内容正文:
第15课时 浮力 物体的浮沉
一、课程标准
1、认识浮力,知道浮力大小与哪些因素有关;2、知道阿基米德原理,并能进行简单计算;3、知道物体的浮沉条件。
二、知识梳理
1.浸在液体或气体中的物体受到液体或气体_______________,这个力叫浮力.浮力的方向总是______________的.浮力产生的原因是 。
2.浸在液体中的物体受到浮力的大小与其__________________和_____________有关.浸没在液体中的物体受到的浮力与深度_______关.
3.称重法求浮力:用弹簧测力计测出物体在空气中的重力G,再把物体浸没在液体中读出弹簧测力计的示数F,则物体所受到的浮力F浮=____________.
4.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的液体的_____力.F浮=_____=________.
5.浸没在液体中的物体,如果_________,物体上浮;如果__________,物体悬浮;如果__________,物体下沉.
6.对于实心物体浸没在液体中,如果ρ物___ρ液,物体上浮;如果ρ物___ρ液,物体悬浮;如果ρ物___ρ液,物体下沉.
7.物体静止在液面上,有一部分露出液面,这种状态称为_____浮.物体浸没在液体中,处于静止状态,称为____浮.
8.当物体漂浮或悬浮时,F浮=__________.
9.潜水艇的上浮和下潜是靠改变___________________来实现的.
10.轮船是根据_______________来工作的,轮船的排水量是指________________________.
11.实验室常用的玻璃密度计是 的仪器,它工作的原理是 。
三、考点梳理
考点一 浮力的计算 (计算过程中g取10N/kg)
【典型例题】
(
图10-2-1
)(2024•上海)小浦用一个弹簧测力计竖直悬空拉着一个物体,此时弹簧测力计示数为3.0N。他将物体浸没在水中,此时弹簧测力器的示数变为2.0牛,则浮力的大小是________牛,方向为________,物体的体积是 ;若将物体继续向下移动,则弹簧测力计的示数大小________(选填“变大”或“不变”或“变小”)。
【拓展变式】
(
图10-2-2
)1.(2025·广东深圳)如图是深圳号在海上航行,田田同学乘坐了这艘船出海游玩。田田发现这艘船最大吃水高度是9米,最大排水量是70000吨,船上一汽车用钢打造,钢的体积0.1立方米。(已知:钢的密度是7.9×103kg/m3,海水密度1×103kg/m3),钢的质量是 ;轮船满载时排开海水的体积是 ,所受的浮力为 。
考点二 探究影响浮力大小的因素
【典型例题】
1:(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。
(
图10-2-
3
)(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。分析发现以上实验某过程中同时改变了深度和 ;
(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;
(
图10-2-4
)(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密度有关;
【拓展变式】
1.(2024中考 广安)2023年4月,我国东部战区组织了环台岛军事演习。(如图10-2-4)当参演的航空母舰——“辽宁舰”上的战斗机从军舰上起飞后( )
A.飞行的战机以航母为参照物,是静止的 B.航母所受浮力变小,会上浮一些
C.航母所受浮力不变,排开水的体积不变 D.航母两侧水域流速大的位置压强大
2.(2025·宁夏)向装有细沙的气球中吹入适量气体,使其恰好悬浮在水中,如图10-2-5所示。以下说法正确的是( )
A.气球悬浮在水中时,所受浮力小于排开的水所受到的重力
B.将气球用细棒压入水底的过程,气球所受水的压强不变
C.将气球用细棒压入水底的过程,气球所受浮力不变
D.将气球用细棒压入水底,撤去细棒后,气球不会上浮
(
图10-2-
5
)考点三 物体的浮沉条件及应用
【典型例题】
1.(2025·四川甘孜)“青岛号”导弹驱逐舰满载时的排水量是,浮在海面上时所受的浮力是 N。当舰船从海洋驶入长江时,它会 一些(选填“上浮”或“下沉”)。(g取)
2.(2024•苏州)将鸡蛋放入盐水中出现如图10-2-6所示状态,缓慢向杯中加盐或水使鸡蛋悬浮,下列说法正确的是( )
A. 加盐可以让鸡蛋悬浮
B. 鸡蛋悬浮时液体密度大
(
图10-2-
6
)C. 鸡蛋悬浮时浮力大
D. 鸡蛋悬浮时液体对杯底的压强大
【拓展变式】
1.如图10-2-7所示,某些鱼的浮沉靠鳔的膨胀和收缩实现.原来静止在水中的鱼( )
A.鳔膨胀时浮力小于重力会下沉
(
图10-2-
7
)B.鳔膨胀时浮力大于重力会上浮
C.鳔收缩时浮力等于重力仍悬浮
D.鳔收缩时浮力大于重力会悬浮
2.(2024•枣庄改编)将一个质量为90g、体积为100cm3的实心物体浸没于水中,此时该物 (
图10-2-
8
)体所受浮力大小为 N,松手后该物体将 (填“上浮”、“悬浮”或“下沉”),静止时,所受的浮力大小为 N,排开水的体积是为 cm3。若将该物体放入酒精中,松手后该物体将 (填“上浮”、“悬浮”或“下沉”),静止时排开酒精的体积是为 cm3。(水的密度为1.0×103kg/m3,酒精的密度为0.8×103kg/m3 ,g取10N/kg)
3.(2024·山东枣庄)如图10-2-8甲所示,使圆柱体缓慢下降,直至其全部没入水中,整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图像如10-2-8乙所示。则圆柱体受到的重力是
N,圆柱体刚好全部浸没时,下表面受到水的压力是 N,圆柱体受到的最大浮力是 N。(g取10N/kg,忽略圆柱体下降过程中液面高度的变化)
(
图10-2-
9
)4.(2024·江苏无锡)制作简易的密度计,器材有:长度为20cm的吸管一根,铁屑、石蜡、小瓶、记号笔、刻度尺、天平。(g取10N/kg)
(1)如图10-2-9甲所示,用刻度尺和记号笔在吸管上标出长度刻度,用石蜡将标0cm的一端封闭,添加铁屑至管内,使其总质量为10g,能竖直漂浮在液体中;
①当将它放入密度为1g/cm3的水中时,浸入的深度为H。若放入密度为0.8g/cm3的酒精中,密度计所受的浮力大小为 N,浸入的深度为 H;
②将它放入密度为0.8--1.2g/cm3的不同液体中,浸入的深度h与液体密度ρ液之间的关系应符合图10-2-9乙中 (选填“a”“b”或“c”);
③为使该简易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: 。
(
图10-2-
10
)四、课堂反馈(计算过程中g取10N/kg)
1.(2025·江苏淮安)如图10-2-10甲、乙所示,两个相同的柱形容器内装有两种不同的液体,将两个相同的物体A、B放入容器中,静止时液面刚好相平。下列说法正确的是( )
A.A受到的浮力大于B受到的浮力
B.图甲中液体的密度大于图乙中液体的密度
(
图10-2-
11
)C.两个柱形容器对水平桌面的压强相等
D.两个容器底部受到的液体的压强相等
2.(2023·江苏泰州)用硬质塑料瓶、透明胶带、螺母、塑料管、容器和水等,制作如图10-2-11所示的潜水艇模型(不计进排气管体积),然后将模型放入水中,使其上浮或下沉。下列说法正确的是( )
A.当模型漂浮于水面时,它受到的浮力小于重力
B.向瓶中充气时,瓶内气体压强变大,模型将下沉
(
图10-2-
12
)C.从瓶中抽气时,模型会下沉,它受到的浮力将变小
D.让原本在较浅处悬浮的模型下潜至更深处悬浮,应使瓶内的水先增加后减少
3.(2024·贵州)泡茶时可以欣赏到茶叶在水中浮沉“起舞”。如图10-2-12所示,冲泡茶叶时,部分茶叶表面附着气泡使其排开水的体积增大,由于浮力大于重力而 ;茶叶充分吸水后由于其密度 水的密度而下沉。
4.小美用手把一个重为0.4 N、体积是3×10-5 m3的玩具球完全浸没到水中,玩具球受到的浮力是_______N,放手后玩具球将_______(上浮/悬浮/下沉).(g取10 N/kg)
5.在“探究浮力大小与排开液体体积的关系”实验中,如图10-2-13甲所示,用弹簧测力计 (
甲
乙
3.0N
2.4N
图10-2-1
3
)测出物块所受的重力,然后将物块逐渐浸入水中。
(1)在图10-2-13乙位置时,物块受到的浮力是 N。
(2)将物块逐渐浸入水中时,发现弹簧测力计的示数逐渐变小,
说明物体所受浮力大小随其排开液体的体积增大而 。
(3)继续将物块逐渐浸入水中,发现弹簧测力计的示数逐渐变小后
保持不变,最后突然变为0,示数为0时物块处于 (选填字母)。
A.漂浮状态 B.悬浮状态 C.沉底状态
6.将一盛满水的烧杯置于水平桌面上,缓慢放入一质量为200g的木块,木块最终在杯中处于漂浮状态,此时木块所受浮力大小是 N,从杯中排出水的体积是 cm3,
(
图10-2-
14
)上述过程中水对杯底的压强 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。(水的密度ρ=1.0×103kg/m3.g取10N/kg)
7.(2025·江苏南京)小明和小华测量土豆的密度,设计了如下方案。
(1)小明的方案:
①天平放在水平桌面上,将游码移到零刻度线处,指针静止后的位置如图10-2-14甲所示,此时应将平衡螺母向 调节,直至天平平衡;
②用天平测量土豆质量,天平平衡时,所加砝码和游码的位置如图10-2-14乙所示,土豆的质量为 g;
③利用装满水的溢水杯和空量筒测量土豆的体积,正确操作后,量筒示数如图丙所示;
④土豆的密度为 g/cm3。
(2)小华的方案:
仅用小刀、口径较大的量筒和水测出了土豆的密度,在空白处填上适当内容。
①在量筒内装入适量的水,读出水面对应的刻度值V1;
②用小刀对土豆进行加工, ,读出水面对应的刻度值V2;
③ ,读出水面对应的刻度值V3;
④土豆密度的表达式ρ= (用ρ水、V1、V2、V3表示)。
8.(2024·四川广安)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:
(
图10-2-
15
)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=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 。
参考答案
二、知识梳理
1. 向上的托力 竖直向上 物体上下表面受到的压力差
2. 排开液体的体积 排开液体的密度 无
3. G-F
4. 重力 G排液 m排g
5. F浮>G物 F浮=G物 F浮<G物
6. < = >
7. 漂浮 悬浮
8. G物
9. 自身重力
10. 漂浮条件 轮船满载时排开水的质量
11. 测量液体密度 漂浮的原理
三、考点梳理
考点一 浮力的计算
【典型例题】
1 竖直向上 10-4 不变
【拓展变式】
1. 790 7.9×104 7×108
考点二 探究影响浮力大小的因素
【典型例题】
1.
(1) 变大 排开液体的体积
(2) 3.8 1.4 无
(3) 越大 e、f
【拓展变式】
1. B
2. D
考点三 物体的浮沉条件及应用
【典型例题】
1. 4.8×107 下沉
2. D
【拓展变式】
1. B
2. 1 上浮 0.9 90 下沉 100
3. 2 0.5 0.5
4.
(1)
① 0.1 1.25
② a
③ 添加铁屑至吸管内(适当增大密度计的重力)
四、课堂反馈(计算过程中g取10N/kg)
1. B
2. D
3. 上浮 大于
4. 0.3 下沉
5.(1) 0.6
(2)增大
(3) C
6. 2 200 不变
7.
(1)
① 右
② 47.2
④ 1.57
(2)
② 做成船状,使其漂浮在水面上(做成空心漂浮在水面上)
③ 用小刀将土豆按入水中
④ ρ水(V2-V1)/V3-V1
8.
(1) 增大
(2) ADE 2×103
(3)
②没有控制V排相同
(
1
)
学科网(北京)股份有限公司
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