内容正文:
研究河北新考情 更懂中考新方向
河北新中考
物理
精讲册
1
2
第一部分 系统复习 成绩基石
板块二 力学与机械
第八章 压强与浮力
8.2 浮力
3
知识体系构建
重点夯基训练
重点实验突破
聚焦河北中考考法
4
向上
压力不同
浸在液体中的体积
液体密度
向上的浮力
重力
ρ液 gV 排
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5
=
=
<
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6
体积
重力
小于
小于
小
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7
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8
例1.( RJ 八下P75 素材)如图情景中没有受到浮力的物体是( )
C
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9
例2. (新课标素材)潜水艇在水中下潜时,排开水的体积不变,根据阿基米德原理,它受到的浮力 (选填“变大”“变小”或“不变”),潜水艇是通过改变 来实现浮沉的。
不变
自身重力
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10
例3.如图中,运动员受到的浮力逐渐变大的环节是( )
A. 由a 到b B.由b到c C.由c 到d D. 由d 到e
A
解析:跳水运动员从入水到出水的过程中,水的密度不变;由图可知:由a 到 b 是入水
过程,排开水的体积不断增大,由F 浮=ρ水gV 排可知运动员受到水的浮力不断增大;b 到c
和 c 到 d 的过程中,运动员浸没在水中,其排开水的体积不变,所受浮力不变;d 到 e 是
露出水面的过程, 运动员排开水的体积逐渐减小,所受浮力逐渐减小,故 A 正确。
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例4. (JK 八下P77 素材)如图所示,用两只大船装满泥土,此时船所受浮力 ( 选填
“大于”“等于”或“小于”) 船 和 泥 土 的 重 力 , 再把铁牛系到船上,慢慢地去掉船上的泥土, 船将 (选填“静止”“上浮”或“下 沉”),所受浮力 (选填“变大”“不 变”或“变小”)。
等于
上浮
变小
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例5.如图所示,潜水艇在水中处于悬浮状态,此时其所受浮力与重力的大小关系为F 浮
G。 当压缩空气将水舱中的水排出一部分时,潜水艇将 。
=
上浮
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实验一 探究浮力的大小与哪些因素有关
例1. 小明在游泳馆游泳时,发现自己能轻松地浮在水面,而将铁块放入水中会迅速下沉;他还注意到,用手将篮球按入水中时,按得越深,手感受到的“顶力”越大。这些现象让他疑惑:浮力的大小究竟与哪些因素有关?于是他做了如下实验。
1. 实验器材:弹簧测力计、金属块、烧杯、水、盐 水、细线、刻度尺。
(1)弹簧测力计在竖直方向上调零;
(2)金属块密度大于水且不与水发生反应,体 积略大一些。
2. 实验方法:控制变量法。
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3. 进行实验
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(1)探究浮力大小与物体浸在液体中体积的关系:
①用细线系住金属块,用弹簧测力计测出金属块在空气中的重力G=4N;
②往烧杯中倒入适量水,将金属块缓慢浸入水中,使金属块浸入体积逐渐增大,如图 B、C、D 所示,观察并记录弹簧测力计示数;
③得出结论:浮力大小与物体浸在液体中的 有关,物体浸入体积越大浮力越大。
(2)探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度的关系:
①使金属块浸没在水的不同深度(注意不要触底),如图 D、E 所示,观察并记录弹簧测力计的示数;
体积
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②得出结论:浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(3)探究浮力大小与液体密度的关系:
①另取一个烧杯,倒入盐水,将金属块完全浸没在盐水中。观察并记录弹簧测力计示数并与图 比较;
②得出结论:浮力大小与液体密度有关,液体密度越 ,浮力越 。
4. 数据记录:根据实验 A—E 绘制图像如图所示。图中表示弹
簧测力计示数F 与物体浸入深度h 的关系图像是 ,表示物
体受到的浮力 F 浮与 物体浸入深度 h 的关系图像是 。
E
大
大
a
b
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1. [浮力计算]金属块的重力 G= N, 图 C 中金属块受到的浮力F 浮= N。
2. [知识迁移]实验过后,小明发现利用实验A、D 能够计算出金属块的密度为________ kg/m³, 通过实验 A、D、F 可以计算出盐水的密度为 。
3. [装置改进]如图,将弹簧和标尺固定在支架上,用细线将金属块悬挂
在弹簧下端,弹簧静止时指针正对标尺上的A 位置(本装置使用时,弹
簧未超过弹性限度)。 在探究浮力与物体排开液体体积的关系时,向烧
杯中缓慢注水,从金属块(ρ 金 >ρ 水)底部接触水面到金属块刚好浸没在
水中的过程中,指针 ;继续向烧杯中注水,指针 。(均选
填 “上移”“下移”或“不动”)
4
0.7
4×10³
1.2×10³kg/m³
上移
不动
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4. [实验评估]小明将两块完全相同的橡皮泥 (密度大于水)分别捏成圆锥体和圆柱体进行如图实验,根据弹簧测力计的示数得出结论: 浮力的大小跟物体的形状有关,该结论是_______ (选填“可靠”或“不可靠”)的,主要原因是 。
不可靠
没有控制物体排开液体的体积相同
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5. 跨学科实践 (1)小明受启发利用圆筒自制一个如图所示的密度计,实验步骤如下:
①让密度计漂浮在水中,测得此时水面到密度 计底部的距离h₀=6.0 cm;
②让密度计漂浮在某液体中,测得此时液面到 密度计底部的距离h₁=5.0cm, 则此液体的密度ρ= g/cm³;
(2)在第(1)问中若适当增大圆筒中配重的质量,这支密度计所能测量液体密度的最大值
(选填“减小”“不变”或“增大”)。
1.2
增大
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实验二 探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
例2. 小明在之前探究浮力影响因素时发现,物体浸入液体的体积越大,浮力越大,而“浸入体积”恰好等于物体排开液体的体积。他突然猜想:浮力的大小会不会和排开液体的重力有关?为了验证这个猜想,他决定设计实验探究浮力与排开液体所受重力的关系。
1. 实验器材:弹簧测力计、金属块(密度大于水、不吸水)、溢水杯、小桶(轻质,可挂在弹簧测力计上)、水(或其他透明液体,如盐水)、细线。
2.进行实验
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(1)测量基础数据:
①用细线系住金属块,用弹簧测力计测出金属块在空气中的重力G金属;
②用弹簧测力计测出空小桶的重力 G 空。
(2)收集排开的液体并测量:
①将溢水杯装满水,直到溢水口不再有液体溢出( 确保初始液面与溢水口齐平);
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②用弹簧测力计悬挂金属块,缓慢将其浸入在溢水杯的水中(金属块不接触杯底和杯壁), 记录此时弹簧测力计的示数;并用小桶收集溢水杯溢出的水;
③待溢水杯不再溢出水后,测出小桶和溢出水的总重力G总。
(3)计算并对比数据:
①根据称重法计算F 浮;
②根据差值法计算G 排;
③对比F 浮与G 排,发现两者 。
(4)改变金属块浸入液体中的体积,多次实验验证(避免偶然性)。
大小相等
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1. [实验迁移]小红用一个下部为圆柱体的饮料瓶(瓶身、瓶盖的厚度和形变忽略不计)、刻度尺,设计了如图1、2、3所示的实验。将瓶内装适量的水,拧紧瓶盖,平放在桌面上,如图1所 示;将瓶子倒放在水中,稳定后瓶子内外液面高度差如图2所示;再将瓶子取出擦干,倒放入某种液体中,稳定后瓶子内外液面高度差如图3所示,则图3中液体的密度为 kg/m³。
1. 1×10³
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2. [装置改进]某同学发现将盛满水的茶壶放在电子秤上,核桃放入前后,电子秤的示数不变。
(1)其中的道理可以这样解释:若物体漂浮, 根据二力平衡知识和阿基米德原理,可得 G 物 =G 排,所以m物=m排,也就是放入物体的质量与溢出水的质量相等。进一步可以得出 B、C 两图中,茶壶对电子秤的压强pB pC。
(2)若将一条小鱼再放入图C 的茶壶中(小鱼视作悬浮),溢出水后电子秤示数 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)若将一枚硬币再放入图C 的茶壶中,溢出水后电子秤示数 (选填“变大”“变 小”或“不变”)。
=
不变
变大
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3. (2025石家庄模拟)某班物理实验小组的同学,在实验中验证阿基米德原理。
(1)方案一:小明用石块按照如图甲所示的实验 步骤进行实验,为减小测量误差并使操作最简 便,最合理的操作步骤应该是 ;(单选)
①ACDB ②ABCD ③BACD ④CADB
③
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(2)由图甲可知,石块浸没在水中时,排开水的重 力 G排= N, 发现F 浮≠G排,造成这种结果的原因可能是 (填序号);
A. 最初溢水杯中的水未装至溢水口
B. 整个实验过程中,弹簧测力计都没有校零
(3)方案二:如图乙所示,小强想要验证阿基米德原理,他将装满水且足够高的平底溢水杯放在水平升降台上,用升降台来调节溢水杯的高度,然后将一重为5 N、高为8 cm、底面积为 50 cm² 的实心物块用轻质细线悬挂于弹簧测力计A 的正下方,调节升降台使物块下底面刚好与水面相平。随后他将一个空烧杯用轻质细线悬挂于弹簧测力计B 的正下方。当小强逐渐调高升降台,发现随着重物没入水中的体积越来越大,弹簧测力计A 的示数逐渐_ 且弹簧测力计A 的示数变化量 ( 选填 “大于”“小于”或“等于”)B 的示数变化量,从而证明了F 浮=G排;
1.0
A
减小
等于
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【拓展】整理器材时,同组小丽发现图乙中弹簧测力计A 的示数为 2 N, 小组合作利用所学过的物理知识计算出了升降台上升的高度为 cm (弹簧测力计示数每变化1 N, 指针移动0 .5cm)。
7.5
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命题点一 浮力的分析
1. (2025石家庄模拟)如图所示是小明在“跨学科实践课”上利用不同的粗细均匀吸管制成的三只密度计,放入同一杯水中时的情形,下列说法正确的是( )
A. 密度计漂浮时所受浮力小于其自身重力
B. 三只密度计在水面处的刻度值不同
C. 向水中加入食盐后密度计会下沉
D. 密度计②在测量其他液体密度时结果更精确
D
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解析:该密度计在水中静止时,所受的浮力等于自身的重力,故A 错误;密度计在水面处的刻度值为水的密度,故刻度值相同,故B 错误;向水中加食盐前后,密度计都漂浮,自重不变,密度计受到的浮力不变,F 浮=G; 因为 F浮=ρ液 V排g,液体的密度增大,所以密度计排开水的体积减小,将上浮一些,故C 错误;密度计的特点是刻度不均匀,上疏下密,上小下大,而且分度值越小越准确;深度深, 相邻两密度值的间距越大;由题图可知密度计②所处的深度最深,相邻两密度值的间距最大,测量值最准确,故 D 正确。
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2. (2023河北10题改编3分)柱状容器内加入浓盐水,把一枚土豆轻轻放入其中,静止时土豆漂浮在水面上,如图甲所示;向容器中缓慢注入清水,土豆逐渐下沉;注入适量清水时,土豆悬浮在盐水中, 如图乙所示;继续注入清水,土豆沉到容器底部,如 图丙所示。下列说法正确的是 ( )
A. 漂浮在水面上时,土豆受到的浮力与其重力大小相等
B. 悬浮在盐水中时,土豆的密度小于此时盐水的密度
C. 沉到底部后,土豆受到的浮力可能大于漂浮时受到的浮力
D. 沉到底部后,继续注入清水,土豆受到的浮力不再变化
A
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3. (2024河北21题节选1分)新鲜的鸡蛋浸没在盛有清水的烧杯中,向清水中加盐能使沉在水下的鸡蛋上浮。实验表明: 浸没在液体中的物体所受浮力的大小与 有关。
液体密度
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命题点二 浮力的计算
4.(2025河北19题节选2分)小明利用双休日清理家中的鱼缸。长方体空鱼缸的重力G 为
64 N,小明将鱼缸和假山石清洗干净,放到水平桌面上,鱼缸与桌面接触面积S 为0. 16 m²。 向鱼缸中注入h 为0. 2 m 深的水,然后将假山石(不吸水)浸没在水中,如图所示。已知假山石的体积 V石为3.0×10-³m³, 水的密度ρ水 =1.0×10³kg/m³,g 取10 N/kg。 求:浸没在水中的假山石受到的浮力。
解:F浮=ρ 水 gV排=ρ 水gV石=1.0×10³kg/m³×10 N/kg×3.0×10-³m³=30 N
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5. (2024河北24题节选2分)A 为质量分布均匀的长方体物块,质量为300 g, 边长如图甲所示。B为内部平滑的圆柱形薄壁容器,底面积为300 cm², 高为15cm, 如图乙所示。A、B均静置于水平地面 上。水的密度为1.0×10³kg/m³,g 取10 N/kg。
将A 放入B 后,向B 中缓慢加水,在A 对 B 底部的压力恰好最小的所有情况中,分析并计算水对容器底部的最小压力。
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解:将A 放入B 后,向B 中缓慢加水,因A 的密度小于水的密度,当A 刚好漂浮,即
F浮=GA=mAg=0.3kg×10N/kg=3N 时 ,A 对 B 底部的压力恰好为0;当长方体底面积最大时,水的深度最小,此时水对容器底部的压力最小;由图可知,最大底面积SA=0.08m
×0.1m=0.008 m²
根据阿基米德原理可知,A浸入水中的深度
h===0.0375m
则水对容器的压强p3=ρ水gh=1.0×10³kg/m³×10 N/kg×0.0375m=375 Pa
则水对容器底部的最小压力
F'=p3SB=375 Pa×300×10-⁴m²=11.25N
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6.(2020河北21题节选4分)边长为20 cm 的薄壁正方体容器(质量不计)放在水平桌面上,将质地均匀的实心圆柱体竖直放在容器底部,其横截面积为200 cm², 高度为10cm, 如图1所示。然后向容器内缓慢注入某种液体,圆柱体始终直立,圆柱体对容器底部的压力与注入液体质量的关系如图2所示。 (g 取10 N/kg)
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解:圆柱体的密度大于液体密度;
依据:由图2可知,当注入液体质量大于2 kg时,圆柱体对容器底部的压力不变,且大于0,说明此时圆柱体浸没在液体中,即圆柱体沉底了,由物体的浮沉条件可知,圆柱体的密度大于液体密度;
(1)判断圆柱体的密度与液体密度的大小关 系,并写出判断依据;
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解:由题意知,圆柱体的体积
V柱=S 柱 h=0.02m²×0.1m=2×10⁻³m³
正方体容器的底面积S容=0.2m×0.2m=0.04m²,
圆柱体刚好浸没时,液体的体积V液体=(S 容-S柱)h=(0. 04m²-0.02m²)×0.1m=2×10-³m³
由图2可知,圆柱体刚好浸没时,注入液体的质量为2 kg,
则液体的密度ρ液===1.0×10³kg/m³
当圆柱体刚被浸没时,它受到的浮力
F浮=ρ液gV排=ρ 液 gV柱=1.0×10³kg/m³×10 N/kg×2× 10-³m³=20 N
(2)当圆柱体刚被浸没时,求它受到的浮力。
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命题点三 探究浮力的大小跟哪些因素有关
7.(2025河北样卷)小明利用如图1所示的装置 “探究浮力的大小跟哪些因素有关”。用弹簧测力计提着体积为 V的柱状物体将其缓慢浸入水中,观察并记录物体浸入水中的体积和对应弹簧测力计的示数,将数据填入表中。水的密度为1 .0×10³kg/m³,g 取10 N/kg。
实验次数 1 2 3 4 5 6
物体浸入水中 的 体 积 V 0 0.2V 0.4V 0.6V 0.8V V
弹簧测力计 的示数F/N 4.8 4.6 4.4 4.2 4.0 3.8
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(1)物体浸没时受到的浮力为 N。
(2)物体浸没后,继续缓慢向下运动,观察到弹簧测力计的示数不变,则说明浸没时物体所受浮力的大小与浸没的深度无关。物体下降到某一位置时,小明发现弹簧测力计的示数突然明显变小,分析弹簧测力计示数变小的原因: 。
1.0
物体接触容器底
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40
(3)根据表中的数据,通过计算在图2中画出物体所受的浮力F 浮随浸入水中的体积 V浸的变化图像。
(4)小明根据以上实验数据及图像,初步得出结论:物体所受浮力的大小与它浸入水中的体积成正比。由此可知,当弹簧测力计的示数为4.3 N 时,物体浸入水中的体积为 V。
0.5(或)
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(5)继续进行大量实验,结果表明,浸在液体中的物体受到浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。则小明在实验中使用的柱状物体的密度为 _kg/m³。
【拓展】在物体浸没的情况下,可以利用该装置测量液体的密度。若想增大可测量液体密度的最大值,可采用的方法是 (选填序号)。
①换用量程更大的弹簧测力计
②换用密度不变、体积更小的物体
③换用体积不变、密度更大的物体
4.8×10³
③
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8. (2019河北15题6分)小明用如图所示的装置探究“影响浮力大小的因素”。(已知ρ水=1.0× 10³kg/m³,g取10 N/kg)
(1)小明利用图1甲所示的实验装置,将圆柱体合金块慢慢浸入水中时,根据测得的实
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验数据,作出了弹簧测力计示数F示与合金块下表面所处深度h 的关系图像(如图 2 中 ① 所示) 。 实验过程中合金块所受浮力的变化情况是 。请在图2中画出F 浮随h 变化的关系图像,分析图像可知,浸在水中的物体所受浮力的大小跟它排开水的体积成 。
先变大后不变
正比
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(2)将合金块分别浸没在水和某液体中( 如图 1 乙、丙所示),比较图1甲、乙、丙可知,
。
(3)合金块的密度为ρ合金= g/cm³。
(4)若用此合金块制成一空心合金球,当合金球恰好能悬浮于图1丙所示液体中时,空心部分的体积是 cm³。
浸没在液体中的物体所受浮力大小与液体的密度有关
4
400
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高分提能训练 请用“精练册”P30-33
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47
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