测力计测出小桶所受的重力G桶。
(2)如图乙,用弹簧测力计测出物体所受的重力G物。
(3)如图丙,将被测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F示。同时,用小桶收集物体排开的水。
(4)如图丁,用弹簧测力计测出小桶和物体排开的水所受的总重力G总。
31
4.实验分析
(1)物体在水中受到的浮力: F浮=G物-F示 。
(2)物体排开水所受的重力: G排=G总-G桶 。
(3)为使实验结论更具有普遍性,可 换用不同的液体、不同的物体
多做几次实验。
(4)根据阿基米德原理计算物体的体积: V=V排= ,液体的密度:
ρ液= 。
32
5.实验结论: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 。
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【实验分层训练】
2.小红设计了如图所示的实验来探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”。
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【基础设问】
(1)实验的最佳顺序是________________。
(2)图乙中物体受到的浮力是___N。通过实验可得到结论:浸没在液体中
的物体,受到的浮力大小等于它__________________________。
(3)将图乙中的水换成酒精,物体受到的浮力_______(选填“变大”“变小”
或“不变”)。(ρ酒精=0.8×103 kg/m3)
(4)实验中所用物体的体积是________m3,密度是_______kg/m3。
(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
丁、甲、乙、丙
1
排开的液体受到的重力大小
变小
1×10-4
2×103
35
【能力设问】
(5)另一组的小明在实验中发现物体排开水所受的重力明显小于所受的
浮力,排除测量误差因素的影响,则实验操作中可能造成这种结果的
原因是__________________。
(6)物体从刚接触水面到浸没在水中,水对溢水杯底的压强___________
(选填“逐渐增大”“逐渐减小”或“保持不变”)。
(7)小红利用上述实验中的器材和木块,探究“漂浮在液面上的物体所受
浮力的大小是否遵循阿基米德原理”,实验过程中______(选填“甲”“乙”
“丙”或“丁”)步骤不需要弹簧测力计。
溢水杯没有装满水
保持不变
乙
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【创新设问】
(8)另一组的小华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,装置如图戊所示。
向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,观察到A的示
数逐渐_______,B的示数逐渐_______,且A、B示数的变化量_______
(选填“相等”或“不相等”)。
戊
变小
变大
相等
37
(9)比较两种实验方案,改进后的优点是______(多选)。
A.弹簧测力计A的示数就是物体所受浮力的大小
B.实验器材生活化,弹簧测力计固定,示数更稳定
C.能同步观察弹簧测力计A、B示数的变化
BC
38
$$