第九章 压强和浮力（单元复习课件）物理苏科版八年级下册

第九章 压强和浮力 单元复习 江苏凤凰科学技术出版社 八年级物理 下册 义务教育教科书 为什么坦克能在原野、沙漠和滩涂驰骋， 而列车却要在铁路钢轨上行驶？ 为什么空气或水无法托起一粒石子， 而飞机却能翱翔云天，船舶却能畅游江海？ ………… 致老师、同学 视频版权归原作者，如涉及版权问题，请联系删除。课件版权归本工作室，侵权必究。 ppt所用视频资源根据教学内容进行精选，均进行了高质量编辑，故资源比较大，本节ppt约140MB. 视频资源 清单 视频资源 大小 动画讲解—《固体压强的计算》 动画讲解—《三种常见容器中液体的压强》 动画讲解—《固体切割叠放时的压强》 动画讲解—《探究浮力的大小跟哪些因素有关》 动画讲解—《利用浮力称量法测密度》 复习内容 1. 压强 2. 液体的压强 3. 气体的压强 4. 浮力 5. 物体的浮与沉 思维导图 视频清单 动画讲解—《固体压强的计算》 动画讲解—《三种常见容器中液体的压强》 动画讲解—《固体切割叠放时的压强》 动画讲解—《探究浮力的大小跟哪些因素有关》 动画讲解—《利用浮力称量法测密度》 一、压强 第九章 压强和浮力 知识一 压力 基础知识提炼 1. 压力 （1）定义：垂直作用于物体表面的力叫作压力。 （2）作用点：在受压的物体表面。 （3）方向：垂直并指向受压的物体表面。 （4）大小: 压力与重力是性质不同的两种力，大小不一定相等；只有当物体自由静止在水平面时，物体对支持面的压力大小才等于物体所受的重力大小F=G。 F˂G 知识二 压强 基础知识提炼 1. 探究影响压力作用效果的因素 压力的作用效果既与压力大小有关，也与受力面积有关。对于同一个受压面，受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显；压力相同时，受力面积越小，压力的作用效果越明显。 知识二 压强 基础知识提炼 2. 压强 （1）物理意义：表示压力作用效果的物理量。 （2）定义：物体所受压力与受力面积之比叫作压强。压强在数值上等于物体单位面积所受的压力。 （3）公式 （4）单位 ①国际单位制：N/m2，即 pa。 ②常用的单位：百帕（hPa）、千帕（kPa）、兆帕（MPa）。 1 kPa=103Pa 1 MPa=103kPa =106Pa p 知识二 压强 基础知识提炼 （5）估测人站立时对地面的压强 ①实验原理： p＝F/S ②压力F 的测量：用体重计测量出人的质量m，则人站立时对地面的压力F=mg； ③ 受力面积S的测量——割补法 一是数出图中不满一格的方格数，除以2，再加完整的方格数；二是数出图中大于半格的方格数（凡大于半格的都算一格，小于半格的都不算）； ④估测误差：实际的鞋底与地面的接触面积与鞋印的面积，两者的面积一般不相同，一般情况下，S实<S图，所以估测的压强偏小。 知识二 压强 基础知识提炼 （6）柱体产生的压强 圆柱体 S ①计算公式 p=ρgh 𝜌 表示密度，单位为kg/m3 h 表示高度， 单位为m g 表示9.8N/kg p表示压强，单位为 Pa ②理解公式 p=ρgh 公式 p=ρgh只适用于柱形的物体对水平面的压强，不能用于其他形状的物体产生的压强； 柱形的物体对水平面的压强只与物体的密度和高度有关，与物体的底面积、重力等无关。 知识三 增大和减小压强的方法 基础知识提炼 1. 减小压强的方法 压力一定时，增大受力面积；受力面积一定时，减小压力。 2. 减小压强的实例 （1）轨道铺在枕木上、坦克履带、滑板都是通过增大受力面积减小压强的。 （2）汽车限重是通过减小车对地面的压力来减小对地面的压强。 轨道铺设在枕木上 汽车限重 知识三 增大和减小压强的方法 基础知识提炼 3. 增大压强的方法 压力一定时，减小受力面积；受力面积一定时，增大压力。 4. 增大压强的实例 生活中的各类刀具；注射器的针头、火车站的导盲带等。 题型一 压力及其理解 典例解析 【例题1】如图所示，一个重20N的物体被一个30N的水平推力F紧压在竖直墙壁上，墙受到的压力是（　　） A．30N B．50N C．20N D．10N 【解析】一个重20N的物体被一个30N的水平推力F紧压在竖直墙壁上，处于静止，物体受到两对平衡力的作用，在水平方向，物体受到推力和墙给物体的压力是平衡力，大小相等，由力的作用相互性可知墙受到的压力是30N，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 A 题型一 压力及其理解 典例解析 【例题2】一木块静止在斜面上，请画出它受到的弹力和摩擦力的示意图。 【解析】弹力是物体发生形变，想要恢复其原状，对与其接触的物体施加的一个力，因此木块受到的弹力是斜面对其垂直于斜面向上的支持力，木块有沿斜面向下运动的趋势，因此木块还受到沿斜面向上的摩擦力，两个力的作用点都在木块的重心，如图所示： 题型一 压力及其理解 方法技巧 压力和重力的对比认识 （1）从方向上看：压力方向垂直于接触面指向被压物体，重力的方向总是竖直向下的； （2）从大小上看：自由放置在水平面上的物体，压力大小等于重力大小，放在斜面或压在竖直面、天棚上的物体产生的压力不等于重力； （3）从相互联系上看：水平面、斜面上的物体对接触面产生的压力是由于重力而产生的，压在竖直面上的物体所受到的压力不是由于重力而产生的。 题型一 压力及其理解 方法技巧 压力示意图的作图方法 （1）作力的示意图，要用一条带箭头的线段表示力，线段的末端用字母表示力或标出力的大小，箭头表示力的方向，线段的起点表示力的作用点； （2）压力的作用点（箭头起点）在受压面的中心处，压力方向始终与受压面垂直，并且指向受压物体。 题型二 探究压力作用效果的影响因素 典例解析 【例题3】小红利用小桌、海绵、钩码等器材探究“影响压力作用效果的因素”实验。 （1）实验中，她是通过观察海绵的_________来比较压力作用效果的； （2）比较________两图，可初步得到：受力面积相同时，压力越_____，压力作用效果越明显； （3）通过实验，小红发现坦克设计成履带的原因可用________两图实验所得结论解释； 乙、丙 凹陷程度 甲、乙 大 题型二 探究压力作用效果的影响因素 典例解析 （4）仅将丙图的海绵换成丁图的木板，若图丙中小桌对海绵的压强为p1，图丁中小桌对木板的压强为p2，则p1 p2（选填“<” 、“>”或“=”）； （5）质量分布均匀的同一长方体用以下三种不同的方法切去一半（图戊），分别留下序号为①②③的三个半块保持原有位置静止，三个半块对桌面的压力 （选填“相等”或“不相等”），对桌面的压强最大的是 （选填“①”、“②”或“③”）。 = ③ 相等 题型二 探究压力作用效果的影响因素 典例解析 【解析】（1）实验中，是通过观察海绵的凹陷程度来比较压力作用效果的，海绵的凹陷程度越大，压力的作用效果越明显。 （2）比较甲、乙两图可知，接触面受力面积相同，受到的压力不同，乙图的压力大，海绵的凹陷程度大，可初步得到：受力面积相同时，压力越大，压力作用效果越明显。 （3）坦克设计成履带的原因是在压力一定时，通过增大受力面积，来减小压力的作用效果；图乙、丙两图中，接触面受到的压力相同，丙图受力面积小，海绵的凹陷程度小，可得结论接触面受到的压力相同时，接触面积越大，压力的作用效果越不明显；坦克设计成履带的原因可用乙、丙两图实验所得结论解释。 （4）仅将丙图的海绵换成丁图的木板，则小桌对木板和海绵的压力相同、受力面积也相同，则压强相等，即p1=p2。 （5）由题意知，用三种不同的方法切去一半后，所剩质量均为总质量的一半，则质量相等，由桌面受到的压力F=G=mg可知，对桌面的压力相等；图③桌面的受力面积最小，由p=F/S可知，对桌面的压强最大的是③。 题型二 探究压力作用效果的影响因素 探究方法 探究压力的作用效果与哪些因素有关的实验主要采用的是控制变量法和转换法。比如力的作用效果通过海绵的形变程度、桌子陷入沙子的深度等来反映，这用到了转换法。 改变面积和压力大小的一些方法。除了常规的实验室器材之外，利用生活中的常见物品也可以改变面积和压力大小。比如用矿泉水瓶，通过装水的多少来改变压力大小，通过瓶底和瓶盖来改变受力面积。 方法技巧 题型三 压强的理解及应用 典例解析 【例题4】图中穿着滑雪板总质量60kg的小丽，没有陷入雪地；而穿着运动鞋总质量50kg的小明，却深陷雪地。下列说法正确的是（　　） A．小明对雪地的压力比小丽大 B．小丽对雪地单位面积的压力比小明的小 C．小丽所穿滑雪板与雪地间的摩擦为滚动摩擦 D．受力面积和压力都不等，无法比较谁对雪地压强大 【解析】A．人对雪地的压力大小和其自身的重力大小相等，小明体重更轻，重力更小，所以小明对雪地的压力比小丽小，故A错误； BD．小丽的体重更重，对雪地的压力更大，但小丽穿着滑雪板，受力面积比小明大很多；小丽没有陷入雪地，小明深陷雪地，说明小明对雪地的压力作用效果更明显，即小丽对雪地单位面积的压力比小明的小，小丽对雪地的压强比小明的小，故B正确，D错误； C．滑雪板在雪地滑动，与雪地间的摩擦为滑动摩擦，不是滚动摩擦，故C错误。故选B。 B 典例解析 题型三 压强的理解及应用 【例题5】如图，甲、乙两个均匀正方体对水平地面的压力相等，现沿水平方向在它们的上部分别切去相同的体积并将切去部分叠放在对方剩余上方的中央，则切去的部分对甲、乙剩余部分的压强p甲、p乙的关系是（　　） A．p甲＞p乙 B．p甲=p乙 C．p甲＜p乙 D．条件不足无法判断 A 典例解析 题型三 压强的理解及应用 【解析】因为甲、乙两个均匀正方体对水平地面的压力相等，则两正方体的重力G甲=G乙 由G=mg可知，两正方体质量m甲=m乙 由图可知V甲＞V乙，由ρ=m/V可知，两正方体密度ρ甲＜ρ乙 由沿水平方向截去相同体积ΔV后，切去部分的质量为Δm甲＜Δm乙 由G=mg可知，切去部分的重力ΔG甲＜ΔG乙 切去的部分对甲、乙剩余部分的压强 因为ΔG甲＜ΔG乙，所以p甲＞p乙。 故选A。 典例解析 题型三 压强的理解及应用 【例题6】2025年4月19日，全球首个人形机器人半程马拉松在北京举行。如图所示，某款机器人的质量为30kg， 底部与地面总接触面积为3×10-2m2， 求 ： （1）机器人受到的重力； （2）机器人对水平地面的压强p1； （3）当机器人在平地上匀速行走时对地压强为p2， 则p2 p1（选填“>”、“=”或“<”） 。 > 典例解析 题型三 压强的理解及应用 【解析】（1）已知机器人的质量为m=30kg，则机器人受到的重力 G=mg=30kg×10N/kg=300N （2）机器人对水平地面的压力F=G=300N 底部与地面的总接触面积S=3×10-2 m2 则对地面的压强   （3）当机器人匀速行走时，通常仅有一只脚接触地面，受力面积减小，而压力不变，根据p=F/S可知，压强增大，即p2>p1。 题型三 压强的理解及应用 方法技巧 有关压强计算题的问题 （1）压力：注意当物体在水平面上自由放置时，压力F=G=mg。 （2）面积：注意是指两物体相互接触的那部分公用的面积。 （3）压强：注意公式p=F/S具有普遍性，适用于固体、液体 、气体压强的计算，公式p=ρgh只适用于柱状物体压强的计算。对于密度均匀的水平面上的柱状物体，既可以用p=ρgh也可以用p=F/S比较或计算压强。 （4）估算人的压强：通过估算人的重力和脚与地面的接触面积，结合压强的计算公式可得人站立时对地面的压强约为1.5×104 Pa，而走路时是一只脚的接触面积，压强会变为 3×104Pa。 （5）压力、压强与图像的结合：首先找出图像所表示的含义；观察图像特点，找出关键信息；根据找出的特点，利用所学知识和公式进行计算。 典例解析 题型四 增大和减小压强的方法 【例题7】如图，是一幅红军长征过草地的油画（局部），展示出中国工农红军大无畏的革命英雄主义气概。草地上密布泥沼，人一但陷入，来不及抢救就会被其吞噬。为避免意外发生，战士们除了要小心探路外，还可采取的措施是（　　） A．减小脚对地面压强 B．增大脚对地面压力 C．减小脚对地面施力面积 D．增加脚底在单位面积上的压力 A　 典例解析 题型四 增大和减小压强的方法 【解析】战士陷入泥沼是因为压强过大，要避免陷入，需减小压强。 A．根据p=F/S，在压力 （战士体重）不变时，增大受力面积 可减小压强，比如铺木板等增大接触面积的方式，能避免陷入，故A符合题意； B．增大脚对地面压力，根据p=F/S，受力面积不变时，压强会增大，更易陷入泥沼，故B不符合题意； C．减小脚对地面施力面积，根据p=F/S，压力不变时，压强会增大，更易陷入，故C不符合题意； D．增加脚底在单位面积上的压力，即增大压强，会更易陷入泥沼，故D不符合题意。 故选A。 二、液体的压强 第九章 压强和浮力 知识一 液体压强的特点 基础知识提炼 1. 液体内部向各个方向都有压强 液体受到重力；液体具有流动性。 2. 液体产生压强的原因 液体对容器底、容器壁和浸在其中的物体都有压力，因而也都有压强。 基础知识提炼 知识一 液体压强的特点 3. U形管压强计 （1）作用：测量液体内部压强。 （2）构造： U形管、橡皮管、探头三部分组成。 （3）原理 放在液体里的探头上的橡皮膜受到液体压强的作用会发生形变，U形管左右两侧液面就会产生高度差，高度差的大小反映了橡皮膜所受压强的大小，液面的高度差越大，压强越大。 U形管压强计 基础知识提炼 知识一 液体压强的特点 ①检查是否漏气 实验前应检查蒙在金属盒上的橡皮膜、连接用的橡皮管及各连接处是否漏气。常用方法是用手轻按橡皮膜，观察压强计U形管两侧液面的高度差是否发生变化，如果变化，说明不漏气；如果不变，说明漏气，则要查出原因，加以修整。 ②检查液面是否相平 当压强计的橡皮膜没有受到压强时，U形管中的液面应该是相平的，若不相平，应将橡皮管取下，重新安装。 （4）压强计的使用 基础知识提炼 知识一 液体压强的特点 4. 探究液体压强与哪些因素有关 （1）如图所示、将橡皮膜盒的橡皮膜朝上，浸入水中某一深度H，记录深度H和U形玻璃管两侧液面的高度差h。 （2）保持橡皮膜盒所在深度不变，按实验记录表中的顺序改变橡皮膜的朝向，分别记录U形玻璃管两侧液面的高度差。 （3）保持橡皮膜盒所在深度和橡皮膜的朝向不变，平移橡皮膜盒，观察U形玻璃管两侧液面高度差的变化情况。 （4）改变橡皮膜盒在水中的深度H，重复上述步骤。 （5）将液体压强计移到装有浓盐水的容器中，重复上述步骤。 基础知识提炼 知识一 液体压强的特点 橡皮膜盒的 深度H/cm 橡皮膜 的朝向 U形玻璃管两侧液面的高度差 h（橡皮膜盒在水中时）/cm h'（橡皮膜盒在浓盐水中时）/cm 8 上 5 6.2 下 5 6.2 左 5 6.2 右 5 6.2 14 上 8.3 9.6 下 8.3 9.6 左 8.3 9.6 右 8.3 9.6 基础知识提炼 知识一 液体压强的特点 【分析论证】 （1）由步骤（2）与实验数据可得：水内部各个方向都有压强。 （1）由步骤（3）与实验数据可得：在水内部的同一深度，压强相等。 （3）由步骤（4）与实验数据可得：水内部的压强随深度的增加而增大。 （4）由步骤（5）与实验数据可得：液体内部的压强跟液体密度有关。深度相同时，密度越大，压强越大。 【实验结论】 大量实验表明： 液体内部各个方向都有压强；同一深度，压强相等；深度增大，压强增大；深度相同时，液体密度越大，压强越大。 基础知识提炼 知识二 液体压强的大小 S h p=ρgh （1）推导 设想在密度为ρ的液面下有一高度为h、截面积为S的液柱。 这个液柱体的体积：V=Sh 这个液柱的质量： m=ρV=ρSh 这个液柱对平面的压力：F=G=mg=ρVg=ρgSh 平面S受到的压强： p=F/S= ρgSh/S=ρgh 因此，液面下深度为h处液体的压强为 1※. 推导液体压强公式（拓展） 基础知识提炼 知识二 液体压强的大小 （2）理解 p=ρgh ①公式中的物理量及其单位 ρ 表示液体的密度，单位为kg/m3 h 表示液体的深度 ，单位为m g 为常数，大小为9.8N/kg p 表示液体在深度为h处的压强，单位为Pa ②深度h 指液面到某点的竖直距离，而不是高度。如图所示，A点的深度为13cm，B点的深度为22cm。 基础知识提炼 知识二 液体压强的大小 （3）影响液体压强大小的因素 根据p=ρgh可知：液体内部压强只跟液体密度和深度有关；与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关。 “帕斯卡裂桶实验”就充分说明了这一结论的正确性。 如图所示，水的质量不等，但是产生的压强相等，说明液体的压强与液体的质量无关。 基础知识提炼 知识二 液体压强的大小 容器形状 2. 液体对容器底的压力与容器形状的关系 液柱对容器底部的压力只等于以其底面积大小形成的__________。 特点 柱形 上口大 上口小 容器底所受压力与 液体重力的关系 F___G液 F___G液 F___G液 = ＜ ＞ 液柱的重力 知识三 连通器 基础知识提炼 1. 连通器 （1）连通器：上端开口、底部连通的容器叫作连通器。 （2）连通器原理：向连通器注入同种液体，当液体静止时，连通器各部分中的液面总是相平的。 底部液片两侧压力 相等，即 F左=F右 液片两侧液柱高度 相等，即 h左=h右 ρgh左S=ρgh右S 知识三 连通器 基础知识提炼 2. 连通器的应用 （3）锅炉水位计 （2）下水管道中的U形水管、地漏 （4）船闸 题型一 探究影响液体压强的因素 典例解析 【例题1】如图所示，仅进行以下操作，能让U形管两侧液面高度差变大的是（　　） A．转动压强计的金属盒 B．缓慢向上提起金属盒 C．在水中加入盐并搅拌 D．换用更细的U形管 C 【解析】A．液体内部在同一深度不同方向的压强是相等的，转动压强计的金属盒，金属盒的深度不变，压强不变，U形管两边液面的高度差不变，故A不符合题意； B．缓慢向上提起金属盒，深度变小，橡皮膜受到的压强变小，U形管两边液面的高度差减小，故B不符合题意； C．在水中加入盐并搅拌，在探头深度不变的情况下，盐水对探头的压强更大，能让U形管两侧液面高度差变大，故C符合题意； D．烧杯内的液体对探头产生的压强一定时，U形管两边的高度差一定，与U形管的粗细无关，故D不符合题意。 故选C。 题型一 探究影响液体压强的因素 典例解析 【解析】（1）压强计是通过U形管两侧液面的高度差来反映橡皮膜所受压强大小的仪器。 （2）①要探究“在同种液体中，液体内部压强随深度的增加而增大”，需要控制液体密度相同，改变深度。图甲深度浅，图乙深度深，压强计金属盒都朝下，且都是水，所以比较甲和乙。 ②图乙、丙中，金属盒在水中的深度相同，方向不同，但U形管液面高度差相同，说明了同种液体、同一深度，液体向各个方向的压强相等。 ③乙是水，丁是盐水，盐水密度大，金属盒在两种液体中的深度不同（乙中深度深，丁中深度浅），丁中的U形管液面高度差比乙大，所以能得出液体内部压强与液体密度有关的结论。 ②保持金属盒在水中的深度不变，改变它的方向，如图乙、丙所示，可以初步得出结论： _______ ； ③比较图乙和图丁，能初步得出液体内部压强与液体密度有关的结论吗？ ____。理由是：____。 题型一 探究影响液体压强的因素 典例解析 【例题2】在“探究影响液体内部压强的因素”实验中。 （1）压强计是通过U形管内的液面的_______来显示橡皮膜所受压强大小的；物理学中，把这种探究方法称为转换法； （2）董宇辉实验时的情形如图所示，四幅图中烧杯内的液面相平（不考虑实验结论的偶然性）； ①比较图甲和图_____，可以初步得出结论：在同种液体中，液体内部压强随深度的增加而增大； 见解析 能 乙 高度差 见解析 题型一 探究影响液体压强的因素 典例解析 【解析】（1）压强计是通过U形管两侧液面的高度差来反映橡皮膜所受压强大小的仪器。 （2）①要探究“在同种液体中，液体内部压强随深度的增加而增大”，需要控制液体密度相同，改变深度。图甲深度浅，图乙深度深，压强计金属盒都朝下，且都是水，所以比较甲和乙。 ②图乙、丙中，金属盒在水中的深度相同，方向不同，但U形管液面高度差相同，说明了同种液体、同一深度，液体向各个方向的压强相等。 ③乙是水，丁是盐水，盐水密度大，金属盒在两种液体中的深度不同（乙中深度深，丁中深度浅），丁中的U形管液面高度差比乙大，所以能得出液体内部压强与液体密度有关的结论。 其它的探究方法 用如图丙所示的容器也可以探究液体内部的压强。容器中间用隔板分成互不相通的左右两部分，隔板上有一圆孔用薄橡皮膜封闭，橡皮膜两侧压强不同时其形状发生改变。 如图所示，橡皮膜平整，则两侧液体压强相同，根据p=ρgh，左侧a液体深度较大，则a液体密度较小，即 ρa<ρb。 方法技巧 题型一 探究影响液体压强的因素 典例解析 题型二 液体压强的特点 【例题3】如图所示，水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙两平底容器，分别装有深度相同、质量相等的不同液体。下列说法正确的是（　　） A．液体的密度：ρ甲=ρ乙 B．液体对容器底部的压力：F甲>F乙 C．容器对桌面的压强：p甲>p乙 D．液体对容器底部的压强：p甲′=p乙′ B 典例解析 题型二 液体压强的特点 【解析】A．甲、乙中液体质量相等，由图可知液体体积关系为V甲<V乙，根据密度公式ρ=m/V可知，ρ甲>ρ乙；故A错误； BD．甲、乙中液体深度相同，结合上述液体密度关系ρ甲>ρ乙，根据p=ρgh可知，液体对容器底部的压强p甲′>p乙′，又因为甲、乙两平底容器底面积相同，根据F=pS可知，液体对容器底部的压力关系为F甲>F乙，故B正确，D错误； C．甲、乙两平底容器质量相同，液体质量相等，所以容器对桌面的压力相同，又因为甲、乙两平底容器底面积也相同，根据p=F/S可知，甲、乙两平底容器对桌面的压强关系为p甲=p乙，故C错误。 故选B。 典例解析 题型二 液体压强的特点 【例题4】两个完全相同的圆柱形容器中分别盛有质量相等的水和煤油。如图所示，下列说法中正确的是（　　） A．盛水容器底部对桌面的压强较大 B．液面下深度相同的a、b两点处的压强相等 C．两个容器底部受到的压强相等 D．盛水容器底部受到的压强较大 C 典例解析 题型二 液体压强的特点 【解析】A．两种液体质量相等，容器质量也是相等的，所以对桌面的压力是相等的，根据P=F/S可知，由于容器是相同容器，底面积相等，所以容器底部对桌面的压强相等，故A错误； B．a、b两点深度相同，根据P=ρgh可知，液体密度不同，所以压强不相等，故B错误； CD．两中液体质量相等，又是直柱型容器，故压力等于液体的重力，所以两个容器底部受到的压力相等，根据P=F/S可知，压强也是相等的，故C正确，D错误。 故选C。 题型二 液体压强的特点 研究方法 液体压强公式p=pgh中的h表示深度，不是液柱的长度。深度和长度是两个不同的概念，深度是指研究点到自由液面在竖直方向上的距离，是由液面往下测量的，这个一定要和沿着试管壁测量的液柱长度区分开。 方法技巧 典例解析 题型三 连通器 【例题5】如图所示，三峡水利枢纽工程举世闻名，上下游水位差可达到113m。为了让船只通行，设计了图示的船闸。已知水对阀门A左、右侧的压力分别为F1、F2，则根据图示情景，比较F1、F2的大小F1 F2。打开上游闸门B，此时上游和闸室形成一个 。船只从上游驶入闸室，船只进入闸室后，想驶入下游，正确的操作步骤顺序是 。 ①打开阀门A　　②关闭阀门B　　③船只通过 ②①③ 小于 连通器 典例解析 【解析】阀门A左侧水的深度小于右侧水的深度，且水的密度相同，所以左侧水的压强小于右侧水的压强。又因为压力F=pSA，则左侧的压力小于右侧的压力。 连通器是上端开口、底部相连通的容器。当打开上游闸门B时，上游和闸室上端开口，底部相连通，符合连通器的特点，此时上游和闸室形成一个连通器。 船只从上游驶入闸室后，想驶入下游，首先要关闭阀门B，防止上游的水继续流入；然后打开阀门A，使闸室和下游构成连通器，闸室内的水会流向下游，当闸室和下游水位相平时，船只就可以通过，所以正确顺序是②①③。 题型三 连通器 三、气体的压强 第九章 压强和浮力 知识一 大气压强 基础知识提炼 1. 大气压强 （1）概念：大气对处在其中的物体有压强，这种压强叫作大气压强，简称大气压。 （2）产生原因：大气有重力且具有流动性。 2. 大气压存在的事例 马德堡半球实验；瓶吞鸡蛋；覆杯实验等。 知识二 大气压强的测量 基础知识提炼 1. 托里拆利实验 （1）实验过程 托里拆利实验简单而奇妙。加图（a）所示，在长约1m、一端开口的细玻璃管中注满水银（排出管内的空气），用手指堵住管口，将其倒插在水银槽中，如图（b）所示。 放开堵住管口的手指，管内水银面下降，直到与水银槽中水银面的高度差约为76cm时停止，如图（c）所示。这是为什么? 知识二 大气压强的测量 基础知识提炼 （2）实验分析 管内水银面的上方是真空，对水银面没有压强，而管外水银面的上方是空气，通过水银槽中的水银，对管内水银产生向上的压强，维持了76cm高的水银柱。因此： 大气压的值等于这段水银柱产生的压强。 知识二 大气压强的测量 基础知识提炼 （3）理解托里拆利实验 ①水银柱的高度 水银柱的高度是指管内外水银面的竖直高度差，不是指管倾斜时水银柱的长度。管内水银柱的高度只随外界大气压的变化而变化，而与管的粗细、长度、形状、插入水银中的深度都无关。所以改用粗一些或细一些的玻璃管不会影响结果。 ②玻璃管口在水银中的深度 玻璃管口在水银槽内的深度不影响实验结果，稍稍向上提或向下按玻璃管，只能改变管内水银柱上方真空部分的体积，而水银柱的高度不变。 知识二 大气压强的测量 基础知识提炼 ③玻璃管内漏进空气 实验时，如果玻璃管内漏进去一些空气，因为管内空气能够产生压强，所以会使水银柱的液面下降，测量结果变小。 ④用水做实验时，水柱的高度 根据 p0=ρ水银gh，把 ρ水银换成 ρ水， 则托起的水柱高度: 相当于大约3层楼的高度。 知识二 大气压强的测量 基础知识提炼 2. 标准大气压 （1）标准大气压：通常把760mm高的水银柱产生的压强叫作标准大气压，用字母p0表示。 （2）大小 p0=ρ水银gh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m =1.013×105 Pa （3）大气压的一些单位 帕（pa）、千帕（kpa）、百帕（hpa）、标准大气压、毫米水银柱高（mmHg柱）或厘米水银柱高等。 1标准大气压=1.013×105 Pa=760毫米高水银柱=76厘米高水银柱 知识二 大气压强的测量 基础知识提炼 3. 气压计 （1）气压计：测量大气压的仪器叫作气压计。 常见的有：水银气压计和金属盒气压计（又称无液气压计）。 金属盒气压计 氧气瓶和灭火器上的 气压计也是一种无液气压计 水银 气压计 知识二 大气压强的测量 基础知识提炼 （1）器材：20mL的注射器（含橡皮帽）、小桶、重物 （如沙子）、大量程弹簧测力计、刻度尺、细绳等。 （2）操作与分析： ①当活塞刚好被拉动时，停止向小桶中添加重物。测量小桶和重物的总重G，根据二力的平衡可知，活塞在竖直方向所受的大气压力与小桶和重物的总重力大小相等。即大气对活塞的压力F=G。 ②测出注射器上有刻度部分的长度l，用注射器的容积V除以长度l，可得活塞的横截面积S。 ③由 p=F/S 计算大气压的值： p 4. 估测大气压 知识二 大气压强的测量 基础知识提炼 ①注射器内部空气无法排尽 注射器顶端装针头处空气无法排尽，注射器内还会有一定气压，对活塞产生向下的力F内部，这样活塞在竖直方向上受到三个力而平衡： F大气=G物+F内部 则 G物<F大气 所测气压会偏小。 （3）误差分析 ②活塞与注射器内壁间的摩擦力较大 若活塞与注射器内壁间的摩擦力f 较大，则此时小桶与重物的总重力等于大气压力F大气与摩擦力f 之和： G物=F大气+f 则 G物>F大气 所测气压会偏大。 知识三 大气压强的变化 基础知识提炼 1. 大气压与海拔高度的关系 （1） 自制气压计 对玻璃管内的水柱进行压强分析，如图所示： 瓶内外的气压差支撑着水柱，即瓶内封闭气体的压强等于大气压和管内外水柱高度差产生的压强之和。 p内=p大气压+p水 因为瓶内气压 p内基本不变，所以当外界大气 压强降低时，玻璃管内水的高度会变大。 该气压计会受温度的影响，当温度升高时， 瓶内气压P内变大，h水变大。 （2）自制气压计的测量原理 当外界大气压强 p0 降低时，玻璃管内水的高度h水会变大。 知识三 大气压强的变化 基础知识提炼 2. 大气压与海拔高度的关系 （1）大气压与高度的关系 大气压随高度增加而减小，在海拔 3000m以内，每升高10m，大气压大约 减小100pa。 减小原因：大气压由于大气受重力而产生，因为海拔越高，空气越稀薄，空气密度变小，大气重力变小，因此大气压就会降低。 （2）高度计 如果无液气压计的刻度盘上标的是高度，就变成了高度计。 知识三 大气压强的变化 基础知识提炼 3. 水的沸点与大气压的关系 （1）水的沸点与气压之间的关系： 在1标准大气压下，水的沸点为100 ℃. （2）高压锅的原理 高压锅内部的气压高于1个大气压，水的沸点升高，要在高于100℃时才沸腾，这样高压锅内部就形成高温高压的环境，饭就容易很快做熟。 气压越大，水的沸点越高；气压越小，水的沸点越低。 知识四 流体压强与流速的关系 基础知识提炼 1. 流体 液体和气体都具有流动性，统称为流体。如空气、水等。流体流动时产生的压强称作流体压强。 2. 流体压强与流速的关系 典型探究实验：分不开的纸、口吹硬币跳跃木块、吹不掉的乒乓球等。 结论：流体的流速越大，压强越小。 知识四 流体压强与流速的关系 基础知识提炼 （1）火车站台上的安全线 【分析】当火车或地铁进站时，会带动人和车之间的空气的流速加快，人外侧空气流速慢压强大，而内侧流速快压强小，会产生一个向内侧的压强差，将人推向火车，易出现危险。 火车站台的安全线 3. 用“流体压强与流速的关系”解释现象 知识四 流体压强与流速的关系 基础知识提炼 （2）与“流体压强与流速的关系”有关的现象 气流方向 喷雾器 喷雾器、草原犬鼠的洞穴、跑车的气流导流板、伞面被大风“吸”起等。 知识四 流体压强与流速的关系 基础知识提炼 机翼截面图 4. 飞机的升力 机翼上、下表面的压强差是产生升力的原因。因为机翼的形状基本是上凸下平，所以上方空气流速加大，压强减小，机翼上方与下方存在压强差，因而有压力差ΔF=F2＞F1，这就形成向上的升力。 题型一 大气压的存在 典例解析 【例题1】如图所示，在“体验大气压强的存在” 的实验中，下列做法合理的是（　　） A．在易拉罐中加满水 B．加热前将罐口堵住 C．待水沸腾后，撤去酒精灯，并将罐口封住 D．待水沸腾后，停止加热，等易拉罐冷却后，将罐口堵住 C 【解析】水吸热汽化生成水蒸气，水蒸气把易拉罐内的空气排出，封住罐口，停止加热，再进行冷却，罐内气体温度降低，发生液化，气体压强减小小于大气压，大气压将易拉罐压瘪，易拉罐被压瘪可以表明大气压的存在，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C. 题型一 大气压的存在 典例解析 【例题2】我国古代先贤留下很多智慧的设计，如图a所示的“阴阳壶”就是众多智慧杰作中的一个。通过控制壶柄上的孔，可以控制倒出的液体类型，从而实现“一壶三出”，其原理图如图b所示：若捂住甲孔，倒出的是______（选填“甲”或“乙”）液体，这是由于_______的作用，现代生活中与“阴阳壶”原理相同的是______ （填序号）。 ①用吸管“吸”饮料； ②火车站设计的安全线 大气压 乙 ① 题型一 大气压的存在 典例解析 【解析】“阴阳壶”使用时，阴阳壶倾斜，两种液体都向下运动，若捂住甲孔，则左侧壶内气体压强随体积的增大而减小，左侧壶内气体压强小于外界大气压，所以甲液体在大气压的作用下不能倒出；而乙孔使得右侧壶内与外界空气相通，则右侧壶内外的气体压强相同，乙液体受到重力就可流出来。 ①用吸管“吸”饮料利用了大气压的作用将饮料压入吸管； ②火车站设计的安全线，是由于火车进站时导致空气流速大，压强小，人容易被气压差压向火车，运用了 流体压强与流速的关系；故与 “阴阳壶”原理相同的是①。 题型一 大气压的存在 方法技巧 证明大气压存在的原理与方法 （1）内部气体被部分或全部排出后 ，内部压强减小，小于外界大气压 ，产生压强差；找到由“内”“外“气体产生的压强差。 （2）利用大气压支持液柱，液柱的重力或其他力与大气压力相平衡。找到与大气压力相平衡的力。 题型二 大气压强的测量 典例解析 【例题3】如图所示是托里拆利实验过程，根据图示完成下面的问题。 （1）实验时玻璃管中装满水银的目的是____________； （2）在标准大气压下，实验测得水银柱的高度h应为_____cm； （3）实验过程中，若将玻璃管倾斜，则水银柱的高度将_____，水银柱的长度将________；（均选填“变长”、“变短”或“不变”） （4）实验过程中，若玻璃管中的水银没有装满，则测量的大气压值比真实值要________。 （选填“偏大”或“偏小”） 排尽管内空气 76 不变 偏小 变长 题型二 大气压强的测量 典例解析 【解析】（1）实验时玻璃管中装满水银，可以排尽管内空气，避免管内空气对实验结果的影响。 （2）在标准大气压下，实验测得水银柱的高度h应为 （3）大气压不变，水银密度不变，若将玻璃管倾斜，根据公式p=ρgh可知，水银柱的高度将不变，部分水银进入玻璃管，水银柱的长度将变长。 （4）实验过程中，若玻璃管中的水银没有装满，倒置后，水银柱上方的空气对水银柱产生向下的压力，水银柱高度降低，则测量的大气压值比真实值要偏小。 题型二 大气压强的测量 典例解析 【例题4】在“估测大气压”实验中，实验装置如图a所示。 （1）将注射器的活塞推到注射器筒的前端，用橡皮帽封住注射器的小孔。则活塞上端________大气压作用（填“受”或“不受”）； （2）在活塞上栓挂一个小桶，向桶里逐渐添加沙子，直到活塞刚好被拉动。此时活塞所受的拉力与大气对它的压力的关系是________ ； （3）用弹簧测力计测量桶和其中沙子的重力，示数如图b所示，为___N； （4）已知该注射器针筒的容积为20mL，有刻度 部分的长度为7.8cm，则可以算出大气压的值为_____Pa； （5）实验估测的大气压值存在误差， 产生误差的原因有（列举一条）： ________ 。 不受 二力平衡 活塞受到摩擦力/针筒内有空气 25 题型二 大气压强的测量 典例解析 【解析】（1）活塞上端被封住后，注射器内部没有空气，处于真空状态，因此活塞上端不受大气压的作用。 （2）活塞下端受到大气压对它向上的压力，当沙桶中的沙子逐渐增多时，沙桶和沙子的总重力增大，则它对活塞的拉力也增大。当活塞刚好被拉动时，活塞受到向上的大气压力等于向下的拉力，处于平衡状态，此时两个力是一对平衡力，大小相等。 （3）弹簧测力计的分度值是1N，刻度线位于20N和30N的刻度线中间位置，对应的示数为25N。 （4）由二力平衡条件可知，当活塞刚好拉动时，活塞所受的大气压力等于它所受到的小桶拉力，代入公式可知pS=G 代入数值得 题型三 大气压强的变化 典例解析 【例题5】如图甲是托里拆利实验装置，图乙是自制的水气压计。若将这两个装置放在电梯上，当电梯从1楼上升到18楼时，甲图中管内外水银面高度差将______，乙图中玻璃管内水柱的高度将______ 。发生以上现象的原因都是大气压随高度的增加而______ 。（均选填“增大”或“减小”） 减小 【解析】大气压随着高度的增加而减小，把甲装置放在电梯内从1楼上升到18楼，大气压减小，玻璃管内外液面高度差下降。乙图中，瓶内封闭部分气体的压强=玻璃管内水的压强＋外界大气压，把乙装置放在电梯内从1楼上升到18楼，外界大气压降低，玻璃管内液柱会在内部气压的作用下升高。 增大 减小 题型三 大气压强的变化 典例解析 【例题6】如图所示，甲、丙容器内装有水，乙、丁试管内也装有水，乙通过甲容器密封盖上的孔插入甲容器的水中，且乙试管与密封盖紧密接触。丙容器没有加盖。现给甲、丙容器加热，经过一段时间后，对可能出现的现象有如下几种说法： ①甲容器中的水沸腾，乙试管中的水不会沸腾； ②乙试管中的水会沸腾； ③丙容器中的水沸腾，丁试管中的水不会沸腾； ④丁试管中的水会沸腾。以上说法中，正确的是 （标准大气压下）（　　） A．①② B．②④ C．③④ D．②③ D 题型三 大气压强的变化 典例解析 【解析】甲容器是密封的，给甲容器加热，甲容器水面上的气压增大，水的沸点会高于100℃，而乙试管中的水面上的气压仍等于外界大气压，沸点不变，所以甲容器中的水沸腾后，由于温度高于100℃，乙试管中的水在温度达到沸点后可以继续吸热，也能够沸腾；丙容器中的水和丁试管中的水温度都可以达到沸点，且沸点相同，丙容器中的水可以持续从火焰中吸热从而沸腾，丁试管中的水在温度达到沸点后不能继续吸热，所以无法沸腾。故②③正确，①④错误。故ABC错误，D正确。 故选D。 题型三 大气压强的变化 方法技巧 有关大气压强的变化与应用问题 （1）大气压随着高度的变化而变化，随着季节、气候的变化而变化。 （2）封闭的气体的压强，在温度不变时，气体的体积增大，其压强就减小，气体的体积减小，其压强就增大；在体积不变时，温度降低，压强变小，温度升高，压强变大。 题型四 流体压强与流速的关系 典例解析 【例题7】如图（a）所示，两条船在海里近距离并排行驶时，可能会相撞，这是因为两船内侧水的流速_______（选填“大于”“小于”或“等于”，下同）两船外侧水的流速，造成了两船内侧水的压强_____外侧水的压强。打开自来水龙头，使自来水流过如图（b）所示的玻璃管，在A、B、C三处中，_____（选填“A”“B”或“C”）处压强最小。 小于 大于 B 题型四 流体压强与流速的关系 典例解析 【解析】在流体中，流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。船向前航行的过程中，如果两艘船靠得很近并排行驶时，两船内侧水的流速大于两船外侧水的流速，造成两船内侧水的压强小于外侧水的压强，两船将会相撞。 打开自来水龙头，使自来水流过如图（b）所示的玻璃管，在相等的时间内通过粗管和细管的流量相同，通过粗管A、C的流速小，压强大，通过细管B的流速大，压强小。 题型四 流体压强与流速的关系 典例解析 【例题8】飞机在空中飞行时都有一定的迎角（机翼轴线与水平气流的夹角），飞机飞行时的升力除了与机翼形状有关外是否还与迎角大小有关？为了研究这一问题，小明同学利用电风扇、升力测力计及飞机模型，按图甲方式进行如下实验： ①闭合电风扇的开关，调节挡位使其风速最大，并使飞机模型的迎角为0°，记录测力计的示数，重复5次实验并计算升力的平均值； ②改变迎角的大小，使其分别为5°、10°、15°、20°，重复步骤①； 题型四 流体压强与流速的关系 典例解析 ③处理相关数据得到“升力与迎角的关系”如图乙所示。 （1）本实验得出的结论是________________； （2）小明若要进一步“探究飞机的升力与其飞行速度的关系”，则需要控制__________和__________相同； （3）利用现有器材，如何操作可以模拟飞机不同的飞行速度？____。 改变电风扇的档位来改变风速 机翼升力与迎角有关，随着迎角的增大先变大后变小 机翼形状 迎角 题型四 流体压强与流速的关系 典例解析 【解析】（1）由图乙可知，机翼升力与迎角有关，随着迎角的增大，机翼升力先变大后变小。 （2）若要进一步“探究飞机的升力与其飞行速度的关系”，则由控制变量法可知，应控制机翼的形状和迎角相同，改变飞机的飞行速度。 （3）由现有实验器材可知，可以通过改变电风扇的档位来改变风速，从而模拟飞机不同的飞行速度。 题型四 流体压强与流速的关系 解决流体压强相关问题 （1）明确“因果”，辨别现象：流体流动时，不同的区域流速不同，压强大小不同，流速大的区域压强小，不同的区域之间就会出现压强差。有压强差时，物体的形状或运动状态就会发生改变。这时，流体流动是“因”，压强差是：“果”。根据这个“因”和“果”辨别是不是流体压强跟流速的关系导致的现象。 （2）利用流体压强与流速的关系解题时，先弄清哪个位置的流体流速大，哪个位置的流体流速小，再找出各处压强的大小的关系，进而分析物体受力情况和可能发生的现象。 方法技巧 四、浮力 第九章 压强和浮力 知识一 浮力 基础知识提炼 1. 浮力 浸在液体或气体中的物体，会受到液体或气体向上托的力，这个力叫作浮力。浮力的方向是竖直向上。 2. 称重法测浮力 浮力的大小F浮=F1-F2=3.6N-1.4N=2.2N F浮=F1–F2 知识一 浮力 基础知识提炼 3. 探究影响浮力 大小的因素 实验结论： 浸在液体中的物体，所受浮力的大小与其排开液体的体积和液体的密度有关。液体密度相同，物体排开液体的体积越大，受到的浮力越大；液体密度不同，当物体排开液体的体积相同时，液体的密度越大，物体受到的浮力越大。 知识一 浮力 基础知识提炼 （1）内容： （2）数学表达式： 浸在液体中的物体所受浮力的大小，等于被物体排开液体所受重力的大小。 F浮= G排= m排g= ρ液 gV排 2. 阿基米德原理 知识一 浮力 基础知识提炼 （1）根据F浮= F2-F3 计算小石块在水中受到的浮力； （2）根据G排=F4-F1计算出排开的水所受的重力。 3. 验证阿基米德原理 知识一 浮力 基础知识提炼 4. 浮力产生的原因 立方体的上下表面与水面平行，在水中的深度分别为h1、h2。由于相同深度对应点的压强均相等，因而左右两个侧面所受的压力相互平衡，合力为零。同理，前后两个侧面所受的压力也相互平衡，合力也为零。 而立方体下表面受到的水的压强大于上表面受到的水的压强，因此水对下表面的压力F2大于水对上表面的压力F1。 总结归纳：浮力就是由于物体上下表面受到的压力差产生的，其大小为： F浮=F2-F1 典例解析 题型一 称重法求浮力 【例题1】用弹簧测力计悬挂一重为10N的A物体浸没在水中，如图所示，弹簧测力计的示数为2.5N，A物体所受浮力大小为_____ N，A物体上表面受到水的压力为1N，下表面受到水的压力____N；向水中加盐溶解后，A物体受到的浮力将____（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【解析】称重法测浮力知 浮力产生原因F浮=F下-F 所以下表面受到的液体压力为 F下=F浮+F上=7.5N+1N=8.5N 向水中加盐时，排开水的体积不变，盐水的密度变大， 由F浮=ρ液gV排可知受到的浮力变大。 7.5 变大 8.5 题型一 称重法求浮力 【例题2】小白想测量校园里一块长方体校训石对水平地面的压强。他找到一些与其材质相同的小石块，用测力计、烧杯、水、细线和卷尺等进行如下实验。（g取10N/kg） （1）使用弹簧测力计前，应检查指针是否指在_________； （2）由图示操作，测出小石块受到的浮力F浮=______N； （3）计算出小石块的密度ρ石=__________kg/m3； （4）测出校训石的长、宽、高分别为 5m、1m、2m，则校训石平放时对水平 地面的压力F =____________N。 零刻度线 2.5×103 2.5×105 1 典例解析 题型一 称重法求浮力 【解析】（1）使用弹簧测力计前，应先检查指针是否指在零刻度线上，如果没有指在零位置就需要调零。 （2）根据称重法，物体受到的浮力F浮=G-F=2.5N-1.5N=1N （3）石块的体积 小石块的质量 小石块的密度 （4）校训石平放时对水平地面的压力 F=G=mg=ρ石Vg=2.5×103kg/m3×5m×1m×2m×10N/kg=2.5×105N 典例解析 题型一 称重法求浮力 理解称重法求物体浮力的方法 称重法求物体浮力时，我们记录空气中弹簧测力计的示数和物体浸在水中时弹簧测力计的示数，然后作差来求浮力，而往往忽略了这个差的含义，实际上物体受到的浮力大小就等于弹簧测力计前后两次示数的变化量。 F浮=F1-F2=⊿F 方法技巧 题型二 浮力产生的原因 【例题3】在“天宫课堂”的开学第一课上，王亚平做了一个有关浮力的实验。在太空失重环境中，乒乓球并没有像在地球上一样浮在水面，而是停留在水中，如图所示。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．乒乓球受到的浮力等于重力 C．乒乓球没有受到浮力的作用 D．乒乓球受到的浮力小于重力 【解析】在太空失重环境中，水和乒乓球都处于失重状态，不发生相互挤压，乒乓球在水中时不受浮力，故ABD错误，C正确。故选C。 C 典例解析 题型二 浮力产生的原因 【例题4】如图所示，取一个矿泉水瓶，去掉其底部，把一只乒乓球放到瓶口处，然后向瓶里注水，会发现水从瓶口流出，乒乓球不上浮（如图甲）；若用手指堵住瓶口，不久就可观察到乒乓球上浮起来（如图乙和丙），此实验中，相关说法正确的是（　　） D A．甲乙两次实验中，小球所受浮力相等 B．三次实验中，小球均受到浮力 C．丙图中，乒乓球在上浮时受到的浮力不等于水对球上下面的压力差 D．此实验原理可以进一步阐述浮力产生的原因 典例解析 题型二 浮力产生的原因 【解析】A．甲图中，乒乓球下方没有水，水对乒乓球没有向上的压力，根据浮力产生的原因（浮力是由于液体对物体上下表面的压力差产生的），此时乒乓球不受浮力；乙图中，用手堵住瓶口，乒乓球下方有水，水对乒乓球有向上的压力，乒乓球受到浮力。所以甲乙两次实验中，小球所受浮力不相等，故A错误； B． 由上述对甲图的分析可知，甲图中乒乓球不受浮力，故B错误； C．根据浮力产生的原因，浮力等于液体对物体上下表面的压力差，丙图中乒乓球上浮时受到浮力， 所以受到的浮力等于水对球上下表面的压力差，故C错误； D．甲图中乒乓球不受浮力（下方无水，无向上压力），乙、丙图中乒乓球受浮力（下方有水，有向上压力，产生压力差），通过对比，能阐述浮力是由于液体对物体上下表面存在压力差产生的，即可以进一步阐述浮力产生的原因，故D正确。 故选D。 典例解析 题型二 浮力产生的原因 方法技巧 理解浮力产生的原因 浮力是由于液体对物体向上和向下的压力差产生的，若物体没有受到液体向上的压力，则物体不受浮力，如图所示。 与杯底 紧密接触 题型三 探究影响浮力大小的因素 【例题5】小丽和小红在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验时，操作如下： （1）图甲是小丽把一个饮料罐慢慢按入水中，感觉所需用力越来越大，由此猜想“浮力的大小可能与排开水的体积有关”，根据图乙所示实验步骤的_________三图可以验证她的猜想_______（选填“是”或“否”）正确； （2）通过观察A、B、E三图，得出了“浮力的大小与液体密度有关”的结论，你认为这样得出结论是否合理：______（选填“是”或“否”），请你说出理由_________； A、B、C 见解析 是 否 典例解析 题型三 探究影响浮力大小的因素 （3）D中弹簧测力计的读数为_____N，由A、C、D图可知物体浸没后，浮力的大小与物体浸没在液体中的深度_____ （选填“有关”或“无关”）； （4）用图乙所示实验数据可计算盐水的密度是________ kg/m3； 无关 2.8 典例解析 【解析】（1）由题意知，小丽的猜想是“浮力的大小可能与排开水的体积有关”，根据控制变量法可知，实验中需要控制容器内液体密度相同，通过改变物体排开液体的体积来得到不同的浮力大小，故可选择图A、B、C三图可以验证她的猜想是正确的。 （2）比较图B、E，两组实验物体排开液体的体积不同，不符合控制变量法的原则，所以不能得出“浮力的大小与液体密度有关”的结论，故此结论不合理。 （3）由图D可知，弹簧测力计的读数为2.8N。 由A、C、D图可知可知物体浸没后，容器内液体的密度相同，排开液体的体积相同，物体浸入液体的深度不同，两组实验中物体受到的浮力均为 F浮水=G-F拉=4.8N-2.8N=2N，故浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。 （4）由E图可知，物体在盐水中受到的浮力 F浮盐=G-F拉盐=4.8N-2.6N=2.2N 则 盐水的密度 题型三 探究影响浮力大小的因素 【例题6】如图所示，甲、乙、丙、丁是用同一金属块探究浮力大小跟哪些因素有关的实验。下列分析不正确的是（　　）A．图乙中金属块受到的浮力大小为0.6N B．利用甲、乙、丙，可以探究浮力的大小与物体浸在液体中的体积的关系 C．利用甲、乙、丙，可以探究浮力的大小与物体浸没在液体中深度的关系 D．利用甲、丙、丁，可以探究浮力的大小与液体密度的关系 C 典例解析 题型三 探究影响浮力大小的因素 A．乙图金属块浸在水中时，根据称重法测浮力可知，受到浮力的大小为F浮=G-F乙=2.2N-1.6N=0.6N，故A正确，不符合题意； BC．根据甲、乙、丙可知，物体浸在液体的体积不同，弹簧测力计的示数不同，故所受浮力不同，所以可以探究浮力的大小与物体浸在液体中的体积的关系；若要探究浮力的大小与物体浸没在液体中深度的关系，应再设置一组实验，让物体浸没但处在不同深度，观察弹簧测力计示数，比较浮力大小，故B正确，不符合题意，C错误，符合题意； D．根据甲、丙、丁可知，同一个物体浸没在不同液体中，排开的液体的体积相同，液体的密度不同，弹簧测力计示数不同，故浮力不同，所以可以探究浮力的大小与液体密度的关系，故D正确，不符合题意。故选C。 典例解析 探究实验用到的方法 1. 转换法：在探究过程中，我们通过弹簧测力计示数的变化情况来反映物体所受浮力的变化情况，应用了“转换法”。 2. 比较法：在探究过程中，我们通过比较物体在不同条件下所受的浮力，从而分析得到影响浮力大小的因素，这里应用了“比较法”。 3. 控制变量法：探究浮力的大小与液体的密度、浸入液体中的体积和浸入液体的深度这几个量的关系时，液体的密度、浸入液体中的体积和浸入液体的深度这几个量是实验中的“变量”，在检验浮力与其中某一个量的关系时，必须使其他量保持不变，或者确认浮力跟这些量无关。 方法技巧 题型三 探究影响浮力大小的因素 （4）如用丙，当塑料袋中的水面与容器中水面相平时，物体排开液体重力______物体重力；弹簧测力计示数变为0N，说明物体此时受到的浮力______物体重力。由此又能得到的结论是_______。 典例解析 题型四 探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 【例题7】小鸣探究浮力大小的影响因素实验如图所示，在一只薄塑料袋中装入大半袋水，图甲测出盛水塑料袋所受重力大小，乙、丙容器中是水，丁容器中是其他某液体。 （1）图乙中水袋受到的浮力大小为_____N。 （2）甲、乙、丙三次实验可以用来探究浮力大小与____________的关系。 （3）探究浮力大小与液体密度的关系时，小鸣选用甲、_____和丁三次实验，丁容器中液体密度一定要比水的________。 1 排开液体体积 丙 小 等于 等于 浸在液体中的物体受到的浮力等于它排开液体所受的重力 【解析】（1）由图甲可知，水袋的重力为G=3N，根据称重法可知，图乙中水袋受到的浮力大小为F浮乙=G-F乙=3N-2N=1N （2）分析甲、乙、丙三次实验，乙、丙两次实验中液体都是水，即液体的密度相同，水袋排开液体的体积不同，弹簧测力计的示数不同，根据称重法可知，受到的浮力不同，因此可以用来探究浮力大小与排开液体体积的关系。 （3）根据控制变量法，要探究浮力大小与液体密度的关系，应控制排开液体的体积相同，改变液体的密度，因此应选用甲、丙、丁三次实验；由图丁中弹簧测力计的示数应大于0，根据称重法F浮=G-F示，在G相同的情况下，丁中F示大，则F浮小，根据阿基米德原理F浮=ρ液V排g，V排相同，则液体的密度小，所以丁容器中液体密度一定要比水的小。 （4）当塑料袋中的水面与容器中水面相平时，排开水的体积等于袋内水的体积，即V排=V水，此时物体排开液体的重力等于物体的重力G排=G，弹簧测力计示数变为0N，根据称重法F浮=G-F示，此时F示=0，说明物体此时受到的浮力等于物体重力F浮=G。所以F浮=G排，由此又能得到的结论是：浸在液体中的物体受到的浮力等于它排开液体所受的重力。 典例解析 题型四 探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 【例题8】A、B、C、D四幅图是“探究物体所受浮力大小与排开水重力大小的关系”实验情景。实验前，图B中溢水杯的液面应该在 （a/b）处。物体受到的浮力F浮= N。物体排开水的重力G排= N。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。 1.2 1.2 等于 a 典例解析 题型四 探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 【解析】实验前应将溢水杯中灌满水，所以图B中溢水杯的液面应该在a处。 由图B可知，物体的重力为4.2N，由图C可知，拉力为3.0N，故浮力为 F浮=G-F拉=4.2N-3.0N=1.2N 物体排开水的重力G排= FB-FA=1.8N-0.6N=1.2N 由F浮和G排可知，在水中的物体受到的浮力 等于物体排开水的重力。 题型四 探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 实验注意事项 1. 实验中，能否先测出物体浸在水中后的拉力，然后再将物体拿出测出受到的重力?为什么? 如果这么做，当物体从水中拿出时，物体上会沾有一部分水珠，测量物体的重力会变大，会使测量的浮力变大，故不可以这么做。 2. 在测量排开液体的重力时，能否先测排开的水与小桶的总重力，再倒出水测空桶的重力?为什么? 桶内的水不能全部倒净，内壁会附有水珠，这样会使测出的G排偏小，故不可以这么做。 方法技巧 典例解析 题型五 阿基米德原理 【例题9】将体育测试用的一个小乒乓球和一个大实心球同时没入水中，放手后发现，最终：乒乓球漂浮在水面，实心球沉在水底，如图所示比较乒乓球和实心球此时受到的浮力大小，则（　　） A．乒乓球受到的浮力大 B．实心球受到的浮力大 C．它们受到的浮力一样大 D．条件不够，不能确定 【解析】一个小乒乓球和一个大实心球同时没入水中，放手后发现，最终乒乓球漂浮在水面，实心球沉在水底，由于乒乓球的体积小，且浸入的体积更小，根据阿基米德原理知，乒乓球排开液体的体积较小，故受到的浮力较小；实心球排开液体的体积较大，故受到的浮力较大，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。 B 典例解析 题型五 阿基米德原理 【例题10】如图所示，正方体物体（不吸水）重6N，被一体积可以忽略的细线拉住固定在容器底部，细线受到拉力为2N，此时物体总体积的80%浸入水中。求： （1）此时物体受到的浮力； （2）物体的体积； （3）往容器中加水使其浸没在水中， 此时细线拉力。 【解析】（1）当物体部分浸入水中时，它受到向上的浮力F浮、竖直向下的重力G和向下的拉力F拉。此时物体受到的浮力为F浮=G+F拉=6N+2N=8N （2）根据阿基米德原理，可得物体排开水的体积 由于物体总体积的80%浸入水中，所以物体体积为 （3）当物体完全浸没在水中时，它排开水的体积等于其总体积，此时的浮力为 F浮'=ρgV排=1×103 kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N 此时，物体受到向上的浮力F浮'和向下的重力，为了保持平衡，细线需要提供一个向下的拉力F拉'，则此时细线拉力大小F拉'=F浮'-G=10N-6N=4N 典例解析 题型五 阿基米德原理 典例解析 题型五 阿基米德原理 【例题11】如图甲所示，长方体金属块在细绳竖直向上拉力作用下从水中（未沉底）开始一直竖直向上做匀速直线运动，上升到离水面一定的高度处。图乙是绳子拉力F随时间t变化的图像。根据图像信息，下列判断正确的是（　　） D A．该金属块重力的大小为34N B．在0至t1时间段金属块上下表面所受水的压力差减小 C．在t1至t2时间段金属块所受浮力逐渐增大 D．根据数据可求出金属块的密度为2.7g/cm3 题型五 阿基米德原理 【解析】A．根据F浮=ρ液V排g可知，金属块排开水的体积不变，即此时间段金属块浸没在水中，当金属块完全露出液面时，金属块不受浮力作用，此时拉力等于重力，即为t2至t3时间段，所以金属块的重力G＝54N，故A错误； B．在0至t1时间段，金属块受竖直向下的重力、竖直向上的浮力和拉力作用，由于重力和拉力不变，根据F浮=G-F拉可知，金属块所受浮力不变，根据F浮= F下-F上可知，金属块上下表面所受水的压力差不变，故B错误； C．在t1至t2时间段，拉力逐渐增大，根据F浮=G-F拉可知，金属块所受浮力逐渐减小，故C错误； D．在0至t1时间段，浸没在水中时，金属块受到的浮力F浮=G-F示=54N-34N=20N 根据F浮=ρ液V排g可得，金属块的体积 金属块的密度 故D正确。故选D。 题型五 阿基米德原理 正确理解阿基米德原理 1. 物体“浸在液体中”包括“全部浸入（浸没）”和“部分浸入”两种情况，无论物体是浸没还是部分浸入，在液体中都受到浮力。 2. G排是物体排开液体的重力，而不是物体自身的重力。 3. ρ液是指液体的密度，而不是物体的密度。浸在同种液体中，排开液体体积相同的各种不同材料的物体，无论空心还是实心，所受浮力大小都相等。 4. V排是排开液体的体积，不一定等于物体的体积。 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，当物体逐渐浸入液体中时，排开液体的体积增大，物体所受浮力也增大。 方法技巧 五、物体的浮与沉 第九章 压强和浮力 知识一 物体浮沉的条件 基础知识提炼 1. 物体浮沉的条件 若F浮＞G，则上浮 若F浮=G， 则悬浮 若F浮<G， 则下沉 若ρ液＞ρ物，则上浮 若ρ液=ρ物， 则悬浮 若ρ液<ρ物， 则下沉 物体的 浮沉条件 比较浮力和 重力的大小 比较物体密度和液体密度 知识二 浮力的应用 基础知识提炼 （1）轮船 ①轮船的漂浮原理 把轮船做成“空心”体后放在水里，虽然它所受的重力没有改变，但是排开的水的体积变大，因而受到较大的浮力，所以能漂浮在水面上。 ②轮船的排水量 表示轮船的大小，指轮船装满货物时排开水的质量。如一我国首艘航空母舰辽宁舰的排水量约为6万吨，表明辽宁舰满载时，舰载机和舰身的质量之和约为6万吨。 2. 浮力的应用 知识二 浮力的应用 基础知识提炼 （2）潜水艇 潜艇的两侧有水舱，通过向水舱中充水或从水舱向外排水，可以改变潜艇的自重，从而控制其下沉或上浮。 ①处在水面下的潜艇，所受浮力是一定的。当F浮=G时，它能悬浮在水中任何位置； ②若向水舱中充水，则潜艇自重增大，F浮＜G，潜艇会下沉； ③若从水舱向外排水，则潜艇自重减小，F浮＞G，潜艇会上浮。 知识二 浮力的应用 基础知识提炼 （3）气球和飞艇 ①气球 如果气球里充的是密度小于空气的气体，则气球就可以飘在空中。例如，节日放飞的气球、携带气象仪器的高空探测气球，充的是氦气；体育、娱乐活动用的热气球，充的是被燃烧器加热而体积膨胀的热空气。 ②飞艇 为了能定向航行，人们还制成了飞艇： 在大气囊下面装了带螺旋桨的发动机和 载人、装货的吊篮。 知识二 浮力的应用 基础知识提炼 ①主要构造：通常中间有一个体积较大的玻璃泡。下方装着金属颗粒作为配重。上方为细玻璃管，它的内部标有刻度，测量时可以根据液面所处的位置直接读出液体的密度值。 ②原理： 密度计放在液体中都是漂浮的，因此受到的浮力等于它受到的重力且不变，即F浮=G。 根据F浮=ρ液gV排可知，F浮不变时，把它放在密度比较大的液体里，则V排变小，所以会上浮一些；把它放在密度比较小的液体里，则浸入液体的体积大，会下沉一些。 密度计的刻度不均匀，且从下往上的刻度数是越来越小。 （4）密度计 题型一 物体的浮沉条件 【例题1】如图所示是我国某新型战略核潜艇，其水面排水量为9000t，水下排水量为11500t。向水舱中充水，当重力 浮力时，该核潜艇下沉；为使该核潜艇由水面潜入水面以下，至少要向水舱内充入 N的水。（g取10N/kg，海水密度取1.0×103kg/m3） 大于 典例解析 【解析】据物体的浮沉条件可知，核潜艇重力大于浮力时，该核潜艇下沉。根据阿基米德原理可知，物体所受浮力等于其排开液体所受重力，该核潜艇由水面潜入水面以下需要充入的水是排水量之差2500t。则至少要向水舱内充入的水为 题型一 物体的浮沉条件 【例题2】如图所示，将同一个鸡蛋先后放入装满液体的甲、乙两个相同杯中，甲杯中鸡蛋漂浮，乙杯中鸡蛋沉底。下列说法正确的是（　　） A．与乙杯相比，甲杯中液体密度较小 B．与乙杯相比，甲杯溢出的液体质量较小 C．与甲杯相比，乙杯底部受到的液体压强较大 D．与甲杯相比，乙杯对水平地面的压力较小 D 典例解析 题型一 物体的浮沉条件 【解析】A．根据浮沉条件可知，甲杯中鸡蛋漂浮，甲杯中液体密度应该比鸡蛋密度大，乙中沉底，液体密度比鸡蛋小，与乙杯相比，甲杯中液体密度较大，故A错误。 B．根据浮沉条件可知，甲、乙两杯鸡蛋分别处于漂浮和沉底状态，甲中浮力等于鸡蛋重力，乙中浮力小于重力，因为鸡蛋重力不变，故在甲杯中鸡蛋所受浮力较大，根据阿基米德原理，排开液体的质量也较大，因此甲杯溢出的液体质量较大。故B错误； C．乙杯中液体密度比甲杯小，深度相等，根据p=ρgh知，与甲杯相比，乙杯底部受到的液体压强较小，故C错误； D．甲中液体的密度大，体积大，液体重力大，鸡蛋和杯子的重力相同，故甲杯子总重力大，对桌面的压力大，故与甲杯相比，乙杯对水平地面的压力较小，故D正确。故选D。 典例解析 题型一 物体的浮沉条件 【例题3】2023年7月12日，中国第13次北冰洋科学考察队搭乘雪龙2号破冰船（如图所示）从上海出发，执行科学考察任务。已知该船的排水量为15450t，ρ江水=1.0×103kg/m3，ρ海水=1.03×103kg/m3，g取10N/kg，求： （1）满载时，破冰船在江水中所受的浮力； （2）满载的破冰船从长江驶入东海时排开海水的体积变化量。 典例解析 题型一 物体的浮沉条件 典例解析 【解析】（1）满载时，破冰船在江水中所受的浮力等于它排开江水的重力F浮=G排=m排g=15450×103kg×10N/kg=1.545×108 N （2）破冰船排开江水的体积 破冰船漂浮在水面上，受到的浮力等于重力；满载的破冰船从长江驶入东海时重力不变，受到的浮力不变，破冰船排开海水的体积 满载的破冰船从长江驶入东海时排开海水的体积变化量 题型一 物体的浮沉条件 浮沉条件总结 方法技巧 题型二、浮力的应用 【例题4】图甲是彩球“温度计”，其密闭玻璃容器内装有一种特殊液体，随着温度升高，这种液体的密度会减小，液体中有5个挂有温度标牌的彩球，彩球体积（包括标牌）相等，其热胀冷缩可以忽略。当有彩球悬浮时，悬浮的彩球标牌上的温度值就是所测得的当前环境温度。图乙为这个温度计的示意图，编号为4的彩球标牌所标温度值为22℃，相邻编号的彩球标牌上的温度值间隔为2℃。下列说法正确的是（　　） C A．彩球4在22℃时所受浮力小于18℃时所受浮力 B．当环境温度处于该温度计可测得的最低温度时，5个彩球均漂浮 C．若有2个彩球漂浮，3个彩球沉底，则环境温度t满足24℃＜t＜26℃ D．要增大该温度计能测得的最高温度，可增加一个与彩球1体积相等、质量更大的彩球 典例解析 题型二、浮力的应用 【解析】由题意知，液体的温度升高时，密度变小，原来悬浮的小球而下沉，所以4号彩球标牌所标温度值为22℃，则5号小球应标20℃，3号小球应标24℃； A、22℃大于18℃，液体在22℃时密度小，等于4号球的密度，4号球悬浮，浮力等于重力；18℃时密度大，大于4号球的密度，4号球漂浮，浮力等于重力，所以4号在22℃时所受浮力等于18℃时所受浮力，故A错误； B、由于液体的密度随着环境温度降低会增大，有更多的彩球能漂浮，所以当环境温度处于该温度计可测得的最低温度时，液体的密度等于密度最大一个小球的密度，即5号彩球悬浮，其余四个小球漂浮，故B错误； C、若有2个彩球漂浮，3个彩球沉底，则3、4、5三个彩球沉底，4号球标示22℃、3号球标示24℃、2号球标示26℃，表明当前环境温度在24℃到26℃之间，故C正确； D、当环境温度升高时，液体的密度减小，当前1号球标示温度最高，若想测量更高的温度，应增加一个密度更小的彩球，所以与彩球1体积相等、质量更小，故D错误。 故选C。 典例解析 题型二、浮力的应用 【例题5】潜水艇从海水高密度区驶入低密度区，急剧下降的过程称为“掉深”。如图所示，某潜水艇从A处驶入低密度海水区，“掉深”到B处。与A处相比，潜水艇在B处（　　） A．受到的浮力变小 B．受到的重力变大 C．排开液体重力不变 D．排开液体体积变大 A 【解析】（1）AD．潜水艇从海水高密度区驶入低密度区，排开水的体积不变，根据F浮=ρ液gV排可知，潜水艇受到的浮力变小，因此与A处相比，潜水艇在B处受到浮力大小变小，故A符合题意，D不符合题意； B．由G=mg可知，与A处相比，潜水艇在B处受到的重力不变，故B不符合题意； C．根据阿基米德原理可知，物体浸在液体中受到的浮力等于其排开的液体受到的重力，由于潜水艇受到的浮力变小，所以潜水艇排开液体的重力变小，即与A处相比，潜水艇在B处排开液体重力变小，故C不符合题意。 故选A。 典例解析 题型二、浮力的应用 【例题6】制作简易密度计。器材有吸管一根、铁屑、石蜡、记号笔、刻度尺、大烧杯等。 （1）如图所示，用石蜡封闭吸管一端，添适量铁屑使吸管能竖直漂浮在密度为1g/cm3的水中，用刻度尺测得浸入的深度为12cm，用记号笔做标记，此时密度计受到的浮力为 F1。 （2）将该密度计放入密度为0.8g/cm3的酒精中，使其漂浮，受到的浮力为F2，F2 F1，烧杯中酒精深度至少为 cm。 （3）为使该密度计测量水和酒精的密度时，两条刻度线间的距离大一些，利用现有器材，合理的做法是 。 15 在吸管内适当添加铁屑 = 典例解析 题型二、浮力的应用 【解析】（2）密度计在水中和酒精中都处于漂浮状态，根据物体的浮沉条件，漂浮时浮力等于重力，所以F2=F1。 设吸管的横截面积为S，根据F浮=ρ液V排g可知，在水中时受到的浮力为F1=ρ水Sh1g，在酒精中时受到的浮力为F1=ρ酒精Sh2g，由F1=F2，有ρ水Sh1g =ρ酒精Sh2g 可得吸管在酒精中浸入的深度为 故烧杯中酒精深度至少为15cm。 密度计浸入水中的深度为即h1，密度计放入酒精中漂浮时，浸入酒精中的深度为 两条刻度线间的距离Δh=h2-h1=1.25h1-h1=0.25h1 所以在吸管内适当添加铁屑使密度计重力增大，则密度计浸入水中的深度h1变大，两条刻度线间的距离Δh也会变大。 典例解析 题型二、浮力的应用 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 $