内容正文:
第3节浮力阿基米德原理
(兰州5年5考,1~5.5分)
>2022版课标内容要求
2.2.9通过实验,认识浮力。探究并了解浮力大小与哪些因素有关(学生必做实验)。知道阿基米德原理。
核心考点
精讲练
考点1
浮力(兰州5年5考)
北师:八下P91~93
定义
浸在液体中的物体受到液体对它向上托的力
方向
浮力的方向总是①
的
浸没在液体中的物体,其上、下表面受到液体对它的压力不同,其上、下表面存在②
即F浮=F下-F上。其具体分析如下:
如图所示,一个正方体物块浸没在水中静止,相关数据已在图中标出
产生
水平方向:由图可知,物块侧面所受压强相
等,产生的压力互相抵消。
原因
竖直方向:
受力分析:物块
tF下bF=pS=③
所受合力为0
bG=(④
=F浮
→F=pS=⑤
(1)如图所示,先用弹簧测力计测出物块的重力G
测量
(2)把物块浸在液体中,弹簧测力计的示数变为F拉
(3)物块所受的浮力F浮=⑥
易错
浸没在液体中的物体不一定都受浮力,常见的不受浮力的情况:与杯底紧密接触、嵌入水底(如桥
点拔
墩)
考点2
阿基米德原理(兰州5年4考)
北师:八下P93~96
内容
浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体所受的①
F浮表示浮力,单位为N
F浮=②
G排表示③
单位为N
P液
表示液体的密度,单位为kg/m3
推导公式:F浮=G排=m排g=④
V排表示⑤
,单位为m3
公式
注意:(1)阿基米德原理不仅适用于液体,也适用于气体
(2)“浸在”包含两种情况(如图所示):一是物体有一部分浸入液体中,此时V排=V人<V物;
二是物体全部浸人液体中,此时V排=V浸入=V物
部分浸入
全部浸入
64
兰州物理精讲册
考点3计算浮力的四种方法(兰州必考)
方法
称重法
压力差法(定义法)】
平衡法
阿基米德原理法
F↑F
甲
F
公式
5
G
及图示
F
(
F浮=F下-F上
F浮=G排=m排g=P液gV排
F浮=G物一F拉
F浮=G物=m物g
已知形状规则物体的:
普遍适用的浮力计算法,
适用于在液体中下沉
①上、下表面受到的压适用于漂浮或悬浮的
适用范
已知物体排开液体的体积
的物体,已知物体的重强及上、下表面积;
物体,已知物体的重力
围及注
注:悬浮、沉底时,V排三
和液体的密度
力及物体在液体中受
②上、下表面所受的压力
意事项
注:在计算时要注意统一
到向上的拉力
注:只需满足其中任意V物;漂浮时V排<V物
单位,分清V排与V物
条即可
⊙考点小练
1.把一块石头和一个西红柿同时放人水中,它们静止时西红柿漂在水面上,而石头沉入了水底,如图所示。石
头和西红柿在水中受到的浮力的大小相比较
()
A.石头受到的浮力更大些
B.西红柿受到的浮力更大些
C.石头和西红柿受到的浮力一样大
D.无法比较石头和西红柿受到的浮力大小
3.01 F/N
1.5
051015h/cm
甲
乙
第1题图
第2题图
2.[称重法]如图甲,一个质量为270g的铝块悬挂在弹簧测力计的挂钩上,铝块的下表面刚好接触某未知液
体的液面。将铝块缓慢浸入液体,弹簧测力计的示数随浸入深度的变化如图乙。则铝块浸没时所受的浮力
为
N,液体的密度为
kg/m3。(g取10N/kg,P=2.7×103kg/m3)
3.[压力差法]如图,一个半球形物体浸没在水中,受到水向下的压力为30N,物体受到水施加的浮力为80N,则
物体受到水向上的压力为
N。将物体上移3cm(仍在液面下),物体受到的浮力为
N。
4.[平衡法]如图所示,用一细绳拴住体积为0.6dm3,重为4N的木块,使它浸没在水中,此时绳的拉力为
N;若剪断细绳,当木块静止时水面将
(选填“上升”“下降”或“不变”);木块露出水面的
体积为
dm3。(g取10N/kg,P本=1.0×103kg/m3)
第3题图
第4题图
第5题图
5.[阿基米德原理法]如图所示,将一小木块轻轻放入装满水的溢水杯中,溢水口正下方放有一重为0.5N的
小烧杯,溢出的水全部被小烧杯接住,现测得小烧杯和溢出的水总重为3N,则木块浸没在水中的体积为
m。(g取10N/kg,p水=1.0×103kg/m3)
第八章压强和浮力
65
实验突破
提素养
实验1
探究浮力大小与哪些因素有关(《课标》要求学生必做实验)(兰州2023.20)
北师:八下P93
测量
称重法,即F浮=
方法
(1)将弹簧测力计在
方向上调零
实验
(2)在烧杯中分别加入适量(能使物体浸没且物体不接触烧杯底和烧杯壁)的水和
装置
盐水
控制变量法的应用:
(1)探究浮力的大小与物体浸在液体中体积的关系:控制物体浸在同一液体中,逐渐增大物体浸在
液体中的
,比较弹簧测力计示数的大小,如图甲所示。
设计与
进行实
验
水
国水
水
盐水
x77777777777
泉
77777777777
羽m
物体在
物体浸
增大物体浸在
物体在
物体浸没
物体浸没
空气中
在水中
水中的体积
空气中
在水中
在盐水中
免
乙
(2)探究浮力的大小与液体密度的关系:控制
不变,换用密度不同的液体,比较
弹簧测力计示数的大小,如图乙所示
(1)F浮-h图像(如图丙所示):物体开始进入液体时(图中OA段),浸入深度h增大→物体排开液
体的体积
→物体所受浮力逐渐
;浸没后(图中AB段),物体所受浮力F浮」
实验视频
图像
探究浮力大小与
分析
哪些因素有关
丙
(2)F示-h图像(如图丁所示):浸没前(图中AB段),物体浸入的深度h增大→物体排开液体的体
积V增大→物体所受的浮力F增大:=G-三,弹簧测力计的示数P元
;浸没后(图中
BC段),物体浸人的深度h增大→物体排开液体的体积V排不变→物体所受的浮力F浮
弹簧测力计的示数F示」
实验
物体排开液体的体积越大、液体的密度越大,物体所受的浮力就越大
结论
为了使实验现象更明显的操作:(根据弹簧测力计示数变化量来体现浮力)
交流与
(1)要使弹簧测力计示数变化明显→增大浮力:①选择体积较大的物体;②换用密度较大的液体
反思
(2)浮力大小不变的情况下使弹簧测力计的示数变化明显→换分度值更小的弹簧测力计
66
兰州物理精讲册
题练透一实验
例1(2024巴中)在“探究浮力的大
与物体的重力
(选填“有关”或“无关”);
小跟哪些因素有关”的实验中,小华猜
②比较序号
的三次实验,可得出初步结论:
想浮力的大小可能与以下因素有关:
浮力大小与液体密度有关。
I液体的密度;Ⅱ物体受到的重力;例1题图甲
(3)为了研究猜想Ⅲ,将两块相同的橡皮泥(不吸水
Ⅲ物体的形状;V物体排开液体的体积。
且不溶于水)分别做成不同形状,进行如图丙所示实
(1)如图甲所示用手把空的易拉罐按入水中,易拉罐
验,此时两弹簧测力计的示数不同,得出浮力的大小
浸入水中越深,手会感觉越吃力。这个事实可以支
与物体形状有关。同学小珍认为该结论不可靠,主
要原因是
持以上猜想
(选填“T”“Ⅱ”“Ⅲ”或“V”)。
(2)为了研究猜想I和Ⅱ,用体积相同的A、B、C三
个圆柱体,测得重力分别为4N、4.5N和5N,然后
进行如图乙所示的实验:
10kg
降
水
器
器
32N
例1题图丙
例1题图丁
拓展设问
浓盐水
(4)[生活实践]请你写出能够支持猜想I的
个生活现象:
(5)[装置改进]实验中由于手臂易晃动使得弹
例1题图乙
簧测力计示数不稳定,读数困难,小华改进的装置
①序号a的实验中物体A所受的浮力为
N。
如图丁所示,通过调节烧杯的高度进行探究。相
进一步计算得出A、B、C所受浮力
(选填
比于图乙中的实验装置,该装置的优点是
“相等”或“不相等”),可得出初步结论:浮力的大小
0
实验2验证阿基米德原理
北师:八下P94~95
例2某物理兴趣小组利用弹簧测力计、水、小石块
(4)图丁步骤中,小石块逐渐浸人液体过程中(未接
(不吸水)、溢水杯、小桶、细线等实验器材探究浮力
触溢水杯),液体对杯底的压强
(选填“逐
的大小与排开液体所受重力的关系。
渐变大”“一直不变”或“逐渐变小”)。
(5)如果换用密度小于液体密度的物体(不吸液体)来进
行该实验,则图
步骤中可不使用弹簧测力计。
2.8
(6)其中一个同学每次进行图丁步骤前,都忘记将溢
水杯中液体装满,其他步骤无误,因而他会得出F浮
小石块
(选填“>”“<”或“=”)G排的结论。
甲
拓展设问
例2题图
(7)[装置改进]另一小组利用
(1)如图所示的甲、乙、丙、丁四个实验步骤,最科学
两个相同的弹簧测力计A和B、
合理的实验顺序是
饮料瓶和吸管组成的溢水杯、
薄塑
(2)根据图中的实验数据可求出小石块的密度为
薄塑料袋(质量忽略不计)对该
料袋
kg/m3(g取10N/kgpk=1.0×103kg/m3)。
实验进行改进,装置如图戊所
例2题图戊
(3)兴趣小组的同学换用不同的物体(不吸液体)或
示,向下移动水平横杆,使重物
液体按科学合理的顺序进行了多次实验,由实验数
缓慢浸入盛满水的溢水杯中,观察到A的示数逐
据得出F浮」
(选填“>”“<”或“=”)G排,从
渐
,B的示数逐渐
且A、B示数
而验证了阿基米德原理的正确性。
的变化量
(选填“相等”或“不相等”)。
第八章压强和浮力
67
兰州真题与拓展
命题点1)称重法计算浮力(兰州5年2考)
小是
N;若将球投入足够多的盐水中,当
1.(2022兰州5题)如图所示,放在水平桌面上的溢
球静止时,受到的浮力大小是
N。(已知
水杯盛满水,弹簧测力计挂一个实心铁块其示数
P绿=1.0×103kg/m3,P精=0.8×103kg/m3,P数水
为F,。将铁块缓慢浸没入水中(未接触溢水杯),
=1.1×103kg/m3)
若溢出的水全部流入小烧杯,弹簧测力计的示数
4.(2025重庆)2025年4月28日,全球首艘高速可潜
为F2,下列判断正确的是
无人艇“蓝鲸号”下水,如图所示。其体积为12m3,
依靠智能压载水舱系统进行浮沉调节,可实现数十
米深的下潜、静态悬浮和水下航行。(近海海水密
度取P水,g取10N/kg)求:
(1)“蓝鲸号”在近海悬浮时所受浮力;
(2)“蓝鲸号”在近海悬浮时,距海面20m处的顶
甲
乙
部受到海水的压强;
第1题图
(3)若“蓝鲸号”从近海水平潜行至远海,海水密
A.铁块受到的浮力F浮=F2-F,
度突变为1.03×103kg/m3时,至少应增加多少自
B.小烧杯中的水重G=F1-F2
重才能防止上浮。
C.两次实验中,水对溢水杯底的压强P甲<Pz
D.两次实验中,溢水杯对桌面的压力F甲<F乙
2.(2025四川南充)如图甲所示,一轻质弹簧上端固
定,下端连接正方体物块,物块上表面恰与水面相
平,物块的边长为10cm,水深为20cm,弹簧的上
第4题图
端与容器底部之间的高度为35cm,弹簧的弹力大
小F与长度L的关系如图乙所示。下列选项正确
的是(pk=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,弹簧未
超过弹性限度)
↑F/N
35cm-
10-
二二二二11
20 cm
0510L/×10-2m
d
第2题图
A.水对物块底部的压强为2000Pa
B.弹簧的原长为5m
C.此时弹簧对物块的压力为20N
命题点3探究浮力大小与哪些因素有关
D.物块的密度为3×103kg/m3
(兰州2023.20)
命题点2阿基米德原理法计算浮力(兰州
5.(2023兰州20题)小刚游泳时发现,人从浅水区
5年4考)
走向深水区的过程中所受浮力逐渐变大。于是他
3.(2025黑龙江齐齐哈尔)某材料不吸收液体,在酒
猜想浮力的大小可能与物体浸在液体中的深度有
精或盐水中均不溶解,且不与酒精或盐水发生化
关。为了验证自己的猜想是否正确,他设计并完
学反应,用该材料制成重1N的实心球。若将球
成了如图甲所示的实验,并将详细的实验数据记
投人足够多的酒精中,当球静止时,受到的浮力大
录在表格中。
68兰州物理精讲册
物块下表
F/N
2.8
面所处深
0
2
3
5
6
P
2.4
2.0
度h/cm
1.2
弹簧测力计
0.8
4.64.23.83.43.02.62.22.22.22.2
示数F/N
0.4
012345678910h/cm
物块所受浮
00.40.8
1.62.02.42.42.42.4
乙
力F浮/N
第5题图
(1)表格中所缺数据为
请在图乙中画出
(2)分析上述实验,请解释人从浅水区走向深水区
浮力大小F浮与物块下表面所处深度h之间的关
时浮力为什么会变大?
系图像。
(3)由图B和表中数据可知,物块下表面受到水的
压强为
Pa。(p水=1.0×103kgm3)
(4)为了继续探究浮力的大小是否与液体密度有
关,他应该采取的操作是:
拓展与创新+++一
6.浮力知识在生活中有非常多的应用,在学习浮
碗浸没水中,直至沉底。假如碗里水的质量是
力之后,小花设计了一个“漂浮
缓慢均匀增加的,则下列关于碗受到的浮力随
的花盆”,通过花盆的升降变化
时间变化规律的图像可能是
提醒人们及时为植物浇水来改
变土壤的湿度。如图所示,这只
花盆由内外两层容器组成,里层
的容器N用于装土和植物,外层
的容器M则用来装水。当N放
第6题图
8.(2025陕西)研学活动中,小明捡到一块石头。
置于水中漂浮时,盆内土壤不同的干湿状态对应
他用电子秤和玻璃杯测量其密度,测量过程如图
水面在N外侧面的①②③位置线,盆内土壤的
所示。下列判断不正确的是(不计绳子的质量和
湿度越大,土壤质量越大。下列说法正确的是
体积,水的密度为1g/cm3,g取10N/kg)(
(
取出
加水
A.三条线中,水面在③线位置,盆底所受水的
压强最大
标记
标记
B.水面分别对齐外侧三条记号线时,花盆受到
的浮力大小均相同
5.0g
408.0g
332.0g
357.0g
C.①记号线对应土壤偏湿,②记号线对应土壤
①
③
3
4
正常,③记号线对应土壤偏干
第8题图
D.土壤干湿程度不变,向容器M里加入适量盐,
A.根据本次实验数据,可得出石头密度最准确
则三条记号线在花盆上的位置应整体上移
的测量值为3.125g/cm
7.(2025山东烟台)如图所示,小明
B.从水中取出石头时,带出了1g的水
洗碗时发现,向漂浮在水面上的
C.从水中取出石头时,带出的水不会影响密度
碗中加水,碗浸入水的深度越来
第7题图
的测量值
越大,当水量增加到一定程度时,
D.石头沉在水底时,杯底对石头的支持力为0.24N
第八章
压强和浮力
69(3)=(4)一直不变(5)丁(6)>
(7)变小变大相等
兰州真题与拓展
1.B2.D3.0.81
4.解:(1)“蓝鲸号”在近海悬浮时所受浮力:
F浮=G排=p水gV排=1.0×103kg/m3×10NVkg×12m
=1.2×105N
(2)距海面20m处的顶部受到海水的压强:
p=p水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×20m
=2×105Pa
(3)“蓝鲸号”的重力:G=F¥=1.2×10N
“蓝鲸号”潜行至远海,所受浮力:
F浮'=p水'gV排=1.03×103kg/m3×10N/kg×12m
=1.236×105N
应增加的自重:
G=F¥'-G=1.236×10N-1.2×103N
=3.6×103N
5.(1)1.2如答图所示(2)人浸人水中的体积变
大(3)300(4)将物体浸没在装有盐水的烧杯
中,观察弹簧测力计的示数,与图D比较
FIN
2.8-1-
2.4
2.0
1.6
1.2-
0.8--
0.4
012345678910h/cm
6.C7.D8.D
第4节物体的浮沉条件及其应用
核心考点精讲练
考点1①>②<③=④=⑤>⑥<
⑦>⑧<⑨=0=①<②2=
考点2①等于②不变③上浮④重力⑤=
⑥上浮⑦漂浮⑧<⑨=⑩沉底①漂浮
兰州真题与拓展
1.C2.C3.D4.D5.C
6.0.251.75上浮大于
提分专题3浮力、压强、密度的综合分析与大小比较
例1(1)=>(2)>>(3)>>
(4)>>
针对训练1A针对训练2B针对训练3B
例2(1)=>(2)=>(3)<<
(4)>>(5)==(6)=<(7)=<
例3(1)<=(2)<<(3)<<
(4)<<
针对训练4C针对训练5B
例4(1)>(2)>(3)>(4)
针对训练6D针对训练7A针对训练8B
针对训练9A
提分专题4浮力、压强综合计算
1.0.718
2.解:(1)杯子的重力:
G标=m标g=100×10-3kg×10N/kg=1N
杯子放在桌面上,对桌面的压力为F=G杯=1N
杯子对桌面的压强:
IN
p=s=50×10+m
=200Pa
(2)水的深度:
A=专-黑-0m=01u
兰州物理
水对杯底的压强:P2=P水gh=1.0×103kg/m3×
10N/kg×0.1m=1000Pa
(3)鸡蛋排开水的体积:
V排=SAh=50cm2×1cm=50cm3=5×10-5m3
鸡蛋受到的浮力:F浮=P水gV排=1.0×10°kgm×
10N/kg×5×10-5m3=0.5N
(4)鸡蛋浸没在水中时,鸡蛋排开水的体积等于鸡
蛋自身的体积,即V蛋=V排=50cm
蛋的密度P号0二11
鸡蛋悬浮在盐水中,根据物体的浮沉条件可知,盐
水的密度:P盐水=P蛋=1.1g/cm
3.解:(1)空载时塑料瓶受到的浮力:
精
F浮1=G瓶=0.12kg×10N/kg=1.2N
(2)瓶身浸人水中的最大长度为18cm,此时V排=
讲
Sh=20cm2×18cm=360cm3=3.6×10-4m
册
此时塑料瓶受到的浮力:
F=PkgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×3.6×
10-4m3=3.6N
此时所载物体的重力:
G物=F2-G瓶=3.6N-1.2N=2.4N
浮力秤的最大称量值:
G-2.4N=0.24kg
mmax =
g10 N/kg
(3)浮力秤空载时和最大称量时塑料瓶浸入水中的
体积变化量:
AV-AF至_f-F跑=
3.6N-1.2N
pkgP水g1.0×103kg/m3×10N/kg
=2.4×10-4m3
水槽内水面的高度差:
△h=△_2.4×10m
8120×10m=0.02m
4.0.4×106
5.解:(1)物块漂浮在水面上时,受到的浮力等于物块
的重力,即:
F浮=G=mg=1kg×10N/kg=10N
(2)当物块下表面所处的深度为0.09m时,物块下
表面受到水的压强:
p=Pkgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.09m=
900Pa
(3)物块漂浮在水面上时,排开水的体积:
V排=
F#
10N
=1.0x10kg/m×10Vkg
=1×
P水8
10-3m3
则物块的体积:
V=ya=×1×103m2=1.25×103m
5
当物块上表面与液面刚好相平时,受到的浮力:
F浮'=P水gV排'=P水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg
×1.25×10-3m3=12.5N
当物块上表面与液面刚好相平时需要施加的压力:
F=F¥'-G=12.5N-10N=2.5N
6.解:(1)由题意知,溢水杯和杯中水的总重力为G=
30N,则溢水杯对压力传感器的压力F=G=30N
溢水杯对压力传感器的压强:
30N
p=S家=150x104m
=2×103Pa
(2)由题意知,溢水杯中水的重力:
G'=G-G=30N-3N=27N
溢水杯中水的质量:
参考答案
7