内容正文:
1
2
浮力
第十章
3
知识全面梳理
教材图片解读
核心考点突破
练透山东真题
目
录
重点实验探究
4
知识点1 浮力
1.定义:浸在__________中的物体受到向________的力,这个力叫作浮力。
2.方向:总是_____________的,与重力的方向相反。
3.施力物体:液体。
4.测量:F浮=G-F示。
受力分析
液体
上
竖直向上
5
5.产生的原因: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,并且向上的压力__________向下的压力,液体对浸没物体的浮力就等于
这两个压力之差,即F浮=F2-F1。
大于
6
【归纳总结】
①浸在液体中的物体不一定都受到浮力,如水中的桥墩,水对其向上的压力为零,因此不受浮力。
②同一物体浸没在液体中的不同深度,虽然其上、下表面受到的压力不同,但这两个压力之差不变,所以浮力不变。
7
知识点2 阿基米德原理
1.内容:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的
液体所受的__________。
2.公式:F浮=G排,推导式:F浮=_____=________。
3.适用范围:阿基米德原理不仅适用于液体,也适用于气体。
4.影响浮力大小的因素
用控制变量法进行实验
浮力只与液体的________和__________________有关,而与物体的体积、
形状、质量、密度及物体浸没在液体中的深度等因素__________。
重力
m排g
ρ液gV排
密度
排开液体的体积
无关
8
知识点3 物体的浮沉条件及应用
1.物体的浮沉条件
(1)从受力的角度分析浮沉条件
浸没在液体中的物体上浮还是下沉,取决于它受到的浮力大小和重力
大小的关系。
A.若F浮>G物,物体上浮,最终会漂浮在液面上,此时,F'浮=G物。
B.若F浮<G物,物体下沉,最终沉在容器底部,并受到容器底部的支持力。
C.若F浮=G物,物体处于__________状态。
悬浮
9
(2)从密度关系的角度分析浮沉条件
物体所受的重力G物=ρ物gV物,由阿基米德原理知,物体受到的浮力
F浮=ρ液gV排,当物体浸没在液体中时,V物_______V排,
所以:
A.当F浮>G物时,ρ液gV排>ρ物gV物,即ρ液_______ρ物时,物体上浮,最终漂浮在
液面上。
B.当F浮=G物时,ρ液gV排=ρ物gV物,即ρ液_______ρ物时,物体悬浮在液体中。
C.当F浮<G物时,ρ液gV排<ρ物gV物,即ρ液_______ρ物时,物体下沉,最终沉在
容器底部。
=
>
=
<
10
2.浮沉条件的应用 重力不变
(1)轮船:从浮力的角度看,轮船采用了空心法增大浮力,从而使轮船漂浮
在水面上,这种办法的好处是比同体积的实心体所受的重力________(选填
“大”或“小”),比同质量的实心体排开的水________(选填“多”或“少”)。轮船
的大小通常用排水量来表示,排水量就是轮船满载时排开水的__________。 单位多用吨
小
多
质量
11
(2)密度计:密度计是用来测量____________的工具。如图所示,同一支密
度计分别放置在甲、乙两种液体中均静止不动,则密度计在两种液体中
所受的浮力F甲_____F乙,两种液体的密度ρ甲_______ρ乙。(后两空均选填
“>”“<”或“=”)
由阿基米德
原理推理出
注意:密度计的刻度分布是“上小下大,上疏下密”。密度计正常工作时处于漂浮状态,所受的浮力大小等于自身所受的重力的大小。
液体密度
=
<
12
(3)盐水选种:用盐水选种时,沉入容器底部的种子是__________(选填“饱满”
或“干瘪”)的种子。(干瘪指空的种子)
(4)潜水艇:潜水艇两侧有水舱,向水舱中充水时,潜水艇所受的重力逐渐
__________,潜水艇下沉;当浸没的潜水艇所受的重力等于它排开的水所受
的重力(即浮力)时,潜水艇可以__________在水中;当用压缩空气将水舱内
的水排出一部分时,潜水艇所受的重力________,且重力__________浮力,
潜水艇上浮。所以,潜水艇是通过改变________________来实现上浮和下
沉的。
饱满
增大
悬浮
减小
小于
自身的重力
13
(5)热气球(飞艇、孔明灯):当热气球里的气体密度________空气的密度,热气
球(含装置)所受的重力小于它排开的同体积的空气所受的重力(等于热气
球所受的浮力)时,便能上浮。
小于
14
【夯基辨疑】
①物体的密度越大,受到的浮力越大( )
②物体没入水中越深,受到的浮力越大( )
③物体排开水的体积越大,受到的浮力越大( )
④漂在水面上的物体比沉在水底的物体受到的浮力大( )
⑤飞机匀速飞行时所受空气的浮力等于自身所受的重力( )
⑥同一艘轮船从长江驶入大海,所受的浮力不变,吃水深度变大( )
⑦橡皮泥捏成小船后可以漂浮在水面上,是通过改变自身重力实现的( )
⑧当舰载机飞离航母时,航母将上浮,航母受到的浮力将变小( )
⑨潜水艇在水面下匀速下潜的过程中,受到水的压强变大,浮力变大( )
✕
✕
√
✕
✕
✕
✕
√
✕
15
教材图片 命题角度 命题内容
八下P64图10.1-1 浮力 1.如图是美丽的海洋冰山。冰山实质就是海中漂浮的大块淡水冰。下列判断正确的是( )
A.冰山所受浮力的方向是垂直向上的
B.冰山的密度小于海水的密度
C.冰山所受到的浮力一定大于它所受的重力
D.冰山所受的重力小于它排开海水所受的重力
16
教材图片 命题角度 命题内容
八下P64图10.1-2 阿基米德原理 2.如图所示,一个质量为1 kg、体积为
400 cm3的石块沉在水底,此时它受到的
浮力为 N,排开水的重力为 N,
排开水的质量为 kg。(g取10 N/kg,
ρ水=1.0×103 kg/m3)
4
4
0.4
17
教材图片 命题角度 命题内容
八下P74图10.3-2 物体浮沉条件的应用 3.将新鲜的鸡蛋分别浸没在盛有水和盐水
的容器中,鸡蛋在容器中的位置如图所示。
下列说法正确的是( )
A.鸡蛋在盐水中受到的浮力较大
B.鸡蛋在两种液体中受到的浮力一样大
C.鸡蛋排开水的重力等于排开盐水的重力
D.水的密度大于盐水的密度
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核心考点1 浮力大小的相关比较
【母题1】 如图所示,四个体积相同而材料不同的球A、B、C、D分别静
止在水中不同深度。关于它们所受浮力的大小,下列说法正确的是( )
A.FA>FB>FC>FD
B.FA=FB=FC>FD
C.FA<FB<FC=FD
D.FA<FB<FC<FD
19
【思维路径】
【解题模型】
20
【变式1】 阿基米德原理法
【易错题】 体积相等的铜球、铝球、木块浸没在液体中,如图所示,它们受到的浮力( )
A.铜球最大 B.铝球最大
C.木块最大 D.一样大
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【变式2】 物体的浮沉状态法
(2025·枣庄薛城二模)将新鲜度不同的甲、乙两鸡蛋放入水中,静止时的状态如图所示,下列说法正确的是( )
A.若甲、乙体积相等,甲受到的浮力小
B.若甲、乙质量相等,甲受到的浮力小
C.向杯中加盐水后,乙受到的浮力变大
D.向杯中加酒精后,乙受到的浮力变大
22
【母题2】 物体A、B、C、D均为棱长为10 cm的正方体,它们在液体中静止时的状态如图所示。(g取10 N/kg)
核心考点2 浮力的相关计算
23
(1)[压力差法]物体A上表面受到液体的压力为4 N,下表面受到液体的压力
为14 N,此时它所受的浮力为____N,液体的密度为_______kg/m3。
(2)[平衡法]物体B的质量为0.6 kg,此时它所受的浮力为___N,排开液体的
体积为________m3。
(3)[阿基米德原理法]物体C重20 N,此时它所受的浮力为____N,容器底对它
的支持力为____N。
(4)[称重法]物体D重18 N,弹簧测力计的示数为9 N,此时它所受的浮力为
___N,露出液面的体积为________m3。
10
1×103
6
6×10-4
10
9
1×10-4
10
24
【思维路径】
【解题模型】
25
【变式1】 上提物体
(2025·东营)如图甲所示,用弹簧测力计将圆柱体从盛水的容器中缓慢提出水面,该过程中弹簧测力计读数F随圆柱体上升高度h的关系如图乙所示(忽略液面的变化,g取10 N/kg),下列说法中正确的是( )
①圆柱体浸没时受到的浮力是2 N
②圆柱体受到的重力是3 N
③圆柱体的密度是2.5 g/cm3
④圆柱体的底面积是20 cm2
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
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【变式2】 下拉物体
【科技发展·现代科技】我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇的总体积
为9 100 m3,无风时浮空艇驻停在某一高度,如图所示。若缆绳对它竖直向
下的拉力为9.1×104 N,若周围空气的密度为1.1 kg/m3,g取10 N/kg,则浮空艇
所受浮力的大小为___________N,浮空艇的质量为_____kg。
1.001×105
910
27
【母题3】 把质量是24 g、体积是30 cm3的物体浸没在水中,松手后该物
体将__________(选填“上浮”“悬浮”或“下沉”)。当它静止时,所受的浮力是
_________N。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
核心考点3 物体浮沉状态的判断
上浮
0.24
28
【思维路径】
【解题模型】
29
【变式1】 玩具球
小美用手把一个重为0.4 N、体积为2.7×10-5 m3的玩具球浸没到水中,
玩具球受到的浮力是_________N,放手后玩具球将________(选填“上浮”
“下沉”或“悬浮”)。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
0.27
下沉
30
【变式2】 氢气球
(2025·日照莒县一模)一个氢气球的体积跟教室的体积差不多,大约是
200 m3,这个氢气球在空气中受到的浮力约为______N。若此时氢气球和
所载物体总重为2 000 N,这个气球在空中将______(选填“上浮”“悬浮”或
“下沉”)。(空气的密度取1.29 kg/m3,g取10 N/kg)
2 580
上浮
31
【母题4】 取一块橡皮泥,先将它捏成船形放入水中,它可以漂浮在水面
上。再将船形橡皮泥从水中取出,将它捏成实心球状后再放入水中,它就
沉入水底,如图所示。下列说法正确的是( )
A.橡皮泥漂浮时受到的重力比它沉底时受到的重力小
B.橡皮泥漂浮时受到的浮力比它沉底时受到的浮力大
C.橡皮泥沉底时受到的浮力等于它的重力
D.橡皮泥沉底时排开水的体积与它漂浮时排开水的体积相等
核心考点4 物体浮沉条件的应用
32
【思维路径】
【解题模型】
33
【变式1】 船模型
福建舰是我国完全自主设计建造的首艘电磁弹射型航空母舰,可搭载不同类型的舰载机70架,如图所示。当航母舰载机全部起飞后,下列说法正确的是( )
A.福建舰所受的浮力不变
B.福建舰排开水的质量变大
C.福建舰浸在水中的体积变小
D.福建舰底部受到的海水压强变大
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【变式2】 密度计
(2025·聊城高唐三模)如图所示,把一个自制的密度计分别放入两种不同液体中,下列判断错误的是( )
A.甲液体的密度比乙液体的密度小
B.这个密度计在两液体中受到的浮力相等
C.在标记刻度时B的示数应比A小
D.适当增加配重铁丝的质量可以提高密度计的灵敏度
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【变式3】 潜水艇
【创新考法·实践应用】 (2025·济南商河一模)实践课上,小明用试管、透明胶带、铁丝、塑料管、容器和注射器等,制作如图所示的潜水艇模型(不计塑料管的体积),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.向内推注射器活塞,瓶内气体压强变大,模型将
下沉
C.向外拉注射器活塞,水会被压入试管中,可实现模型上浮
D.让原本在较浅处悬浮的模型下潜至更深处悬浮,应使试管内的水先增加后减少
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【变式4】 飞艇
【原创题】 2025年5月1日,我国自主研制的祥云“AS700”载人飞艇在山东济南首次试飞成功。如图所示,该飞艇最大可载乘客9人,飞行时外形保持不变。下列说法正确的是( )
A.飞艇里所充气体密度大于空气密度
B.飞艇上升过程中,受到的浮力等于它排开空气所受的重力
C.飞艇悬浮时,受到的浮力大于其所受的重力
D.飞艇上升过程中,大气对飞艇的压强逐渐变大
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【变式5】 盐水选种
【科技发展·古代技术】 (2025·聊城冠县二模)盐水选种是古代我国劳动人民发明的一种巧妙的挑选种子的方法,用盐水选种时需要配制一定浓度的盐水,然后把种子倒入盐水中,则漂浮于盐水面的是次种,沉入容器底的是良种,有关盐水选种过程中下列说法正确的是( )
A.良种所受浮力小于重力,次种所受浮力大于重力
B.盐水选种时所用盐水的密度要大于所有种子的密度
C.若良种和次种的体积相同,则良种受到的浮力较大
D.若要选出更饱满种子,则需要往盐水中加入适当的水
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实验14 探究浮力的大小与哪些因素有关
1.实验器材:弹簧测力计、烧杯、重物、水、盐水。
2.实验装置
39
3.实验过程
(1)为探究浮力的大小是否与物体浸在液体中的体积有关,可以逐渐增大重物浸在水中的体积,测量并记录浮力的大小。
(2)为探究浮力的大小是否与液体的密度有关,可将重物分别浸没在水和盐水中的同一深度处,测量并记录浮力的大小。
(3)为探究浮力的大小是否与物体浸没在液体中的深度有关,可将重物浸没分别停在水中不同深度处,测量并记录浮力的大小。
4.实验结论:物体在液体中所受浮力的大小,跟它 浸在液体中的体积 和 液体的密度 有关,跟浸在液体中的深度 无关 。物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大,它受到的浮力就 越大 。
40
【实验分层训练】
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。
41
【基础设问】
(1)[操作细节]调零时,弹簧测力计应在______(选填“竖直”或“水平”)方向上
调零。
(2)[数据分析]根据甲、丙两图可知,物体所受的重力为____N,浸没在水中
时受到的浮力为___N。若图丙慢慢松手使物体沉入杯底后,物体所受的浮
力______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)[实验结论]小凌根据甲、乙、丙三图,认为猜想1是正确的;同组的小果
根据甲、丙、丁三图,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______(选填“有关”或“无关”)。
竖直
4.8
2
不变
增大
无关
42
(4)[实验结论]根据____________三图,可验证猜想2是正确的。请你写出一个
能够支持猜想2的生活实例:__________________________。
(5)[应用分析]根据图中数据,计算出物体的密度为_________kg/m3,盐水的密
度为_________kg/m3。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
甲、丙、戊
向清水中加盐能使鸡蛋上浮
2.4×103
1.2×103
43
【能力设问】
(6)[应用分析]在图丙步骤中,物体浸没后向下移动但未触底的过程中,
其上下表面受到水的压力差______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(7)[误差分析]在图戊步骤中,如果不小心使物体接触了容器底且与容器
底有力的作用,此时测量出的盐水密度值将如何变化?并分析原因:
_____________________________________________________________
___________________________________________________。
(8)[应用分析]若图戊步骤中仅把盐水换成密度比水小的等体积的酒精,
弹簧测力计的示数______(选填“大于”“小于”或“等于”)2.4 N。
不变
偏大,物体与容器底有力的作用,则测力计示数变小,导致算出的F浮盐水
变大,根据ρ盐水=ρ水可知,测量的盐水密度值将偏大
大于
44
【创新设问】
(9)[实验设计]为了验证猜想3,小组同学找来薄铁片、烧杯和水进行实验,
实验步骤如下:
步骤一:将铁片放入盛水的烧杯中,铁片下沉至杯底,如图1所示;
步骤二:将铁片弯成“碗状”再放入水中,它漂浮在水面上,如图2所示。
①通过分析可知,第一次铁片受到的浮力______(选填“大于”“等于”或
“小于”)第二次铁片受到的浮力。
②根据以上现象,小明得出猜想3是正确的。你认为他的结论________(选
填“可靠”或“不可靠”),原因是________________________________。
小于
不可靠
没有控制物体排开液体的体积相等
45
(10)[方案设计]实验结束后,小组同学还想探究“浮力大小是否与物体的
密度有关”,可以取______(选填“质量”或“体积”)相同的铁块和铝块,使其浸
没在同种液体中,比较浮力的大小。
体积
46
实验15 探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
1.实验器材:弹簧测力计、溢水杯、小桶、重物、细线、水。
2.实验装置
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3.实验过程
(1)用弹簧测力计测量空桶所受的重力(图甲)。
(2)用弹簧测力计悬挂一个物体,读出物体在空气中(图乙)和浸没在水中(图丙)静止时弹簧测力计的示数,计算物体在水中所受浮力的大小。同时用小桶将排开的水收集起来。
(3)用弹簧测力计测量装水小桶所受的重力,计算排开的水所受的重力。
4.实验结论:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它 排开的液体所受的重力 。
48
【实验分层训练】
2.在探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系时,小李和同学按照甲、乙、丙、丁的顺序做了如下实验。
49
【基础设问】
(1)[操作细节]按照上述实验顺序所测____________________(选填“浮力”
或“排开液体所受的重力”)偏小,更合理的实验顺序是________________。
(2)[实验原理]甲、乙、丙、丁中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、
F4,则物体受到的浮力F浮=______,物体排开水所受的重力G排=______。
当F浮___G排时,说明阿基米德原理成立。
排开液体所受的重力
丁、甲、乙、丙
F1-F2
F3-F4
=
50
(3)[数据分析]改正顺序后,小李利用三个不同物体a、b、c进行实验探究,实验数据如表所示。
物体 物重
G/N 物体浸没在水中测力计的示数F/N 浮力
F浮/N 空桶重
G0/N 桶与排开水的总重G1/N 排开水重
G排/N
a 1.2 0.7 0.5 0.6 1.1 0.5
b 2 1.4 0.6 0.6 1.2 0.6
c 2.4 1.7 0.7 0.6 1.2 0.6
分析表中物体a、b的实验数据,小李得出的结论是______________________
__________________________________________________。
浸在液体中的物体受到
向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力
51
(4)[误差分析]小李在探究物体c所受浮力的实验中,排除各种测量误差因素
的影响,发现物体c排开水的重力明显小于它所受浮力,请分析实验操作中
造成这种结果的原因:_______________________________________。
将物体c浸入水中之前,溢水杯中没有加满水
52
【能力设问】
(5)[应用分析]从步骤甲到步骤乙,水对溢水杯底部的压强______(选填“变小”
“变大”或“不变”)。
(6)[方案分析]小李利用上述实验中的器材和木块,继续探究“漂浮在液面上
的物体所受浮力的大小是否遵循阿基米德原理”,实验过程中____(选填“甲”
“乙”“丙”或“丁”)步骤不需要弹簧测力计。
(7)[方案分析]另一实验小组在步骤乙的操作中,只将石块的一部分浸在水
中,其他步骤操作正确,则____(选填“能”或“不能”)得到与(3)相同的结论。
不变
乙
能
53
【创新设问】
(8)[实验改进]小张利用身边的器材对小李的实验进行改进:两个相同的弹
簧测力计A和B、重物、溢水杯(由饮料瓶和吸管组成)、薄塑料杯(质量忽
略不计)等器材,装置如图戊所示。实验时小张逐渐向下移动水平横杆,
使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,观察到弹簧测力计A的示数逐渐
________,弹簧测力计B的示数逐渐__________,若弹簧测力计A的示数变
化量为ΔFA,弹簧测力计B的示数变化量为ΔFB,则它们的大小关系是
ΔFA_______(选填“>”“=”或“<”)ΔFB。
变小
变大
=
54
(9)[评估交流]针对两种实验方案,小张实验装置的优点是_______(填答案
序号)。
A.弹簧测力计A的示数就是物体所受浮力的大小
B.实验器材生活化,实验中能同步观察弹簧测力计A、B示数的变化
B
55
命题点1 浮力的认识及作图
1.(2025·临沂平邑一模)中国人自古就有“上天入海”的梦想,随着国家科技的飞速发展,这些梦想正在一步步变为现实。对于如图所示的“国之重器”不受浮力作用的是( )
A.遨游的“天宫号”空间站 B.升空的“圆梦号”飞艇
C.航行的“辽宁号”航母 D.下潜的“蛟龙号”潜水器
1
3
5
7
9
11
13
题序
2
4
6
8
10
12
56
2.(2025·济南章丘二模)质量为50 g的小球在水中处于静止状态,画出小球所受浮力和杯子对斜面压力的示意图。
如图所示
1
3
5
7
9
11
13
题序
2
4
6
8
10
12
57
命题点2 物体的浮沉条件及应用
考法❶ 简单问题分析
3.(2025·烟台)如图所示,小明洗碗时发现,向漂浮在水面上的碗中加水,碗浸入水的深度越来越大,当水量增加到一定程度时,碗浸没水中,直至沉底。假如碗里水的质量是缓慢均匀增加的,则下列关于碗受到的浮力随时间变化规律的图像可能是( )
1
3
5
7
9
11
13
题序
2
4
6
8
10
12
58
4.(2025·山东样卷)某兴趣小组在探究物体浮沉条件时,在容器中加入一定量的食用油和水,静置分层后,将质量相同的a、b两球放入容器中,两球静止后状态如图所示,此时两球所受浮力分别为Fa、Fb。已知两球密度分别为ρa、ρb,油和水的密度关系为ρ油<ρ水,下列分析正确的是( )
A.Fa=Fb B.Fa<Fb
C.ρa>ρ水 D.ρb<ρ油
1
3
5
7
9
11
13
题序
2
4
6
8
10
12
59
5.(2025·滨州)如图所示,水平桌面上甲、乙两个完全相同的烧杯内装有密度不同的盐水,把同一个鸡蛋分别放入甲、乙两杯盐水中,鸡蛋在甲杯中漂浮,在乙杯中悬浮,且放入鸡蛋后液面相平。若两烧杯底部所受液体压强分别为p甲、p乙,鸡蛋在甲、乙两杯盐水中所受浮力分别为F甲、F乙,则下列分析正确的是( )
A.p甲<p乙 B.p甲>p乙
C.F甲<F乙 D.F甲>F乙
1
3
5
7
9
11
13
题序
2
4
6
8
10
12
60
考法❷ 复杂应用分析
6.(2025·聊城东昌府二模)潜水艇能在水中上浮、下潜或停留在某一位置。如图所示,它在a、b、c三处受到的浮力分别为Fa、Fb、Fc,受到的重力分别为Ga、Gb、Gc。已知潜水艇在a处漂浮,b处悬浮,下列说法正确的是( )
A.Fa=Fb<Fc
B.Ga=Gb=Gc
C.Fb=Gb,且合力为0
D.Fc<Gc,且合力方向向上
1
3
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题序
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7.(2025·临沂沂南一模)小明帮妈妈洗水果,将杧果和油桃都放入水中后发现杧果沉底、油桃漂浮,如图所示。运用所学的浮力知识进行分析,下列说法中正确的是( )
A.杧果所受水的浮力小于油桃所受水的浮力
B.油桃排开水所受的重力等于油桃所受的重力
C.杧果的密度小于水的密度
D.油桃的密度大于杧果的密度
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题序
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8.(2025·山东)小华在相同气球内装上不同配重做了两个“小鱼”。“小鱼”甲的质量大于“小鱼”乙的质量。注射器可以通过连接“小鱼”的软管对“小鱼”进行抽气和充气,从而改变“小鱼”的体积。初始时,两“小鱼”在水中处于静止状态,如图所示。忽略空气重力及软管对“小鱼”的作用力。“小鱼”所受浮力分别用F甲、F乙表示。下列说法正确的是( )
A.对甲充气,甲上浮,再次静止时F甲小于F乙
B.对甲抽气,甲下沉,再次静止时F甲一定小于F乙
C.对乙充气,乙再次静止时所受浮力比初始时的浮力小
D.对乙抽气,乙再次静止时所受浮力可能等于初始时的浮力
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题序
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命题点3 浮力的相关计算
9.(2025·德州)为了给正方体工件表面均匀涂上某种油,需要用竖直向下的
力F把漂浮在油面上的工件缓慢压入油中,如图甲所示。工件的下表面与
油面的距离为h,力F与h的大小关系如图乙所示(ρ油=0.8×103 kg/m3,g取
10 N/kg)。下列说法正确的是( )
A.工件的边长为0.3 m
B.工件的质量为60 kg
C.工件受到的最大浮力为2 000 N
D.工件密度与油的密度之比为3∶10
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题序
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10.(2025·德州平原二模)航天员使用浮力水槽模拟进行失重训练,如图所示。
航天员身穿宇航服进入水槽,通过在宇航服内配置铅块,使人处于悬浮状态,
从而模拟失重,已知一套宇航服净质量为25 kg,航天员质量为70 kg,穿上宇航
服后的总体积为100 dm3并保持不变,ρ水=1.0×103 kg/m3,ρ铅=11.3×103 kg/m3,
g取10 N/kg。求:
(1)若航天员身穿不配置铅块的宇航服进入水槽,
静止时受到的浮力是多大?
(2)当航天员悬浮在水中时,宇航服内配置的铅块
的质量是多大?
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题序
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(1)由物体浮沉条件可知,航天员身穿不配置铅块的航天服进入水槽静止时受到的浮力:F浮=G总=(m航天服+m航天员)g=(25 kg+70 kg)×10 N/kg=950 N。
(2)由阿基米德原理可知,悬浮在水中的航天员受到的浮力:F浮'=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×100×10-3 m3=1 000 N,此时航天员悬浮,受到的浮力等于自身重力,
则F浮'=G总'=(m航天员+m航天服+m铅)g=(70 kg+25 kg+m铅)×10 N/kg=1 000 N,解得m铅=5 kg。
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题序
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11.【科学思维·模型建构】(2025·威海)如图甲所示,某航海器由钢板焊接
的两个空心三棱柱组成,侧面为ABCDE;在△ABC中,AB=8 m,AC=BC,
∠ACB=90°;在△CDE中,底边DE的高为0.9 m;两个三棱柱棱的长度均为
10 m,下方三棱柱体积为6 m3,航海器总重1.2×106 N。(ρ水=1×103 kg/m3,
g取10 N/kg,三棱柱体积=三角形面积×棱的长度)
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题序
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(1)当航海器漂浮在水面上,求排开水的体积。
(2)航海器误入浅水区搁浅,下方三棱柱一部分陷入泥沙,如图乙所示。为将航海器浮起来,采取了以下措施:卸掉重2×105 N的设备,等待涨潮之后清理下面的泥沙。搁浅位置24小时内,航海器底部到水面的距离H随时间变化情况如图丙所示。假设航海器整体始终保持水平,请通过计算判断航海器是否能浮起来?
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题序
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解:(1)当航海器漂浮在水面上时,航海器所受的浮力:
F浮=G=1.2×106 N,
根据F浮=ρ液gV排可知,航海器排开水的体积:
V排===120 m3。
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题序
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(2)由图丙可知,航海器底部到水面的最大距离H大=3.9 m,此时C点所处深度hC=3.9 m-0.9 m=3 m,利用数学知识可知,此时上方三棱柱浸在水中的体积:V上=×6 m×3 m×10 m=90 m3,
若清理泥沙后,下方三棱柱不再陷入泥沙,此时航海器能排开水的最大体积:V排大=V上+V下=90 m3+6 m3=96 m3,
航海器能受到的最大浮力:
F浮大=ρ水gV排大=1×103 kg/m3×10 N/kg×96 m3=9.6×105 N,
卸掉设备后,航海器的总重力:
G'=G-G卸=1.2×106 N-2×105 N=1×106 N,
因为F浮大<G',所以航海器不能浮起来。
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题序
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命题点4 探究浮力的大小与哪些因素有关
12.(2025·临沂莒南二模)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,小华猜想浮力的大小可能与以下因素有关:Ⅰ液体的密度;Ⅱ物体受到的重力;Ⅲ物体的形状;Ⅳ物体排开液体的体积。
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(1)如图甲所示,用手把空的易拉罐按入水中,易拉罐浸入水中越深,手会感
觉越吃力。这个事实可以支持以上猜想____ (选填“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”)。
(2)为了研究猜想Ⅰ和Ⅱ,用体积相同的A、B、C三个圆柱体,测得重力分别
为4 N、4.5 N和5 N,然后进行如图乙所示的实验:
①序号a的实验中物体A所受的浮力为___N。进一步计算得出A、B、C所受
浮力______(选填“相等”或“不相等”),可得出初步结论:浮力的大小与物体的
重力______(选填“有关”或“无关”)。
②比较序号_________的三次实验,可得出初步结论:浮力大小与液体密度有
关。
Ⅳ
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相等
无关
a、d、e
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题序
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(3)为了研究猜想Ⅲ,将两块相同的橡皮泥(不吸水且不溶于水)分别做成
不同形状,进行如图丙所示实验,此时两弹簧测力计的示数不同,得出浮
力的大小与物体形状有关。同学小珍认为该结论不可靠,主要原因是
____________________________。
没有控制排开液体的体积相同
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题序
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命题点5 探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
13.(2024·济南)小东在学习“阿基米德原理”时,发现老师研究的物体都是在液体里下沉的,于是他想用木块验证“漂浮在液体中的物体所受浮力的大小F浮是否等于物体排开的液体所受重力的大小G排”。
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题序
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(1)小东在设计实验时,通过推理得到了一种间接验证的方法。推理过程如下:
因为木块漂浮在水中,所以木块所受浮力的大小F浮等于木块所受重力的大小
G木;若要验证F浮是否等于G排,只需验证_______________;又因为G=mg,所以只
需验证m木是否等于m排。
于是,小东找来了电子秤(可直接显示物体质量)、溢水杯和小烧杯进行实验,
实验步骤如下:
G木是否等于G排
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题序
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a.用电子秤测量木块的质量m木;
b.用电子秤测量小烧杯的质量m杯;
c.把木块轻轻放入装满水的溢水杯中,用小烧杯收集从溢水杯中被木块排开的水;
d.用电子秤测量小烧杯和排开的水的总质量m总。
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(2)实验数据记录如表所示:
研究
对象 木块质量
m木/g 小烧杯质量
m杯/g 杯、水总质量
m总/g 排开水的质量
m排/g
木块 80 38 118
分析表格中的实验数据,得出结论:漂浮在液体中的物体所受浮力的大小
F浮与物体排开的液体所受重力的大小 G排______。
相等
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(3)在和同学交流分享时,小华认为以上实验过程可以更加简化,如图乙所示,
只需将装满水的溢水杯放在电子秤上,将木块轻轻放入溢水杯的同时用手拿
着小烧杯收集排开的水,等溢水杯中不再有水溢出时,拿走小烧杯,若观察到
____________________________________________,即可得到F浮=G排。
(4)小明梳理小东的推理过程时发现,下沉的物体不能通过“m物是否等于m排”
间接验证“F浮是否等于G排”,原因是____________________________________。
此时电子秤示数与放入木块前电子秤的示数相等
下沉的物体所受浮力小于物体所受重力
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题序
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