10.1 浮力【六大考点+六大题型】-2025-2026学年八年级下册物理《考点•题型 •技巧》精讲与精练高分突破专题系列(人教版2024】
2026-04-30
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2份
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45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 | 27.10 MB |
| 发布时间 | 2026-04-30 |
| 更新时间 | 2026-04-30 |
| 作者 | 启明数学物理探究室 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-04-30 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/57634015.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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摘要:
本讲义聚焦初中物理“浮力”核心知识点,系统梳理浮力的定义、产生原因(液体上下压力差)、方向(竖直向上),以及压力差法、称重法两种计算方法,同时探究影响浮力大小的因素(排开液体体积、密度),构建从基础概念到综合应用的学习支架。
该资料以“考点-知识-题型”三维架构设计,通过典例与变式题(如乒乓球浮力实验)培养科学探究能力,实验探究题(如影响浮力大小的实验)引导学生分析数据、得出结论,强化科学思维。综合计算题(如浮力与压强结合)助力物理观念应用,课中辅助教师高效授课,课后帮助学生查漏补缺,提升知识掌握度。
内容正文:
第1节:浮力
【考点梳理】
· 考点一:浮力的产生和方向
· 考点二:判断物体是否受到浮力
· 考点三:浮力大小的计算(压力差法)
· 考点四:称重法计算浮力大小
· 考点五:影响浮力大小的探究实验
· 考点六:浮力的综合计算问题
【知识梳理】
知识一、什么是浮力
当物体浸在液体或气体中时会受到一个向上托起的力,这个力就是浮力。
注:一切浸在液体或气体里的物体都受到竖直向上的浮力。
知识二、产生原因
由于液体对物体向上和向下的压力差产生的。浮力的方向总是向上的,与 重力 的方向相反。
即F浮=F下- F上
知识三、称重法测浮力
浮力等于物体重减去物体在液体中的弹簧秤读数,即F浮= G—F弹
注意:物体在液体中所受浮力的大小,跟它在液体中的体积有关,跟液体的密度有关。物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大,浮力就越大。
知识四:计算浮力的基本方法
1.用弹簧测力计测浮力即称量法:把物体挂在弹簧测力计上,记下其在空气中弹簧测力计的示数F1=G(G是物体受到重力),再把物体浸入液体,记下弹簧测力计的示数F2,则物体在液体中受到的浮力F浮=F1-F2
2.用浮力产生的原因求浮力即压力差法:浸没在液体中的物体受到液体向上的压力为F1,向下的压力为F2,则物体受到液体对其向上的浮力F浮=F1-F2
【题型归纳】
题型一:浮力的产生和方向
【典例1】.(25-26八年级下·安徽合肥·期中)下列关于浮力的说法正确的是( )
A.只有浮在液体表面的物体,才受到浮力的作用
B.物体只有浸入到液体中,才会受到浮力的作用
C.下沉的物体不会受到浮力的作用
D.浮力的方向总是竖直向上的
【答案】D
【详解】A.浸在液体中或气体中的物体,都会受到液体或气体对它的浮力作用,故A错误;
B.浸在液体或气体中的物体都会受到浮力作用,例如空气中的气球,因此“只有浸入到液体中”的说法是错误的,故B错误;
C.下沉的物体浸没在液体中,所以一定受浮力作用,受到的浮力小于重力,故C错误;
D.浮力的方向与重力的方向是相反的,重力的方向是竖直向下的,则浮力的方向是竖直向上的,故D正确。
故选D。
【变式1】.(25-26八年级下·安徽·课后作业)如图所示,洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头,则水堵头( )
A.没有受到水的压力,但受到水的浮力
B.没有受到水的压力,也没有受到水的浮力
C.受到水的压力,没有受到水的浮力
D.受到水的压力,也受到水的浮力
【答案】C
【详解】浮力是液体对物体向上和向下的压力差产生的。水堵头塞在洗手盆底部出水口,它的下表面没有接触水,所以不会受到水向上的压力,也就不存在向上和向下的压力差,因此不受浮力。但水堵头的上表面接触水,水会对它产生向下的压力,所以它受到水的压力。故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
【变式2】.(24-25八年级下·广西贵港·期中)如图将乒乓球放入上下两端开口且瓶口朝下的瓶内,向瓶里倒水,乒乓球不会浮起来,接着将瓶口堵住,乒乓球将浮起来,这两个实验对比说明( )
A.堵住瓶口时乒乓球上表面受到的压力等于下表面受到的压力
B.堵住瓶口时乒乓球下表面受到的压力小于上表面受到的压力
C.浮力产生的原因是物体受到液体对物体上下表面的压力差
D.未堵住瓶口时,乒乓球在水中也受到浮力作用
【答案】C
【详解】未堵住瓶口时,将乒乓球放入瓶内,向瓶里倒水,此时乒乓球下面没有水,不受水对乒乓球向上托的力,即乒乓球在水中没有受到浮力作用,所以不浮起;当瓶下口堵住,乒乓球下面有水,受水对乒乓球向上托的力,形成向上的浮力,所以浮力产生的原因是物体受到液体对物体上下表面的压力差;乒乓球将向上浮起来,说明乒乓球受到的合力方向向上,即堵住瓶口时乒乓球上表面受到的向下的压力小于下表面受到的向上的压力,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
题型二:判断物体是否受到浮力
【典例2】.(25-26八年级下·福建泉州·期中)下图情景中,物体没有受到浮力的是( )
A.空中上升的“极目一号”浮空艇 B.下潜的“奋斗者”号
C.海面航行的福建舰 D.在月背采样的嫦娥六号
【答案】D
【详解】浮力的本质是浸在液体或气体中的物体,受到液体或气体向上的托力,这个力就是浮力,因此只有存在液体或气体时,物体才可能受到浮力。
A.空中上升的“极目一号”浮空艇浸在空气中,受到空气的浮力,故A不符合题意;
B.下潜的“奋斗者”号浸在海水中,受到海水的浮力,故B不符合题意;
C.海面航行的福建舰浸在海水中,受到海水的浮力,故C不符合题意;
D.月球背面是真空环境,没有液体也没有空气,因此在月背采样的嫦娥六号不受浮力作用,故D符合题意。
故选D。
【变式1】.(24-25八年级下·河南洛阳·月考)黄河是中华文明最主要的发源地,被称为中华民族的“母亲河”。下列黄河中的物体没有受到浮力的是( )
A.河面上戏水的鸭子 B.河底水草的叶子
C.河水中游弋的小鱼 D.郑州黄河铁路大桥的桥墩
【答案】D
【详解】ABC.河面上戏水的鸭子、河水中游弋的小鱼、河底水草的叶子,这些物体浸在液体中,因为液体对浸在其中的物体有向上的作用力和向下的压力作用,其中向上的压力大于向下的压力,这个压力差即物体受到的浮力,故ABC不符合题意;
D.郑州黄河铁路大桥的桥墩,桥墩下方没有水,不受浮力,故D符合题意。
故选D。
【变式2】.(24-25八年级下·河南安阳·期中)泸沽湖被誉为神秘的“东方女儿国”。下列物体,没有受到浮力作用的是( )
A.游在水中的小鱼 B.埋在河底泥沙中的贝壳
C.停在水面的游船 D.在空中飞翔的小鸟
【答案】B
【详解】浮力是指浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)对它向上和向下的压力差。
A.游在水中的小鱼,浸在水中,受到水的浮力作用,故A不符合题意;
B.埋在河底泥沙中的贝壳,其下表面没有受到水的压力(被泥沙挡住),不满足浮力产生的条件(上下表面有压力差),所以没有受到浮力作用,故B符合题意;
C.停在水面的游船,浸在水中,受到水的浮力作用,故C不符合题意;
D.在空中飞翔的小鸟,浸在空气中,受到空气的浮力作用,故D不符合题意。
故选B。
题型三:浮力大小的计算(压力差法)
【典例3】.(24-25八年级下·河北石家庄·期中)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】.(24-25八年级下·安徽马鞍山·期末)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。
【变式2】.(24-25八年级下·湖北武汉·期末)如图所示,有一个重力为G的长方体悬浮在液体中,其受到的浮力为,液体对长方体向下和向上的压力分别为和。下列说法错误的是( )
A.
B.
C.长方体相对侧面所受液体的压力相互平衡
D.若物体悬浮于更深的位置,与图示位置相比,、之差不变
【答案】B
【详解】A.液体压强的大小与深度有关,同一液体中,深度越深,压强越大,所以悬浮在液体中的长方体,上表面受到液体的压强小于下表面受到液体的压强。根据可知,长方体上表面受到液体的压力小于下表面受到液体的压力,即,故A正确,不符合题意;
B.长方体悬浮在液体中,处于平衡状态。对长方体进行受力分析,长方体受到竖直向下的重力G、竖直向下的压力、竖直向上的压力,所以有,故B错误,符合题意;
C.长方体悬浮在液体中时,在相同深度处,长方体相对侧面受到的液体压强相等,根据可知,长方体的相对侧面所受液体的压力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上,满足二力平衡的条件,所以长方体相对侧面所受液体的压力相互平衡,故C正确,不符合题意;
D.若物体悬浮于更深的位置,上下表面的深度差不变,则上下表面受到的压强差不变,受力面积不变,根据可知,所以上下表面受到的压力差不变,即、之差不变,故D正确,不符合题意。
故选B。
题型四:称重法计算浮力大小
【典例4】.(25-26八年级下·河南信阳·月考)将一个正方体物体挂在弹簧测力计下静止时,弹簧测力计示数为8N。再将物体缓慢浸没到装有水的容器中(水未溢出),此过程中容器底部受到水的压强将_____(选填“变大”“变小”或“不变”);当物体完全浸没时,弹簧测力计示数为3N,则物体受到的浮力为_____N,水对物体上下表面的压力差为______N。
【答案】 变大 5 5
【详解】物体浸没水中且水未溢出,容器内水面上升,根据液体压强公式,水的密度不变,深度增大,因此容器底部受到水的压强变大。
利用称重法计算浮力,公式为,将物体重力、完全浸没时弹簧测力计示数代入,可得
浮力的实质是物体上下表面受到的水的压力差,因此水对物体上下表面的压力差等于物体受到的浮力,即5N
【变式1】.(25-26八年级下·全国·课前预习)称重法求浮力:物体的______减去在_________时弹簧测力计示数F1即F浮=______;如图甲、乙所示,先用弹簧测力计测量物块在空气中所受的重力,再把物块浸没在水中,发现弹簧测力计的示数变__________,表明物块受到了浮力的作用。根据图中数据可知,物块受到的浮力为____________N。
【答案】 重力G 物块浸在液体中 小 1.4
【详解】[1][2][3]称重法求浮力的具体做法是:物体的重力G减去物体浸在液体中时弹簧测力计示数F1,即
[4]在空气中时,弹簧测力计的示数等于物体所受重力的大小,把物块浸没在水中,由于物块受到了浮力的作用,弹簧测力计的示数会变小。
[5]由图可知弹簧测力计的分度值为0.2N,则图甲中物块所受的重力
由图乙可知,把物块浸没在水中,弹簧测力计的示数
则物块受到的浮力为
【变式2】.(25-26八年级下·全国·课后作业)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。
【答案】 1 无
【详解】[1]由a图可知,A浸没在水中时测力计示数,A所受的浮力
[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,由b图可知,B浸没在水中时测力计示数,B所受的浮力
由c图可知,C浸没在水中时测力计示数,C所受的浮力
受到浮力均为1N,故浮力的大小与物体的密度无关。
题型五:影响浮力大小的探究实验
【典例5】.(25-26八年级下·福建福州·期中)如图所示是“探究影响浮力大小与哪些因素有关”的实验步骤和数据。
(1)通过比较图甲、丙所示实验情景可知,物块P全部浸入水中时所受浮力大小______N。
(2)分析图中甲、乙、丙三次实验情景可知,可初步得出: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______。
(3)分析图中甲、丙、丁三次实验情景可知,可初步得出:当液体密度和排开液体体积一定时,浮力大小与浸没在液体中的______无关;分析图中甲、丁、戊三次实验情景可知,可以初步得出浮力大小与______有关。
(4)为探究浮力大小与形状的关系,将两块体积相同的橡皮泥(不吸水且不溶于水)做成不同形状,进行如图所示的实验,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。小明认为该结论______(选填“可靠”“不可靠”),理由是____________。
【答案】(1)3
(2)越大
(3) 深度 液体的密度
(4) 不可靠 没有控制排开液体的体积相同
【详解】(1)由图甲和图丙可知,物块P全部浸入水中时所受浮力大小
(2)由甲、乙、丙可知,液体的密度相同,丙图中排开液体的体积最大,弹簧测力计的示数最小,由称重法可知物体受到的浮力最大,可以得到当液体密度一定时,物体排开液体的体积越大,物体所受到的浮力越大。
(3)由图甲、丙、丁可知,液体的密度和排开液体的体积相同,深度不同,弹簧测力计的示数相同,由称重法可知浮力相同,可以得到当液体密度和排开液体体积一定时,浮力大小与浸没在液体中的深度无关;
分析图中甲、丁、戊三次实验情景可知,物体排开液体的体积相同,液体的密度不同,弹簧测力计的示数不同,由称重法可知浮力大小不同,可以得到浮力大小与液体的密度有关。
(4)探究浮力与物体形状的关系时,必须控制排开液体的体积、液体密度不变,该实验改变形状后,没有控制物体排开液体的体积相同,因此结论不可靠。
【变式1】.(25-26八年级下·广东珠海·期中)小帆想“探究浮力大小与哪些因素有关”,他做了如图的实验:
(1)测量前,弹簧测力计需要在_____(选填“水平”或“竖直”)方向上调零。
(2)比较实验①、②、③,可知道物体所受的浮力大小与______有关;比较实验①、③、④,说明物体所受的浮力大小与物体浸没在液体中的深度_____(选填“有关”或“无关”)。
(3)比较______三次实验,可知道物体所受的浮力大小与液体的密度有关,这里用到的实验方法是______(选填“控制变量法”“转换法”)。
(4)根据图①中提供的信息,可知图②中物体A所受的浮力大小为_____N,图③中物体A所受浮力大小为______N。
【答案】(1)竖直
(2) 物体排开液体的体积 无关
(3) ①、④、⑤ 控制变量法
(4) 1.4 2
【详解】(1)弹簧测力计测量的是竖直方向的拉力,所以需要在竖直方向上调零,消除自身重力对测量结果的影响。
(2)比较实验①、②、③,物体A浸入水中的体积逐渐增大,即排开液体的体积逐渐增大,弹簧测力计的示数逐渐减小,说明物体受到的浮力逐渐增大。这表明物体所受的浮力大小与物体排开液体的体积有关。
比较实验①、③、④,物体A完全浸没在水中,排开水的体积相同,但浸没的深度不同。此时弹簧测力计的示数均为3N ,说明物体受到的浮力大小不变。这表明物体所受的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(3)观察图片可知,实验④和⑤中物体A均完全浸没,排开液体的体积相同,但分别在水和盐水中,液体密度不同,弹簧测力计的示数不同,结合实验①测出的物体重力,可以得出浮力大小与液体密度有关。
实验中控制排开液体体积等其他因素不变,只改变液体密度,用到的实验方法是控制变量法。
(4)由图①可知物体A的重力,由图②可知物体A部分浸入水中时弹簧测力计的示数。根据称重法,物体A在图②中所受的浮力为
由图③可知物体A完全浸没在水中时弹簧测力计的示数。此时物体A受到的浮力为
【变式2】.(25-26八年级下·黑龙江哈尔滨·期中)某小组同学在“探究影响浮力大小的因素”实验中,提出了浮力大小可能与下列因素有关的猜想:
①与物体浸没在液体中的深度有关;
②与物体排开液体的体积有关;
③与液体的密度有关。
实验器材有:弹簧测力计、烧杯、金属块、水、盐水()
小明先用弹簧测力计测出金属块的重力,然后将金属块缓慢浸入液体中不同深度,实验步骤如图a、b、c、d、e所示(液体均未溢出),并将弹簧测力计的示数记录下来。
(1)分析数据可知,金属块浸没在水中时受到的浮力大小是_________N;浮力的方向是_________;
(2)分析实验步骤a、c、d可知,在同种液体中,物体所受浮力大小与物体浸没在液体中的深度_________(选填“有关”或“无关”);
(3)分析实验步骤a、b、e,得出“浮力的大小与液体密度有关”的结论,这种做法_________(选填“正确”或“不正确”),理由是_________;
(4)分析三个实验步骤_________(填字母)可知,在同种液体中,物体排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大;分析实验步骤a、d、e可知,在物体排开液体的体积一定时,液体密度越大,物体受到的浮力_________;
(5)若先完成步骤c,再完成步骤a,则测得浮力将_________(选填“偏大”或“偏小”)。
【答案】(1) 2 竖直向上
(2)无关
(3) 不正确 没有控制保持不变
(4) abc/abd/bcd 越大
(5)偏大
【详解】(1)根据称重法,由图a、d可知金属块浸没在水中受到浮力
方向竖直向上。
(2)由图c、d可知,液体密度与排开液体的体积相同,金属块浸没在水中的深度不同,弹簧测力计的示数不变,说明浮力大小与物体浸没在水中的深度无关。
(3)要验证浮力大小与液体密度的关系,需要控制排开液体的体积相同,所以不能通过实验步骤a、b、e,得出浮力大小与液体密度有关的结论。
(4)要验证浮力大小与排开液体体积的关系,需要控制液体的密度相同,排开液体的体积不同,实验步骤a、b、c(a、b、d或b、c、d)符合题意;
由a、d、e可知液体密度不同,排开液体的体积相同,且液体密度越大弹簧测力计示数越小,由称重法可知浮力越大。
(5)若先完成步骤c,再完成步骤a,由于金属块沾有水,会导致所测重力偏大,由称重法可知,测得金属块受到的浮力将偏大。
题型六:浮力的综合计算问题
【典例6】.(24-25八年级下·新疆乌鲁木齐·期中)如图甲所示,利用缆绳把水下一个圆柱体以较小的速度匀速打捞出水面,图乙是此过程中拉力F随时间t变化的图像,设t=0时开始拉圆柱体(不计绳重和水的阻力,g取10N/kg)。
(1)从A到B的过程中,圆柱体下表面受到水的压强怎样变化?
(2)求圆柱体的质量;
(3)求圆柱体完全浸没在水中时受到的浮力。
【答案】(1)减小
(2)60kg
(3)200N
【详解】(1)从A到B的过程中,圆柱体在水下匀速上升,其下表面距离水面的深度h不断减小。根据液体压强公式可知,在水的密度ρ不变的情况下,圆柱体下表面受到水的压强p随着深度h的减小而减小。
(2)由图乙可知,CD段表示圆柱体已完全离开水面,在空气中匀速上升。此时圆柱体处于平衡状态,缆绳的拉力F与圆柱体的重力G大小相等,则圆柱体的重力
圆柱体的质量
(3)由图乙可知,AB段表示圆柱体完全浸没在水中匀速上升。此时圆柱体受到竖直向上的拉力、竖直向上的浮力和竖直向下的重力G的作用,处于平衡状态。
由图乙可知,AB段的拉力
圆柱体完全浸没在水中时受到的浮力
【变式1】.(24-25八年级下·广东佛山·期中)如图,一圆柱体木块被栓在水中静止。木块的重力为12N,底面积为0.01m2,其上表面所处深度为30cm,绳子拉着木块的力是8N。 求:
(1)木块上表面受到的压力为多大?
(2)木块受到的浮力为多大?
(3)木块下表面受到的压力多大?
【答案】(1)30N
(2)20N
(3)50N
【详解】(1)木块上表面在水下深度h=30cm=0.30m
受到的压强为
木块上表面受到的压力为
(2)木块静止,处于平衡状态,受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力、竖直向下的拉力,则所受浮力
(3)根据浮力产生的原因可知木块下表面受到的压力
【变式2】.(24-25八年级下·江西赣州·期中)赣州的桥梁建设稳步推进,目前赣县区在赣江上修建一座跨江大桥——湖江大桥。图甲是使用吊车向江底投放石料的示意图,在整个投放过程中,石料以恒定速度下降,直至全部没入水中。图乙是钢绳拉力F随时间下落高度变化的图像。忽略水的摩擦阻力。求:(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)石料的质量是多少;
(2)刚浸没在水中时,石料下表面受到的压强是多少;
(3)刚浸没在水中时,石料受到的上下表面压力差是多少。
【答案】(1)140kg
(2)2×104Pa
(3)500N
【详解】(1)由图乙可知,下落高度为0-2m时,钢丝绳的拉力始终不变,所以此阶段石料在水面之上,钢丝绳的拉力等于石料的重力,即F=G=1400N
则石料的质量为
(2)分析图乙可知,在下落高度为2-4m阶段,石料是有一部分体积浸入到水中,在下落高度等于4m时,石料刚好浸没在水中,说明石料的高度为h石=4m-2m=2m
则刚浸没在水中时,石料下表面受到的压强为p=ρ水gh石=1.0×103kg/m3×10N/kg×2m=2×104Pa
(3)根据浮力的定义可知,刚浸没在水中时石料受到的上下表面压力差就等于刚浸没在水中时石料受到的浮力;由图乙可知,刚浸没时钢丝绳对石料的拉力为900N,根据力的平衡条件,可得石料受到的浮力即刚浸没在水中时石料受到的上下表面压力差为F差=F浮=G-F=1400N-900N=500N
【高分达标】
一、单选题
1.(25-26八年级下·山东济宁·期中)下列现象能说明物体会受到浮力的是( )
A.在泳池越往深水区走感到呼吸越来越困难
B.在泳池里往深水区走会感到双脚越来越站立不稳
C.刮大风时在旷野里行走的人会感到双脚站立不稳
D.人在光滑的冰面上行走的时候感到双脚站立不稳
【答案】B
【详解】A.在泳池深水区感到呼吸困难,是因为液体压强随深度增加而增大,胸腔受到的水压增大,该现象与浮力无关,故A不符合题意;
B.人往泳池深水区走时,排开水的体积变大,根据阿基米德原理,人受到的浮力变大。人对池底的压力(为人的重力),浮力变大则压力变小,脚底与池底的摩擦力减小,所以站立不稳,该现象能说明人受到浮力,故B符合题意;
C.刮大风时人站立不稳,是因为流体流速大的地方压强小,身体两侧存在压强差产生的力,与浮力无关,故C不符合题意;
D.在光滑冰面站立不稳,是因为冰面摩擦力小,与浮力无关,故D不符合题意。
故选 B。
2.(25-26八年级下·全国·课后作业)下列情景中没有受到浮力的物体是( )
A.太空中的人造卫星 B.上升的热气球
C.航行中的船只 D.下潜的潜水艇
【答案】A
【详解】A.太空近似真空环境,几乎没有液体或气体,故太空中运行的卫星不受到浮力,故A符合题意;
B.空中上升的热气球受到空气的浮力而升空,故B不符合题意;
CD.航行中的船只和下潜的潜水艇,受到水的向上托起的力,即受到浮力,故CD不符合题意。
故选A。
3.(25-26八年级下·全国·课后作业)一个金属圆柱体悬挂在弹簧测力计下面,现将圆柱体从水面上方慢慢浸入水中直至水中深处且不接触底部,则圆柱体在浸入水的过程中,下列说法正确的是( )
A.弹簧测力计示数保持不变
B.弹簧测力计示数先减小后不变
C.弹簧测力计示数变小
D.弹簧测力计示数变大
【答案】B
【详解】当金属块慢慢放入水中,完全浸没前排开水的体积逐渐变大,根据阿基米德原理,金属块受到的浮力变大;根据可知,弹簧测力计的示数变小;
完全浸没后,排开水的体积不变,受到的浮力不变,根据公式可知,弹簧测力计的示数不变。
综上,弹簧测力计示数先变小后不变。故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
4.(25-26八年级下·全国·课前预习)下列有关压强与浮力知识的说法正确的是( )
A.马德堡半球实验证明了液体内部具有压强
B.利用托里拆利实验可以测出大气压的值
C.浮在水面上的物体受到浮力作用,沉入水里的物体不受浮力作用
D.升空时,飞机机翼的升力产生的原理和浮力相同
【答案】B
【详解】A.马德堡半球实验证明的是大气压的存在,而不是液体内部的压强,故A错误;
B.托里拆利实验是历史上首次精确测量出大气压数值的实验,故B正确;
C.只要物体浸入液体(或气体)中,就会受到浮力作用,与物体是浮在水面还是沉入水中无关,故C错误;
D.飞机机翼的升力是利用流体压强与流速的关系(伯努利原理)产生的,而浮力是利用排开液体或气体的重量产生的,两者原理不同,故D错误。
故选B。
5.(24-25八年级下·江苏泰州·月考)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。
6.(24-25八年级下·河北秦皇岛·月考)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。
7.(24-25八年级下·广东潮州·期末)如图所示,在台秤的托盘上放一个装有水的平底烧杯,一个不吸水的木块用细线系在烧杯底浸没在水中,剪掉细线以后,木块上浮至静止,下列说法正确的是( )
A.剪断细线前,木块所受的浮力等于木块的重力
B.剪断细线后,托盘受到的压力等于烧杯与水的重力之和
C.整个过程,水对杯底的压力不变
D.整个过程,台秤的示数始终不变
【答案】D
【详解】A.剪断细线前,木块被细线系在烧杯底浸没在水中,此时木块受到重力、浮力和细线的拉力,木块处于静止状态,根据受力平衡可得,所以木块所受浮力不等于木块重力,故A错误;
B.剪断细线后,木块上浮至静止,此时木块漂浮,。对烧杯、水和木块整体分析,托盘受到的压力等于烧杯、水和木块的重力之和,故B错误;
C.木块浮出水面后,水面高度下降,根据,水对杯底的压强变小。烧杯底面积不变,根据,水对杯底的压力变小,故C错误;
D.把烧杯、水和木块看成一个整体,在整个过程中整体的重力不变,台秤的示数等于整体的重力,所以台秤的示数始终不变,故D正确。
故选D。
8.(24-25八年级下·宁夏银川·期中)如图所示,一弹簧测力计下挂一圆柱体,将圆柱体从盛有水的烧杯上方离水面某一高度处缓慢下降,然后将其逐渐浸入水中,图乙中已给出整个过程中弹簧测力计的示数与圆柱体下降高度变化关系的实验图像。不考虑液面变化,则下列说法中正确的是( )
A.圆柱体的重力为
B.圆柱体高度为
C.圆柱体在水中所受的最大浮力为
D.圆柱体在刚浸没时下表面受到的液体压强为
【答案】D
【详解】A.由图象可知,当h=0时,弹簧测力计示数为9N,此时圆柱体处于空气中,弹簧测力计的示数等于圆柱体的重力,即G=F拉=9N
故A错误;
B.由图象分析可知,当h=2cm时,圆柱体的下表面刚刚接触水面;当h=5cm时,此时圆柱体上表面刚好浸没在水中,所以圆柱体高度为h=5cm-2cm=3cm
故B错误;
C.物体完全浸没后排开水的体积不再改变,受到的浮力不再改变,此时受到的浮力最大,由图象可知,当下降高度h=5cm以后,弹簧测力计的示数不变,由称重法可知圆柱体受到的最大浮力F浮=G-F=9N-4N=5N
故C错误;
D.由图象可知,圆柱体在刚浸没时,下表面所处的深度为h=5cm-2cm=3cm=0.03m
下表面受到的液体压强为p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.03m=300Pa
故D正确。
故选D。
二、填空题
9.(25-26八年级下·吉林长春·期中)乒乓球被称为我国的“国球”,深受同学们喜爱。
(1)由于乒乓球质量小,______小,所以容易被快速抽杀;
(2)“天宫课堂”上,航天员与地面共同做了一个有关浮力的实验。如图甲,同学们在地面观察到乒乓球在水中上浮,乒乓球受到的浮力方向是______,如图乙,在太空环境下,乒乓球并没有像在地面一样浮在水面,而是停留在了水中,此时乒乓球______(填“受”或“不受”)浮力。
【答案】(1)惯性
(2) 竖直向上 不受
【详解】(1)惯性是物体保持原来运动状态不变的性质,惯性大小只与物体的质量有关,质量越大,惯性越大;质量越小,惯性越小。 因为乒乓球质量小,所以它的惯性小,运动状态容易改变,因此容易被快速抽杀。
(2)浮力是浸在液体或气体中的物体受到向上的作用力,其方向总是竖直向上的。 所以在地面上,乒乓球在水中上浮,乒乓球受到的浮力方向是竖直向上;浮力产生的原因是液体(或气体)对物体上下表面的压力差。在地面上,由于液体受到重力作用,会产生压强,从而使浸在液体中的物体上下表面存在压力差,进而产生浮力。而在太空环境下,物体处于失重状态,不会产生压强,也就不会对浸在其中的乒乓球产生上下表面的压力差,所以此时乒乓球不受浮力。
10.(25-26八年级下·黑龙江哈尔滨·期中)如图是来自甲乙两条小鱼的辩论,其中_________说的正确(选填“甲”或“乙”),若铁球的质量为2 kg,则它受到的重力为________N。(g取10 N/kg)
【答案】 乙 20
【详解】只要上下表面存在压力差,液体中的物体就会受到浮力,与它的沉浮无关,所以乙小鱼说的正确。
铁球重力
11.(25-26九年级下·陕西西安·月考)项目化学习小组用矿泉水瓶做以下实验,如图甲,用吸管对着水平桌面上的两个矿泉水瓶中间吹气,由于两瓶之间空气流速变大,两个矿泉水瓶会彼此___________(选填“远离”或“靠近”);如图乙,先在水平桌面上拉动木块做匀速直线运动,后垫上矿泉水瓶仍然拉动木块做匀速直线运动,拉力___________(选填“变大”,“变小”或“不变”);如图丙,将矿泉水瓶逐渐压入水中,手感觉到的压力越来越大,这一现象表明:浮力的大小与___________有关。
【答案】 靠近 变小 排开液体的体积
【详解】[1]流体流速大的地方压强小,用吸管对着两瓶中间吹气,中间流速大,压强小,外侧大气压大,两瓶会彼此靠近。
[2]在水平桌面上拉动木块做匀速直线运动,由二力平衡知识可知,拉力等于摩擦力,垫上瓶子后滚动代替滑动可减小摩擦力,则拉力变小。
[3]将矿泉水瓶压入水中时,手感受到的压力越来越大,说明瓶子受到的浮力在变大。这个过程中瓶子排开水的体积逐渐增大,因此浮力的大小与排开液体的体积有关。
12.(25-26八年级下·安徽合肥·期中)将一长方体物块浸没在一个装有足够深的水的容器中,物块恰好处于悬浮状态,如图所示。物块的上表面受到的水的压力为2N,物块受到的浮力大小为1.6N,则该物块下表面受到的水的压力为___________N;如果使物块再下沉2cm,则它受到的浮力大小为___________N。
【答案】 3.6 1.6
【详解】[1]浮力产生的原因是浸在液体中的物体上下表面受到的液体压力差。
已知浮力,上表面压力,物块下表面受到的水的压力
[2]浮力大小与液体密度和浸在液体中的体积有关,物块再下沉后,仍然完全浸没在水中,故浸在水中的体积不变,水的密度也不变,所以所受的浮力也不变,仍为。
13.(25-26八年级下·全国·课后作业)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。
14.(25-26八年级下·全国·课后作业)“天宫课堂”第一课中,“神舟十三号”乘组三位航天员变身“太空教师”在中国空间站精彩开讲,并向全球直播。小李同学也观看了直播,小李在看“浮力消失实验”时,发现空间站中的乒乓球没有浮上来,如图甲所示。同学们在课堂上做相同的实验,乒乓球却能漂浮在水面上,如图乙所示。小李为弄清楚其中的原因,对浮力的相关知识进行了如下探究。
(1)如图丙所示,把两个乒乓球放入瓶口向下、底部被剪开的矿泉水瓶中,当向瓶中加水时,上面的乒乓球漂浮,底部的乒乓球却没有上浮。小李思考得出结论:上面的乒乓球由于下表面有水,受到水向___________的压力而上浮;而底部的乒乓球由于仅有上表面受到水向___________的压力而没有受到浮力,所以没有上浮。(两空均选填“上”或“下”)
(2)“太空教师”告诉我们,“天宫”中的乒乓球处于失重状态,水虽然具有流动性,但其内部却不会对放入其中的乒乓球表面任何一个位置产生压力,乒乓球上下表面就不会产生___________,乒乓球___________(选填“受”或“不受”)浮力作用,所以___________(选填“会”或“不会”)浮上来。
【答案】(1) 上 下
(2) 压力差 不受 不会
【详解】(1)[1][2]上面的乒乓球由于下表面有水,受到水向上的压力而上浮;而底部的乒乓球由于下表面没有水,没有受到水向上的压力,只受到上表面的水向下的压力而没有浮力,所以没有上浮。
(2)[1][2][3]浮力的产生原因是浸在液体中的物体上下表面有压力差。在太空中水和乒乓球处于完全失重状态,水不会对浸入其中的乒乓球产生压力,则乒乓球上下表面就不会产生压力差,所以乒乓球没有受到浮力的作用,不会浮上来。
三、实验题
15.(25-26八年级下·吉林长春·期中)小明用弹簧测力计、圆柱体、两个相同的圆柱形容器,分别装有一定量的水和盐水,对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究,其装置和弹簧测力计示数如图所示。
(1)圆柱体在乙图中时受到的浮力是______N;
(2)分析图甲、乙、丙,说明浮力的大小与______有关,为了探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度有无关系,可选用______图的装置来进行操作;
(3)在小组交流时,同学们说小明由图乙、戊所示实验,不能得出物体受到的浮力大小与液体的密度有关的结论。理由是______。
【答案】(1)1.6
(2) 排开液体的体积 甲、丙、丁
(3)物体排开液体体积不同
【详解】(1)根据称重法,圆柱体在乙图中时受到的浮力是
(2)分析图甲、乙、丙,液体密度相同,物体排开液体体积不同,物体所受浮力不同,说明浮力的大小与物体排开液体的体积有关。
根据控制变量法,为了探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度有无关系,应使液体密度相同,物体排开液体体积相同,物体浸没在液体中的深度不同,可选用甲、丙、丁三图。
(3)探究浮力大小与液体密度关系的实验中,需要控制物体排开液体的体积不变,图乙、戊所示实验,物体排开液体体积不同,因此不能得出结论。
16.(25-26八年级下·福建福州·期中)小渝和同学们利用一长方体物块来探究影响浮力大小的因素。
(1)将物块竖放后挂在弹簧测力计上,测出物块的重力为2.7N,然后将物块部分浸入水中,发现测力计示数减小的同时水面升高了,说明物块受到浮力的方向是________,并且水对容器底部的压强与放入物块前相比变________。当测力计示数如图甲所示时,浮力为________N。
(2)接下来小渝继续按图乙、丙、丁所示进行实验,由甲、乙、丙的数据可知:当液体密度不变时,________,浮力越大;由丙、丁的数据可知:物体浸没在同种液体中时所受浮力大小跟深度________。
(3)小渝和同学们发现人在水中会沉下去,却可躺在含盐浓度高的死海看书,由此他们提出了一个值得探究的问题:________________________。
(4)实验结束后,爱思考同的小渝同学发现实心钢铁块放在水里会沉入水底,做成船能浮在水面上,由此他认为“浸在液体里的物体受到的浮力大小还与其形状有关”,而其他同学认为这种看法是错误的,理由是________________________________。
【答案】(1) 竖直向上 大 0.3
(2) 排开液体的体积越大 无关
(3)物体受到的浮力与液体的密度有关吗?
(4)没有控制排开液体的体积相同
【详解】(1)因为物块浸入水中时,弹簧测力计示数减小,说明浮力向上托物块,所以浸在液体里的物体受到竖直向上的浮力。
把物块浸在水中的过程中水面上升,水面到容器底部的深度增大,由可知,水对容器底部的压强与放入物块前相比变大。
由图甲可知,弹簧测力计的分度值为0.1N,此时物体受到的拉力为2.4N,由称重法可知,物块受到的浮力为
(2)由甲、乙、丙中,液体的密度相同,排开液体的体积不同,丙中排开液体的体积最大,弹簧测力计的示数最小,由称重法可知浮力最大,可以得到当液体密度不变时,排开液体的体积越大,浮力越大。
由丙和丁可知,物体浸没在同种液体中深度不同,弹簧测力计的示数相同,由称重法可知浮力相同,由此可知物体浸没在同种液体中,受到的浮力大小跟深度无关。
(3)人在水中会沉下去,却可躺在含盐浓度高的死海看书,物体的密度相同,液体的密度不同,受到的浮力不同,提出问题:物体受到的浮力与液体的密度有关吗?
(4)探究浮力大小与物体形状是否有关时,要控制物体排开液体的体积及排开液体的密度相同,只改变物体的形状,钢铁块形状改变之后它放到水中时排开水的体积不同,导致浮力大小不同,实验中没有控制排开液体的体积相同,该同学的说法是错误的。
17.(25-26八年级下·山东济南·月考)(1)利用小桌、海绵、砝码等探究影响压力作用效果的因素,如图甲至图丙所示。
通过比较图甲和图乙,说明______;
(2)小华和小琳在老师的指导下,对“浮力的大小与哪些因素有关”进行了实验探究。
猜想1:浮力的大小可能与液体的密度有关;
猜想2:浮力的大小可能与物体的重力有关;
猜想3:浮力的大小可能与排开液体的体积有关;
猜想4:浮力的大小可能与物体的形状有关。
①如图1所示,小琳在家中利用身边的物品做实验,她用手把饮料罐按入水中,水面上升得越高,人会感到越吃力。这个事实可以支持猜想______;(选填序号)
②他们为了研究猜想1和猜想2,选用了体积相同、重力不同的三个圆柱形物体A、B、C,并测出了它们的重力分别为4N、4.5N和5N,然后进行了如图2所示的实验:比较图中序号为a、b、c的三次实验,得出的结论是:浮力的大小与物体的重力______;(选填“有关”或“无关”)
③比较a、d、e三次实验得到的结论是______;
④为了研究猜想4,小华将同一块橡皮泥依次捏成圆锥体和圆柱体分别进行实验,实验现象如图3所示。根据此实验现象,小华得出的结论是:浮力的大小与物体的形状有关。小琳认为小华的结论不可靠,主要原因是____________。
【答案】(1)受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显
(2) 3 无关 当物体排开液体的体积相同时,液体密度越大,物体所受浮力越大 没有控制物体排开液体的体积相同
【详解】(1)观察图甲和图乙,小桌与海绵的接触面积是相同的,也就是受力面积一定;而乙图中小桌上放置的砝码更多,对海绵的压力更大,同时可以看到乙图中海绵的凹陷程度比甲图更深,这表明压力的作用效果更明显。所以可以得出:受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显。
(2)[1]如图1所示,小琳在家中利用身边的物品做实验,她用手把饮料罐按入水中,水面上升得越高,人会感到越吃力。 饮料罐排开液体的体积越大,受到的浮力越大,人会感到越吃力,所以这个事实可以支持猜想3(浮力的大小可能与排开液体的体积有关)。
[2]他们为了研究猜想1(浮力与液体密度的关系)和猜想2(浮力与物体重力的关系),选用了体积相同、重力不同的三个圆柱形物体A、B、C,并测出了它们的重力分别为4N、4.5N和5N,然后进行了如图2所示的实验。 比较图中序号为a、b、c的三次实验,这三次实验中液体都是水,即液体密度相同,物体排开液体的体积相同,物体的重力不同,而弹簧测力计的示数相同,根据可知,物体受到的浮力相同。 所以得出的结论是:浮力的大小与物体的重力无关。
[3]比较a、d、e三次实验:a实验中物体浸在水中,d实验中物体浸在酒精中,e实验中物体浸在盐水中,液体密度不同,物体排开液体的体积相同,弹簧测力计的示数不同,即物体受到的浮力不同。 盐水密度大于水的密度大于酒精的密度,在盐水中弹簧测力计示数最小,根据可知在盐水中受到浮力最大,所以得到的结论是当物体排开液体的体积相同时,液体密度越大,物体所受浮力越大。
[4]为了研究猜想4,小华将同一块橡皮泥依次捏成圆锥体和圆柱体分别进行实验,实验现象如图3所示。要探究浮力与物体形状的关系,应该控制液体密度和物体排开液体的体积相同,改变物体的形状。小华实验中没有控制物体排开液体的体积相同,所以小琳认为小华的结论不可靠,主要原因是没有控制物体排开液体的体积相同。
四、计算题
18.(24-25八年级下·广东惠州·期中)在弹簧测力计下悬挂一个长方体,将长方体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中,如图甲所示。图乙是弹簧测力计的示数F与长方体下降高度h的关系图像。求:
(1)长方体的重力。
(2)长方体受到的最大浮力。
(3)长方体刚好浸没时下表面受到的压强。
【答案】(1)12N
(2)8N
(3)400Pa
【详解】(1)分析乙图可知到过程中弹簧测力计的示数都没有发生改变,说明在这段时间内,长方体没有与水接触,此时弹簧测力计的示数等于长方体重力的大小,因此可列出长方体重力为
(2)分析乙图可知到,弹簧测力计的示数不断变小,说明时,长方体下表面恰好与水面接触,此后长方体浸入水中的体积不断增大,排开液体的体积不断增大,浮力不断增大,当长方体完全浸没在水中时,长方体所受浮力最大,由图乙时,长方体恰好完全浸没,对长方体受力分析,浮力为
(3)刚好完全浸没时,可认为长方体的上表面与水面齐平,故长方体上表面所处深度为,下表面所处深度等于恰好浸没时长方体下降的高度与长方体下表面刚与水面接触时长方体下降高度的差
由液体压强公式算出下表面压强
19.(24-25八年级下·山东日照·期中)如图甲所示,水平放置的长方体容器中水深16cm,用细线将沉在容器底的圆柱体物块竖直向上匀速提升。从物块刚刚离开容器底到拉出水面的过程中,拉力F与物块下表面到容器底的距离h的关系如图乙所示(细线的质量、体积及物块带走的水均忽略不计, ,g取10N/kg)。求:
(1)物块浸没在水中时受到的浮力;
(2)物块取出后,水对容器底的压强。
【答案】(1)5N
(2)1500Pa
【详解】(1)由图乙可知,当时,物块完全离开水面,物块受到的竖直向下的重力、竖直向上的拉力,则物块的重力为
当时,物块完全浸没在水中,此时拉力
此时物块受到的竖直向下的重力、竖直向上的拉力、竖直向上的浮力,根据称重法可得,物块浸没在水中时受到的浮力为
(2)由图乙可知,当时,物块下表面刚好离开水面,则物块取出后,容器中水的深度为
由可得,水对容器底的压强为
20.(24-25八年级下·四川自贡·期中)如图所示,一装水的水桶放在水平地面上。空水桶重力是20N,水桶的底面积是0.03m2,桶内水的重力是100N,水的深度是20cm,水的密度是1.0×103kg/m3,g取10N/kg。试求:
(1)水桶底受到水的压力是多少?
(2)水桶对地面的压强是多少?
(3)若将一物体挂在弹簧测力计下从水面上方某一高度处匀速下降,逐渐浸入水中,弹簧测力计的示数F与物体下降高度h关系如图乙所示,求物体在水中受到的最大浮力是多少?
【答案】(1)60N
(2)4000Pa
(3)2N
【详解】(1)由图甲可知,水的深度h=20cm=0.2m
则水桶底受到水的压强为p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa
由可得,水桶底受到水的压力为F=pS=2000Pa×0.03m2=60N
(2)水桶对地面的压力为F′=G总=G桶+G水=20N+100N=120N
水桶对地面的压强为
(3)由图乙可知,G物=6N,物体浸没时弹簧测力计的示数为F浸=4N,根据称重法可知,物体在水中受到的最大浮力为F浮=G物-F浸=6N-4N=2N
21.(24-25八年级下·安徽黄山·期末)为了探究浮力产生的原因,某同学设计了一个特殊的容器(如图甲所示),容器由底部相通的A、B两个部分组成,容器B下方有一个边长10cm的正方形小孔,小孔距离容器底部5cm。现将一个边长10cm的正方体木块堵在小孔上(恰好堵住且不漏水),向容器B内注入水,当水深20cm时(如图乙所示),木块未上浮。已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)请解释图乙中木块未浮起的原因;
(2)图乙中木块上表面受到水的压力大小;
(3)向容器A中注水,当A中水深22cm时(如图丙所示),木块刚好上浮,求木块此时受到浮力的大小。
【答案】(1)见解析
(2)10N
(3)7N
【详解】(1)图乙中,由于木块上表面受到水对其向下的作用力,而木块下表面没有水,没有受到水对其向上的作用力,所以木块没有受到浮力,故不能浮起。
(2)木块上表面所处的深度为h1=20cm-10cm=10cm=0.1m
上表面受到水的压强为p上=ρ水gh1=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1.0×103Pa
木块上表面受到水的压力F上=p上S=1.0×103Pa×(0.1m)2=10N
(3)木块下表面距离容器A中水面的深度h2=22cm-5cm=17cm=0.17m
下表面受到水的压力为F下=p下S=ρ水gh2S=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.17m×(0.1m)2=17N
木块受到的浮力F浮=F下-F上=17N-10N=7N
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第1节:浮力
【考点梳理】
· 考点一:浮力的产生和方向
· 考点二:判断物体是否受到浮力
· 考点三:浮力大小的计算(压力差法)
· 考点四:称重法计算浮力大小
· 考点五:影响浮力大小的探究实验
· 考点六:浮力的综合计算问题
【知识梳理】
知识一、什么是浮力
当物体浸在液体或气体中时会受到一个向上托起的力,这个力就是浮力。
注:一切浸在液体或气体里的物体都受到竖直向上的浮力。
知识二、产生原因
由于液体对物体向上和向下的压力差产生的。浮力的方向总是向上的,与 重力 的方向相反。
即F浮=F下- F上
知识三、称重法测浮力
浮力等于物体重减去物体在液体中的弹簧秤读数,即F浮= G—F弹
注意:物体在液体中所受浮力的大小,跟它在液体中的体积有关,跟液体的密度有关。物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大,浮力就越大。
知识四:计算浮力的基本方法
1.用弹簧测力计测浮力即称量法:把物体挂在弹簧测力计上,记下其在空气中弹簧测力计的示数F1=G(G是物体受到重力),再把物体浸入液体,记下弹簧测力计的示数F2,则物体在液体中受到的浮力F浮=F1-F2
2.用浮力产生的原因求浮力即压力差法:浸没在液体中的物体受到液体向上的压力为F1,向下的压力为F2,则物体受到液体对其向上的浮力F浮=F1-F2
【题型归纳】
题型一:浮力的产生和方向
【典例1】.(25-26八年级下·安徽合肥·期中)下列关于浮力的说法正确的是( )
A.只有浮在液体表面的物体,才受到浮力的作用
B.物体只有浸入到液体中,才会受到浮力的作用
C.下沉的物体不会受到浮力的作用
D.浮力的方向总是竖直向上的
【变式1】.(25-26八年级下·安徽·课后作业)如图所示,洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头,则水堵头( )
A.没有受到水的压力,但受到水的浮力
B.没有受到水的压力,也没有受到水的浮力
C.受到水的压力,没有受到水的浮力
D.受到水的压力,也受到水的浮力
【变式2】.(24-25八年级下·广西贵港·期中)如图将乒乓球放入上下两端开口且瓶口朝下的瓶内,向瓶里倒水,乒乓球不会浮起来,接着将瓶口堵住,乒乓球将浮起来,这两个实验对比说明( )
A.堵住瓶口时乒乓球上表面受到的压力等于下表面受到的压力
B.堵住瓶口时乒乓球下表面受到的压力小于上表面受到的压力
C.浮力产生的原因是物体受到液体对物体上下表面的压力差
D.未堵住瓶口时,乒乓球在水中也受到浮力作用
题型二:判断物体是否受到浮力
【典例2】.(25-26八年级下·福建泉州·期中)下图情景中,物体没有受到浮力的是( )
A.空中上升的“极目一号”浮空艇 B.下潜的“奋斗者”号
C.海面航行的福建舰 D.在月背采样的嫦娥六号
【变式1】.(24-25八年级下·河南洛阳·月考)黄河是中华文明最主要的发源地,被称为中华民族的“母亲河”。下列黄河中的物体没有受到浮力的是( )
A.河面上戏水的鸭子 B.河底水草的叶子
C.河水中游弋的小鱼 D.郑州黄河铁路大桥的桥墩
【变式2】.(24-25八年级下·河南安阳·期中)泸沽湖被誉为神秘的“东方女儿国”。下列物体,没有受到浮力作用的是( )
A.游在水中的小鱼 B.埋在河底泥沙中的贝壳
C.停在水面的游船 D.在空中飞翔的小鸟
题型三:浮力大小的计算(压力差法)
【典例3】.(24-25八年级下·河北石家庄·期中)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】.(24-25八年级下·安徽马鞍山·期末)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
【变式2】.(24-25八年级下·湖北武汉·期末)如图所示,有一个重力为G的长方体悬浮在液体中,其受到的浮力为,液体对长方体向下和向上的压力分别为和。下列说法错误的是( )
A.
B.
C.长方体相对侧面所受液体的压力相互平衡
D.若物体悬浮于更深的位置,与图示位置相比,、之差不变
题型四:称重法计算浮力大小
【典例4】.(25-26八年级下·河南信阳·月考)将一个正方体物体挂在弹簧测力计下静止时,弹簧测力计示数为8N。再将物体缓慢浸没到装有水的容器中(水未溢出),此过程中容器底部受到水的压强将_____(选填“变大”“变小”或“不变”);当物体完全浸没时,弹簧测力计示数为3N,则物体受到的浮力为_____N,水对物体上下表面的压力差为______N。
【变式1】.(25-26八年级下·全国·课前预习)称重法求浮力:物体的______减去在_________时弹簧测力计示数F1即F浮=______;如图甲、乙所示,先用弹簧测力计测量物块在空气中所受的重力,再把物块浸没在水中,发现弹簧测力计的示数变__________,表明物块受到了浮力的作用。根据图中数据可知,物块受到的浮力为____________N。
【变式2】.(25-26八年级下·全国·课后作业)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。
题型五:影响浮力大小的探究实验
【典例5】.(25-26八年级下·福建福州·期中)如图所示是“探究影响浮力大小与哪些因素有关”的实验步骤和数据。
(1)通过比较图甲、丙所示实验情景可知,物块P全部浸入水中时所受浮力大小______N。
(2)分析图中甲、乙、丙三次实验情景可知,可初步得出: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______。
(3)分析图中甲、丙、丁三次实验情景可知,可初步得出:当液体密度和排开液体体积一定时,浮力大小与浸没在液体中的______无关;分析图中甲、丁、戊三次实验情景可知,可以初步得出浮力大小与______有关。
(4)为探究浮力大小与形状的关系,将两块体积相同的橡皮泥(不吸水且不溶于水)做成不同形状,进行如图所示的实验,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。小明认为该结论______(选填“可靠”“不可靠”),理由是____________。
【变式1】.(25-26八年级下·广东珠海·期中)小帆想“探究浮力大小与哪些因素有关”,他做了如图的实验:
(1)测量前,弹簧测力计需要在_____(选填“水平”或“竖直”)方向上调零。
(2)比较实验①、②、③,可知道物体所受的浮力大小与______有关;比较实验①、③、④,说明物体所受的浮力大小与物体浸没在液体中的深度_____(选填“有关”或“无关”)。
(3)比较______三次实验,可知道物体所受的浮力大小与液体的密度有关,这里用到的实验方法是______(选填“控制变量法”“转换法”)。
(4)根据图①中提供的信息,可知图②中物体A所受的浮力大小为_____N,图③中物体A所受浮力大小为______N。
【变式2】.(25-26八年级下·黑龙江哈尔滨·期中)某小组同学在“探究影响浮力大小的因素”实验中,提出了浮力大小可能与下列因素有关的猜想:
①与物体浸没在液体中的深度有关;
②与物体排开液体的体积有关;
③与液体的密度有关。
实验器材有:弹簧测力计、烧杯、金属块、水、盐水()
小明先用弹簧测力计测出金属块的重力,然后将金属块缓慢浸入液体中不同深度,实验步骤如图a、b、c、d、e所示(液体均未溢出),并将弹簧测力计的示数记录下来。
(1)分析数据可知,金属块浸没在水中时受到的浮力大小是_________N;浮力的方向是_________;
(2)分析实验步骤a、c、d可知,在同种液体中,物体所受浮力大小与物体浸没在液体中的深度_________(选填“有关”或“无关”);
(3)分析实验步骤a、b、e,得出“浮力的大小与液体密度有关”的结论,这种做法_________(选填“正确”或“不正确”),理由是_________;
(4)分析三个实验步骤_________(填字母)可知,在同种液体中,物体排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大;分析实验步骤a、d、e可知,在物体排开液体的体积一定时,液体密度越大,物体受到的浮力_________;
(5)若先完成步骤c,再完成步骤a,则测得浮力将_________(选填“偏大”或“偏小”)。
题型六:浮力的综合计算问题
【典例6】.(24-25八年级下·新疆乌鲁木齐·期中)如图甲所示,利用缆绳把水下一个圆柱体以较小的速度匀速打捞出水面,图乙是此过程中拉力F随时间t变化的图像,设t=0时开始拉圆柱体(不计绳重和水的阻力,g取10N/kg)。
(1)从A到B的过程中,圆柱体下表面受到水的压强怎样变化?
(2)求圆柱体的质量;
(3)求圆柱体完全浸没在水中时受到的浮力。
【变式1】.(24-25八年级下·广东佛山·期中)如图,一圆柱体木块被栓在水中静止。木块的重力为12N,底面积为0.01m2,其上表面所处深度为30cm,绳子拉着木块的力是8N。 求:
(1)木块上表面受到的压力为多大?
(2)木块受到的浮力为多大?
(3)木块下表面受到的压力多大?
【变式2】.(24-25八年级下·江西赣州·期中)赣州的桥梁建设稳步推进,目前赣县区在赣江上修建一座跨江大桥——湖江大桥。图甲是使用吊车向江底投放石料的示意图,在整个投放过程中,石料以恒定速度下降,直至全部没入水中。图乙是钢绳拉力F随时间下落高度变化的图像。忽略水的摩擦阻力。求:(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)石料的质量是多少;
(2)刚浸没在水中时,石料下表面受到的压强是多少;
(3)刚浸没在水中时,石料受到的上下表面压力差是多少。
【高分达标】
一、单选题
1.(25-26八年级下·山东济宁·期中)下列现象能说明物体会受到浮力的是( )
A.在泳池越往深水区走感到呼吸越来越困难
B.在泳池里往深水区走会感到双脚越来越站立不稳
C.刮大风时在旷野里行走的人会感到双脚站立不稳
D.人在光滑的冰面上行走的时候感到双脚站立不稳
2.(25-26八年级下·全国·课后作业)下列情景中没有受到浮力的物体是( )
A.太空中的人造卫星 B.上升的热气球
C.航行中的船只 D.下潜的潜水艇
3.(25-26八年级下·全国·课后作业)一个金属圆柱体悬挂在弹簧测力计下面,现将圆柱体从水面上方慢慢浸入水中直至水中深处且不接触底部,则圆柱体在浸入水的过程中,下列说法正确的是( )
A.弹簧测力计示数保持不变 B.弹簧测力计示数先减小后不变
C.弹簧测力计示数变小 D.弹簧测力计示数变大
4.(25-26八年级下·全国·课前预习)下列有关压强与浮力知识的说法正确的是( )
A.马德堡半球实验证明了液体内部具有压强
B.利用托里拆利实验可以测出大气压的值
C.浮在水面上的物体受到浮力作用,沉入水里的物体不受浮力作用
D.升空时,飞机机翼的升力产生的原理和浮力相同
5.(24-25八年级下·江苏泰州·月考)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
6.(24-25八年级下·河北秦皇岛·月考)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
7.(24-25八年级下·广东潮州·期末)如图所示,在台秤的托盘上放一个装有水的平底烧杯,一个不吸水的木块用细线系在烧杯底浸没在水中,剪掉细线以后,木块上浮至静止,下列说法正确的是( )
A.剪断细线前,木块所受的浮力等于木块的重力
B.剪断细线后,托盘受到的压力等于烧杯与水的重力之和
C.整个过程,水对杯底的压力不变
D.整个过程,台秤的示数始终不变
8.(24-25八年级下·宁夏银川·期中)如图所示,一弹簧测力计下挂一圆柱体,将圆柱体从盛有水的烧杯上方离水面某一高度处缓慢下降,然后将其逐渐浸入水中,图乙中已给出整个过程中弹簧测力计的示数与圆柱体下降高度变化关系的实验图像。不考虑液面变化,则下列说法中正确的是( )
A.圆柱体的重力为
B.圆柱体高度为
C.圆柱体在水中所受的最大浮力为
D.圆柱体在刚浸没时下表面受到的液体压强为
二、填空题
9.(25-26八年级下·吉林长春·期中)乒乓球被称为我国的“国球”,深受同学们喜爱。
(1)由于乒乓球质量小,______小,所以容易被快速抽杀;
(2)“天宫课堂”上,航天员与地面共同做了一个有关浮力的实验。如图甲,同学们在地面观察到乒乓球在水中上浮,乒乓球受到的浮力方向是______,如图乙,在太空环境下,乒乓球并没有像在地面一样浮在水面,而是停留在了水中,此时乒乓球______(填“受”或“不受”)浮力。
10.(25-26八年级下·黑龙江哈尔滨·期中)如图是来自甲乙两条小鱼的辩论,其中_________说的正确(选填“甲”或“乙”),若铁球的质量为2 kg,则它受到的重力为________N。(g取10 N/kg)
11.(25-26九年级下·陕西西安·月考)项目化学习小组用矿泉水瓶做以下实验,如图甲,用吸管对着水平桌面上的两个矿泉水瓶中间吹气,由于两瓶之间空气流速变大,两个矿泉水瓶会彼此___________(选填“远离”或“靠近”);如图乙,先在水平桌面上拉动木块做匀速直线运动,后垫上矿泉水瓶仍然拉动木块做匀速直线运动,拉力___________(选填“变大”,“变小”或“不变”);如图丙,将矿泉水瓶逐渐压入水中,手感觉到的压力越来越大,这一现象表明:浮力的大小与___________有关。
12.(25-26八年级下·安徽合肥·期中)将一长方体物块浸没在一个装有足够深的水的容器中,物块恰好处于悬浮状态,如图所示。物块的上表面受到的水的压力为2N,物块受到的浮力大小为1.6N,则该物块下表面受到的水的压力为___________N;如果使物块再下沉2cm,则它受到的浮力大小为___________N。
13.(25-26八年级下·全国·课后作业)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。
14.(25-26八年级下·全国·课后作业)“天宫课堂”第一课中,“神舟十三号”乘组三位航天员变身“太空教师”在中国空间站精彩开讲,并向全球直播。小李同学也观看了直播,小李在看“浮力消失实验”时,发现空间站中的乒乓球没有浮上来,如图甲所示。同学们在课堂上做相同的实验,乒乓球却能漂浮在水面上,如图乙所示。小李为弄清楚其中的原因,对浮力的相关知识进行了如下探究。
(1)如图丙所示,把两个乒乓球放入瓶口向下、底部被剪开的矿泉水瓶中,当向瓶中加水时,上面的乒乓球漂浮,底部的乒乓球却没有上浮。小李思考得出结论:上面的乒乓球由于下表面有水,受到水向___________的压力而上浮;而底部的乒乓球由于仅有上表面受到水向___________的压力而没有受到浮力,所以没有上浮。(两空均选填“上”或“下”)
(2)“太空教师”告诉我们,“天宫”中的乒乓球处于失重状态,水虽然具有流动性,但其内部却不会对放入其中的乒乓球表面任何一个位置产生压力,乒乓球上下表面就不会产生___________,乒乓球___________(选填“受”或“不受”)浮力作用,所以___________(选填“会”或“不会”)浮上来。
三、实验题
15.(25-26八年级下·吉林长春·期中)小明用弹簧测力计、圆柱体、两个相同的圆柱形容器,分别装有一定量的水和盐水,对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究,其装置和弹簧测力计示数如图所示。
(1)圆柱体在乙图中时受到的浮力是______N;
(2)分析图甲、乙、丙,说明浮力的大小与______有关,为了探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度有无关系,可选用______图的装置来进行操作;
(3)在小组交流时,同学们说小明由图乙、戊所示实验,不能得出物体受到的浮力大小与液体的密度有关的结论。理由是______。
16.(25-26八年级下·福建福州·期中)小渝和同学们利用一长方体物块来探究影响浮力大小的因素。
(1)将物块竖放后挂在弹簧测力计上,测出物块的重力为2.7N,然后将物块部分浸入水中,发现测力计示数减小的同时水面升高了,说明物块受到浮力的方向是________,并且水对容器底部的压强与放入物块前相比变________。当测力计示数如图甲所示时,浮力为________N。
(2)接下来小渝继续按图乙、丙、丁所示进行实验,由甲、乙、丙的数据可知:当液体密度不变时,________,浮力越大;由丙、丁的数据可知:物体浸没在同种液体中时所受浮力大小跟深度________。
(3)小渝和同学们发现人在水中会沉下去,却可躺在含盐浓度高的死海看书,由此他们提出了一个值得探究的问题:________________________。
(4)实验结束后,爱思考同的小渝同学发现实心钢铁块放在水里会沉入水底,做成船能浮在水面上,由此他认为“浸在液体里的物体受到的浮力大小还与其形状有关”,而其他同学认为这种看法是错误的,理由是________________________________。
17.(25-26八年级下·山东济南·月考)(1)利用小桌、海绵、砝码等探究影响压力作用效果的因素,如图甲至图丙所示。
通过比较图甲和图乙,说明______;
(2)小华和小琳在老师的指导下,对“浮力的大小与哪些因素有关”进行了实验探究。
猜想1:浮力的大小可能与液体的密度有关;
猜想2:浮力的大小可能与物体的重力有关;
猜想3:浮力的大小可能与排开液体的体积有关;
猜想4:浮力的大小可能与物体的形状有关。
①如图1所示,小琳在家中利用身边的物品做实验,她用手把饮料罐按入水中,水面上升得越高,人会感到越吃力。这个事实可以支持猜想______;(选填序号)
②他们为了研究猜想1和猜想2,选用了体积相同、重力不同的三个圆柱形物体A、B、C,并测出了它们的重力分别为4N、4.5N和5N,然后进行了如图2所示的实验:比较图中序号为a、b、c的三次实验,得出的结论是:浮力的大小与物体的重力______;(选填“有关”或“无关”)
③比较a、d、e三次实验得到的结论是______;
④为了研究猜想4,小华将同一块橡皮泥依次捏成圆锥体和圆柱体分别进行实验,实验现象如图3所示。根据此实验现象,小华得出的结论是:浮力的大小与物体的形状有关。小琳认为小华的结论不可靠,主要原因是____________。
四、计算题
18.(24-25八年级下·广东惠州·期中)在弹簧测力计下悬挂一个长方体,将长方体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中,如图甲所示。图乙是弹簧测力计的示数F与长方体下降高度h的关系图像。求:
(1)长方体的重力。
(2)长方体受到的最大浮力。
(3)长方体刚好浸没时下表面受到的压强。
19.(24-25八年级下·山东日照·期中)如图甲所示,水平放置的长方体容器中水深16cm,用细线将沉在容器底的圆柱体物块竖直向上匀速提升。从物块刚刚离开容器底到拉出水面的过程中,拉力F与物块下表面到容器底的距离h的关系如图乙所示(细线的质量、体积及物块带走的水均忽略不计, ,g取10N/kg)。求:
(1)物块浸没在水中时受到的浮力;
(2)物块取出后,水对容器底的压强。
20.(24-25八年级下·四川自贡·期中)如图所示,一装水的水桶放在水平地面上。空水桶重力是20N,水桶的底面积是0.03m2,桶内水的重力是100N,水的深度是20cm,水的密度是1.0×103kg/m3,g取10N/kg。试求:
(1)水桶底受到水的压力是多少?
(2)水桶对地面的压强是多少?
(3)若将一物体挂在弹簧测力计下从水面上方某一高度处匀速下降,逐渐浸入水中,弹簧测力计的示数F与物体下降高度h关系如图乙所示,求物体在水中受到的最大浮力是多少?
21.(24-25八年级下·安徽黄山·期末)为了探究浮力产生的原因,某同学设计了一个特殊的容器(如图甲所示),容器由底部相通的A、B两个部分组成,容器B下方有一个边长10cm的正方形小孔,小孔距离容器底部5cm。现将一个边长10cm的正方体木块堵在小孔上(恰好堵住且不漏水),向容器B内注入水,当水深20cm时(如图乙所示),木块未上浮。已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)请解释图乙中木块未浮起的原因;
(2)图乙中木块上表面受到水的压力大小;
(3)向容器A中注水,当A中水深22cm时(如图丙所示),木块刚好上浮,求木块此时受到浮力的大小。
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