10.1 浮力(核心考点+七大题型讲练+难度分层训练 共41题)-2025-2026学年人教版(新教材)物理八年级下册同步培优精讲精练
2026-03-17
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2份
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50页
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普通
资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理人教版八年级下册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 第1节 浮力 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 23.38 MB |
| 发布时间 | 2026-03-17 |
| 更新时间 | 2026-03-18 |
| 作者 | 勤勉理科资料库 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-03-17 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/56867325.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
本初中物理讲义聚焦浮力核心知识点,系统梳理浮力的概念、方向及产生原因,通过探究影响浮力大小的因素(液体密度、排开体积),结合称重法与压力差法测量浮力,构建从基础概念到实验探究再到应用题型的学习支架。
资料以科学探究为核心,设计控制变量法实验探究浮力影响因素,培养学生科学思维与实验能力。题型涵盖辨析、计算及实验分析,结合分层训练(基础夯实与培优拓展),助力教师课堂教学,同时帮助学生课后巩固,强化物理观念,弥补知识盲点。
内容正文:
2025-2026学年人教版(新教材)物理八年级下册同步培优讲义【题型讲练】
课时10.1 浮力
【第十章 浮力】
目标导航 1
核心考点 2
知识点一 浮力 2
知识点二 探究影响浮力大小因素的实验 2
题型讲练 3
题型一 辨析物体是否受到浮力的作用 3
题型二 浮力的方向及产生原因 4
题型三 称重法测浮力的大小 4
题型四 根据浮力产生的原因计算浮力的大小 6
题型五 探究浮力大小与浸入液体中的深度的关系 7
题型六 探究浮力大小与浸在液体中的体积的关系 8
题型七 探究浮力大小与液体密度的关系 10
分层训练 12
【基础夯实 巩固提升】 12
【培优拓展 思维创新】 15
2026年课程标准
物理素养
1、理解浮力的概念。
2、掌握浮力的方向。
3、理解浮力的影响因素。
4、掌握浮力的计算方法。
物理观念:明确浮力是浸在液体中的物体受到向上的力,这个力是由液体对物体上下表面的压力差产生的。
科学思维:了解浮力的方向是竖直向上的,与重力的方向相反。
科学探究:通过实验来探究浮力的存在、方向和大小,以及浮力与物体浸没深度的关系等。
科学态度与责任:通过浮力这一节的学习,应被激发对科学的兴趣和好奇心,进一步培养探索精神。
知识点一 浮力
1.浮力:浸在液体或气体里的物体受到液体或气体竖直向上的托力叫做浮力。
(1)浮力方向:竖直向上,施力物体是液(气)体。
(2)浮力的产生原因:物体下表面受到向上的压力大于物体上表面受到的向下的压力。
物体在液体中,上下两个面因为在液体中的深度不相同,所以受到的压强也不相等,上面的压强小,下面受到的压强大,下面受到向上的压力大于上面受到的向下的压力。液体对物体这个压力差,就是液体对物体的浮力。
特别提醒
浮体的顶部界面接触不到液体时,则只有作用在底部界面向上的压力才会产生浮力,因为只要其间有一层很薄的液膜,就能传递压强,底面就有向上的压力,物体上下表面有了压力差,物体就会受到浮力。
知识点二
1.实验目的、原理、方法
(1)实验目的:探究影响浮力大小的因素。
(2)实验原理:F浮=G-F读。
(3)实验方法:称重法、控制变量法。
2.实验器材:弹簧测力计、水、盐水、细线、烧杯、小石块。
(1)弹簧测力计:测量拉力。
(2)细线:连接实验器材。
(3)小石块、金属块:实验对象。
(4)水、盐水:改变液体密度。
(5)烧杯:盛装液体。
3.实验步骤
步骤①用弹簧测力计测量石块在空气中的重力。
步骤②把石块慢慢浸入水中,直至石块完全没入水中,并观察弹簧测力计读数变化。
步骤③把水换成盐水,重复步骤②。
步骤④把小石块换成金属块重复上面三个步骤。
步骤⑤记录数据,整理器材。
4.实验结论及应用
(1)浮力大小跟浸入液体(水)中的体积有关。
(2)浸入液体中的体积一定时,浮力大小跟物体所在深度无关。
(3)比较步骤二、三可知,浸入液体中的体积一定时,浮力大小跟液体密度有关,密度大的浮力大。
特别提醒
(1)实验中,用到了“称重法”测浮力:,弹簧测力计的示数越小,说明物体受到的浮力越大。
题型一 辨析物体是否受到浮力的作用
【典型例题】三峡大坝是当今世界上综合效益最大的水利工程。
(1)如图所示,大坝一般都是“上窄下宽”。从固体压强的角度看,这是因为大坝对下方的地基有压强,可以通过增大______的方式,减小大坝对下方的地基的压强。从液体压强角度看,液体的压强随______的增大而增大,“上窄下宽”可以承受更大的水压;大坝______受到浮力的作用(选填“会”或“不会”)。
(2)三峡工程修筑了五级船闸方便船只通行,船闸是利用了______的原理。
【变式1】下列情境中提到的物体不受浮力的是( )
A.沉在海底的“潜水艇”
B.在太空绕地球做圆周运动的“天宫一号”
C.在空中静止的“热气球”
D.在大海上行驶的“辽宁舰”
【变式2】如图所示,洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头,则正确的是( )
A.水堵头不受水的压力作用,但受到水的浮力作用
B.水堵头不受水的压力作用,也不受水的浮力作用
C.水堵头受水的压力作用,但不受水的浮力作用
D.此时水堵头受到的重力和浮力是平衡力
题型二 浮力的方向及产生原因
【典型例题】如图甲所示,漂浮在水面上的苹果,请在重心O处画出苹果所受重力G和浮力F的示意图。
【变式1】用针将重为4N的正方体小木块按入水中浸没(如图),此木块上表面受到水的压力为12N,下表面受到水的压力为18N,则木块受到浮力的方向是__________的,大小为______N。
【变式2】浸没在水中的物体,受到水对它向上、向下的压力分别为15N、6N,其受到的浮力大小为___________N。增大物体浸在水中的深度,物体受到的向上和向下的压力差将___________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
题型三 称重法测浮力的大小
【典型例题】小明在做“探究浮力大小与哪些因素有关”实验,他用同一金属块依次进行如下操作,如图所示。
(1)步骤A中金属块重______N。
(2)步骤B中金属块受到的浮力为______N。
(3)分析_____三步骤数据,初步得出浮力大小与液体密度有关。
(4)结合已学知识,根据步骤A、C,可计算出金属块的体积为_____m3;金属块的密度为_______kg/m3。
(5)若步骤D中仅把盐水换成另一种液体,测力计的示数变为1.8N,则另一种液体的密度为_______kg/m3。
【变式1】(一)小华在探究浮力的大小与哪些因素有关的实验中,做了图1所示的实验。
(1)使用弹簧测力计前,应检查测力计的指针是否在___________上。
(2)根据图1甲、乙两图可知,物体在水中受到的浮力是___________N;
(3)图1中乙、丙两次实验是为了探究浮力的大小与液体___________的关系;
(4)从物体刚开始接触水面至浸没于水中,它所受浮力大小与浸入水中的深度的关系如图2所示,物体浸没于水中后,所受浮力与深度___________,所受液体的压强与深度___________。(选填:“有关”或 “无关”)
(二)小华接着探究“液体内部压强与哪些因素有关”的实验。
(5)如图-1,实验时可以通过压强计U形管两侧液面___________反映液体内部压强的大小。
(6)受此启发,小明在回家后找到一根两端开口的直玻璃管,将其一端扎上橡皮薄膜并浸入水中不同位置,实验现象如图-2所示。由此可初步得出结论:同种液体内部,深度越深,压强越___________。为了得到更普遍的规律,接下来小明应该___________(选填“更换其他液体再次探究”或“改变玻璃管浸入水中的深度继续探究”)
【变式2】在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,使用的器材有弹簧测力计、带盖的玻璃瓶(瓶盖的质量、体积和形变忽略不计)、柱形容器等,操作过程如下:
(1)在容器中装入适量的水,将玻璃瓶装满水后悬挂在弹簧测力计下,并浸入水中,如图甲所示,容器中水面上升h,弹簧测力计示数为F。
(2)如图乙所示,将玻璃瓶浸没水中,容器中水面又上升h,弹簧测力计示数为0.7F,由此可知浮力的大小与__________________有关。继续增大玻璃瓶浸没的深度,弹簧测力计示数不变,说明物体所受浮力的大小与__________________无关,此过程中瓶底所受的压强大小变化情况是_________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)为探究浮力大小与物重是否有关,将玻璃瓶中的一部分水倒出,再将玻璃瓶浸没到容器的水中,如图丙所示,弹簧测力计示数为0.5F。经过测量,图乙、丙操作中玻璃瓶所受浮力均为_________F,说明浮力的大小与物重无关。
(4)为探究浮力大小与物重是否有关,将图乙的水换成盐水,发现测力计的示数_________(选填“变大”“变小”或“不变”),说明液体密度越大,浮力越大。
题型四 根据浮力产生的原因计算浮力的大小
【典型例题】一个浸没在水中的圆柱体上表面受到水的压力为5N,下表面受到水的压力为13N, 如图所示。下列说法正确的是( )
A.该圆柱体受到的浮力为18N B.该圆柱体受到的浮力为8N
C.该圆柱体的侧面不受水的压力 D.该圆柱体除了受到水的压力外还受重力和浮力
【变式1】一个重力为9N的正方体物体用细绳拴着浸没水中,如果物体上表面受到水的压力为6N,下表面受到水的压力为10N,物体受到的浮力为_______N,细绳对物体的拉力为_______N。
【变式2】如图所示,用细绳将一个物体系在容器底部。若物体上表面受到水向下的压力为7N,下表面受到水向上的压力为13N,则物体所受浮力为( )
A.4N B.6N C.7N D.13N
题型五 探究浮力大小与浸入液体中的深度的关系
【典型例题】如图利用弹簧测力计、实心铝块,以及水、盐水和酒精,探究“浮力大小与哪些因素有关”。实验过程如图所示。
(1)步骤①中,弹簧测力计的示数为___________N。
(2)分析实验中①②③④步骤,可以说明浮力大小跟物体排开液体体积___________(选填“有关”或“无关”);分析实验中①④⑤步骤说明浮力的大小与物体浸没的___________无关。
(3)步骤⑥中物体所受浮力是___________N。
(4)分析实验步骤①⑤⑥⑦,可以得出结论:物体排开液体的体积相同,___________越大,物体所受到的浮力越大。
(5)做完实验后,换用其它物体重复做了几次实验,又将水换成其它液体再重复几次实验,其主要目的是___________。
A.多次测量求平均值,减小误差 B.多次实验寻找普遍规律
【变式1】如图所示是“探究影响浮力大小的因素”的实验过程及数据。
(1)物体完全浸没在水中浮力为___________ N;
(2)比较图1、2、3中弹簧测力计的示数,可探究浮力的大小与物体___________有关;
(3)比较图___________中三次弹簧测力计的示数,可探究浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关;
(4)小都由图1、2、5所示实验,他就得出物体受到的浮力大小与液体的密度有关。请判断他的说法是否正确,并说明理由:___________。
【变式2】如图所示,是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验装置。
(1)测量物体重力前,应先明确弹簧测力计的量程和分度值,观察指针是否指在______的位置;
(2)实验过程中弹簧测力计挂着同一金属块,在不同情况下的示数如图,金属块浸没在水中时,受到的浮力是______N;
(3)分析图甲、丙、丁可知,浮力大小跟物体浸没在水中的深度______(“有关”或“无关”);
(4)分析______三图可知,浸没在液体中的物体所受浮力大小跟液体密度有关;
(5)由图中数据计算,戊图中盐水的密度是______;
(6)如果在实验中不小心使戊图中的金属块触了容器底且与容器底有力的作用,此时计算的盐水密度值与盐水密度真实值相比将______。
题型六 探究浮力大小与浸在液体中的体积的关系
【典型例题】宁宁探究“浮力大小与哪些因素有关”时的实验情景如图所示,弹簧测力计下方所挂为铜块。(g取10N/kg,)
(1)由图A可知,铜块的重力大小为___________N。
(2)图B中铜块受到的浮力大小为___________N。
(3)分析A、B、C三次实验,可以通过观察到的___________现象,推理出物体所受浮力大小跟液体密度有关。
(4)宁宁还想通过图A、D、E所示实验步骤,探究浮力大小与排开液体体积是否有关。同组的康康认为D、E两个实验步骤中,不仅改变了排开液体的体积,还改变了物体在液体中的深度,因此并不能直接得出实验结论。于是:
①康康将一个上下表面都带有数字压力传感器的正方体物块放入装有水的烧杯中,物块悬浮,如图F所示,发现物块在水中上表面受到压力___________下表面受到压力。(选填“大于”“小于”或“等于”)
②图F中物块受到浮力大小为___________N。
③对比F、G所示的实验数据,宁宁是否可以通过图A、D、E所示实验步骤得出“浮力大小与排开液体体积有关”的结论?___________
【变式1】如图所示,是探究“浮力的大小与哪些因素有关”的实验操作,请你回答下列问题:(g取10N/kg)
(1)分析图①②③,说明浮力的大小与___________有关;
(2)要探究浮力大小与物体浸没在液体中深度的关系,可选用___________图进行操作;
(3)物体浸没在水中时,受到的浮力是___________ N;
(4)分析此实验可得出:物体受到的浮力大小与___________和___________有关;
(5)该实验主要运用的科学探究方法是___________。
【变式2】小明同学用一个弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯(分别装有一定量的水和煤油),对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究。如图甲所示探究过程及有关数据。
(1)分析图 B、C、D,说明浮力大小跟___________有关。
(2)分析图 D、E,得到的结论是___________。
(3)物体完全浸没在煤油中所受的浮力是___________。
(4)翔翔在家探究鸡蛋受到的浮力大小与哪些因素有关,如图乙所示,根据 B、C 两实验,他就得出鸡蛋受到的浮力大小与液体的密度有关,你认为对吗___________,理由是___________。
题型七 探究浮力大小与液体密度的关系
【典型例题】实验小组在探究“浮力的大小与哪些因素有关”的实验中,根据生活经验讨论交流后提出了猜想。
猜想一:浮力的大小与物体密度有关;
猜想二:浮力的大小与物体浸入液体中的深度有关;
猜想三:浮力的大小与液体密度有关;
猜想四:浮力的大小与物体排开液体的体积有关;
(1)请你写出一个支持猜想四的生活现象:______;(合理即可)
(2)同学们进行的实验步骤及弹簧测力计的示数如图所示,由此可知,实验中所用物块的重为______N;
(3)分析比较图中实验步骤甲、丙、戊,可验证猜想______是正确的;
(4)分析比较图中实验步骤______(填三个实验步骤),可得出结论:液体密度相同时,物体排开液体的体积越大,物体所受浮力越大;
(5)本次实验除了可以探究“浮力的大小与哪些因素有关”,还可以计算液体的密度,根据实验数据可计算出盐水的密度为______kg/m3。
【变式1】为了探究浮力与物体的密度和液体密度的关系,运用了体积相同,密度不同的A、B、C三个圆柱体,用弹簧测力计测得它们的重力分别为4N、4.5N和5N。在a图中物体A所受浮力大小为______N,比较序号a、b、c的三次实验,可得出结论:浮力的大小与物体的密度_______关,比较序号______的三次实验,可得出浮力大小与液体密度的关系,e图中浓盐水的密度为________g/cm3。
【变式2】小安在“探究影响浮力大小的影响因素”的实验时,用到了弹簧测力计、圆柱体G、两个相同的圆柱形容器,一定量的水和盐水,其实验装置和弹簧测力计示数如图1所示。
(1)圆柱体G浸没在水中时所受浮力为______N。
(2)分析比较图A、B、C,说明浮力的大小与______有关,分析比较图A、D、E,说明浮力的大小与______有关。
(3)圆柱体G的体积是______m3;E图中盐水的密度是______g/cm3(保留一位小数)。
(4)完成上述实验后,小安想利用浮力知识来测量金属块的密度,于是找来了刻度尺、水、水槽、柱形的薄壁玻璃杯等器材,进行如图2所示的实验:
①玻璃杯漂浮在盛有水的玻璃水槽中,如图甲所示,用刻度尺测出此时水槽中水的深度为;
②金属块轻轻放入水槽中,如图乙所示,用刻度尺测出此时水槽中水的深度为;
③将金属块从水槽中取出平稳放在烧杯中,如图丙所示,用刻度尺测出此时水槽中水的深度为;
④已知水的密度为,则小明测出金属块的密度表达式为______;(用已知的物理量字母表示)
⑤同组的小南对小安的实验过程提出质疑,认为将金属块从水中取出时会沾水,导致测量的密度会产生误差。你认为由于金属块沾水会导致小安测出金属块的密度将______(选填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
【基础夯实 巩固提升】
1.如图所示,一条小鱼在水中游动,能正确表示该小鱼受到的浮力方向的是( )
A. B. C. D.
2.如图所示,物理老师用弹簧测力计悬挂重为10N的石块并将其浸入水中,静止时弹簧测力计的示数为6N,此时石块所受浮力的大小和方向分别是( )
A.4N,竖直向上 B.6N,竖直向上
C.4N,竖直向下 D.10N,竖直向下
3.用已校正“0”点的弹簧测力计挂一物块静止时示数如图甲所示,将物块浸没在水中静止时弹簧测力计示数如图乙所示,则物块所受的浮力为( )
A.1.1N B.1.2N
C.2.8N D.3.8N
4.如图是用弹簧测力计测小石块在水中受到的浮力的实验,则小石块受到的重力是_______N,小石块受到的浮力是_______N。
5.先用弹簧测力计测出物块在空气中的重力;再测出物块浸在液体中时测力计的示数;物块浸在水中时所受的浮力_________N。如图所示,物体浸没在盐水中时,受到的浮力大小为_________N;从图乙、丙可知,浮力的大小与液体的_________有关。
6.如图所示,太空中物体不受重力,乒乓球在水中静止时____________(选填“受”或“不受”)浮力作用。若此时在水中放一个实心铁球,铁球____________(选填“会”或“不会”)沉入水中。
7.如图所示,重5N的小球漂浮在水面上,请画出小球所受浮力的示意图。
8.如图所示,一个边长为10cm的正方体悬浮在水中,上表面受到水的压力F1为6N,下表面受到水的压力F2为16N。求:
(1)则正方体受到的浮力;
(2)正方体上表面到水面的距离h1。
9.在 “探究浮力的大小跟哪些因素有关” 实验中:
(1)如图甲所示,用弹簧测力计测出物体的重力 G = ______N;
(2)如图乙所示,将物体浸没在水中,弹簧测力计的示数 F = 1.6N,则物体受到的浮力 = ______N;
(3)比较乙、丙两图,可得出物体受到的浮力大小与______有关。
10.在探究影响浮力大小的因素时,小红做了如图所示的实验,请你根据她的实验探究回答下列问题。
(1)比较图A、B、C可知,物体所受浮力的大小与它排开的液体的______有关。
(2)比较图A、C、E可知,物体所受浮力的大小与液体的______有关。
(3)比较图A、C、______可知,物体所受浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(4)图E中,物体所受浮力的大小为______N。
【培优拓展 思维创新】
1.在“探究影响浮力大小的因素”的实验中,小明选用了体积相同的实心金属块甲、乙来进行实验,其实验过程如下列图片所示,则他探究的问题是( )
A.浮力大小与物体浸入液体深度的关系
B.浮力大小与物体浸入液体中体积的关系
C.浮力大小与液体密度的关系
D.浮力大小与物体密度的关系
2.如图所示是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验,所用的物块a和物块b体积不同,但质量相同。下列结论正确的是 ( )
A.甲图中物块a受到的浮力比乙图中的大
B.对比甲、乙可以得出结论:同一物体浸入液体中的深度越深,所受浮力越大
C.对比乙、丙可以得出结论:在同种液体中,物体体积越大,所受浮力越大
D.对比丙、丁可以得出结论:同一物体浸没在密度越大的液体中,所受浮力越大
3.如图所示,一个长方体物块A质量是500g,浸没在水中,其下表面受到水对它向上的压力为20N,上表面受到水对它向下的压力为12N,则物块A受到合力的大小和方向为(g=10N/kg)( )
A.8N 竖直向上 B.3N 竖直向下
C.3N 竖直向上 D.13N 竖直向下
4.如图所示,完全相同的a、b两个长方体,长度为h,悬浮在密度为ρ的液体中。若两个长方体a、b所受的浮力分别为、,下表面所受的压力分别为、,则________,________。(均选填“>”“<”或“=”)
5.如图所示,重为30N的物体用细线系着浸没在水中,上表面受到水向下的压力为16N,下表面受到水向上的压力为25N,则物体受到的浮力大小为_________N,此时细线对物体的拉力为_________N。
6.浸没在水中的木块A(左图),其上表面受到水的压力F1=8N,下表面受到水的压力 F2=13N,请问木块A所受浮力大小为______;用弹簧测力计称物体B(右图) G物=19N,将物体B浸没水中后称弹簧测力计示数为F拉=11N,物体B所受浮力为______N。
7.将挂在弹簧测力计上的石球浸没到水中,如图所示。请画出石球的受力示意图。
8.如图所示,弹簧测力计下面挂一实心圆柱体,将圆柱体从盛有煤油的容器上方离油面某一高度处匀速下降,使其逐渐浸入煤油中某一深度,如图所示是整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系的数据图像。(已知,g取10N/kg)求:
(1)圆柱体的重力;
(2)圆柱体浸没时受到的浮力;
9.小明探究“影响浮力大小的因素”的实验过程及有关数据如图所示, 已知 ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。
(1)图⑥中,物体受到的浮力为_______N 。
(2)由②、③、④三图所示实验得出的结论是_________________________。
(3)由_______三图所示实验得出的结论是:物体浸没在液体中时,所受浮力的大小与深度无关。
10.如图所示,小丽利用弹簧测力计、实心铁块等器材探究浮力的大小与哪些因素有关,提出了以下猜想:
猜想a:浮力大小与浸没在液体中的深度有关:
猜想b:浮力大小与物体排开液体的体积有关;
猜想c:浮力大小与液体的密度有关;
(1)分析_______(填字母)三次实验步骤,可以验证猜想a是错误的。
(2)写出能够支持猜想b的一个生活现象:________;通过a、b、c三次实验步骤,可以得到结论:当液体密度一定时,物体排开液体的体积越大,物体所受到的浮力________(填“越大”“越小”或“不变”)。
(3)比较b步骤与e步骤的实验数据,_________(填“能”或“不能”)得出浮力大小与液体密度的关系,其原因是_________。
(4)通过a、d实验步骤,可知物体全部浸入水中时所受浮力大小F浮=________N,可求得物体的体积为________,盐水的密度为________(g取10N/kg)。
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$2025-2026学年人教版(新教材)物理八年级下册同步培优讲义【题型讲练】
课时10.1 浮力
【第十章 浮力】
目标导航 1
核心考点 2
知识点一 浮力 2
知识点二 探究影响浮力大小因素的实验 2
题型讲练 3
题型一 辨析物体是否受到浮力的作用 3
题型二 浮力的方向及产生原因 4
题型三 称重法测浮力的大小 6
题型四 根据浮力产生的原因计算浮力的大小 9
题型五 探究浮力大小与浸入液体中的深度的关系 10
题型六 探究浮力大小与浸在液体中的体积的关系 14
题型七 探究浮力大小与液体密度的关系 17
分层训练 21
【基础夯实 巩固提升】 21
【培优拓展 思维创新】 27
2026年课程标准
物理素养
1、理解浮力的概念。
2、掌握浮力的方向。
3、理解浮力的影响因素。
4、掌握浮力的计算方法。
物理观念:明确浮力是浸在液体中的物体受到向上的力,这个力是由液体对物体上下表面的压力差产生的。
科学思维:了解浮力的方向是竖直向上的,与重力的方向相反。
科学探究:通过实验来探究浮力的存在、方向和大小,以及浮力与物体浸没深度的关系等。
科学态度与责任:通过浮力这一节的学习,应被激发对科学的兴趣和好奇心,进一步培养探索精神。
知识点一 浮力
1.浮力:浸在液体或气体里的物体受到液体或气体竖直向上的托力叫做浮力。
(1)浮力方向:竖直向上,施力物体是液(气)体。
(2)浮力的产生原因:物体下表面受到向上的压力大于物体上表面受到的向下的压力。
物体在液体中,上下两个面因为在液体中的深度不相同,所以受到的压强也不相等,上面的压强小,下面受到的压强大,下面受到向上的压力大于上面受到的向下的压力。液体对物体这个压力差,就是液体对物体的浮力。
特别提醒
浮体的顶部界面接触不到液体时,则只有作用在底部界面向上的压力才会产生浮力,因为只要其间有一层很薄的液膜,就能传递压强,底面就有向上的压力,物体上下表面有了压力差,物体就会受到浮力。
知识点二
1.实验目的、原理、方法
(1)实验目的:探究影响浮力大小的因素。
(2)实验原理:F浮=G-F读。
(3)实验方法:称重法、控制变量法。
2.实验器材:弹簧测力计、水、盐水、细线、烧杯、小石块。
(1)弹簧测力计:测量拉力。
(2)细线:连接实验器材。
(3)小石块、金属块:实验对象。
(4)水、盐水:改变液体密度。
(5)烧杯:盛装液体。
3.实验步骤
步骤①用弹簧测力计测量石块在空气中的重力。
步骤②把石块慢慢浸入水中,直至石块完全没入水中,并观察弹簧测力计读数变化。
步骤③把水换成盐水,重复步骤②。
步骤④把小石块换成金属块重复上面三个步骤。
步骤⑤记录数据,整理器材。
4.实验结论及应用
(1)浮力大小跟浸入液体(水)中的体积有关。
(2)浸入液体中的体积一定时,浮力大小跟物体所在深度无关。
(3)比较步骤二、三可知,浸入液体中的体积一定时,浮力大小跟液体密度有关,密度大的浮力大。
特别提醒
(1)实验中,用到了“称重法”测浮力:,弹簧测力计的示数越小,说明物体受到的浮力越大。
题型一 辨析物体是否受到浮力的作用
【典型例题】三峡大坝是当今世界上综合效益最大的水利工程。
(1)如图所示,大坝一般都是“上窄下宽”。从固体压强的角度看,这是因为大坝对下方的地基有压强,可以通过增大______的方式,减小大坝对下方的地基的压强。从液体压强角度看,液体的压强随______的增大而增大,“上窄下宽”可以承受更大的水压;大坝______受到浮力的作用(选填“会”或“不会”)。
(2)三峡工程修筑了五级船闸方便船只通行,船闸是利用了______的原理。
【答案】(1) 受力面积 深度 不会
(2)连通器
【详解】(1)[1][2][3]大坝上窄下宽,从地基作用看,增大了地基的受力面积,根据知,减小压强。根据液体压强可知,水的压强随深度的增大而增大。 浮力产生的原因是浸在液体或气体里的物体受到液体或气体对物体向上的和向下的压力差,大坝的底部没有水,不受水对它向上的压力,不会受到浮力。
(2)船闸应用了连通器内同种液体静止时液面保持相平的原理工作的。
【变式1】下列情境中提到的物体不受浮力的是( )
A.沉在海底的“潜水艇”
B.在太空绕地球做圆周运动的“天宫一号”
C.在空中静止的“热气球”
D.在大海上行驶的“辽宁舰”
【答案】B
【详解】A.沉在海底的“潜水艇”其上下表面所受水的压力不同,受到浮力的作用,故A不符合题意;
B.在太空绕地球做圆周运动的“天宫一号”不受到浮力的作用,因为太空无空气,故B符合题意;
C.在空中静止的“热气球”浸没在空气中,受到空气浮力的作用,故C不符合题意;
D.在大海上行驶的“辽宁舰”漂浮在海水上,受到海水浮力作用,故D不符合题意。
故选B。
【变式2】如图所示,洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头,则正确的是( )
A.水堵头不受水的压力作用,但受到水的浮力作用
B.水堵头不受水的压力作用,也不受水的浮力作用
C.水堵头受水的压力作用,但不受水的浮力作用
D.此时水堵头受到的重力和浮力是平衡力
【答案】C
【详解】ABC.洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头,受到水向下的压力,但水堵头的下表面没有水,没有受到水向上的压力,所以水堵头不受浮力,故AB错误,C正确;
D.水堵头不受浮力,不存在重力和浮力平衡,故D错误。
故选C。
题型二 浮力的方向及产生原因
【典型例题】如图甲所示,漂浮在水面上的苹果,请在重心O处画出苹果所受重力G和浮力F的示意图。
【答案】
【详解】重力的方向总是竖直向下的,浮力的方向总是竖直向上的,作用点即重心为O点,由于苹果漂浮,浮力等于重力,所以表示重力和浮力的线段等长,作图如下:
【变式1】用针将重为4N的正方体小木块按入水中浸没(如图),此木块上表面受到水的压力为12N,下表面受到水的压力为18N,则木块受到浮力的方向是__________的,大小为______N。
【答案】 竖直向上 6
【详解】[1]浮力的方向总是竖直向上的。木块受到浮力的方向是竖直向上。
[2]根据浮力产生的原因,浮力的大小等于物体上下表面受到的压力差,即,由题意可知
【变式2】浸没在水中的物体,受到水对它向上、向下的压力分别为15N、6N,其受到的浮力大小为___________N。增大物体浸在水中的深度,物体受到的向上和向下的压力差将___________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
【答案】 9 不变
【详解】[1]根据浮力的产生原因可知,物体受到的浮力为
[2]浸没在液体中的物体,当所处的深度增加时,V排不变,液体密度不变,由可得物体受到的浮力不变,则物体受到向上和向下的压力差不变。
题型三 称重法测浮力的大小
【典型例题】小明在做“探究浮力大小与哪些因素有关”实验,他用同一金属块依次进行如下操作,如图所示。
(1)步骤A中金属块重______N。
(2)步骤B中金属块受到的浮力为______N。
(3)分析_____三步骤数据,初步得出浮力大小与液体密度有关。
(4)结合已学知识,根据步骤A、C,可计算出金属块的体积为_____m3;金属块的密度为_______kg/m3。
(5)若步骤D中仅把盐水换成另一种液体,测力计的示数变为1.8N,则另一种液体的密度为_______kg/m3。
【答案】(1)2.6
(2)0.4
(3)ACD
(4)
(5)
【详解】(1)图A中弹簧测力计的分度值为0.1N,则金属块重力是2.6N。
(2)根据称重法可得步骤B中金属块受到的浮力
(3)要得出浮力大小与液体密度有关,需控制物体排开液体的体积相同,改变液体密度。则应分析步骤A、C、D的数据,步骤C中金属块浸没在水中,步骤D中金属块浸没在盐水中,排开液体体积相同,液体密度不同,弹簧测力计示数不同,浮力不同,可以初步得出浮力大小与液体密度有关。
(4)[1]根据步骤A、C,由称重法可得金属块浸没在水中时受到的浮力
金属块的体积
[2]金属块密度
(5)若步骤D中仅把盐水换成另一种液体,测力计的示数变为1.8N,根据称重法可得此时浮力
因为金属块体积不变,仍为,另一种液体密度
【变式1】(一)小华在探究浮力的大小与哪些因素有关的实验中,做了图1所示的实验。
(1)使用弹簧测力计前,应检查测力计的指针是否在___________上。
(2)根据图1甲、乙两图可知,物体在水中受到的浮力是___________N;
(3)图1中乙、丙两次实验是为了探究浮力的大小与液体___________的关系;
(4)从物体刚开始接触水面至浸没于水中,它所受浮力大小与浸入水中的深度的关系如图2所示,物体浸没于水中后,所受浮力与深度___________,所受液体的压强与深度___________。(选填:“有关”或 “无关”)
(二)小华接着探究“液体内部压强与哪些因素有关”的实验。
(5)如图-1,实验时可以通过压强计U形管两侧液面___________反映液体内部压强的大小。
(6)受此启发,小明在回家后找到一根两端开口的直玻璃管,将其一端扎上橡皮薄膜并浸入水中不同位置,实验现象如图-2所示。由此可初步得出结论:同种液体内部,深度越深,压强越___________。为了得到更普遍的规律,接下来小明应该___________(选填“更换其他液体再次探究”或“改变玻璃管浸入水中的深度继续探究”)
【答案】(1)“0”刻度线
(2)1.2
(3)密度
(4) 无关 有关
(5)高度差
(6) 大 更换其他液体再次探究
【详解】(1)使用弹簧测力计前,应检查测力计的指针是否在“0”刻度线上,以保证测量的准确性。
(2)图1甲中弹簧测力计示数为2.8N,即物体的重力为2.8N,图1乙中弹簧测力计示数为1.6N,则物体在水中受到的浮力是
(3)图1中乙、丙两次实验物体浸没在不同密度的液体中,是为了探究浮力的大小与液体密度的关系。
(4)[1]如图2所示,物体浸没于水中后,深度增加,浮力不变,所受浮力与深度无关。
[2]物体浸没于水中后,所受液体的压强与深度有关,深度越大,压强越大。
(5)如图-1,应用转换法,实验时可以通过压强计U形管两侧液面高度差反映液体内部压强的大小。
(6)[1]如图-2所示,随着浸入深度的增加,橡皮薄膜的凹陷程度增加,由此可初步得出结论:同种液体内部,深度越深,压强越大。
[2]为了得到更普遍的规律,接下来小明应该更换其他液体再次探究,使实验结果具有普遍性。
【变式2】在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,使用的器材有弹簧测力计、带盖的玻璃瓶(瓶盖的质量、体积和形变忽略不计)、柱形容器等,操作过程如下:
(1)在容器中装入适量的水,将玻璃瓶装满水后悬挂在弹簧测力计下,并浸入水中,如图甲所示,容器中水面上升h,弹簧测力计示数为F。
(2)如图乙所示,将玻璃瓶浸没水中,容器中水面又上升h,弹簧测力计示数为0.7F,由此可知浮力的大小与__________________有关。继续增大玻璃瓶浸没的深度,弹簧测力计示数不变,说明物体所受浮力的大小与__________________无关,此过程中瓶底所受的压强大小变化情况是_________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)为探究浮力大小与物重是否有关,将玻璃瓶中的一部分水倒出,再将玻璃瓶浸没到容器的水中,如图丙所示,弹簧测力计示数为0.5F。经过测量,图乙、丙操作中玻璃瓶所受浮力均为_________F,说明浮力的大小与物重无关。
(4)为探究浮力大小与物重是否有关,将图乙的水换成盐水,发现测力计的示数_________(选填“变大”“变小”或“不变”),说明液体密度越大,浮力越大。
【答案】 排开液体的体积 浸没的深度 变大 0.6 变小
【详解】(2)[1]图甲中玻璃瓶装满水后部分浸没水中,容器中水面上升h,弹簧测力计示数为F;图乙中,将玻璃瓶浸没水中,容器中水面又上升h,弹簧测力计示数为0.7F,说明排开水的体积变大,弹簧测力计的示数减小,由可知,浮力变大,即浮力的大小与物体排开液体的体积有关。
[2][3]物体浸没后继续增大玻璃瓶浸没的深度,弹簧测力计示数不变,由可知,浮力不变,说明物体所受浮力的大小与浸没的深度无关。此过程中瓶底的深度增加,由可知,瓶底所受水的压强大小变大。
(3)[4]图甲中玻璃瓶装满水后部分浸没水中,容器A中水面上升h,弹簧测力计示数为F;图乙中玻璃瓶装满水后全部浸没水中,容器A中水面又上升h,说明,根据可知,在液体密度一定时,又因为,且,则
故
所以,,即,由图乙、图丙可知,水面深度相同,玻璃瓶排开水的体积相同,所以图乙、丙中玻璃瓶所受浮力均为0.6F,说明浮力的大小与物重无关。
(4)[5]将图乙的水换成盐水,液体密度变大,根据阿基米德原理,不变,变大,浮力变大。由可知,G不变,变大,所以测力计的示数变小。
题型四 根据浮力产生的原因计算浮力的大小
【典型例题】一个浸没在水中的圆柱体上表面受到水的压力为5N,下表面受到水的压力为13N, 如图所示。下列说法正确的是( )
A.该圆柱体受到的浮力为18N B.该圆柱体受到的浮力为8N
C.该圆柱体的侧面不受水的压力 D.该圆柱体除了受到水的压力外还受重力和浮力
【答案】B
【详解】AB.由压力差法可知,该圆柱体受到的浮力F浮=F下-F上=13N-5N=8N,故A错误,B正确;
C.因为液体向各个方向都有压强,由可知,该圆柱体的侧面也受水的压力,故C错误;
D.对该圆柱体进行受力分析可知,其侧面受到水的压力相互抵消,上下表面受到水的压力差就是浮力,所以该圆柱体实际上只受重力和浮力的作用,故D错误。
故选B。
【变式1】一个重力为9N的正方体物体用细绳拴着浸没水中,如果物体上表面受到水的压力为6N,下表面受到水的压力为10N,物体受到的浮力为_______N,细绳对物体的拉力为_______N。
【答案】 4 5
【解析】[1]根据浮力产生的原因,浸在液体中的物体受到向上和向下的压力差就是浮力,
[2]物体处于静止状态,受力平衡,细绳对物体的拉力为
【变式2】如图所示,用细绳将一个物体系在容器底部。若物体上表面受到水向下的压力为7N,下表面受到水向上的压力为13N,则物体所受浮力为( )
A.4N B.6N C.7N D.13N
【答案】B
【详解】由浮力产生的原因可知,物体受到的浮力
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
题型五 探究浮力大小与浸入液体中的深度的关系
【典型例题】如图利用弹簧测力计、实心铝块,以及水、盐水和酒精,探究“浮力大小与哪些因素有关”。实验过程如图所示。
(1)步骤①中,弹簧测力计的示数为___________N。
(2)分析实验中①②③④步骤,可以说明浮力大小跟物体排开液体体积___________(选填“有关”或“无关”);分析实验中①④⑤步骤说明浮力的大小与物体浸没的___________无关。
(3)步骤⑥中物体所受浮力是___________N。
(4)分析实验步骤①⑤⑥⑦,可以得出结论:物体排开液体的体积相同,___________越大,物体所受到的浮力越大。
(5)做完实验后,换用其它物体重复做了几次实验,又将水换成其它液体再重复几次实验,其主要目的是___________。
A.多次测量求平均值,减小误差 B.多次实验寻找普遍规律
【答案】(1)2.7
(2) 有关 深度
(3)0.4
(4)液体的密度
(5)B
【详解】(1)由图①可知,弹簧测力计的分度值为0.1N,则其示数为2.7N。
(2)[1]分析实验中①②③④步骤,液体的密度相同,随着铝块排开液体的体积增大,弹簧测力计的示数减小,由称重法可知,铝块所受浮力也增大,因此可以说明浮力大小与物体排开液体的体积有关。
[2]分析实验中①④⑤步骤,液体的密度相同,铝块排开液体的体积不变,随着铝块浸没深度的增加,弹簧测力计的示数不变,由称重法可知,铝块所受浮力也不变,因此可以说明浮力的大小与物体浸没的深度无关。
(3)根据称重法可知,步骤⑥中物体所受浮力
(4)分析实验步骤①⑤⑥⑦,排开液体的体积相同,盐水的密度最大,弹簧测力计的示数最小,由称重法可知浮力最大,可以得到物体排开液体的体积相同,液体的密度越大,浮力越大。
(5)单一实验所得出的结论具有偶然性,因此为了得到普遍性规律,做完实验后,换用其它物体重复做了几次实验,又将水换成其它液体再重复几次实验,故A不符合题意,B符合题意。
故选B。
【变式1】如图所示是“探究影响浮力大小的因素”的实验过程及数据。
(1)物体完全浸没在水中浮力为___________ N;
(2)比较图1、2、3中弹簧测力计的示数,可探究浮力的大小与物体___________有关;
(3)比较图___________中三次弹簧测力计的示数,可探究浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关;
(4)小都由图1、2、5所示实验,他就得出物体受到的浮力大小与液体的密度有关。请判断他的说法是否正确,并说明理由:___________。
【答案】(1)1
(2)排开液体的体积
(3)1、3、4
(4)没有控制物体排开液体的体积相同
【详解】(1)图1中,弹簧测力计测量物体的重力,即物体的重力,根据称重法可知,图3中物体完全浸没在水中浮力为
(2)图1、2、3实验中选择的液体密度相同,而物体浸在液体中的体积不同即物体排开液体的体积不同,弹簧测力计示数不同,根据称重法可知,物体受到的浮力不同,说明物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(3)要探究浮力的大小与物体浸没在液体中的深度关系,应控制液体密度相同,排开液体的体积相同,浸没的深度不同,由图可知,比较图1、3、4中三次弹簧测力计的示数,可探究浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(4)要探究物体受到的浮力大小与液体的密度关系,应控制物体排开液体的体积相同,液体的密度不同,而图1、2、5所示实验中,液体密度不同,排开液体的体积不同,根据控制变量法可知,不能得出物体受到的浮力大小与液体的密度有关。
【变式2】如图所示,是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验装置。
(1)测量物体重力前,应先明确弹簧测力计的量程和分度值,观察指针是否指在______的位置;
(2)实验过程中弹簧测力计挂着同一金属块,在不同情况下的示数如图,金属块浸没在水中时,受到的浮力是______N;
(3)分析图甲、丙、丁可知,浮力大小跟物体浸没在水中的深度______(“有关”或“无关”);
(4)分析______三图可知,浸没在液体中的物体所受浮力大小跟液体密度有关;
(5)由图中数据计算,戊图中盐水的密度是______;
(6)如果在实验中不小心使戊图中的金属块触了容器底且与容器底有力的作用,此时计算的盐水密度值与盐水密度真实值相比将______。
【答案】(1)零刻度线
(2)2
(3)无关
(4)甲、丁、戊
(5)
(6)偏大
【详解】(1)测量物体重力前应先观察弹簧测力计的量程、分度值,并观察指针是否指在零刻度线,若没有指在零刻度线,应进行调零。
(2)由图甲可知金属块的重力为,由丙图可知,金属块浸没在水中时拉力为2.8N,则金属块在水中受到的浮力为
(3)分析甲、丙、丁三图,当金属都块浸没在水中后,金属块的深度不同,但测力计示数相同,根据称重法测浮力知,所受浮力的大小相同,故得出当金属块浸没在水中后,所受浮力大小跟物体浸没在水中的深度无关。
(4)比较图甲、丁、戊,排开液体的体积相同,而排开液体的密度不同,三图中,测力计示数不同,根据称重法,可知金属块受到的浮力不同,故由实验数据可得到的结论是:浸在液体中的物体受到浮力的大小与液体密度有关。
(5)金属块浸没在水中受到的浮力……①
根据阿基米德原理有……②
由图甲戊知,金属块浸没在盐水中受到的浮力……③
根据阿基米德原理有……④
由②④得……⑤
将①③代入⑤得
(6)如果他在实验中不小心使戊图中物体接触了容器底且与容器底有力的作用,则测力计示数变小,导致变小,根据称重法,故变大,根据可知,测量的盐水密度值将偏大。
题型六 探究浮力大小与浸在液体中的体积的关系
【典型例题】宁宁探究“浮力大小与哪些因素有关”时的实验情景如图所示,弹簧测力计下方所挂为铜块。(g取10N/kg,)
(1)由图A可知,铜块的重力大小为___________N。
(2)图B中铜块受到的浮力大小为___________N。
(3)分析A、B、C三次实验,可以通过观察到的___________现象,推理出物体所受浮力大小跟液体密度有关。
(4)宁宁还想通过图A、D、E所示实验步骤,探究浮力大小与排开液体体积是否有关。同组的康康认为D、E两个实验步骤中,不仅改变了排开液体的体积,还改变了物体在液体中的深度,因此并不能直接得出实验结论。于是:
①康康将一个上下表面都带有数字压力传感器的正方体物块放入装有水的烧杯中,物块悬浮,如图F所示,发现物块在水中上表面受到压力___________下表面受到压力。(选填“大于”“小于”或“等于”)
②图F中物块受到浮力大小为___________N。
③对比F、G所示的实验数据,宁宁是否可以通过图A、D、E所示实验步骤得出“浮力大小与排开液体体积有关”的结论?___________
【答案】(1)2.7
(2)0.3
(3)弹簧测力计示数不同
(4) 小于 0.4 是
【详解】(1)图A中,弹簧测力计的分度值是0.1N,图中的读数是2.7N。
(2)由图可知,物体的重力为2.7N,浸没水中时弹簧测力计的示数为2.4N,因此物体浸没在水中时,受到的浮力为
(3)由图A、B、C可知,液体密度不同,物体排开液体的体积相同,弹簧测力计拉力不同,受到的浮力不同,液体密度越大,物体受到的浮力越大。
(4)[1]物块的上表面为0.4N;下表面为0.8N,故上表面压力小于下表面压力。
[2]该物块受到水的浮力
[3]从F、G可以看出,物体完全浸没后深度增大,浮力不变,浮力大小跟物体浸入的深度无关;由图A、D、E可知,液体密度相同,物体排开液体的体积不同,受到的浮力不同,物体浸没前,随浸入液体体积的增加,物体受到的浮力越大,故可以得出浮力大小与排开液体体积有关的结论。
【变式1】如图所示,是探究“浮力的大小与哪些因素有关”的实验操作,请你回答下列问题:(g取10N/kg)
(1)分析图①②③,说明浮力的大小与___________有关;
(2)要探究浮力大小与物体浸没在液体中深度的关系,可选用___________图进行操作;
(3)物体浸没在水中时,受到的浮力是___________ N;
(4)分析此实验可得出:物体受到的浮力大小与___________和___________有关;
(5)该实验主要运用的科学探究方法是___________。
【答案】(1)物体浸在液体中的体积
(2)①③④
(3)2
(4) 物体排开液体的体积 液体的密度
(5)控制变量法
【详解】(1)分析图①②③,图②和图③中液体都是水,液体密度相同,但物体排开液体的体积不同,弹簧测力计的示数不同,根据称重法,可知浮力不同,说明浮力的大小与物体排开液体的体积有关。
(2)要探究浮力大小与物体浸没在液体中深度的关系,需要控制液体密度和物体排开液体的体积相同,改变深度。图③和图④中,物体都完全浸没在水中,即液体密度和物体排开液体体积都相同,但深度不同,所以可选用①③④图进行操作。
(3)由图①可知,物体A的重力;由图③(或图④)可知,物体浸没在水中时弹簧测力计的示数2.0N。 根据称重法,可得物体A浸没在水中时受到的浮力
(4)[1][2]由图①②③可知,液体密度相同,物体排开液体的体积不同,弹簧测力计示数不同,浮力不同,说明浮力与物体排开液体的体积有关; 由图①④⑤可知,物体排开液体的体积相同,液体密度不同,弹簧测力计示数不同,浮力不同,说明浮力与液体密度有关, 所以物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积和液体的密度有关。
(5)在探究浮力大小与多个因素(排开液体体积、液体密度、深度等)的关系时,每次只改变一个因素,控制其他因素不变,这种科学探究方法是控制变量法。
【变式2】小明同学用一个弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯(分别装有一定量的水和煤油),对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究。如图甲所示探究过程及有关数据。
(1)分析图 B、C、D,说明浮力大小跟___________有关。
(2)分析图 D、E,得到的结论是___________。
(3)物体完全浸没在煤油中所受的浮力是___________。
(4)翔翔在家探究鸡蛋受到的浮力大小与哪些因素有关,如图乙所示,根据 B、C 两实验,他就得出鸡蛋受到的浮力大小与液体的密度有关,你认为对吗___________,理由是___________。
【答案】(1)排开液体体积
(2)浮力大小与液体密度有关
(3)2.4N
(4) 不对 未控制排开液体体积相同
【详解】(1)如图,B、C、D三次实验中,金属块浸入水中的体积不同,测力计的示数不同,金属块受到的浮力不同,说明浮力大小跟物体排开液体的体积有关。
(2)如图,D、E两次实验中,金属块浸入液体的体积相同,液体的密度不同,测力计的示数不同,金属块受到的浮力不同,说明浮力大小跟液体的密度有关。
(3)由图A可知,金属块的重力为10N,图E可知,金属块浸没在煤油中时,测力计的示数为7.6N,物体完全浸没在煤油中所受的浮力
(4)[1][2]要探究浮力的大小与液体密度的关系,必须使物体排开液体的体积一定,改变液体的密度,观察测力计示数的大小;而从乙丙两图可以看出鸡蛋排开水的体积不相等,所以翔翔的做法不对,不能得出浮力与液体密度的关系。
题型七 探究浮力大小与液体密度的关系
【典型例题】实验小组在探究“浮力的大小与哪些因素有关”的实验中,根据生活经验讨论交流后提出了猜想。
猜想一:浮力的大小与物体密度有关;
猜想二:浮力的大小与物体浸入液体中的深度有关;
猜想三:浮力的大小与液体密度有关;
猜想四:浮力的大小与物体排开液体的体积有关;
(1)请你写出一个支持猜想四的生活现象:______;(合理即可)
(2)同学们进行的实验步骤及弹簧测力计的示数如图所示,由此可知,实验中所用物块的重为______N;
(3)分析比较图中实验步骤甲、丙、戊,可验证猜想______是正确的;
(4)分析比较图中实验步骤______(填三个实验步骤),可得出结论:液体密度相同时,物体排开液体的体积越大,物体所受浮力越大;
(5)本次实验除了可以探究“浮力的大小与哪些因素有关”,还可以计算液体的密度,根据实验数据可计算出盐水的密度为______kg/m3。
【答案】(1)将皮球压入水中,皮球浸入水中的体积越大越费力
(2)3.2
(3)三
(4)甲、乙、丙
(5)1.1×103
【详解】(1)液体密度一定时,浮力大小与物体排开液体体积有关的例子很多,例如:将皮球压入水中,皮球浸入水中的体积越大越费力。
(2)实验所用测力计的分度值为0.2N,由图甲可知,物块的重力为3.2N。
(3)由实验步骤甲、丙、戊可知,同一物块浸没在水中和浸没在盐水中所受浮力不同,可得浮力与液体密度有关的结论,可验证猜想三是正确的。
(4)比较乙、丙两图,液体都是水,物块浸入水中体积不同,也就是物块排开水的体积不同,测力计示数不同。由甲、乙两图可知,物块浸入水中一部分时所受浮力
由甲、丙两图可知,物块全部浸入水中时所受浮力
所以根据甲、乙、丙三个步骤,可得结论:液体密度相同时,物体排开液体的体积越大,物体所受浮力越大。
(5)物块浸没水中所受浮力
根据可得物块体积
由甲、戊两图可知,物块浸没盐水中所受浮力
根据可得盐水密度
【变式1】为了探究浮力与物体的密度和液体密度的关系,运用了体积相同,密度不同的A、B、C三个圆柱体,用弹簧测力计测得它们的重力分别为4N、4.5N和5N。在a图中物体A所受浮力大小为______N,比较序号a、b、c的三次实验,可得出结论:浮力的大小与物体的密度_______关,比较序号______的三次实验,可得出浮力大小与液体密度的关系,e图中浓盐水的密度为________g/cm3。
【答案】 1 无 a、d、e 1.2
【详解】[1]a图:A在空气中重力
浸没在水中时测力计示数
浮力
[2]由于A、B、C是三个圆柱体体积相同,都浸没在水中,故排开液体的体积相同,根据称重法,分别计算受到浮力均为1N,故浮力的大小与物体的密度无关。
[3]探究浮力大小与液体密度的关系,应控制物体相同、排开液体体积相同,改变液体密度。所以序号a、d、e。
[4]实验步骤e中物体所受浮力
图a中物体所受浮力
物体浸没水中排开液体的体积等于物体浸没盐水中排开液体的体积
可得
解得
【变式2】小安在“探究影响浮力大小的影响因素”的实验时,用到了弹簧测力计、圆柱体G、两个相同的圆柱形容器,一定量的水和盐水,其实验装置和弹簧测力计示数如图1所示。
(1)圆柱体G浸没在水中时所受浮力为______N。
(2)分析比较图A、B、C,说明浮力的大小与______有关,分析比较图A、D、E,说明浮力的大小与______有关。
(3)圆柱体G的体积是______m3;E图中盐水的密度是______g/cm3(保留一位小数)。
(4)完成上述实验后,小安想利用浮力知识来测量金属块的密度,于是找来了刻度尺、水、水槽、柱形的薄壁玻璃杯等器材,进行如图2所示的实验:
①玻璃杯漂浮在盛有水的玻璃水槽中,如图甲所示,用刻度尺测出此时水槽中水的深度为;
②金属块轻轻放入水槽中,如图乙所示,用刻度尺测出此时水槽中水的深度为;
③将金属块从水槽中取出平稳放在烧杯中,如图丙所示,用刻度尺测出此时水槽中水的深度为;
④已知水的密度为,则小明测出金属块的密度表达式为______;(用已知的物理量字母表示)
⑤同组的小南对小安的实验过程提出质疑,认为将金属块从水中取出时会沾水,导致测量的密度会产生误差。你认为由于金属块沾水会导致小安测出金属块的密度将______(选填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
【答案】(1)2.8
(2) 物体排开液体的体积 液体的密度
(3) 1.1
(4) 无影响
【详解】(1)由图A可知,空气中弹簧测力计的示数为圆柱体G的重力,即,根据称重法,图D中圆柱体G浸没在水中时所受浮力为
(2)[1]分析比较图A、B、C,液体的种类相同,而物体排开液体的体积不同,测力计示数不同,根据称重法可知受到的浮力不同,说明浮力的大小与物体排开液体的体积有关。
[2]分析比较图A、D、E,排开液体的体积相同,液体密度不同,测力计示数不同,根据称重法可知受到的浮力不同,说明浮力的大小与液体密度有关。
(3)[1]图D中圆柱体G浸没在水中时所受浮力为2.8N,则圆柱体G的体积为
[2]图E中圆柱体G浸没在盐水中时所受浮力为
则盐水的密度
(4)[1]设玻璃水槽的底面积为S,则金属块的体积为
对比甲、丙,玻璃杯始终漂浮,两次浮力都等于重力,则有金属块的重力
则金属块的密度
[2]由于整体处于漂浮状态,设带出来的水的重力为,则测得的浮力就会增加,水槽中多增加的排开水的重力为,则丙中水面的高度不变,故所测金属块的密度将无影响。
【基础夯实 巩固提升】
1.如图所示,一条小鱼在水中游动,能正确表示该小鱼受到的浮力方向的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】物体浸在液体中时会受到液体对其竖直向上的浮力,故D正确,ABC错误。
故选D。
2.如图所示,物理老师用弹簧测力计悬挂重为10N的石块并将其浸入水中,静止时弹簧测力计的示数为6N,此时石块所受浮力的大小和方向分别是( )
A.4N,竖直向上 B.6N,竖直向上
C.4N,竖直向下 D.10N,竖直向下
【答案】A
【详解】由题意得,石块的重力,石块静止时弹簧测力计对石块的拉力,此时石块所受的浮力方向是竖直向上的,浮力大小
故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
3.用已校正“0”点的弹簧测力计挂一物块静止时示数如图甲所示,将物块浸没在水中静止时弹簧测力计示数如图乙所示,则物块所受的浮力为( )
A.1.1N B.1.2N
C.2.8N D.3.8N
【答案】C
【详解】甲、乙图中所用弹簧测力计的分度值为0.2N;甲图中,弹簧测力计静止时,示数为4N,即小球自身的重力为4N;乙图中物块浸没在水中静止时,弹簧测力计的示数为1.2N,此时小球受力平衡,分析小球静止在水中时,受到竖直向上的拉力和浮力,竖直向下的重力,三者之间满足,所以
故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
4.如图是用弹簧测力计测小石块在水中受到的浮力的实验,则小石块受到的重力是_______N,小石块受到的浮力是_______N。
【答案】 8.8 1.6
【详解】[1]弹簧测力计的数值从上到下逐渐增大,分度值为0.2 N,指针示数为8.8 N,因此小石块的重力。
[2]由右图可知,小石块浸没在水中时受到的拉力,则小石块受到的浮力
5.先用弹簧测力计测出物块在空气中的重力;再测出物块浸在液体中时测力计的示数;物块浸在水中时所受的浮力_________N。如图所示,物体浸没在盐水中时,受到的浮力大小为_________N;从图乙、丙可知,浮力的大小与液体的_________有关。
【答案】 1 1.1 密度
【详解】[1]由图甲所示可知,物体的重力为,由图乙所示可知,物块完全浸没在水中时,测力计示数为,根据称重法可知所受浮力为
[2]如图丙所示,物体浸没在盐水中时,测力计示数为,根据称重法可知所受浮力为
[3]由图乙和图丙可知,物体排开液体的体积相同,液体的密度不同,测力计的示数不同,可知所受浮力不同,由此可得,浮力大小与液体的密度有关。
6.如图所示,太空中物体不受重力,乒乓球在水中静止时____________(选填“受”或“不受”)浮力作用。若此时在水中放一个实心铁球,铁球____________(选填“会”或“不会”)沉入水中。
【答案】 不受 不会
【详解】[1][2]在太空中,物体都处于失重状态。乒乓球在水中静止时,没有受到水的压力,所以不受浮力;在水中放一个实心铁球,由于铁球处于失重状态,也不受浮力,铁球不会沉入水中。
7.如图所示,重5N的小球漂浮在水面上,请画出小球所受浮力的示意图。
【答案】
【详解】浮力作用在物体重心处,方向是竖直向上的。物体漂浮时处于平衡状态,所受浮力与重力是一对平衡力,可知浮力与重力大小相等,大小均为5N。如图:
8.如图所示,一个边长为10cm的正方体悬浮在水中,上表面受到水的压力F1为6N,下表面受到水的压力F2为16N。求:
(1)则正方体受到的浮力;
(2)正方体上表面到水面的距离h1。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)由浮力产生的原因可得,正方体受到的浮力
(2)由题意可知,正方体的边长为,正方体上表面的面积
液体对正方体上表面的压强
由液体压强计算公式可得正方体上表面到液面的距离
9.在 “探究浮力的大小跟哪些因素有关” 实验中:
(1)如图甲所示,用弹簧测力计测出物体的重力 G = ______N;
(2)如图乙所示,将物体浸没在水中,弹簧测力计的示数 F = 1.6N,则物体受到的浮力 = ______N;
(3)比较乙、丙两图,可得出物体受到的浮力大小与______有关。
【答案】(1)2.6
(2)1
(3)液体的密度
【详解】(1) 由图甲可知测力计的分度值为0.2N,用弹簧测力计测出物体的重力
(2)根据称重法测浮力F浮=G-F乙=2.6N-1.6N=1N
(3)乙、丙两图中,液体密度不同,物体排开液体体积相同,弹簧测力计示数不同,根据称重法可知物体所受的浮力不同,可得出物体受到的浮力大小与液体的密度有关。
10.在探究影响浮力大小的因素时,小红做了如图所示的实验,请你根据她的实验探究回答下列问题。
(1)比较图A、B、C可知,物体所受浮力的大小与它排开的液体的______有关。
(2)比较图A、C、E可知,物体所受浮力的大小与液体的______有关。
(3)比较图A、C、______可知,物体所受浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(4)图E中,物体所受浮力的大小为______N。
【答案】(1)体积
(2)密度
(3)D
(4)0.8
【详解】(1)比较图A、B、C可知,图A中的弹簧测力计在空气中测量物体A所受到的重力为4.0N,图B、C的容器中所盛的液体是水,密度相同,改变物体浸在液体中的体积,图C中物体浸在水中的体积大于图B中物体浸在水中的体积,图B中的弹簧测力计示数为3.6N,根据称重法可知,物体在B中所受到的浮力大小
图C中的弹簧测力计示数为3.0N,根据称重法可知,物体在C中所受到的浮力大小
由实验可得出初步结论:物体所受浮力的大小与它排开的液体的体积有关,同一液体,物体排开液体的体积越大,物体所受到的浮力就越大。
(2)图A、C、E中,物体都浸没在液体中,即排开液体的体积都等于物体的体积,保持不变,排开液体的密度不同,物体受到的浮力不同,所以,比较图A、C、E可知,物体受到的浮力大小与液体的密度有关。
(3)研究浮力的大小与物体浸没在液体中的深度的关系,应控制物体排开液体的密度和体积不变,只改变深度的大小,所以,比较图A、C、D可知,改变物体浸没在液体中的深度,弹簧测力计的示数没有发生变化,物体的重力不变,根据称重法求浮力,物体的浮力大小也不发生变化,故浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(4)图E中的弹簧测力计示数为3.2N,根据称重法可知,物体在E中所受到的浮力大小
【培优拓展 思维创新】
1.在“探究影响浮力大小的因素”的实验中,小明选用了体积相同的实心金属块甲、乙来进行实验,其实验过程如下列图片所示,则他探究的问题是( )
A.浮力大小与物体浸入液体深度的关系
B.浮力大小与物体浸入液体中体积的关系
C.浮力大小与液体密度的关系
D.浮力大小与物体密度的关系
【答案】D
【详解】在探究“影响浮力大小的因素”实验中,需采用控制变量法,即保持其他因素不变,只改变一个因素来研究其对浮力的影响。由题意可知两物体的体积相同,由图可知液体的密度相同,浸入液体的深度也相同,唯一不同的因素是两金属块的密度,因此,实验探究的是浮力大小与物体密度的关系,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
2.如图所示是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验,所用的物块a和物块b体积不同,但质量相同。下列结论正确的是 ( )
A.甲图中物块a受到的浮力比乙图中的大
B.对比甲、乙可以得出结论:同一物体浸入液体中的深度越深,所受浮力越大
C.对比乙、丙可以得出结论:在同种液体中,物体体积越大,所受浮力越大
D.对比丙、丁可以得出结论:同一物体浸没在密度越大的液体中,所受浮力越大
【答案】D
【详解】A.根据称重法可知,弹簧测力计甲的示数大于乙,所以甲图中物块a受到的浮力小,故A错误;
B. 对比甲、乙可以得出结论:同一物体浸入液体中的体积越大,所受浮力越大,故B错误;
C. 对比乙、丙可以得出结论:在同种液体中,物体排开液体的体积越大,所受浮力越大 ,故C错误;
D. 对比丙、丁可以得出结论:同一物体浸没在密度越大的液体中,所受浮力越大 ,故D正确;
故选D。
3.如图所示,一个长方体物块A质量是500g,浸没在水中,其下表面受到水对它向上的压力为20N,上表面受到水对它向下的压力为12N,则物块A受到合力的大小和方向为(g=10N/kg)( )
A.8N 竖直向上 B.3N 竖直向下
C.3N 竖直向上 D.13N 竖直向下
【答案】C
【详解】物块A受到的浮力
浮力的方向是竖直向上的;长方体物块A质量,则重力
方向是竖直向下的;由于,则物块A受到的合力是竖直向上的;物块A受到合力的大小
故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
4.如图所示,完全相同的a、b两个长方体,长度为h,悬浮在密度为ρ的液体中。若两个长方体a、b所受的浮力分别为、,下表面所受的压力分别为、,则________,________。(均选填“>”“<”或“=”)
【答案】 > =
【详解】[1][2]长方体a、b浸没在液体中,排开液体的体积相同,则所受的浮力相等,即。由图可知,长方体a、b上表面所处的深度大小关系为,根据可知长方体上表面受到液体的压强大小关系为;由图可知,长方体a、b上表面的面积大小关系为,所以,根据可知液体对长方体上表面的压力大小关系为,由于a、b受到的浮力相等,故,根据浮力产生的原因可知,长方体下表面受到的压力等于浮力大小与长方体上表面受到的压力之和,所以。
5.如图所示,重为30N的物体用细线系着浸没在水中,上表面受到水向下的压力为16N,下表面受到水向上的压力为25N,则物体受到的浮力大小为_________N,此时细线对物体的拉力为_________N。
【答案】 9 21
【详解】[1]由压力差法可知物体受到的浮力
[2]物体在水中受到重力、拉力和浮力,物体受到的力是平衡力,由力的平衡得到此时细线对物体的拉力为
6.浸没在水中的木块A(左图),其上表面受到水的压力F1=8N,下表面受到水的压力 F2=13N,请问木块A所受浮力大小为______;用弹簧测力计称物体B(右图) G物=19N,将物体B浸没水中后称弹簧测力计示数为F拉=11N,物体B所受浮力为______N。
【答案】 5N 8
【详解】[1]根据浮力的产生原因可知木块A所受浮力大小为
[2]根据称重法,物体B所受浮力为
7.将挂在弹簧测力计上的石球浸没到水中,如图所示。请画出石球的受力示意图。
【答案】
【详解】对石球进行受力分析,浸没在水中的石球受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力以及弹簧测力计的拉力。如图所示:
8.如图所示,弹簧测力计下面挂一实心圆柱体,将圆柱体从盛有煤油的容器上方离油面某一高度处匀速下降,使其逐渐浸入煤油中某一深度,如图所示是整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系的数据图像。(已知,g取10N/kg)求:
(1)圆柱体的重力;
(2)圆柱体浸没时受到的浮力;
【答案】(1)12N
(2)8N
【详解】(1)由图像可知,在AB段,圆柱体尚未接触煤油,弹簧测力计的示数F=12N。此时,圆柱体处于静止状态,受到的重力和拉力是一对平衡力,大小相等。所以,圆柱体的重力
(2)由图像可知,在CD段,圆柱体已完全浸没在煤油中,弹簧测力计的示数F'=4N。圆柱体完全浸没时,受到竖直向下的重力G、竖直向上的拉力F'和竖直向上的浮力F浮,三力平衡。根据称重法测浮力的原理,圆柱体浸没时受到的浮力为
9.小明探究“影响浮力大小的因素”的实验过程及有关数据如图所示, 已知 ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。
(1)图⑥中,物体受到的浮力为_______N 。
(2)由②、③、④三图所示实验得出的结论是_________________________。
(3)由_______三图所示实验得出的结论是:物体浸没在液体中时,所受浮力的大小与深度无关。
【答案】(1)0.8
(2)液体密度相同时,物体排开液体的体积越大,物体所受浮力越大
(3)④⑤⑥
【详解】(1)由①图可以读出物体重力为,由图⑥可知,物体浸没在水中时所受的拉力,由称重法可知,图⑥中物体浸没在水中时受到的浮力
(2)由图②、③、④三图所示实验可知,液体的密度相同,物体排开液体的体积越大,弹簧测力计的示数越小,所以得出的结论是:在液体密度相同时,物体排开液体的体积越大,物体所受浮力越大。
(3)要探究物体浸没时所受的浮力与深度无关,应该控制液体密度和排开液体体积相同,只改变物体的深度,故符合要求的是④⑤⑥三图。
10.如图所示,小丽利用弹簧测力计、实心铁块等器材探究浮力的大小与哪些因素有关,提出了以下猜想:
猜想a:浮力大小与浸没在液体中的深度有关:
猜想b:浮力大小与物体排开液体的体积有关;
猜想c:浮力大小与液体的密度有关;
(1)分析_______(填字母)三次实验步骤,可以验证猜想a是错误的。
(2)写出能够支持猜想b的一个生活现象:________;通过a、b、c三次实验步骤,可以得到结论:当液体密度一定时,物体排开液体的体积越大,物体所受到的浮力________(填“越大”“越小”或“不变”)。
(3)比较b步骤与e步骤的实验数据,_________(填“能”或“不能”)得出浮力大小与液体密度的关系,其原因是_________。
(4)通过a、d实验步骤,可知物体全部浸入水中时所受浮力大小F浮=________N,可求得物体的体积为________,盐水的密度为________(g取10N/kg)。
【答案】(1)acd
(2) 人从浅水区走入深水区,越到深处,脚底感觉到的压力越小 越大
(3) 不能 没有控制物体排开液体的体积相同
(4) 2
【详解】(1)猜想a为浮力大小与浸没在液体中的深度有关;要验证猜想a是错误的,需要控制液体密度和排开液体的体积都相同,仅改变物体浸没在液体中的深度;由图可知,a、c、d三次实验中液体密度相同,物体排开液体的体积也相同,只是浸没在液体中的深度不同,而物体浸没在液体中时测力计示数相同,即浮力相同,所以可以验证猜想a是错误的。
(2)[1][2]猜想b为浮力大小与物体排开液体的体积有关,生活中人从浅水区走向深水区时,感觉身体变轻(即浮力变大),可支持猜想b;观察a、b、c三次实验,液体密度不变,从b到c,物体排开液体的体积逐渐增大,测力计示数逐渐减小,根据称重法可知物体受到的浮力逐渐增大,所以可以得到结论:当液体密度一定时,物体排开液体的体积越大,物体所受到的浮力越大。
(3)[1][2]要探究浮力大小与液体密度的关系,根据控制变量法可知,应控制排开液体的体积相同,而液体的密度不同;比较b步骤与e步骤的实验数据可知,b步骤中物体没有完全浸没,e步骤中物体完全浸没,排开液体的体积不同,即没有控制排开液体的体积相同,所以不能得出浮力大小与液体密度的关系。
(4)[1]由称重法测浮力可知,物体全部浸入水中时所受的浮力为
[2]物体的体积
[3]物体浸没在盐水中受到的浮力为
物体浸没在盐水中和水中排开液体的体积相等,则盐水的密度
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