内容正文:
第一部分 教材知识复习
教材复习部分
模块三 力学
第9讲 浮力
考点一 认识浮力
定义 液体或气体对浸在其中的物体都有竖直 的作用力
方向 浮力的方向总是
产生
原因 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,向上的压力 向下的压力,这两个压力之差就是
浸没在液体中的物体受到的浮力
向上
竖直向上
大于
第一部分 教材知识复习
典例剖析
实验突破
真题体验
·物理
知识梳理
测量 如图所示,先用弹簧测力计测出物块的重力G,再读出物块
浸在液体中时测力计的示数F示,则物块所受的浮力F浮
= .
G-F示
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考点二 阿基米德原理
内容 浸在液体中的物体所受浮力的大小等于物体排开的液体所受________的大小
公式 F浮=G排(注意:阿基米德原理不仅适用于液体,也适用于
气体)
推导式:F浮=m排g=ρ液gV排
说明 物体在液体中所受浮力的大小,跟它浸在液体中的
有关,也跟液体的 有关.物体浸在液体中
的 越大、液体的 越大,浮力就越
重力
体
积
密度
体积
密度
大
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考点三 物体的浮与沉
分类 上浮 漂浮 悬浮 下沉 沉底
受力图
力的
关系 F浮>G F浮=G F浮=G F浮<G F浮+FN=G
密度
关系
(实心体) ρ液>ρ物 ρ液>ρ物 ρ液=ρ物 ρ液<ρ物 ρ液<ρ物
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考点四 浮沉条件的应用
密度计 (1)作用:测量液体密度的工具;
(2)原理:漂浮时受力平衡和阿基米德原理
盐水
选种 把种子放入浓度适宜的盐水中,干瘪、虫蛀的种子会 ,饱满的种子会
潜水艇 浸没在水中时受到的浮力 ,是靠改变
来实现浮沉的
上浮
下沉
不变
自身的重力
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热气球、飞艇 通过加热或降温等方法,改变气球或飞艇内气体的
来实现升降
轮船 排水量是指轮船装满货物时排开水的 ,轮船漂浮在水面时,受到的浮力 轮船排开水所受的重力
密度
质量
等于
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认识浮力
例1 鼓浪屿和厦门岛之间的海域常有美丽优雅的白鹭盘旋飞翔,故
称鹭江.下列鹭江中的物体没有受到浮力的是( D )
A. 浅海戏水的白鹭 B. 海底水草的叶子
C. 鹭江游弋的小鱼 D. 演武大桥的桥墩
D
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物体的浮沉条件及应用
例2 (2025·厦门模拟)水平桌面上有甲、乙两个完全相同的容器,分别装有体积相同而密度不同的两种液体.现将质量相同、体积不同的A、B两个小球分别放入甲、乙两容器中,静止时如图所示.则下列说法正确的是( B )
C
A. 两容器中液体的密度 ρ甲<ρ乙
B.液体对容器底的压强 p甲<p乙
C.小球A、B受到的浮力FA=FB
D.容器对水平桌面的压力F甲=F乙
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浮力的计算
例3 (2025·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,物块的棱长为10cm,水深为20 cm,弹簧的上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(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg,弹簧未超过弹性限度)( D )
D
A. 水对物块底部的压强为2 000 Pa
B.弹簧的原长为5m
C. 此时弹簧对物块的压力为20 N
D. 物块的密度为3×103 kg/m3
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探究浮力的大小跟哪些因素有关
探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验往往涉及多个因素,
如物体的密度、体积、重力、液体的密度、深度,以及物体排开液体
的体积等,可通过控制变量法进行实验得出结论.在分析过程时,有
时还要应用称重法和阿基米德原理.
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实验突破
真题体验
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1. 实验装置图:
2. 实验器材:弹簧测力计、烧杯、细线、不同密度的液体(如水、
盐水、酒精).
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实验突破
真题体验
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3. 实验过程:
(1)用弹簧测力计吊着同一物体,使物体浸入 液体中
的 不同,具体实验操作如图1A、B、C、D所示;观察各图
中弹簧测力计的示数和物体浸入水中的体积,可以得到结论:浮力的
大小与物体浸在液体中的 有关;物体的重力G= N,B
图中物体受到的浮力F浮= N.
同一
体积
体积
4
0.4
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实验突破
真题体验
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(2)用弹簧测力计吊着同一物体,使物体浸没在酒精中,如图1F,
通过与图1A、E中的实验现象进行对比分析,可以得到结论:浮力的
大小与 有关.
液体的密度
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实验突破
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(3)用弹簧测力计吊着同一物体,使物体浸没在同种液体的
深度,即对比图1中A、D、E,可以得到结论:浮力的大小与物
体浸没在液体中的深度无关.小明根据实验A、B、C、D,得出浮力
的大小与深度有关,且深度越深,浮力越大.得出该错误结论的原因
是 .
不
同
没有控制物体排开液体的体积相同
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(4)在探究浮力的大小与物体的形状的关系时,将两块相同的橡皮
泥分别捏成圆锥体和圆柱体进行如图2所示的实验,根据弹簧测力计
示数得出的结论是浮力的大小与物体的形状有关.该结论是否可
靠? (选填“可靠”或“不可靠”),主要原因是
.
不可靠
没有
控制排开液体的体积相同
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(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 、液体的密度有关,与物体浸没在液体中的 无
关.物体浸入液体中的体积越 、液体的密度越 ,所受浮
力就越大.
体积
深度
大
大
4. 交流与反思:
(6)实验中,物体的体积为 m3;物体的密度
为 kg/m3;图1的F中酒精的密度为 kg/m3.
(g取10 N/kg)
1×10-4
4×103
0.8×103
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5. 实验拓展:
图3
图3是根据图1实验A、B、C、D、E绘制的弹簧测力计示数F与物体
下表面所处深度h的关系图像.
(7)图3中表示弹簧测力计示数F与物体下表面所处深度h变化的关
系图线是 ,表示物体受到的浮力F随h变化的关系图线是 .
(均选填“a”或“b”)
a
b
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(8)由图3可知,当物体逐渐开始浸入液体中时,弹簧测力计的示数
不断 ,物体受到的浮力逐渐 ;当物体浸没在液体中
时,弹簧测力计的示数 ,物体受到的浮力 .(均选
填“增大”“减小”或“不变”)
(9)弹簧测力计的示数(F)和浮力(F浮)的和为定值,即F+F浮=G.
图3
减小
增大
不变
不变
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例4 (2025·云南)实验小组探究浮力大小与哪些因素有关的实验
过程如图所示.
(1)a中将铁块缓慢浸入水中,随着深度增加,弹簧测力计示数逐渐变小,铁块受到的浮力逐渐________,表明浮力与深度有关;
铁块浸没后,继续增加深度,弹簧测力计示数不变,表明
浮力与深度无关,前后结论不一致.分析发现以上实验过
程中同时改变了深度和____________________.
变大
排开液体的体积
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(2)改用b中的物块继续探究,此物块重________N,c、d中物块所受浮力均为_______N.由此可知,浸在同种液体中的物体所受浮力大小与浸在液体中的深度______关.
(3)根据b、d、e三次实验可知,浸在同种液体中的物体所受浮力大小与排开液体的体积有关,排开液体的体积越大,所受浮力_______.分析b、________三次实验可知,排开液体的体积相同时,物体所受浮力大小与液体的密度有关.
3.8
1.4
无
越大
e、f
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探究阿基米德原理
1. 实验装置图:
2. 实验器材:弹簧测力计、溢水杯、小桶、细线.
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3. 实验过程:
(1)用弹簧测力计测出空小桶的重力为F1;
(2)用弹簧测力计测出物体的重力为F2;
(3)然后将物体浸到盛满水的溢水杯中(物体部分浸入或浸没都可以)读出此时弹簧测力计的示数F3,同时用小桶收集物体排开的水;
(4)用弹簧测力计测出小桶和物体排开水的总重力为F4;
(5)物体在水中所受浮力F浮= ,物体排开水的重力G排
= .
F1-F3
F4-F2
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(6)实验数据记录表格.
次数 物体
重力
F2/N 物体在
水中时测力计的读数F3/N 浮力
F浮/N 小桶和
水的总重力
F4/N 空小桶
重力
F1/N 排开
水的重
力G排/N
1
2
…
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(7)实验结论:若F2-F3=F4-F1,则物体所受浮力的大小等
于 ,即F浮=G排.
物体排开液体所受的重力
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4. 交流与反思:
(8)若先将物体放入水中测浮力,再测物体所受的重力,由于
会使所测重力偏大,导致所测浮力偏 .
(9)若先测小桶和排开水的总重力,再测空桶的重力,会使所测物
体排开水的重力偏 .
物体表
面沾水
大
小
(10)若放物体前,溢水杯里的水没有装满,所测排开水所受的重力
偏 ;若排开水前,小桶就有少量水,所测排开水所受的重力
偏 .
(11)多次实验的目的: .
小
大
使实验结论具有普遍性
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例5 (2025·福州模拟)在探究“浮力大小跟排开液体所受重力的关系”中:
(1)实验的最佳顺序是_________.通过实验可得到的结论是:浸没在液体中
的物体,受到的浮力大小等于它排开的液体受到的重力;以下情况会影响
结论的是_______.
A.图②中水面未到达溢水杯的溢水口 B.图②中物体未全部浸没在水中
④①②③
A
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典例剖析
实验突破
真题体验
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(2)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)
(3)接着,实验小组又利用密度计测量某液体的密度,如图⑤⑥所示,将自制密度计竖立放入装有适量水的烧杯中,测得密度计浸入深度为H;再将密度计竖立放入装有适量待测液体的烧杯中,测得密度计浸入深度为h.已知水的密度为ρ水,则待测液体密度为__________(用ρ水、H、h 表示),分别测量不同液体,在密度计与液面相平的位置标记刻度,则越靠近底部配重的刻度所对应的密度值越_______(选填“大”或“小”).
1×10-4
2×103
大
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典例剖析
实验突破
真题体验
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考点一 浮力的综合判断
1. (2024·福建)质量为m0的杯子,装入适量的水后放在水平的电子
秤上,如图甲;接着把草莓轻放入水中,草莓漂浮,如图乙;然后用
细针将草莓轻压入水中,如图丙;水均未溢出,电子秤示数依次为
m1、m2、m3,不计细针体积.下列判断正确的是( C )
A. 甲图中,水对杯底的压力为(m1-m0)g
B. 乙图中,草莓的质量为m2-m1-m0
C. 丙图中,草莓排开水的体积为
D. 丙图中,细针对草莓的压力为(m3-m2-m0)g
C
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典例剖析
实验突破
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2. (2024·泉州质检)甲、乙两相同的容器中装有体积相等的两种液
体,放置在水平桌面上,将同种材料制成的实心物体A、B分别放入
两容器中,静止时两液面等高,如图所示.甲容器中液体的密度
乙容器中液体的密度;物体A所受的重力 物体B所受的重力.(均选填“大于”“小于”或“等于”)
大于
大于
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实验突破
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3. (2025·福建节选)“七星漂”钓法是我国传统钓鱼方法之一,钓组由浮子、钓线、坠子、鱼钩和鱼饵组成,如图.请用物理知识回答:浮子常用轻质鹅毛羽轴或泡沫制作的原因.
解:轻质鹅毛羽轴或泡沫的密度小于水的密度,能漂浮在水面上。
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考点二 探究浮力大小与哪些因素有关
4. (2024·宁德质检)小宁“探究影响浮力大小的因素”的实验过程
如图甲所示,图中带有盖子的圆筒可以密封,圆筒中可以添加砝码
(每个砝码重为1 N),水的密度ρ水=1.0×103 kg/m3.
(1)图a中弹簧测力计的示数是 N.
1.4
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(2)通过比较图a和c,圆筒浸没在水中受到的浮力为 N. 通
过比较图b和c可知,物体所受浮力的大小与
有关.通过比较图c和d,圆筒所受浮力的大
小 (选填“相等”或“不相等”),可知:物体所受浮力的
大小与物体 无关.
0.6
排开液体的体积(或物
体浸入液体中的体积)
相等
所受的重力
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(3)通过比较图c和e,发现浮力的大小与液体密度有关.小宁受启发
利用圆筒自制一个如图乙所示的密度计,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=6.0cm;
②让密度计漂浮在某溶液中,测得此时液面到密度计底部的距离h1=
5.0 cm,则此溶液的密度ρ= g/cm3;
③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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考点三 创新实验
5. (2024·福建)“漏刻”是古代一种滴水计时的工具.项目式学习小
组制作了一个漏刻,装置如图甲,播水壶不断滴水,受水壶内由标尺
与浮块组成的浮箭上升后,通过指针指向浮箭上标尺的刻度即可读取
时间.
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(1)测滴水量:播水壶装满水后,计划用烧杯接取滴水.为了减小误
差,测量滴水的质量应选择以下方案中的 (填写序号).
①先测空烧杯质量,接水后再测滴水和烧杯的总质量;
②先测滴水和烧杯的总质量,倒去水后再测烧杯质量.
测得1 min滴水的质量为80 g,则1刻钟(15 min)滴水的体积为 cm3.
①
1 200
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(2)分析测算:圆筒形受水壶内部底面积600 cm2,浮箭总重6 N,
长方体浮块的底面积300 cm2、高3 cm.受水壶内无水时,指针对应标
尺的位置标记为“←开始滴水”.滴水后,当浮箭刚浮起时,受到的
浮力为 N,此时受水壶内的水面高度为 cm.
6
2
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(3)标尺定标:如图乙所示的标尺上每一格表示1 cm,请你在标尺
上对应位置标出“←3刻钟”.
解:(3)如图所示.
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(4)成品试验:经检测,漏刻每1刻钟的实际时间均超出15 min,发
现随着播水壶内水量减少,滴水间隔时间越来越长.为使滴水间隔时
间相同,小组讨论后,将滴水壶装置改进成如图丙所示,依据的物理
知识是
.
根据p=ρgh,水的深度保持不变,出水口的液体压强不变
(答案合理即可)
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考点四 浮力的相关计算
6. (2025·福建二模)如图甲所示,足够高的圆柱形薄壁容器,装有适量的水放在水平桌面上.现将一个质量为2 kg、底面积为100 cm2的均匀长方体竖直放入容器中,受到容器的支持力为4 N,此时物体所受浮力为
______N.若再加入适量的水使长方体刚好漂浮,如图乙所示,则此时水面的高度与图甲相比增加了______cm.(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
4
16
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7. 小华利用氦气球与探空仪了解空气状况.如图甲所示,质量为0.4 kg的探空仪静止在水平桌面上,与桌面接触面积为0.02 m2.在室内测试时,将探空仪固定在充有氦气的气球上,释放后氦气球恰好能携带探空仪悬浮在空中,如图乙所示.已知球壳质量为0.23 kg,球内氦气的密度为0.17 kg/m3,室内空气的密度为1.22 kg/m3.求:
(1)探空仪所受的重力;
解:(1)探空仪的重力
G=mg=0.4 kg×10 N/kg=4 N
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(2)探空仪对水平桌面的压强;
解:(2)探空仪对水平桌面的压力F=G=4 N
探空仪对水平桌面的压强p===200 Pa
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(3)悬浮时氦气球的体积(计算浮力时,不计探空仪的体积和球壳
的厚度).
解:(3)气球悬浮F浮=G总=(m+m壳+m氦)g
其中氦气球受到浮力F浮=ρ空gV排=ρ空gV氦氦气的质量m氦=ρ氦V氦
由以上式子得V氦===0.6 m3
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Exit
$