第7章 浮力（复习讲义）物理新教材沪科版（五四学制）八年级下册

第7章 浮力（复习讲义） 1. 认识浮力，了解浮力的本质，知道阿基米德原理。 2. 会用弹簧测力计测量物体所受浮力的大小，知道如何验证阿基米德原理。运用二力平衡条件、运 动和力的关系，认识物体的浮沉条件。运用物体的浮沉条件解释一些简单的常见现象，说明其在生产生 活中的应用。 3. 经历“探究浮力大小与哪些因素有关”的过程，认识和运用科学猜想、控制变量等方法。通过实验 方案的设计、实验结果的交流，提高分析和解决实际问题的能力。 4. 通过实验，体验科学探究的艰辛和乐趣，感悟实事求是的科学态度和刻苦钻研的精神。关注我国造 船技术的起源和发展，为中华民族的科技成就感到自豪，增强实现中华民族伟大复兴的责任感和使命感。 知识点 重点归纳 常见易错点 浮力的概念 ①浸在液体或气体中的物体受到的向上的力，称为浮力； ②浮力产生的原因：浮力是液体对物体向上和向下的压力差产生的，即F浮=F2-F1。 物体浸没在液体中不一定会受浮力。若物体的下表面和容器底紧密接触（接触处没有水），则液体对物体向上的压力为0，物体将不受浮力的作用，只受向下的压力。如在水中的桥墩、拦河坝等。 决定浮力 大小的因素 浮力的大小与物体浸入液体中的体积及液体的密度有关。液体的密度一定时，物体浸入液体的体积越大，浮力越大。物体浸入液体的体积一定时，液体的密度越大，浮力越大。 浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积这两个因素有关，而跟物体本身的体积、密度、形状、浸没在液体中的深度、在液体中是否运动、液体的多少等因素无关。 阿基米 德原理 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液体的重力大小。 利用阿基米德原理F浮=ρ液gV排进行浮力大小的计算及浮力大小变化的判断时，要明确浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积这两个因素有关，但要注意ρ液和V排有时是变化的，根据ρ液和V排的变化，我们可以判断出所受浮力的变化情况。 浮沉的条件 物体浸没在液体中时： ①当浮力F浮大于重力G时，物体上浮； ②当浮力F浮等于重力G时，二力平衡，物体悬浮在液体中； ③当浮力F浮小于重力G时，物体下沉。 ④漂浮于液面的物体，处于平衡状态，其浮力和重力大小相等：F浮=G。 物体漂浮、悬浮或沉底时，都处于平衡状态，所受合力为0。 改变物体浮沉 状态的方法 浸入液体中的物体： ①如果所受重力减小，当重力小于浮力时，物体会上浮； ②如果所受重力等于浮力时，物体会悬浮； ③如果所受重力增大，当重力大于浮力时，物体会下沉。 改变物体浮沉状态的方法可以从两个方面理解：一是改变浮力；二是改变物体的重力。 浮力的 应用实例 ①潜水艇的沉浮原理：潜水艇浸没在水里时，排开水的体积不变，所受浮力基本不变，所以只能靠改变自身重力实现浮沉的。 ②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，但是排开的水较多，因而受到较大的浮力，所以能漂浮在水面上。 ③热气球和飞艇：热气球和飞艇内部所充气体的密度都比外面空气的密度小，内外气体的密度差导致浮力大小大于重力大小而使热气球和飞艇得以升空。 ④密度计：密度计在液体中都是漂浮，因此受到的浮力始终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，因F浮不变，所以把它放在密度不同的液体里，浸入液体的体积不同。 ①轮船的排水量m排：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，等于轮船和货物的总质量。 ②轮船的“吃水线”： “吃水线”对应的是轮船在不同水域、不同季节承载最大载重时浸入水中的深度； ③密度计原理与轮船的原理实际是相同的。 题型一、浮力的产生 【例1】用弹簧测力计悬挂一重为10N的物体浸没在水中，如图所示，弹簧测力计的示数为2.5N，物体所受浮力大小为 N，若物体上表面受到水的压力为1N，则下表面受到水的压力 N；向水中加盐溶解后，物体受到的浮力将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【变式1-1】“天宫课堂”第一课上，王亚平做了一个有关浮力的实验。在太空中，乒乓球并没有像在地面一样浮在水面，如图。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．乒乓球受到的浮力小于重力 C．太空中重力消失时，浮力也就消失了 D．浮力和重力没有关系 【变式1-2】如图所示，把重2.5N的石块挂在弹簧测力计上，将石块浸没在水中，弹簧测力计示数变为1.5N。下列有关说法正确的是（    ） A．石块所受浮力方向竖直向下 B．石块浸没在水中受到的浮力为1N C．石块上、下表面受到的压力差为1.5N D．石块下表面受到的压力为2N 题型二、探究影响浮力大小的因素 【例1】物理兴趣小组的同学在“探究影响浮力大小的因素”过程中，经过讨论提出如下猜想： 猜想1：浮力的大小与物体浸入的深度有关： 猜想2：浮力的大小与液体的密度有关： 猜想3：浮力的大小与物体的形状有关。 小组同学分别对以上猜想进行探究，以下是他们的实验过程。 （1）小凌根据A、B、C三图，认为猜想1是正确的；同组的小果根据A、C、D三图，认为猜想1是错误的。通过深入分析上述现象，小组同学一致认为浮力的大小随物体浸入液体体积的增大而 ，与物体浸没在液体的深度无关。 （2）根据 三图，可验证猜想2是正确的。同学们通过查阅相关资料并结合图中数据，还可以测出物体的密度为 kg/m3。（ρ水=1.0×103kg/m3） （3）为了验证猜想3，小组同学找来两个完全相同的薄铝片、一个烧杯和适量的水等器材进行实验，实验步骤如下： ①将一个薄铝片放入盛有适量水的烧杯中，观察到铝片下沉至杯底； ②将另一薄铝片弯成“碗状”也放入该烧杯中，观察到铝片漂浮在水面上。根据以上现象，小丽得出猜想3是正确的。她的结论不可靠，原因是 。 【变式1-1】如图所示，某同学做“探究浮力大小与物体的形状是否有关”的实验： 【问题】浮力大小与物体的形状是否有关？ 【证据】该同学用一块橡皮泥（不吸水）、一个弹簧测力计、烧杯、水和细线，按如下步骤进行实验。 （1）如图（a），用弹簧测力计测出橡皮泥的重力为 牛； （2）如图（b），将一块橡皮泥浸没在水中，读出弹簧测力计的示数为 牛； （3）如图（c），将同一块橡皮泥捏成实心五边体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数； （4）如图（d），将同一块橡皮泥捏成实心球体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数。 【解释】 ① 图（b）中橡皮泥受到的浮力大小为 牛； ② 由以上实验可知，浮力大小与物体的形状 （选填“有关”或“无关”）。 【交流】 ③ 本实验在其它因素都相同的前提下，只改变物体的形状来进行探究。在物理学中，这种研究方法称为 ； ④ 在第（4）步实验中，将橡皮泥从图d位置向下移放到图e位置时，深度增加，橡皮泥所受浮力大小 （选填“变大”“变小”或“不变”），说明浮力大小与 无关； ⑤ 若用刻度尺和弹性较好的橡皮筋替代弹簧测力计，能否完成本实验？ （选填“能”或“不能”）。 【变式1-2】如图所示，小刚用弹簧测力计、金属块、分别装有水和酒精的烧杯对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究。可知： （1）该金属块受到的重力大小为 N； （2）分析实验序号②、③、④，说明浮力大小跟 有关； （3）分析实验序号 ，说明浮力大小跟液体的密度有关； （4）物体完全浸没在酒精中所受的浮力是 N。 题型三、探究浮力大小与它排开液体重力的关系 【例1】为了探究浸在液体中的物体所受的浮力跟它排开液体所受的重力的关系，小明同学进行了如图甲所示的实验： （1）浮力的大小可由 两个步骤测出。排开的液体所受的重力可由 两个步骤测出，该实验的操作步骤合理顺序是 （均填字母代号）； （2）利用所测数据计算出了物体的密度为 kg/m3； （3）如果物体向下移动时物体不小心碰到了容器底部如图乙所示，此时弹簧测力计的示数为0.4N，此时容器底部受到的压力 N。 【变式1-1】如图所示，在“验证 ”的实验中，小顾同学将重力为2.0牛的物体浸没在水中，此时测力计示数为 牛，则物体受到的浮力为 牛，物体排开液体的重力等于 （用ρ水、V1、V2等字母表示）。 【变式1-2】小强用如图所示的实验装置验证阿基米德原理，通过调节升降台让金属块浸入盛满水的溢水杯中（金属块始终未与容器底接触），溢出的水会流入右侧空桶中，下列说法正确的是（　　） A．金属块浸入水中越深，水对溢水杯底部的压力越大 B．金属块浸没在水中的深度越深，弹簧测力计A的示数越小 C．金属块从接触水面至浸入水中某一位置，弹簧测力计A和B的变化量∆FA=∆FB D．若实验前溢水杯中未装满水，对实验结果没有影响 题型四、阿基米德原理 【例1】如图所示，是小华同学测量某种液体密度的过程，请你根据实验数据，求： （1）小石块的质量； （2）小石块的体积； （3）液体的密度。   【变式1-1】如图所示，将一块重为6N的物体用细线系着浸没在装有水的圆柱形容器中，当物体静止时，容器中水面的高度由12cm上升到14cm，此时拉力为2N。ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg，求： （1）物体所受浮力的大小； （2）物体的体积； （3）物体的密度。 【变式1-2】如图所示，将两个弹簧测力计下端挂着的甲、乙两个实心金属球分别浸没在水和酒精中时，两弹簧测力计的示数相等。已知甲球密度小于乙球密度，则甲、乙两球受到的重力和受到的浮力关系正确的是（　　） A．F浮甲=F浮乙 B．F浮甲<F浮乙 C．G甲<G乙 D．G甲>G乙 题型五、沉浮的条件 【例1】将重6N的物体浸没在装满水的杯中，溢出了2N的水。关于物体受到的浮力大小和最终的状态，判断正确的是（　　） A．6N 漂浮 B．2N 漂浮 C．2N 沉底 D．4N 沉底 【变式1-1】相同的柱形容器内分别盛有不同液体。将两个完全相同的物体浸入液体中，当物体静止后两液面刚好相平，如图所示，则下列判断中正确的是（　　） A．容器对地面的压力F甲>F乙 B．液体密度ρ甲<ρ乙 C．液体对物体底部的压力F甲=F乙 D．物体排开液体的质量m甲<m乙 【变式1-2】如图所示是小明用矿泉水瓶和小玻璃瓶制作的“浮沉子”。他将装有适量水的小玻璃瓶瓶口朝下，使其漂浮在矿泉水瓶内的水面上，矿泉水瓶内留有少量空气，拧紧瓶盖使其密封，用力挤压矿泉水瓶侧面时“浮沉子”下沉，松手后“浮沉子”即上浮。下列说法错误的是（　　）    A．“浮沉子”上浮时，小瓶内上方气压减小，大瓶内上方气压增大 B．适当用力挤压矿泉水瓶侧面，“浮沉子”可能悬浮在水中 C．“浮沉子”下沉时，所受重力大于它受到的浮力 D．潜水艇与“浮沉子”浮沉的原理相同 题型六、浮力的应用 【例1】为保证安全，海船的船舷上画有载重线，如图所示的是部分载重线。当船从北大西洋驶入印度洋时，船受到的浮力 （选填“变大”“变小”或“不变”）；根据载重线可知，北大西洋的海水密度 （选填“大于”“小于”或“等于”）印度洋的海水密度。物理小组制作的潜水艇模型如图所示。通过胶管A从烧瓶中吸气或向烧瓶中吹气，就可使烧瓶下沉、上浮或悬浮。当烧瓶处于如图所示的悬浮状态时，若向胶管A吹气，则烧瓶将 （选填“上浮”“下沉”或“悬浮”），此时烧瓶受到的浮力 （选填“变大”“变小”或“不变”）。（胶管A的体积不计） 【变式1-1】将一支液体密度计分别放入甲、乙两种液体中，最终情况如图所示，则下列判断正确的是（　　） A．密度计在甲中受到的浮力较大 B．密度计在乙中受到的浮力较大 C．甲液体的密度比乙液体的密度大 D．甲液体的密度比乙液体的密度小 【变式1-2】如图（a）所示，为一个伽利略彩球温度计，可以粗略地测量环境温度。其结构为：在密闭的玻璃管中装有某种混合液体，其密度随温度变化关系如下表所示。液体中浸有数个体积均为25cm3的玻璃彩球（其体积不随温度变化而变化），彩球下方悬挂一个温度标签。当外界温度变化时，会有彩球随之上浮或下沉，当所有彩球静止后，浮在上面的彩球中，标示温度值最低的那个彩球所标示的温度即此时环境的大致温度。 温度 （℃） 18 20 22 24 26 液体密度 （g/cm³） 0.96 0.94 0.92 0.90 0.88 （1）请画出图（a）中标示温度值为“22℃”的彩球所受浮力F浮和重力G的示意图。 （1）当液体温度为24℃时，求标示温度值为“24℃”彩球所受的浮力F浮（g取10N/kg）。 （1）分析并比较标示温度值为“26℃”和“18℃”的彩球质量的大小。 （1）图（b）所示温度为【不定项】（　　） A．18℃ B．低于18℃ C．高于18℃ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第7章 浮力（复习讲义） 1. 认识浮力，了解浮力的本质，知道阿基米德原理。 2. 会用弹簧测力计测量物体所受浮力的大小，知道如何验证阿基米德原理。运用二力平衡条件、运 动和力的关系，认识物体的浮沉条件。运用物体的浮沉条件解释一些简单的常见现象，说明其在生产生 活中的应用。 3. 经历“探究浮力大小与哪些因素有关”的过程，认识和运用科学猜想、控制变量等方法。通过实验 方案的设计、实验结果的交流，提高分析和解决实际问题的能力。 4. 通过实验，体验科学探究的艰辛和乐趣，感悟实事求是的科学态度和刻苦钻研的精神。关注我国造 船技术的起源和发展，为中华民族的科技成就感到自豪，增强实现中华民族伟大复兴的责任感和使命感。 知识点 重点归纳 常见易错点 浮力的概念 ①浸在液体或气体中的物体受到的向上的力，称为浮力； ②浮力产生的原因：浮力是液体对物体向上和向下的压力差产生的，即F浮=F2-F1。 物体浸没在液体中不一定会受浮力。若物体的下表面和容器底紧密接触（接触处没有水），则液体对物体向上的压力为0，物体将不受浮力的作用，只受向下的压力。如在水中的桥墩、拦河坝等。 决定浮力 大小的因素 浮力的大小与物体浸入液体中的体积及液体的密度有关。液体的密度一定时，物体浸入液体的体积越大，浮力越大。物体浸入液体的体积一定时，液体的密度越大，浮力越大。 浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积这两个因素有关，而跟物体本身的体积、密度、形状、浸没在液体中的深度、在液体中是否运动、液体的多少等因素无关。 阿基米 德原理 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液体的重力大小。 利用阿基米德原理F浮=ρ液gV排进行浮力大小的计算及浮力大小变化的判断时，要明确浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积这两个因素有关，但要注意ρ液和V排有时是变化的，根据ρ液和V排的变化，我们可以判断出所受浮力的变化情况。 浮沉的条件 物体浸没在液体中时： ①当浮力F浮大于重力G时，物体上浮； ②当浮力F浮等于重力G时，二力平衡，物体悬浮在液体中； ③当浮力F浮小于重力G时，物体下沉。 ④漂浮于液面的物体，处于平衡状态，其浮力和重力大小相等：F浮=G。 物体漂浮、悬浮或沉底时，都处于平衡状态，所受合力为0。 改变物体浮沉 状态的方法 浸入液体中的物体： ①如果所受重力减小，当重力小于浮力时，物体会上浮； ②如果所受重力等于浮力时，物体会悬浮； ③如果所受重力增大，当重力大于浮力时，物体会下沉。 改变物体浮沉状态的方法可以从两个方面理解：一是改变浮力；二是改变物体的重力。 浮力的 应用实例 ①潜水艇的沉浮原理：潜水艇浸没在水里时，排开水的体积不变，所受浮力基本不变，所以只能靠改变自身重力实现浮沉的。 ②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，但是排开的水较多，因而受到较大的浮力，所以能漂浮在水面上。 ③热气球和飞艇：热气球和飞艇内部所充气体的密度都比外面空气的密度小，内外气体的密度差导致浮力大小大于重力大小而使热气球和飞艇得以升空。 ④密度计：密度计在液体中都是漂浮，因此受到的浮力始终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，因F浮不变，所以把它放在密度不同的液体里，浸入液体的体积不同。 ①轮船的排水量m排：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，等于轮船和货物的总质量。 ②轮船的“吃水线”： “吃水线”对应的是轮船在不同水域、不同季节承载最大载重时浸入水中的深度； ③密度计原理与轮船的原理实际是相同的。 题型一、 浮力的产生 【例1】用弹簧测力计悬挂一重为10N的物体浸没在水中，如图所示，弹簧测力计的示数为2.5N，物体所受浮力大小为 N，若物体上表面受到水的压力为1N，则下表面受到水的压力 N；向水中加盐溶解后，物体受到的浮力将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 7.5 8.5 变大 【详解】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。 【变式1-1】“天宫课堂”第一课上，王亚平做了一个有关浮力的实验。在太空中，乒乓球并没有像在地面一样浮在水面，如图。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．乒乓球受到的浮力小于重力 C．太空中重力消失时，浮力也就消失了 D．浮力和重力没有关系 【答案】C 【详解】浮力产生的原因：物体受到向上的压力大于向下的压力，存在压力差产生了浮力；在太空中水和乒乓球处于完全失重状态，水不会对浸入其中的物体产生压力，所以在太空失重环境下浮力消失，故C正确，ABD错误。故选C。 【变式1-2】如图所示，把重2.5N的石块挂在弹簧测力计上，将石块浸没在水中，弹簧测力计示数变为1.5N。下列有关说法正确的是（    ） A．石块所受浮力方向竖直向下 B．石块浸没在水中受到的浮力为1N C．石块上、下表面受到的压力差为1.5N D．石块下表面受到的压力为2N 【答案】B 【详解】A．重力的方向竖直向下，浮力的方向竖直向上，故A错误； B．对物体进行受力分析，可知，所以石块浸没在水中受到的浮力为 故B正确； C．浮力等于物体上、下表面受到的压力差，所以石块上、下表面受到的压力差为 故C错误； D．根据可知，石块上下表面的表面积未知，石块所处的深度未知，所以无法求出石块下表面受到的压力，故D错误。故选B。 题型二、探究影响浮力大小的因素 【例1】物理兴趣小组的同学在“探究影响浮力大小的因素”过程中，经过讨论提出如下猜想： 猜想1：浮力的大小与物体浸入的深度有关： 猜想2：浮力的大小与液体的密度有关： 猜想3：浮力的大小与物体的形状有关。 小组同学分别对以上猜想进行探究，以下是他们的实验过程。 （1）小凌根据A、B、C三图，认为猜想1是正确的；同组的小果根据A、C、D三图，认为猜想1是错误的。通过深入分析上述现象，小组同学一致认为浮力的大小随物体浸入液体体积的增大而 ，与物体浸没在液体的深度无关。 （2）根据 三图，可验证猜想2是正确的。同学们通过查阅相关资料并结合图中数据，还可以测出物体的密度为 kg/m3。（ρ水=1.0×103kg/m3） （3）为了验证猜想3，小组同学找来两个完全相同的薄铝片、一个烧杯和适量的水等器材进行实验，实验步骤如下： ①将一个薄铝片放入盛有适量水的烧杯中，观察到铝片下沉至杯底； ②将另一薄铝片弯成“碗状”也放入该烧杯中，观察到铝片漂浮在水面上。根据以上现象，小丽得出猜想3是正确的。她的结论不可靠，原因是 。 【答案】 增大 ADE 2×103 见详解 【详解】（1）根据A、C、D三图可知，物体浸入液体的深度不同，但测力计的示数相同，说明浮力大小与物体浸没在液体的深度无关；根据A、B、C三图可知，物体浸入液体的体积不同，测力计的示数不同，说明浮力大小与物体浸入液体的体积有关，物体浸入液体体积越大，受到的浮力越大。 （2）根据A、D、E三图可知，物体浸入液体的体积相同，但液体的密度不同，测力计的示数不同，说明浮力大小与液体的密度有关。 根据AC图可知F浮​=G−F=4N−2N=2N，根据F浮=ρ液gV排可得 因为物体浸没，所以V=V排​=2×10−4m3，根据G=mg和 可得，物体的密度 （3）根据控制变量法可知，要探究浮力大小与物体形状的关系，应控制物体排开液体的体积相同，而实验中将另一薄铝片弯成碗状也放入该烧杯中，铝片漂浮在水面上，铝片排开液体的体积变大，所以小丽的结论不可靠。 【变式1-1】如图所示，某同学做“探究浮力大小与物体的形状是否有关”的实验： 【问题】浮力大小与物体的形状是否有关？ 【证据】该同学用一块橡皮泥（不吸水）、一个弹簧测力计、烧杯、水和细线，按如下步骤进行实验。 （1）如图（a），用弹簧测力计测出橡皮泥的重力为 牛； （2）如图（b），将一块橡皮泥浸没在水中，读出弹簧测力计的示数为 牛； （3）如图（c），将同一块橡皮泥捏成实心五边体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数； （4）如图（d），将同一块橡皮泥捏成实心球体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数。 【解释】 ① 图（b）中橡皮泥受到的浮力大小为 牛； ② 由以上实验可知，浮力大小与物体的形状 （选填“有关”或“无关”）。 【交流】 ③ 本实验在其它因素都相同的前提下，只改变物体的形状来进行探究。在物理学中，这种研究方法称为 ； ④ 在第（4）步实验中，将橡皮泥从图d位置向下移放到图e位置时，深度增加，橡皮泥所受浮力大小 （选填“变大”“变小”或“不变”），说明浮力大小与 无关； ⑤ 若用刻度尺和弹性较好的橡皮筋替代弹簧测力计，能否完成本实验？ （选填“能”或“不能”）。 【答案】 4.8 3.2 1.6 无关 控制变量法 不变 物体在液体中的深度 能 【详解】（1）由图知道，弹簧测力计的分度值为0.2N，则橡皮泥的重力为4.8N。 （2）图（b）中，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为3.2N 解释： ①由a图知道，物体的重力为G=4.8N，由b图知道，橡皮泥浸没在水中弹簧测力计的示数为F=3.2N，则此时橡皮泥受到的浮力为 ②由以上实验知道，同一橡皮泥捏成不同形状的物体浸没在水中，弹簧测力计的示数相同，根据称重法可知，受到的浮力相等，所以说明浮力大小与物体的形状无关。 交流： ③本实验在其它因素都相同的前提下，只改变物体的形状来进行探究。在物理学中，这种研究方法称为控制变量法。 ④在第④步实验中，将橡皮泥从图d位置向下移放到图e位置时，深度增加，根据称重法测浮力可知橡皮泥受到浮力大小不变，弹簧测力计的示数不变，由此说明浮力的大小与物体在液体中的深度无关。 ⑤用刻度尺和弹性较好的橡皮筋来替代弹簧测力计，用橡皮筋吊着橡皮泥浸入水中，记录橡皮筋的长度，比较每次橡皮筋的长度可以知道拉力的大小，从而可以比较橡皮泥受到的浮力大小，所以能完成本实验的探究。 【变式1-2】如图所示，小刚用弹簧测力计、金属块、分别装有水和酒精的烧杯对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究。可知： （1）该金属块受到的重力大小为 N； （2）分析实验序号②、③、④，说明浮力大小跟 有关； （3）分析实验序号 ，说明浮力大小跟液体的密度有关； （4）物体完全浸没在酒精中所受的浮力是 N。 【答案】（1）10；（2）物体排开液体的体积；（3）①④⑤；（4）2.4 【详解】（1）根据①可知，此时金属块的重力等于弹簧的弹力，可得金属块受到的重力G＝10N。 （2）分析②、③、④可知，液体的密度不变，排开液体的体积变化，弹簧测力计的示数变化，即浮力的大小在变，说明浮力大小跟物体排开液体的体积有关。 （3）图④、⑤中，物体排开液体的体积相同，液体的密度不同，符合探究的要求，弹簧测力计示数不同，结合①可知，即所受浮力不同，说明浮力大小跟液体的密度有关。 （4）根据称重法，物体完全浸浸没在酒精中所受的浮力为 题型三、探究浮力大小与它排开液体重力的关系 【例1】为了探究浸在液体中的物体所受的浮力跟它排开液体所受的重力的关系，小明同学进行了如图甲所示的实验： （1）浮力的大小可由 两个步骤测出。排开的液体所受的重力可由 两个步骤测出，该实验的操作步骤合理顺序是 （均填字母代号）； （2）利用所测数据计算出了物体的密度为 kg/m3； （3）如果物体向下移动时物体不小心碰到了容器底部如图乙所示，此时弹簧测力计的示数为0.4N，此时容器底部受到的压力 N。 【答案】（1）ab，cd，dabc；（2）4×103；（3）2.6 【详解】（1）由称重法可知石块受到的浮力，由图中a、b两个步骤测出大小为： 液体与桶的总重力与桶的重力之差是物体排开液体的重力，由图中c、d两个步骤测出，其大小值： 实验步骤dabc，从操作方便程度上以及减少误差影响情况下的最佳顺序。 （2）根据图a可知物体的重力G=4N，则物体的质量 已知物体浸没在水中受到的浮力F浮＝1N，则物体的体积为 则物体的密度 （3）随着物体所处深度的增加，物体不小心碰到了容器底部，液体的密度和排开液体的体积不变，浮力不变，仍为1N；对物体进行受力分析可知，物体受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力、拉力和容器底对物体的支持力，容器底部受到的压力为 【变式1-1】如图所示，在“验证 ”的实验中，小顾同学将重力为2.0牛的物体浸没在水中，此时测力计示数为 牛，则物体受到的浮力为 牛，物体排开液体的重力等于 （用ρ水、V1、V2等字母表示）。 【答案】 阿基米德原理 1.6 0.4 ρ水(V2-V1)g 【详解】图中“验证阿基米德原理”的实验，目的是比较浸没在液体中的物体受到的浮力与它排开的液体所受重力之间的关系。 由图可知，弹簧测力计的分度值是0.2N，此时测力计示数为1.6N。 物体受到的浮力为F浮=G-F示=2.0N-1.6N=0.4N 物体排开液体的重力G排=m排g=ρ水V排g=ρ水(V2-V1)g 【变式1-2】小强用如图所示的实验装置验证阿基米德原理，通过调节升降台让金属块浸入盛满水的溢水杯中（金属块始终未与容器底接触），溢出的水会流入右侧空桶中，下列说法正确的是（　　） A．金属块浸入水中越深，水对溢水杯底部的压力越大 B．金属块浸没在水中的深度越深，弹簧测力计A的示数越小 C．金属块从接触水面至浸入水中某一位置，弹簧测力计A和B的变化量∆FA=∆FB D．若实验前溢水杯中未装满水，对实验结果没有影响 【答案】C 【详解】A．金属块浸入水中的深度增大时，溢水杯中水的深度不变，根据p=ρgh可知，水对溢水杯底部的压强不变，根据F=pS可知，水对溢水杯底部的压力不变，故A错误； B．金属块浸没在水中的深度变化时，排开水的体积不变，根据F浮=ρgV排可知，受到的浮力不变，根据F拉=G金-F浮知，金属块受到的拉力不变，弹簧测力计A的示数不变，故B错误； C．由图可知，弹簧测力计A的示数FA=G-F浮 弹簧测力计B的示数FB=G桶+G排 则∆FA=∆F浮，∆FB=∆G排，根据阿基米德原理可知，∆F浮=∆G排，则∆FA=∆FB，故C正确； D．若实验前溢水杯中未装满水，则测得的F浮不变、G排偏小，对实验结果有影响，故D错误。 故选C。 题型四、阿基米德原理 【例1】如图所示，是小华同学测量某种液体密度的过程，请你根据实验数据，求： （1）小石块的质量； （2）小石块的体积； （3）液体的密度。   【答案】（1）0.3kg；（2）1×10-4m3；（3）0.8×103kg/m3 【详解】（1）由图可知，G石=3N，由G=mg得玻璃杯和水的总质量 （2）由图对小石块在水中受力分析后可知，小石块浸没在水中受到的浮力为 F浮水=G石-F示水=3N-2N=1N 因为小石块浸没在水中，再由F浮=G排=ρ液gV排得，小石块的体积为 （3）由图对小石块在液体中受力分析后可知，小石块浸没在液体中受到的浮力为 因为小石块浸没在液体中，所以V排液=V石=1×10-4m3 再由F浮=G排=ρ液gV排得，液体的密度为 【变式1-1】如图所示，将一块重为6N的物体用细线系着浸没在装有水的圆柱形容器中，当物体静止时，容器中水面的高度由12cm上升到14cm，此时拉力为2N。ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg，求： （1）物体所受浮力的大小； （2）物体的体积； （3）物体的密度。 【答案】（1）4N;（2）4×10-4m3;（3）1.5×103kg/m3 【详解】（1）物体受到的浮力 （2）物体浸没在水中，由F浮＝ρ水gV排得，物体的体积 （3）物体的质量 物体的密度 【变式1-2】如图所示，将两个弹簧测力计下端挂着的甲、乙两个实心金属球分别浸没在水和酒精中时，两弹簧测力计的示数相等。已知甲球密度小于乙球密度，则甲、乙两球受到的重力和受到的浮力关系正确的是（　　） A．F浮甲=F浮乙 B．F浮甲<F浮乙 C．G甲<G乙 D．G甲>G乙 【答案】D 【详解】AB．弹簧测力计的示数F=G-F浮，两弹簧测力计的示数相等则有 因为，，两个实心金属球分别浸没在水和酒精中，排开液体体积等于物体体积则 则 因为，，则，则 则甲、乙两球受到的浮力，，因为，，则F浮甲>F浮乙，故AB错误； CD．弹簧测力计的示数，则物体重力 因为F浮甲>F浮乙，拉力相同，则G甲>G乙，故D正确，C错误。 故选D。 题型五、沉浮的条件 【例1】将重6N的物体浸没在装满水的杯中，溢出了2N的水。关于物体受到的浮力大小和最终的状态，判断正确的是（　　） A．6N 漂浮 B．2N 漂浮 C．2N 沉底 D．4N 沉底 【答案】C 【详解】把物体浸没在盛满水的溢水杯中，排开的水重，根据阿基米德原理可知：物体受到的水的浮力 因为浮力小于重力，所以物体沉底。故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。 【变式1-1】相同的柱形容器内分别盛有不同液体。将两个完全相同的物体浸入液体中，当物体静止后两液面刚好相平，如图所示，则下列判断中正确的是（　　） A．容器对地面的压力F甲>F乙 B．液体密度ρ甲<ρ乙 C．液体对物体底部的压力F甲=F乙 D．物体排开液体的质量m甲<m乙 【答案】A 【详解】AB．两个完全相同的物体分别在甲液体中漂浮，在乙液体中悬浮，则由浮沉条件可知 ρ物<ρ甲 ρ物=ρ乙 所以 ρ甲>ρ乙 当物体静止后两液面刚好相平，则两容器内液体和物体排开液体的体积之和相等，由图可知，物体排开甲液体的体积小于排开乙液体的体积，故甲液体的体积大于乙液体的体积，由m=ρV可知甲液体的质量大于乙液体的质量，由G=mg可知甲液体的重力大于乙液体的重力，两个物体完全相同，则重力相等，两柱形容器相同，则重力相等，容器对地面的压力等于容器、容器内物体和液体的重力之和，所以容器对地面的压力F甲>F乙，故A正确，B错误； C．两液体的密度ρ甲>ρ乙 两液面相平，即h相同，所以根据p=ρgh可知，液体对容器底部的压强p甲>p乙 容器的底面积相同，由F=pS可知液体对物体底部的压力F甲>F乙 故C错误； D．两个完全相同的物体在甲液体中漂浮，在乙液体中悬浮，浮力等于重力，故F浮甲=F浮乙 根据阿基米德原理可知，物体排开液体的重力相等，由G=mg可知排开液体的质量相等，故D错误。 故选A。 【变式1-2】如图所示是小明用矿泉水瓶和小玻璃瓶制作的“浮沉子”。他将装有适量水的小玻璃瓶瓶口朝下，使其漂浮在矿泉水瓶内的水面上，矿泉水瓶内留有少量空气，拧紧瓶盖使其密封，用力挤压矿泉水瓶侧面时“浮沉子”下沉，松手后“浮沉子”即上浮。下列说法错误的是（　　）    A．“浮沉子”上浮时，小瓶内上方气压减小，大瓶内上方气压增大 B．适当用力挤压矿泉水瓶侧面，“浮沉子”可能悬浮在水中 C．“浮沉子”下沉时，所受重力大于它受到的浮力 D．潜水艇与“浮沉子”浮沉的原理相同 【答案】A 【详解】AB．松开手，小瓶内水面上的空气体积增大，压强减小，浮沉子里面被压缩的空气把水压出来，此时浮沉子的重力小于它所受的浮力，所以，它就向上浮；当浮力等于重力，就会悬浮在水中，故A错误，符合题意，B正确，不符合题意。 C．挤压大塑料瓶，瓶内空气被压缩，将压强传递给水，水被压入小瓶中，将瓶体中的空气压缩，这时浮沉子里进入一些水，它的重力增加，大于它受到的浮力，就向下沉，故C正确，不符合题意； D．潜水艇与“浮沉子”浮沉原理相同，都是靠改变自身重力实现沉浮的，D正确，不符题意。 故选A。 题型六、浮力的应用 【例1】为保证安全，海船的船舷上画有载重线，如图所示的是部分载重线。当船从北大西洋驶入印度洋时，船受到的浮力 （选填“变大”“变小”或“不变”）；根据载重线可知，北大西洋的海水密度 （选填“大于”“小于”或“等于”）印度洋的海水密度。物理小组制作的潜水艇模型如图所示。通过胶管A从烧瓶中吸气或向烧瓶中吹气，就可使烧瓶下沉、上浮或悬浮。当烧瓶处于如图所示的悬浮状态时，若向胶管A吹气，则烧瓶将 （选填“上浮”“下沉”或“悬浮”），此时烧瓶受到的浮力 （选填“变大”“变小”或“不变”）。（胶管A的体积不计） 【答案】 不变 大于 上浮 不变 【详解】当船从北大西洋驶入印度洋时，轮船始终漂浮，根据物体浮沉条件可知，浮力等于轮船的总重力，总重力不变，因此轮船受到的浮力将不变。 由图可知，标有北大西洋载重线在标有印度洋载重线下方，说明轮船在北大西洋时的吃水深度较小，排开海水的体积较小，根据F浮＝ρgV排可知，在浮力一定时，排开海水的体积较小，则海水的密度较大，因此北大西洋海水密度大于印度洋海水密度。 若从管吹气，烧瓶中空气增加，气压增大，烧瓶中水会下降，自重减小，由于该过程中液体的密度不变，烧瓶排开液体体积不变，烧瓶浮力大小不变，此时重力小于浮力，烧瓶会上浮。 【变式1-1】将一支液体密度计分别放入甲、乙两种液体中，最终情况如图所示，则下列判断正确的是（　　） A．密度计在甲中受到的浮力较大 B．密度计在乙中受到的浮力较大 C．甲液体的密度比乙液体的密度大 D．甲液体的密度比乙液体的密度小 【答案】C 【详解】AB．同一支密度计放在甲、乙液体中都漂浮，所以，密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力都等于密度计受到的重力G，密度计的重力不变，则密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力相等，故AB错误； CD．由图知，密度计排开液体的体积V排甲<V排乙，又因为F浮=ρ液V排g，而受到的浮力相等，所以， ρ甲> ρ乙，故C正确；D错误。 故选C。 【变式1-2】如图（a）所示，为一个伽利略彩球温度计，可以粗略地测量环境温度。其结构为：在密闭的玻璃管中装有某种混合液体，其密度随温度变化关系如下表所示。液体中浸有数个体积均为25cm3的玻璃彩球（其体积不随温度变化而变化），彩球下方悬挂一个温度标签。当外界温度变化时，会有彩球随之上浮或下沉，当所有彩球静止后，浮在上面的彩球中，标示温度值最低的那个彩球所标示的温度即此时环境的大致温度。 温度 （℃） 18 20 22 24 26 液体密度 （g/cm³） 0.96 0.94 0.92 0.90 0.88 （1）请画出图（a）中标示温度值为“22℃”的彩球所受浮力F浮和重力G的示意图。 （1）当液体温度为24℃时，求标示温度值为“24℃”彩球所受的浮力F浮（g取10N/kg）。 （1）分析并比较标示温度值为“26℃”和“18℃”的彩球质量的大小。 （1）图（b）所示温度为【不定项】（　　） A．18℃ B．低于18℃ C．高于18℃ 【答案】（1）见下图；（2）0.225N；（3）标示温度值为“18℃”的彩球质量大于标示温度值为“26℃”的彩球质量。（4）AB 【详解】（1）由图(a)可知，此时的液体温度为24℃，此时液体的密度为0.90g/cm³，所有的玻璃小球的体积均为25cm3，标有“22℃”的彩球完全浸没在液体里，排开液体的体积与物体的体积相同为25cm3， 由公式F浮＝ρgV排可得浮力的大小为 标有“22℃”的彩球，在液体密度为0.92g/cm³时悬浮，此时的浮力与重力的大小相同，故根据二力平衡可知，重力的大小为 所受到的重力方向竖直向下，受到的浮力竖直向上，受力情况如图所示： （2）当外界温度为24℃时，此时液体的密度为0.90g/cm³，彩球悬浮，由公式F浮＝ρgV排可得彩球受到的浮力为 （3）标示温度值为“26℃”的彩球，在液体密度为0.88g/cm³时悬浮，玻璃小球的体积为25cm3，此时的浮力与重力的大小相同，故根据二力平衡可知，重力的大小为 标示温度值为“26℃”的彩球质量为 同理标示温度值为“18℃”的彩球，在液体密度为0.96g/cm³时悬浮，重力大小为 标示温度值为“18℃”的彩球质量为 所以标示温度值为“18℃”的彩球质量大于标示温度值为“26℃”的彩球质量。 （4）分析数据可知，温度越低，液体的密度越大，此时标示温度值为“18℃”的彩球悬浮，说明此时温度为18℃，当温度更低时，液体的密度更大，小球受到的浮力更大，但是可以在上方小球的压力下平衡，所以此时的温度应该是小于等于18℃，故选AB。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $