第九章 压强和浮力【期末复习讲义】基础版-2025-2026学年苏科版物理八年级下册
2026-05-07
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2份
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86页
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普通
资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理苏科版八年级下册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 第九章 压强和浮力 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-期末 |
| 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 | 37.80 MB |
| 发布时间 | 2026-05-07 |
| 更新时间 | 2026-05-08 |
| 作者 | 勤勉理科资料库 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-05-07 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/57732020.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
2025-2026学年苏科版新教材物理八年级下册期末复习精讲精练讲义【题型讲练】
第九章
压强和浮力【期末复习讲义】-基础版
『导图+知识梳理+21个题型讲练+真题实战练 共52题』(解析版)
归纳 题型汇总 一览无余
题型序列
题型名称
题型一
压力的概念
题型二
探究影响压力效果因素的实验装置和实验过程
题型三
压强公式的简单应用
题型四
计算较复杂情况的固体压强
题型五
探究液体压强的实验装置和步骤
题型六
液体压强公式的简单应用
题型七
连通器的原理
题型八
托里拆利实验
题型九
设计实验估测大气压的值
题型十
大气压对液体沸点的影响
题型十一
辨析物体是否受到浮力的作用
题型十二
探究浮力大小与浸入液体中的深度的关系
题型十三
探究阿基米德原理实验装置和操作步骤
题型十四
称重法测浮力的大小
题型十五
物体沉浮状态与浮力、重力和体积的关系
题型十六
物体在不同液体中的浮沉比较浮力和密度的大小
题型十七
密度计原理及应用
题型十八
轮船的原理
题型十九
潜水艇的原理
题型二十
气球和飞艇的原理
题型二十一
浮力与压强的综合问题
第一部分 框架速览 体系搭建
第二部分 知识梳理 核心归纳
知识点一 压力
1.定义:压力是指垂直作用在物体表面上的力。
2.产生原因:由于物体相互接触挤压而产生的力。
3.方向:垂直于受力面,指向被压物体。
细节剖析:
压力与重力的关系:压力的产生原因不一定是由于重力引起的,所以压力大小不一定等于重力图乙所示。只有当物体放置于水平地面上时压力才等于重力图甲所示。
知识点二 压强
1.定义:物体所受压力的大小与受力面积之比叫做压强。
2.物理意义:压强是表示压力作用效果的一个物理量。
3.公式:
P——表示压强,单位是帕斯卡;
F——表示压力,单位是牛顿;
S——表示受力面积,单位是平方米。
国际单位:帕斯卡,简称帕,符号是Pa。1Pa=lN/m2,
其物理意义是:lm2的面积上受到的压力是1N。
4.增大和减小压强的方法:
(1)增大压强的方法:①增大压力;②减小受力面积。
(2)减小压强的方法:①减小压力;②增大受力面积。
细节剖析:
1.形状规则密度均匀的物体,压强的大小只与密度和高度有关,与质量和受力面积无关,如长方体、正方体圆柱体。
2.密度均匀的长方体放在水平面上,如果沿红线切去黄色部分,物体对水平面的压力、压强的变化。
(1)甲图中沿竖直方向切,压力变小,压强不变;
(2)乙图中沿斜线方向切,压力变小,压强变大;
(3)丙图中沿斜线方向切,压力变小,压强变小。
知识点三 液体压强
1.液体压强的特点:
(1)液体向各个方向都有压强。
(2)同种液体中在同一深度液体向各个方向的压强相等。
(3)同种液体中,深度越深,液体压强越大。
(4)在深度相同时,液体密度越大,液体压强越大。
2.液体压强的大小 :
(1)液体压强与液体密度和液体深度有关。
(2)公式:
P——表示液体压强单位帕斯卡(Pa);
ρ——表示液体密度,单位是千克每立方米(kg/m3);
h——表示液体深度,单位是米(m)。
3.液体压强的几个概念:
(1)液体对容器底部的压强:
(2)液体对容器底部的压力:
(3)容器对水平桌面的压力:
(4)容器对水平桌面的压强:
4.液体重力与液体对容器底部的压力的比较:
(1)敞口容器中图甲所示。根据液体压强公式求出液体对容器底部的压强;再根据压强公式的变形,求出液体对容器底部的压力。G液>F。
(2)形状规则的容器图乙所示,根据液体压强公式求出液体对容器底部的压强;再根据压强公式的变形,求出液体对容器底部的压力。
(3)收口的容器图丙所示,根据液体压强公式求出液体对容器底部的压强;再根据压强公式的变形,求出液体对容器底部的压力。
5.连通器——液体压强的实际应用:
(1)原理:连通器里装的是相同的液体,当液体不流动时,连通器各部分中的液面高度总是相同的。
(2)应用:水壶、锅炉水位计、水塔、船闸、下水道的弯管。
细节剖析:
1.液体压强公式适用范围:这个公式只适用于计算静止液体的压强,不适用于计算固体的压强,尽管有时固体产生压强恰好也等于,例如:将一密度均匀,高为h的柱状体放在水平桌面上,桌面受到的压强:,但这只是一种特殊情况,不能由此认为固体对支持物产生压强都可以用来计算。但对液体来说无论液体的形状如何,都可以用计算液体内某一深度的压强。
2.公式中的“h”表示深度,不能理解为高。h是指从液面到所求压强处之间的竖直距离。液面是指液体的自由表面,不一定是容器的上表面。如图所示,A、B、C三点的深度相同。
3.公式和的区别和联系,是压强的定义式,也是压强的计算公式,无论对固体、液体、还是气体都是适用的。而是通过公式结合液体的具体特点推导出来的,只适合于
计算液体的压强。
知识点四 大气压强
1.大气压产生的原因:由于重力的作用,并且空气具有流动性,因此发生挤压而产生的。
2.证明大气压存在:马德堡半球实验,覆杯实验,瓶吞鸡蛋实验。
3.大气压的测量:
(1)托里拆利实验:在长约1m一端封闭的玻璃管里灌满水银,用手指将管口堵住,然后倒插在水银槽中。放开手指,管内水银面下降到一定高度时就不再下降,这时测出管内外水银面高度差约为76cm。
(2)气压计测量法:
①气压计:测量大气压的仪器叫做气压计。
②常见的气压计:水银气压计,金属盒气压计,水银气压计是在托里拆利实验中,玻璃管的旁边立一个与玻璃管平行的刻度尺,当外界大气压变化时,从刻度尺上直接读出管内水银柱的高度。
水银气压计的测量结果较准确,但携带不方便。
实际应用中经常使用金属盒气压计,也叫无液气压计,它的主要部分是一个被抽成真空的,表面是波纹状的金属盒,用弹性钢片向外拉着金属盒,弹性钢片与指针相连。当外界大气压发生变化时,金属盒的凸凹程度就发生变化,通过弹性钢片带动指针转动,指示大气压的数值。
金属盒气压计携带方便,但测量结果不够准确。
4.影响大气压的因素:
(1)大气压随高度的升高而降低。由于越向高空,空气越稀薄,空气的密度越小,所以大气压随高度的升高而减小,由于大气层密度变化是不均匀的,因此压强随高度的变化也是不均匀的。在海拔3000m以内,每升高10m,大气压约减小100Pa。
(2)天气、气候影响大气压:一般来说冬天的气压比夏天高,晴天的气压比阴雨天的高。温度升高、气压也升高,大气越潮湿,气压越低。
5.大气压的应用:抽水机、离心式水泵等。
细节剖析:
1.计算大气压的数值:P0=P水银=ρgh=13.6×10³kg/m³×9.8N/kg×0.76m=1.013×105Pa。
所以,标准大气压的数值为:P0=1.013×105Pa=76cmHg=760mmHg。
2.以下操作对托里拆利实验没有影响:(1)玻璃管是否倾斜;(2)玻璃管的粗细;(3)在不离开水银槽面的前提下玻璃管口距水银面的位置。
3.若实验中玻璃管内不慎漏有少量空气,液体高度减小,则测量值要比真实值偏小。
4.这个实验利用了等效替换的思想和方法。
知识点五 流体压强和流速
1.流体:气体和液体都具有流动性,统称为流体。
2.流体流速越大的位置压强越小:
3.机翼升力产生原因:上下表面的压强差。
4.小实验:
把乒乓球放在翻转的漏斗中,用嘴通过漏斗向下吹气,同时放开手,发现乒乓球没有掉下来。由物体的平衡条件可知,竖直方向除了受到重力以外,还由于乒乓球上表面的空气流速大从而使上方气压小于下方气压,这样空气就给了乒乓球一个向上的压力。使乒乓球不会掉下来。
同样道理,当对着两张纸的中间吹气,纸非但不会分开,反而靠的更近了。
5.生活生产中的应用:
等车的时候人要站在安全线以外;汽车的整体形状类似飞机机翼,有助于减小汽车对地面的压力;鼠洞的通风系统;乒乓球的上旋和下旋等。
又如航海规定两艘轮船不能同向航行时靠得太近,否则容易造成事故。
知识点六 浮力
1.定义:浸在液体(或气体)中的物体受到向上的力,这个力就叫浮力。
2.施力物体: 液体或气体。
3.方向:竖直向上。
4.产生原因:液体对物体上下表面的压力差。
知识点七 阿基米德原理
1.阿基米德原理:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。
2.公式:
细节剖析:
1.从公式中可以看出:液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而与物体的质量、体积、重力、形状 、浸没的深度等均无关。
2.阿基米德原理对浸没或部分浸在液体中的物体都适用。
3.当物体浸没在液体中时,,当物体部分浸在液体中时,,()。
4.阿基米德原理也适用于气体,其计算公式是:
知识点八 物体的浮沉条件
1.物体的浮沉条件:浸没在水中的物体的浮沉决定于它受到的重力和浮力的大小关系。
(1)物体浸没在液体中时:,;
①如果,物体下沉,;
②如果,物体上浮,;
③如果,物体悬浮,。
(2)漂浮在液面上的物体: ,
展开为:,
因为:,
所以:。
(3)沉底的物体:,
所以:,。
2.浮力的应用
(1)轮船、气球、飞艇的浮沉原理——调节重力、浮力的关系:
①要使密度大于水的物质做成的物体浮于水面可采用“空心”办法,增大体积从而增大浮力,使物体浮于水面,用钢铁做成轮船,就是根据这一道理。
②潜水艇靠改变自身的重力来实现上浮和下潜。当F浮>G时,潜水艇上浮;当水箱中充水时,自身重力增大,增大到F浮=G时,可悬浮于某一位置航行;水箱中再充水,至F浮<G时,则潜水艇下沉。
③利用密度小于空气的气体,通过改变气囊里气体的质量来改变自身的体积,从而改变所受浮力的大小,来实现升降,气球和飞艇就是利用空气浮力升空的。
(2)密度计的原理及用途:
密度计是用来测定液体密度的仪器,它根据漂浮时的受力平衡及阿基米德原理而制成的,密度计在待测液体里呈漂浮状态,所受浮力大小不变,都等于它的重力,根据浮力公式,
F浮=G排=ρ液gV排,液体密度较大的时候,密度计露出部分多,反之就少,所以密度计上的刻度数是上面较小而下面较大,密度计上的数值表示待测液体密度是水密度的倍数。如“0.8,”表示该液体密度是0.8×103kg/m3。
细节剖析:
1.物体浮沉条件
浮沉状况
物理现象
运动状态
条件
物液密度关系
与的关系
浮
上浮
在液体中向上运动
向上运动
漂浮
浮在液面上
静止在液面上
悬
悬浮
停留在液体中任何深度的地方
静止在液体中
沉
下沉
在液体中向下运动
向下运动
沉底
停留在容器底部
静止在容器底部
2.计算浮力的方法:
(1)根据浮力产生的原因:F浮=F向上-F向下,一般用于已知物体在液体中的深度,且形状规则的物体。
(2)根据阿基米德原理:F浮=G排液=ρ液gV排,这个公式对任何受到浮力的物体都适用。
(3)称重法:F浮=G物-F拉,将挂在弹簧秤下的物体浸在液体中,静止时,物体受到重力,浮力和竖直向上的拉力。这三个力平衡。
(4)根据漂浮、悬浮条件:F浮=G物,这个公式只适用于计算漂浮或悬浮物体的浮力。
注:运用上述方法求浮力时,要明确它们的适用范围,弄清已知条件,不可乱套公式。
第二部分 精讲变式 融会贯通
题型讲练一 压力的概念
【例1】(24-25八年级下·黑龙江双鸭山·期中)如图所示,甲乙两人在沙滩散步,留下深浅相同、大小不同的脚印。则说法正确的是( )
A.甲对沙滩的压强较大 B.乙对沙滩的压强较小
C.甲和乙对沙滩压强相同 D.甲所受重力与乙相等
【答案】C
【详解】甲、乙两人站在完全相同的水平沙滩上,他们在沙地上留下的脚印深浅相同,说明他们对沙地的压强相等,由图可知,甲的脚印比乙大,说明甲站在沙滩上的受力面积大于乙,由可知,甲对沙滩的压力大于乙,此时两人对地面的压力大小与重力相等,因此甲所受重力大于乙,故C正确,ABD错误。
故选C。
【变式】(25-26八年级下·江西赣州·期中)质量分布均匀的木块A放在水平桌面上,右端与桌面相齐,如图所示。在A的右端施一水平力F使A右端缓慢离开桌面,在A移动的过程中,木块对桌面的压力______,对桌面的压强______。(两空均填写“变大”、“变小”或“不变”)
【答案】 不变 变大
【详解】水平桌面上,物体对桌面的压力等于自身重力。木块移动过程中,木块总重力没有发生变化,因此木块对桌面的压力大小不变;根据压强公式,压力不变,木块和桌面的接触面积(受力面积)随木块右移逐渐减小,因此对桌面的压强会变大。
题型讲练二 探究影响压力效果因素的实验装置和实验过程
【例2】(24-25八年级下·福建福州·阶段检测)在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中,所提供的器材有小桌、海绵、砝码、木板。
(1)实验中小明是通过观察_________来比较压力作用效果的。
(2)如图2(a)、(b)的两个对比实验,结论是________。
(3)若把小桌挪放到一块木板上,发现小桌对木板的压力效果不够明显,如图2(c)。设(c)图中小桌对木板的压强是pc,(b)图中对海绵的压强是pb,则pc_________pb(选填“小于”、“等于”或“大于”)。
(4)利用图提供器材,探究“压力的作用效果与压力大小的关系”,做法是_________。
【答案】(1)海绵的凹陷程度
(2)压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显
(3)等于
(4)在(b)图中取下砝码,并与放砝码时的作用效果相比较
【详解】(1)实验中,通过观察海绵的凹陷程度来比较压力作用效果的,这是转换法的运用。
(2)如图2(a)、(b)的两个对比实验,压力大小相同,图(b)中受力面积较小,海绵的凹陷程度较大,压力的作用效果较明显,可以得到压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(3)设图(b)中小桌对海绵的压强是pb,图(c)中小桌对木板的压强是pc,由于两图中压力和受力面积均相同,由可知,pb等于pc。
(4)要想探究“压力的作用效果与压力大小的关系”,应控制受力面积的大小相同,因此可以在(b)图中取下砝码,并与放砝码时的作用效果相比较进而得出结论。
【变式】(25-26八年级下·福建漳州·期中)平平在平坦的沙滩上玩耍时,发现了大小和深浅不同的脚印,如图甲所示。由此他产生了疑问:压力的作用效果与哪些因素有关呢?选用小桌子、钩码、海绵等器材进行实验,过程如图乙所示。
(1)实验中,平平通过观察图乙中___________来比较压力的作用效果;
(2)探究压力的作用效果与压力大小的关系,可通过图乙中___________两次实验进行比较;
(3)通过实验平平发现坦克设计成履带的原因可用图乙中___________,两图实验所得结论来解释;
(4)如图乙D实验,将海绵一端用木块垫起,他认为比较B、D也能完成实验B、C的探究,请判断该想法___________(选填“可行”或“不可行”);
(5)如图甲可知小明与小华中质量较大的同学是___________。
(6)将图乙中的小桌和砝码又放到一块木板上,如图E所示,则图C中海绵受到的压强和图E中木板受到的压强的大小关系为:___________。
【答案】(1)海绵的凹陷程度
(2)A、B
(3)B、C
(4)不可行
(5)小明
(6)=
【详解】(1)实验利用转换法,通过海绵的凹陷程度来反映压力的作用效果。
(2)探究压力作用效果与压力大小的关系,需要控制受力面积相同,改变压力大小,图A、B符合控制变量的要求。
(3)坦克履带通过增大受力面积减小压强,原理是:压力一定时,受力面积越大,压强越小,需要控制压力相同改变受力面积,对应B、C两次实验。
(4)D图中将海绵斜放,小桌对海绵的压力小于总重力,没有控制压力大小相同,因此无法探究受力面积对压力作用效果的影响,想法不可行。
(5)脚印越深说明压强越大,小明脚印更深()、受力面积更大(),根据,可得小明对沙滩的压力更大,重力更大,因此质量更大。
(6)C和E中,压力大小、受力面积都相同,根据,可知两者压强相等,即。
题型讲练三 压强公式的简单应用
【例3】(24-25八年级下·重庆·阶段检测)如图所示,甲、乙两个实心物体静止在水平地面上,其中甲为底面积为、高的均匀柱状体,乙为边长为,密度为的正方体,当沿水平方向截取不同高度的甲物体,并平稳地放在乙物体上时,甲、乙对地面的压强随截取的高度的变化如图所示。求:
(1)图中乙物体对水平地面的压强(即图中的值)。
(2)甲物体的密度。
(3)图中。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)乙物体是一个实心正方体,静止在水平地面上。对于放在水平面上的均匀柱状体(包括正方体),其对地面的压强由
可得
(2)由图b,当 ,即没有截取甲物体时,甲对地面的压强最大。图b中的直线b由开始下降,这代表甲物体剩余部分对地面的压强随截取高度的变化。因此,甲物体初始状态下对地面的压强
同理根据,可得甲的密度
(3)由图可知,是两条直线的交点,表示当截取高度为时,甲剩余部分对地面的压强与乙(加上甲截取部分)对地面的压强相等。是直线a的最高点,对应 , 此时b直线压强为0,说明是甲物体被完全截取的高度,
此时甲物体全部放在了乙物体上。甲物体的重力
乙物体的重力
此时乙对地面的总压力
甲截取部分的重力
甲剩余部分对地面的压强
乙加上截取部分后对地面的压强
在交点处 ,即
代入数据有
解得
所以
因此
【变式】(24-25八年级下·重庆·阶段检测)如图a所示,甲、乙两个实心物体静止在水平地面上,其中甲为底面积为0.25m2、高2m的均匀柱状体,乙为边长为1m,密度为的正方体,当沿水平方向截取不同高度的甲物体, 并平稳地放在乙物体上时,甲、乙对地面的压强p随截取的高度的变化如图b所示。求:
(1)图a中乙物体对水平地面的压强(即图b中p0值)。
(2)甲物体的密度。
(3)图b中。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)乙放在水平地面时,对水平地面的压力等于乙的重力,则图a中乙物体对水平地面的压强为
(2)由图b可知,未截取时(Δh=0)甲对地面的压强为2p0,甲原高h甲=2m,根据上述推导过程可得
(3)当时,甲乙对地面压强相等,均为p1。甲剩余部分对地面的压强
乙对地面的压力为乙的重力加截取部分甲的重力
因此乙对地面的压强
已知S甲=0.25m2,S乙=1m2,代入已知数据得
解得,代入得。
当甲全部截取放在乙上时,乙对地面压强为p2。甲总重力
乙总重力
总压力
因此
压强比为
题型讲练四 计算较复杂情况的固体压强
【例4】(25-26八年级下·安徽蚌埠·期中)如图所示,形状、体积相同的长方体甲、乙置于水平地面,甲的质量为4 kg、与地面接触面积为0.02 m2,乙的质量为6 kg。
(1)求甲对水平地面的压力F甲;
(2)求甲对水平地面的压强p甲;
(3)若将它们顺时针旋转90°,此时甲对地面的压强变化量Δp甲为6000 Pa,求乙对地面的压强变化量Δp乙。
【答案】(1)40N
(2)
(3)
【详解】(1)物体对水平地面的压力
(2)甲与地面的接触面积,甲对水平地面的压强
(3)由图可知,甲横放时接触面积为,旋转90°后竖放,接触面积减小,压强增大。设旋转后的接触面积为,压强变化量满足
解得
甲乙形状体积相同,因此乙竖放时,接触面积为,旋转后横放,接触面积为,乙对地面压力
乙旋转后压强减小,压强变化量
【变式】(2026·安徽合肥·一模)如图所示,在竖直墙壁和水平地面的直角处,放置一个边长为10cm、重为20N的正方体物块,现对物块施加大小均为5N的水平向右的推力和竖直向下的压力,则物块对水平地面的压强为________Pa。
【答案】/2500
【解析】物块是边长为10cm的正方体,它与水平地面的接触面积是其底面积,即
物块对水平地面的压力是由竖直方向的力产生的。在竖直方向上,物块受到自身的重力和施加的竖直向下的压力,即
所以其对水平地面的压强
题型讲练五 探究液体压强的实验装置和步骤
【例5】(25-26八年级下·山西太原·期中)探究“影响液体内部压强大小因素”的实验中,小明按照下图进行实验。
(1)图中所示压强计中的U形管 ____________ (选填“是”或“不是”)连通器;小明用手按压橡皮膜时,发现U形管液面能灵活升降;但当他松手后,液面又迅速回到了相平的位置。这一过程说明装置气密性 ____________ (选填“良好”或“不好”)。
(2)小明在整理数据时发现,乙图的U形管液面高度差为,丙图的U形管液面高度差为,可以初步得出结论:当液体密度相同时, ____________ 越大,液体压强越大。
(3)根据乙和丁实验步骤, ____________ (选填“可以”或“不可以”)得出结论:液体内部压强的大小还跟液体的密度有关。理由是: ____________
【答案】(1) 不是 良好
(2)深度
(3) 不可以 没有控制液体的深度相同
【详解】(1)连通器是上端开口,下端连接的容器,图中所示的U形管上端封闭,不是连通器;用手按压橡皮膜时,U形管液面灵活升降,松手后液面又回到相平的位置,说明装置不与外界接通,气密性良好。
(2)由图可知,丙图的U形管液面高度差较大,可得出结论,当液体密度相同时,探头所处的深度越深,液体压强越大。
(3)要探究液体内部压强的大小跟液体的密度的关系,需控制深度相同,而乙、丁两图没有控制液体的深度相同,故不可以得出该结论。
【变式】(25-26八年级下·山西·期中)在探究“液体压强与哪些因素有关”的实验中,进行了如下操作:
(1)当压强计的金属盒在空气中时,U形管两边的液面应当相平,而小滨同学却观察两边液面不相平的情景。出现这种情景下一步调节的方法是:_____(选填“A”或“B”);
A.将此时管中高出的液体倒出 B.取下软管重新安装
(2)压强计调节正常后,比较甲、乙两图可知,液体压强与液体的__________有关;
(3)比较_______两图可知,在液体内部的同一深度处,液体压强与液体密度有关;
(4)根据实验结论对压强计进行改装,改装后可用于比较不同液体的密度大小。现将压强计两个探头分别浸入酒精和水中并处于同一深度,如图丁所示,可判断出A杯中盛有_______(选填“酒精”或“水”)。将A杯中的探头向_____(选填“上”或“下”)移,U形管两侧液面会再次相平()。
【答案】(1)B
(2)深度
(3)甲、丙
(4) 水 上
【详解】(1)当压强计的金属盒在空气中时,U形管两边的液面不相平,说明U形管两边的气体压强不相同,应取下软管重新安装,让U形管两边的气体压强相同,故选B。
(2)观察图甲和图乙,液体的密度相同,深度不同。根据控制变量法,可以探究液体压强与液体深度有关。
(3)要探究液体内部压强与密度的关系,应选择深度相同,密度不同,故甲丙两次实验符合要求。
(4)将压强计的两个探头分别浸入酒精和水中,并处于同一深度。观察图丁,我们可以看到U形管左侧液面较低,说明A杯中探头受到的压强较大,由可知,A杯中盛有的是密度较大的液体,即水。当U形管两侧液面再次相平时,两探头处受到的压强相同。由可知,在液体压强相同时,液体密度越大,液体深度越小,所以我们应该将A杯中的探头向上移动,以减小其受到的压强。
题型讲练六 液体压强公式的简单应用
【例6】(25-26八年级下·辽宁营口·阶段检测)如图甲所示,用水龙头往重为4N的容器中注水直到容器装满,已知水龙头每秒注水,水对容器底部的压强与时间的关系如图乙所示,第42s时,水的深度是______m,容器的底面积______。
【答案】 0.15 0.02
【详解】[1]由图乙可知,第42秒时水的压强,由知,第42秒时水的深度为
[2]由图乙知,第36秒时,容器下部较粗部分的体积装满,36秒时加水的体积为
36秒时加水的深度为
容器的底面积为
【变式】(25-26八年级下·河南南阳·月考)大桥的墩柱修建在10米深的河水中,需要确保墩柱能承受河水压力,同时也不能压坏河床。为此借鉴了“桩基法”将长长的桩基打入松软土层之下的坚硬岩层,增强墩柱在松软地基上的稳定性。以下哪一种方案最有效( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】在同种液体内部,深度越大,液体的压强越大,所以大桥的墩柱应设计成底大顶小的形状,同时,增大底面积可以在压力一定的情况下,减小对河床的压强;为了有利于将桩基打入坚硬岩层,应选用底部尖形的,可以通过减小受力面积,增大压强,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
题型讲练七 连通器的原理
【例7】(25-26八年级下·湖北鄂州·期中)如图所示,在连通器中倒入同种液体,想象在连通器底部液体中有一个竖直方向的液片,我们用它作为研究对象。液片两侧受到的压力分别是和,液体静止时,由______可知液片两侧受到的压力______(选填“”、“”或“”),连通器两侧液面的高度分别为和,则______(选填“”、“”或“”)。
【答案】 二力平衡
【详解】[1][2]液体静止时,中间的液片处于平衡状态,根据二力平衡条件,它受到的左右两侧压力大小必须相等,所以。
[3]连通器里装的是同种液体,且液体静止时,两侧压强相等,根据液体压强公式有,液体密度ρ相同,所以液面高度。
【变式】(25-26八年级下·广东深圳·期中)小明用如图所示的装置研究“液体内部压强”。(水的密度为)
(1)实验中用到气密性良好的压强计中的U形管________(选填“是”或“不是”)连通器。通过U形管内两侧液面的高度差反映液体内部压强的大小,这种研究问题的方法是________;
(2)由图1中的乙、丙两组实验,可得出结论:________。
(3)若将液体压强计的探头放入图丁的液体a中,发现丙、丁两次实验中U形管两侧液面高度差相等,则液体a的密度为__________。
(4)相同情况下,若U形管中液体的密度越________(选填“小”或“大”),可观察到U形管两侧液面的高度差变化越明显。
(5)同组的小亮用图2所示的容器也来探究液体内部的压强。容器中间用隔板分成互不相通的左右两部分,隔板上有一圆孔用薄橡皮膜封闭,橡皮膜两侧压强不同时其形状发生改变。用此容器进行的两次实验,由此可推断:、、三种液体密度、、的大小关系为_______。
【答案】(1) 不是 转换法
(2)同种液体中,液体内部压强随深度的增加而增大
(3)
(4)小
(5)
【详解】(1)连通器是上端开口、底部互相连通的容器,实验中U形管一侧为密闭空气,不满足“上端开口”这一条件,因此不是连通器。
本题中液体内部压强大小不易直接观测,通过U形管内两侧液面的高度差来反映,用到了转换法。
(2)比较图乙和图丙,液体都是水,图丙中探头深度比图乙深,U形管两侧液面高度差更大,说明丙图中探头受到水的压强更大,由此可得出结论:同种液体中,液体内部压强随深度的增加而增大。
(3)图丙中是水,探头深度
图丁中是液体,探头深度
丙、丁两次实验中U形管两侧液面高度差相等,说明探头所受的液体压强相等,即
则液体的密度为
(4)根据液体压强公式知,当压强变化量相同时,U形管两侧液面的高度差,由此可得:在相同的压强变化量下,U形管中液体的密度越小,就越大,即两侧液面的高度差变化越明显。
(5)由图2左图可知,橡皮膜所在位置在液体的深度要大于液体的深度,橡皮膜没有发生形变,说明此处的压强相同,根据可知,液体密度要小于液体密度,即;同理可得:液体密度要小于液体密度,即。故三种液体密度大小关系为。
题型讲练八 托里拆利实验
【例8】(25-26八年级下·上海·期中)大气压与我们的生活息息相关。
(1)1654年,德国的奥托·格里克市长通过________实验证明了大气压强的存在且很大,如图所示,________实验首先测出了大气压强的值;
(2)若向水槽内倒入部分水银,管内外水银液面的高度差将( )
A.变大 B.变小 C.不变
(3)下列装置利用大气压工作的是( )
A.液位计 B.吸尘器 C.船闸 D.订书机
(4)小赵同学研究大气压强与海拔高度的关系,他操控带有压强传感器的无人机,使其从地面(A点)沿竖直方向飞到最大高度(D点离地面约为50m),再原路返回。传感器记录的大气压强随时间的变化图线如图所示。无人机飞行到B点时,大气压强为________Pa;分析图中的曲线及相关条件可知,每升高10m,大气压强约降低________Pa。
【答案】(1) 马德堡半球 托里拆利
(2)C
(3)B
(4) 120
【详解】(1)1654年,德国的奥托·格里克市长利用两个扣在一起的铜半球证明了大气压强的存在且很大,这就是著名的马德堡半球实验;托里拆利实验利用水银首先较为准确地测出了大气压强的值。
(2)托里拆利实验中,管内外水银液面的高度差仅由外界大气压决定。向水槽倒入水银后,外界大气压大小不变,因此管内外水银液面高度差不变。
故选C。
(3)AC.液位计和船闸是利用连通器原理工作的,与大气压无关,故AC不符合题意;
B.吸尘器工作时,内部空气被抽走,气压减小,在外界大气压的作用下,灰尘被吸入管内,故B符合题意;
D.订书机是通过减小受力面积的方式增大压强,与大气压无关,故D不符合题意。
故选B。
(4)由图像可得,B点对应的大气压强为; 地面A点气压约为,D点气压约为,因此每升高10m,气压降低
【变式】(25-26八年级下·安徽·期中)如图为意大利科学家托里拆利用如图的装置首次测量大气压的值。小明也用相同的装置测量本地的大气压,他测得水银柱高度是750mm,当地的大气压________Pa。(g取,)
【答案】
【详解】小明的实验中,当地大气压的大小等于管内水银柱产生的压强,故
题型讲练九 设计实验估测大气压的值
【例9】(25-26八年级下·黑龙江大庆·月考)小王同学利用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材测量大气压强的值,实验步骤如下:
(1)把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽堵住注射器的小孔,这样做的目的是_________;
(2)如图1,用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部,使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞刚被拉动时,记下弹簧测力计的示数为30N;
(3)如图2,用刻度尺测出注射器全部刻度的长度后,计算活塞的横截面积为________cm2;(结果用分数表示)
(4)同学们发现测量结果偏大,请分析,该实验过程中导致误差的原因________;
(5)针对以上实验带来的误差,小明对该实验进行了改进采用了图3装置,将该注射器筒固定在水平桌面上,把活塞推至注射器筒底端,用橡皮帽封住注射器的小孔,活塞通过水平细线与烧杯相连,向烧杯中缓慢加水,当活塞刚开始向左滑动时,测得杯与水的总质量为4.1 kg;然后从烧杯中向外缓慢抽水,当抽出2.2kg水时,活塞又开始向右滑动,则活塞与注射器筒之间的摩擦力_____N,所测大气压的值应为_______Pa。
【答案】 排尽注射器内的空气 活塞与针筒壁之间存在摩擦 11
【详解】(1)根据实验原理可知,只有先排尽注射器内的空气后,刚拉动活塞时的拉力大小才等于大气压力,若注射器内存有空气,拉力小于大气压力,会使测量值偏小。
(3)由图2可知,注射器有刻度部分的容积为,有刻度部分的长度为6.0cm,注射器活塞的横截面积为
(4)活塞与针筒壁之间存在摩擦,拉动活塞时,拉力不仅要克服大气压,还要克服活塞与筒壁的摩擦力,因此测得的拉力大于实际的大气压力,计算出的大气压值偏大。
(5)当活塞向左滑动时,活塞水平方向上受到水平向左的拉力、水平向右的大气压力、水平向右的摩擦力,处于平衡状态,即……①
当活塞向右滑动时,活塞水平方向上受到水平向左的拉力、水平向右的大气压力、水平向左的摩擦力,处于平衡状态,即……②
其中的大小等于刚开始向左滑动时杯与水的总重力,即……③
的大小等于向右滑动时杯与水的总重力,即……④
联立①②③④式,解得,
则大气压强
【变式】(25-26八年级下·安徽合肥·期中)小明利用图示装置估测大气压。
(1)①将注射器的活塞推到注射器针筒的前端,用橡皮帽封住注射器的小孔。在活塞上用细绳拴挂一个小桶,向小桶里逐渐增加沙子,直至活塞刚好被拉动时停止加沙子。
②用大量程的弹簧测力计测出桶和沙子的总重。
③用刻度尺测量___________记为L,读取注射器的容积为V;
(2)大气压强测量值___________(用、、表示)。
【答案】(1)注射器有刻度部分的长度
(2)
【详解】(1)注射器有刻度部分的长度L是计算活塞横截面积的关键数据,通过测量这段长度并结合注射器的容积V,目的是可以计算出活塞的横截面积
(2)当活塞刚好被拉动时,大气压力与桶和沙子的总重力平衡,即
结合横截面积,可得大气压强的测量值
题型讲练十 大气压对液体沸点的影响
【例10】(25-26八年级下·山东济宁·期中)物理课应以具体事实、鲜活案例、生活经验和基本概念引导学生理性思考。如图所示是学生实验课上的相关实验,其中分析正确的是( )
A.图(a),当向塑料管B中用力吹气时,细管A中液面将会下降
B.图(b),向外拉活塞,试管内停止沸腾的水再次沸腾,可知气压减小,水的沸点升高
C.图(c),若将U形管向后倾斜一定角度放置,其两侧液面的高度差不变
D.图(d),利用此实验装置不能探究压力的作用效果与受力面积和压力大小的关系
【答案】C
【详解】A.向塑料管B吹气时,细管A上方的空气流速增大,压强减小;A管下方液面受大气压作用,将液体压向A管,因此A管内液面会上升。故A错误;
B.向外拉活塞时,试管内气压减小,停止沸腾的水会再次沸腾,说明水的沸点随气压的减小而降低,故B错误;
C.U形管液面高度差反映探头处的液体压强,当探头深度不变时,液体压强不变.因此即使U形管倾斜,两侧液面的高度差仍不变。故C正确;
D.改变瓶子的放置方式,如正放和倒放,可改变受力面积,探究压力作用效果与受力面积的关系;改变瓶内液体的质量,可改变压力大小,探究压力作用效果与压力大小的关系。故D错误。
故选C。
【变式】(25-26八年级下·广东汕尾·期末)在做“观察水沸腾”的实验时,小明用图甲所示器材来完成实验。
(1)组装实验器材时,应按照________(选填“自上而下”或“自下而上”)的顺序。
(2)组装好器材后进行实验,某时刻温度计的示数如图乙所示,为________。
(3)小明认真观察并记录了水沸腾前和沸腾时的气泡变化情况,如图丙所示,其中________(选填“a”或“b”)是水沸腾时的气泡变化的情况。
(4)当水温升到时,小明每隔记录一次水的温度,记录数据如下表所示。
时间
0
1
2
3
4
5
6
7
8
…
温度
94
95
96
97
98
99
100
100
100
…
由表可知,实验中水沸腾时的温度是________,继续加热,水的温度________。
(5)小明将刚停止沸腾的水装入烧瓶,迅速塞上瓶塞并倒置,然后向瓶底浇冷水,发现水重新沸腾起来(如图丁),原因是瓶内气体温度降低,气压减小,水的沸点________(选填“升高”“降低”或“不变”)。
【答案】(1)自下而上
(2)98
(3)a
(4) 100 保持不变/不变
(5)降低
【详解】(1)组装实验器材时,应按照自下而上的顺序,要先放置酒精灯(热源),再根据酒精灯火焰的高度调整铁圈和石棉网的位置,最后放置烧杯和温度计,这样能保证用酒精灯外焰加热,也方便后续调整器材高度。
(2)温度计的分度值是1℃,液柱的上表面位于90℃以上第8个小格处,所以读数为98℃。
(3)水沸腾时,整个容器内水温相同,气泡上升过程中,周围的水不断汽化,水蒸气进入气泡,同时水的压强变小,气泡体积逐渐变大;而沸腾前下层水温高于上层,气泡上升时水蒸气遇冷液化,气泡体积逐渐变小,所以a是沸腾时的气泡变化。
(4)[1][2]水沸腾的特点是持续吸热但温度保持不变,从表格数据能看到,水温逐渐上升,最后稳定在100℃,这个温度就是水的沸点。
(5)水的沸点和气压有关,气压越低,水的沸点就越低;当向瓶底浇冷水时,瓶内的水蒸气遇冷液化,瓶内的气压会减小,原本已经停止沸腾的水,此时的温度高于新的沸点,所以会重新沸腾起来。
题型讲练十一 辨析物体是否受到浮力的作用
【例11】(25-26八年级下·福建漳州·期中)如图所示,A、B是自由移动的物体,C、D是容器自身凸起的一部分,现往容器里注入一些水,则下列说法错误的是( )
A.A物体一定受到浮力作用
B.B物体一定受到浮力作用
C.C物体一定受到浮力作用
D.D物体一定受到浮力作用
【答案】D
【详解】AB.A漂浮在水面上,B物体完全浸没在水中,两物体的下表面有向上的水压力,一定受到浮力,故AB正确;
C.C物体是容器壁凸起的部分,下表面有水,受水的压力,所以C受到浮力作用,故C正确;
D.D物体是容器底凸起的一部分,下表面没有水(与容器底部一体,没有水进入下表面)。下表面不受水的压力,因此没有向上的压力,只有上表面受到向下的水压力。所以D不受浮力,故D错误。
故选D。
【变式】(25-26八年级下·安徽合肥·期中)如图所示,A、B是自由移动的物体,C、D是容器自身凸起的一部分,现往容器里注入一些水,则受到浮力的物体有___________。
【答案】A、B、C
【详解】由图可知,水对B、C物体上、下表面产生了压力差,故B、C受浮力的作用;A物体上表面没有受到水的压力,但下表面受到水的压力,因此水对A物体上、下表面产生了向上的压力差,故A物体一定受浮力的作用;D物体上表面受到水的压力,但下表面没有受到水的压力,因此水对D物体上、下表面没有产生向上的压力差,故D物体一定不受浮力的作用。综上,受到浮力的物体有A、B、C。
题型讲练十二 探究浮力大小与浸入液体中的深度的关系
【例12】(25-26八年级下·福建漳州·期中)平平利用如图所示的装置在“探究浮力大小与哪些因素有关”。他选用一个实心物块、弹簧测力计、水和盐水等进行探究。
(1)B图中物块所受浮力为___________。
(2)平平猜想物块在水中受到的浮力大小可能与它浸没的深度和浸入水中的体积有关,根据图A、D、E可知,物块在水中受到的浮力与___________无关;
(3)图C中,物块下表面受到液体的压力为___________。
(4)平平用图中数据算出了F图中液体的密度为___________;如果在实验F中不小心使物体接触到了容器底且与容器有力的作用,则此时计算出的液体密度值将___________(选填“偏大”或“偏小”)。
(5)平平又设计了如图G所示的装置测量木块的密度:往容器中缓慢加水,当木块的一半体积浸入水中时,拉力传感器的示数为;继续往容器中加水,当木块完全浸没时,拉力传感器的示数为。若水的密度为,则木块的密度___________(请用、、来表示)。
【答案】(1)0.1
(2)浸没深度
(3)0.2
(4) 偏大
(5)
【详解】(1)A图中,物体受到的重力为2.7N,B图中弹簧测力计对物体的拉力为2.6N,根据称重法测浮力B图中物块所受浮力
(2)A、D、E中,物块浸没在水中,排开水的体积、液体密度都相同,仅浸没深度不同,弹簧测力计示数相同,则浮力相同,说明浮力与浸没深度无关。
(3)浮力产生的原因是,C图中物块上表面未浸入水中,,因此
(4)物块浸没在水中时,
物块体积;浸没在液体中时
则
若物体接触容器底,容器对物体有向上的支持力,弹簧测力计拉力偏小,计算出的浮力偏大,因此得出的液体密度偏大。
(5)对木块受力分析,拉力传感器向下拉木块,浮力向上,设木块体积为。根据一半浸入时有
完全浸没时有
联立整理得
【变式】(25-26八年级下·四川资阳·期中)如图所示是“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验。
(1)由图____和____可知,浸在液体中的物体所受浮力的大小跟物体浸在液体中的体积有关。
(2)由图C和D可知,物体排开相同体积的液体时,浮力的大小跟液体的______有关。
(3)在图C中改变物体浸没在水中的深度,发现测力计的示数不变,说明浮力的大小与物体浸没在液体中的深度______(选填“有关”或“无关”)。
(4)下图中,能正确反映弹簧测力计示数F和物体浸水后下表面到水面距离h关系的图像是( )
A. B. C. D.
【答案】(1) B C
(2)密度
(3)无关
(4)B
【详解】(1)要探究浮力和物体浸在液体中体积的关系,需要控制液体密度相同,改变物体排开液体的体积。所以应选图B和图C,其中B是部分浸入,C是完全浸入,液体都是水。
(2)图C和D中,物体排开液体的体积相同,但液体不同(C是水,D是煤油),弹簧测力计示数不同,说明浮力不同。因此浮力大小与液体的密度有关。
(3)在图C中,物体浸没在水中,改变深度时测力计示数不变,说明浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(4)物体未浸入时,弹簧测力计示数等于物体重力(不为0)。物体开始浸入水中,随着h增大,排开液体体积增大,浮力增大,测力计示数逐渐减小。物体完全浸没后,继续增大h,排开液体体积不变,浮力不变,测力计示数保持不变。
因此,示数的变化规律是:先减小,后不变,对应图像B。
题型讲练十三 探究阿基米德原理实验装置和操作步骤
【例13】(25-26八年级下·四川广安·期中)关于教材上的实验,下列说法正确的是( )
A.探究“重力的大小跟质量的关系”实验中,有位同学把弹簧测力计挂倒了,钩码挂在拉环上测量值偏小
B.探究“压力作用效果与哪些因素有关”的实验中,海绵形变越大,海绵受到的压力越大
C.做托里拆利实验测量大气压强实验时,管内进入了空气,测量值将偏小
D.探究“浮力大小跟排开液体所受重力的关系”时,物体必须全部浸入液体中
【答案】C
【详解】A.弹簧测力计的钩码挂在拉环上时,此时弹簧测力计的示数等于钩码重力加上弹簧测力计自身重力,所以测量值会偏大,故A错误;
B.在探究“压力作用效果与哪些因素有关”的实验中,海绵形变越大,说明压力的作用效果越明显,故B错误;
C.做托里拆利实验测量大气压强时,若管内进入了空气,管内空气会产生一定的压强,抵消一部分大气压强,使得水银柱的高度降低,从而导致测量值偏小,故C正确;
D.探究“浮力大小跟排开液体所受重力的关系”时,物体不一定要全部浸入液体中,部分浸入液体中也能探究该关系,只要能准确测量出浮力和排开液体的重力即可,故D错误。
故选C。
【变式】(24-25八年级下·黑龙江哈尔滨·月考)小田在探究“浮力的大小与哪些因素有关”的实验时,用弹簧测力计吊着圆柱形物体逐渐浸入水中,再将圆柱形物体逐渐浸入盐水中。
(1)比较图A、B、C四次实验,说明同种液体_________越大,物体所受浮力越大;
(2)为了探究物体所受浮力的大小与液体密度的关系,应该比较_________三次实验。
(3)在图C步骤中,圆柱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”)。
(4)小明又做了如图(2)的实验为了减小误差,最合理的实验顺序是__________________,若满足关系式:__________________,则验证了“阿基米德原理”:
(5)实验时,若溢水杯中未装满水,则会导致测出的_________(选填“偏大”或“偏小”);
(6)若将金属块换成可以漂浮在水面的木块进行实验,则_________(选填“能”或“不能”)验证阿基米德原理。
【答案】(1)物体排开液体的体积
(2)A、C、D
(3)不变
(4) 乙甲丙丁
(5)偏小
(6)能
【详解】(1)A、B、C实验中液体密度相同,物体浸入液体后排开液体的体积逐渐增大,弹簧测力计示数减小,浮力增大,可得结论:同种液体中,排开液体的体积越大,物体所受浮力越大。
(2)探究浮力与液体密度的关系,需要控制排开液体体积相同,改变液体密度,因此选择A、C、D三次实验。
(3)浮力的本质是物体上下表面受到的液体压力差;圆柱体浸没后,排开液体体积不变,浮力不变,因此上下表面的压力差不变。
(4)为了减小误差,在小桶接水前,应先测出其重力,然后测量物体的重力,将物体浸入液体中,测量拉力,最后测量溢出水和小桶的总重力,所以合理的实验顺序为乙、甲、丙、丁。
物体浮力,排开液体重力,若满足
即浮力等于排开液体的重力,验证了阿基米德原理。
(5)若溢水杯未装满,物体排开的水不会全部溢出,收集到的排开水比实际少,因此测出的偏小。
(6)漂浮木块的浮力等于自身重力,依然可以测出排开水的重力,满足验证条件,因此能验证阿基米德原理。
题型讲练十四 称重法测浮力的大小
【例14】(25-26八年级下·安徽·期中)如图所示,该物块受到水的浮力为________N;物块的密度为________(,g取10N/kg)。
【答案】 0.4
【详解】弹簧测力计的分度值为0.2N,由甲图可知物块重力,乙图中物块浸没在水中时拉力,根据称重法可知,
由阿基米德原理可知,物块浸没,则物块的体积为
物块的质量为
物块的密度为
【变式】(25-26八年级下·安徽·期中)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,同学们利用一个物体、弹簧测力计、水、盐水和细线,做了如图所示的实验。
(1)分析实验A和C可知,此时物体受到的浮力大小是________N;
(2)通过实验数据,可算出盐水密度是________;
(3)同学们用图甲探究和关系,将装满水的溢水杯放在升降台上,逐渐调高升降台,发现随着重物浸入水中的体积越大,弹簧测力计A的示数越小,且弹簧测力计A的示数变化量等于B的示数变化量,则________(选填“”、“”或“”)。
【答案】(1)2
(2)
(3)=
【详解】(1)根据实验A和C中弹簧测力计示数可得,物体浸没在水中时受到的浮力大小
(2)物体浸没在水中时受到的浮力大小
物体的体积
由A、E得到物体浸没在盐水中受到的浮力
故盐水的密度为
(3)弹簧测力计A的示数变化量是物体受到浮力的大小,B的示数变化量是物体排开液体受到的重力,当两者相同时,物体受到的浮力等于物体排开液体的重力,即。
题型讲练十五 物体沉浮状态与浮力、重力和体积的关系
【例15】(25-26八年级下·四川成都·期中)学习了跨学科实践《潜艇》后,小华同学了解到如图甲所示是某核潜艇,下潜深度可达到350m,完全下潜到海面下的排水量为,已知:,g取10N/kg。不考虑潜艇的体积变化。
(1)下列关于核潜艇的说法中,正确的是( )
A.核潜艇的外壳用硬度小的特种钢材制成
B.核潜艇是通过改变自身体积实现浮沉的
C.核潜艇悬浮和漂浮时所受的浮力相等
D.核潜艇由东海海面下,潜行进入长江后所受的浮力变小
(2)核潜艇在海面下水平匀速巡航时,突然进入密度跃层,此时海水密度突然变小,将会给核潜艇带来安全隐患,为确保安全,应立即采取的措施是______。
(3)核潜艇所受的海水阻力与航速的平方的关系如图乙所示,当核潜艇航速为8m/s时,核潜艇所受的海水阻力为______N。
(4)核潜艇浮出海面处于漂浮时,露出海面的体积为,此时核潜艇的总重力是______N。
【答案】(1)D
(2)从水舱中向外排水
(3)
(4)
【详解】(1)A.核潜艇在水下需要承担较大的压强,所以潜水艇的外壳用硬度大的特种钢材制成的,故A错误;
B.核潜艇是通过改变自身重力实现上浮和下沉的,故B错误;
C.核潜艇悬浮和漂浮时排开水的体积不相同,由可知,所受的浮力不相等,故C错误;
D.核潜艇由东海海面下潜行进入长江后,液体的密度减小,由可知,所受的浮力变小,故D正确。
故选D。
(2)因为潜水艇是靠改变自身的重力实现浮沉的,所以此时将潜艇水舱向外排水,使潜艇受到的重力小于浮力,实现上浮。
(3)由图乙可知,当航速的平方为100m2/s2时,核潜艇受到的阻力,当核潜艇航速为6m/s时,核潜艇H所受的海水阻力为
(4)完全下潜到海面下后的浮力为
则根据阿基米德原理可知
潜艇浮出海面处于漂浮时,排开水的体积
由可知,此时潜艇的总重量
【变式】(25-26八年级下·四川成都·期中)如图甲所示是浮空艇被称为漂浮在空气中的一艘大型“舰艇”。浮空艇表皮很薄的气囊体积为8000,内部充有氦气和空气的混合气体,其密度为0.2,表皮及外壁仪器舱总质量为kg,周围空气的密度为1.2。如图乙所示,将浮空艇用缆绳系在一辆锚泊车上,锚泊车的总质量为7t,车轮与地面接触的总面积为0.2,缆绳的重力不计,仪器舱体积忽略不计。()求:
(1)浮空艇受到的浮力;
(2)锚泊车对地面的压强。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)浮空艇排开空气的体积
则浮空艇所受到的浮力
(2)由可知,浮空艇内气体的质量
浮空艇和艇内气体的总重力
由力的平衡条件可知,缆绳拉力
压力
则压强
题型讲练十六 物体在不同液体中的浮沉比较浮力和密度的大小
【例16】(25-26八年级下·重庆·期中)水平桌面上有两个完全相同的甲乙柱形容器分别装有质量相等的盐水和清水,杜老师先用盐水浸泡草莓,然后放入清水中清洗(忽略清水和盐水质量的变化),草莓在盐水和清水中的浮沉情况如图所示,下列判断正确的是( )
A.草莓a的密度大于草莓b的密度
B.草莓c在盐水和清水中受到的浮力相等
C.两容器中有草莓时,乙容器对水平桌面的压强大
D.两容器中有草莓时,盐水对容器底部的压强比水对容器底的压强大
【答案】D
【详解】A.如图甲所示,草莓a在盐水中漂浮,草莓b在盐水中悬浮;根据物体的沉浮条件可知,草莓a的密度小于盐水的密度,草莓b的密度等于盐水的密度,因此草莓a的密度小于草莓b的密度,故A错误;
B.草莓c在盐水中和清水中都沉底,排开的液体的体积相同,但液体的密度不同,盐水的密度较大,根据可知,草莓c在盐水中受到的浮力较大,故B错误;
C.两容器质量相同,装入的盐水和清水质量也相同,放入的草莓相同,则两容器中有草莓时,容器、液体和草莓的总重力相同,则两容器对水平桌面的压力相等,容器底面积相等,根据可知,两容器中有草莓时,对水平桌面的压强相等,故C错误;
D.草莓a在盐水中和清水中均漂浮,浮力等于重力,重力不变,则受到的浮力相等;草莓b和c在盐水中和清水中都浸没,排开的液体的体积相同,盐水的密度较大,根据可知,草莓b和c在盐水受到的总的浮力较大,所以三个草莓在盐水中受到的总的浮力较大,根据力的作用的相互性,三个草莓对盐水向下的压力较大,而盐水和清水质量相同、重力也相等,所以,有草莓时,盐水对容器底的压力较大,根据可知,两容器中有草莓时,盐水对容器底部的压强比清水对容器底部的压强大,故D正确。
故选D。
【变式】(25-26八年级下·重庆·期中)卓卓将吸管的一端缠绕一些细铜丝,并用石蜡封口,自制了一个简易密度计。两个完全相同的容器分别装有甲、乙两种液体放在水平桌面上,将该密度计依次放入甲、乙两种液体中,静止时液面相平,如图所示。密度计在甲液体中受到的浮力_________在乙液体中受到的浮力,甲容器对桌面的压强_________乙容器对桌面的压强(两空均选填“大于”、“等于”或“小于”)。
【答案】 等于 小于
【详解】密度计漂浮在甲、乙液体中,则密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力都等于密度计的重力,所以密度计在甲液体中受到的浮力等于在乙液体中受到的浮力。
由阿基米德原理,浮力相等时,越大,液体密度越小。
从图中可以看到,密度计在甲液体中排开液体的体积大于在乙液体中排开液体的体积,即,因此甲液体的密度小于乙液体的密度,即。
两个容器完全相同,且静止时液面相平,说明液体与密度计浸入部分的总体积相等。因为,所以甲液体的体积小于乙液体的体积,即。
液体的重力,结合、可得。
容器对桌面的压力,因为、相同,,所以
容器底面积S相同,根据压强公式可知,甲容器对桌面的压强小于乙容器对桌面的压强。
题型讲练十七 密度计原理及应用
【例17】(25-26八年级下·重庆·期中)小明将铁丝缠在吸管底部制作了一只简易密度计,为了让密度计能竖直漂浮在液体中,应_________(选填“增加”或“减少”)吸管底部铁丝质量:改进后,分别用它测量甲、乙两种液体的密度,如图所示,则甲、乙两种液体的密度关系是______(选填“>”“<”或“=”)。
【答案】 增加 <
【详解】为了让简易密度计能够竖直漂浮在液体中,需要降低它的重心以增加稳定性。因此应该增加吸管底部的铁丝质量来降低重心。
密度计在甲、乙液体中均漂浮,浮力等于重力,即相等;由图知密度计排开液体的体积,根据 ,浮力相同时,越大,液体密度越小,故。
【变式】(25-26八年级下·山东济南·期中)(多选)在两根相同的木棒上缠绕一些细铜丝,制作成简易密度计甲和乙。如图所示,甲密度计上缠绕铜丝的质量小于乙密度计上缠绕铜丝的质量。a、b、c为刻度线,a刻度线与c刻度线到木棒底端的距离相等,铜丝体积忽略不计。下列说法正确的是( )
A.甲密度计漂浮在液体中时,它受到的浮力大小等于它受到的重力大小
B.甲密度计a刻度线处表示的液体密度大于b刻度线处表示的液体密度
C.甲密度计a刻度线处表示的液体密度小于乙密度计c刻度线处表示的液体密度
D.两密度计漂浮在同种液体中,甲密度计排开液体的体积大于乙密度计排开液体的体积
【答案】ABC
【详解】A.密度计在不同液体中漂浮,处于平衡状态,根据二力平衡的条件,浮力大小等于甲自身重力大小,故A正确。
B.密度计始终漂浮,浮力等于重力,重力不变,则浮力不变。根据,液体的密度越大,密度计排开液体的体积越小,浸入液体的深度越浅,所以密度计的刻度上小下大,甲密度计刻度线a处表示的液体密度大于刻度线b处表示的液体密度,故B正确。
C.两密度计漂浮时,浮力等于重力。甲密度计上缠绕铜丝的质量小于乙密度计上缠绕铜丝的质量,则乙重力大,乙受到的浮力大,甲密度计a刻度线与乙密度计c刻度线等高,即排开液体的体积相等,根据,所以c处表示的密度大,故C正确。
D. 密度计始终漂浮,浮力等于重力。甲密度计上缠绕铜丝的质量小于乙密度计上缠绕铜丝的质量,则乙的重力大,两密度计漂浮在同种液体中时乙受到的浮力大,根据可知甲密度计排开液体的体积小于乙密度计排开液体的体积,故D错误。
故选ABC。
题型讲练十八 轮船的原理
【例18】(2026·甘肃白银·一模)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,可搭载歼-15T、歼-35、歼-15D等不同类型的舰载机。如图所示,航母静止在海面上时,受到的浮力______(选填“大于”“等于”或“小于”)自身所受的重力;执行巡逻任务的舰载机全部飞回航母后,航母舰体将略______(选填“上浮”或“下沉”)一些。
【答案】 等于 下沉
【详解】[1]航母静止漂浮在海面上,根据物体浮沉条件,漂浮物体受到的浮力等于自身重力。
[2]舰载机全部飞回航母后,航母的总重力增大;航母仍处于漂浮状态,浮力始终等于总重力,因此航母受到的浮力增大。根据阿基米德原理,海水密度不变,浮力增大时,排开海水的体积会变大,因此航母舰体会略下沉一些。
【变式】(24-25八年级下·陕西西安·月考)图中是我国第一艘航空母舰福建舰,其全长为320米,最大宽度78米,满载排水量为8万吨,满载时吃水深度达到13米(即舰底最深处距离海面的竖直高度)。已知海水密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)舰载机飞行时,由于机翼上下表面形状不同,机翼上方比下方______(选填“凸”或“凹”),从而产生升力.舰载机飞离航母后,航母吃水深度______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(2)福建舰满载时受到的浮力是多少?
(3)某次航母满载时匀速直线航行,受到的阻力是自身重力的0.01倍,此时航母受到的牵引力是多少?
【答案】(1) 凸 变小
(2)
(3)
【详解】(1)[1]机翼利用流体流速越大,压强越小的原理获得升力,因此机翼设计为上凸下凹:上方空气流速更大、压强更小,下方流速小、压强大,产生向上的升力。
[2]航母始终漂浮,浮力等于自身总重力;舰载机飞离后,航母总重力减小,浮力随之减小,根据阿基米德原理,海水密度不变,浮力减小则排开海水的体积减小,因此吃水深度变小。
(2)福建舰满载排水量
根据阿基米德原理,福建舰受到的浮力等于排开水的重力,即
(3)航母漂浮在海面,因此航母总重力等于浮力
由题意可知,阻力
航母匀速直线航行,牵引力和阻力是一对平衡力,大小相等,因此牵引力
题型讲练十九 潜水艇的原理
【例19】(25-26八年级下·福建漳州·期中)校园科技节通过举行自制潜水器项目比赛来学习潜艇的发展。图甲为某项目化小组所设计的潜水器模型,其材质为硬质塑料瓶,塑料瓶厚度不计。内部由工作舱和水舱构成,两个舱之间密封不连通,注射器与水舱通过塑料软管相连,移动注射器活塞改变水舱中的空气体积从而改变水量实现潜水艇的沉浮。
任务一:潜水器的设计。
(1)如图甲位置,向外拉动注射器活塞,则潜水器将___________(选填“上浮”或“下沉”)。
(2)该小组同学采用的材料总质量为,塑料瓶的体积为,潜水器悬浮过程中受到的浮力是___________。
任务二:我国潜艇的研发进展。
哈尔滨工程大学等科研团队通过“水下光纤激光诱导等离子体爆轰波推进”技术,成功实现高推力、低噪音的潜艇推进方案。
(3)在该技术测试中,潜艇模型在深海静止开始加速上浮。在上浮过程中(未露出水面),潜艇模型受到的浮力___________,受到的压强___________。
任务三:潜艇未来的设想。
(4)为实现超高速航行,科学家提出用“超空泡”技术包裹艇体(如图乙),使潜艇在气泡中移动,大大___________(选填“增大”或“减小”)舱体所受阻力。
【答案】(1)下沉
(2)8
(3) 不变 变小
(4)减小
【详解】(1)向外拉动注射器活塞,水舱的气压减小,水进入水舱,潜水器的重力变大,潜水器将下沉。
(2)已知
由阿基米德原理可得,潜水器悬浮时受到的浮力
(3)潜艇模型在上浮过程中,未露出水面则不变,由可知,潜艇模型受到的浮力不变,由可知,它受到的压强变小。
(4)“超空泡”技术用气泡包裹艇体,让艇体与水的接触面积减小,从而减小舱体所受阻力。
【变式】(25-26八年级下·重庆·期中)如图甲,是我国自主研发的具有多项发明专利的深海养殖网箱。其结构如图乙所示,该设备由储水浮舱、网箱、竖直缆绳及海底系泊锚组成,通过调节浮舱水量和缆绳长度控制浮力与缆绳拉力,实现模块化安装并提升抗风浪稳定性。在无风浪的状态下,储水浮舱(装有水)和网箱的总重力为,网箱材料排开海水的体积为,储水浮舱总体积,有的体积露出海面,两根缆绳有拉力。(缆绳、系泊锚的体积忽略不计,取)求:
(1)在图乙中画出储水浮舱在无风浪状态下受到浮力的示意图,并标出储水浮舱所受浮力大小;
(2)在无风浪的状态下,缆绳的总拉力;
(3)台风来临,系泊锚会自动缩短缆绳,使整个浮舱完全浸没,同时缆绳的总拉力变为,请判断储水舱应向外排水还是向内注水,并计算排出水或注入水的重力。
【答案】(1)
(2)
;
(3)
应向外排水,
【分析】先计算储水浮舱排开海水的体积,由阿基米德原理求出浮力大小,根据浮力的作用点、方向即可作图。将储水浮舱和网箱视为整体,因为整体受力平衡,所以先计算网箱和储水浮舱受到的总浮力,再用根据力的平衡条件求得缆绳的总拉力。台风来临,因为浮舱完全浸没后排开海水体积变大,总浮力变化,缆绳拉力变为定值,所以先计算浮舱完全浸没时整体的总浮力,再根据受力平衡求出此时整体的总重力,与原来的总重力比较判断是排水还是注水,最后计算出排出或注入水的重力。
【详解】(1)由题意得,储水浮舱排开海水的体积
根据阿基米德原理,储水浮舱受到的浮力
浮力方向竖直向上,作用点画在储水浮舱重心处,据此作图。
(2)将储水浮舱和网箱视为整体,总排开海水体积为
整体受到的总浮力
整体静止,根据力的平衡条件,向上的总浮力等于向下的总重力与缆绳总拉力之和,即 , 因此缆绳总拉力
(3)整个浮舱完全浸没后,整体总排开海水体积
此时整体的总浮力
整体受力平衡,满足 ,其中
代入数据得
,说明总重力,需要减少
因此储水浮舱应向外排水,排出水的重力为
题型讲练二十 气球和飞艇的原理
【例20】(25-26八年级下·福建漳州·期中)如图,是一位先生巧用物理知识将帽子送给楼上女士的情景,此过程中应用的关键知识( )
A.空气对帽子和气球有浮力作用
B.人对绳的拉力和绳对人的拉力是一对平衡力
C.气球受到的浮力和重力是一对平衡力
D.气球内的气体密度大于空气的密度
【答案】A
【详解】A.根据阿基米德原理,浸在空气中的物体(如气球和帽子)会受到空气对它竖直向上的浮力。故空气对帽子和气球有浮力作用,故A符合题意;
B.人对绳的拉力作用在绳子上,绳对人的拉力作用在人身上。这两个力分别作用在两个不同的物体上,是一对相互作用力,故B不符合题意;
C.气球上升表明气球与帽子的总重力应小于或等于气球受到的浮力,故气球受到的浮力大于气球的重力,它们不是一对平衡力,故C不符合题意;
D.气球能够上升,说明气球(包括球皮、内部气体和所挂的帽子)的平均密度小于空气的密度,即气球内的气体密度小于空气的密度,故D不符合题意。
故选 A。
【变式】(25-26八年级下·全国·课后作业)如图所示,静止在地面上的热气球被加热后开始升空,是因为它此时的平均密度___ 空气的密度(选填“大于”、“小于”或“等于”);若该气球体积为5m3,空气密度为1.2kg/m3,气球在空气中受到的浮力为___N。
【答案】 小于 60
【详解】[1]热气球被加热后使热气球内的空气膨胀、体积变大,由密度公式可知,其密度减小,当气球的平均密度小于空气的密度时,它开始升空。
[2]根据阿基米德原理
题型讲练二十一 浮力与压强的综合问题
【例21】(25-26八年级下·河南周口·月考)如图甲,用弹簧测力计挂着实心圆柱体,圆柱体浸没在水中且不与容器壁接触,然后将其缓慢拉出水面,弹簧测力计示数随圆柱体上升距离的变化情况如图。下列说法正确的是( )
A.圆柱体的重为
B.圆柱体受到的最大浮力为
C.圆柱体上表面未拉出水面之前,水对圆柱体压力的合力不变
D.圆柱体上表面未拉出水面之前,水对容器底的压力不断减小
【答案】C
【详解】A.当圆柱体完全露出水面时,弹簧测力计的示数即为圆柱体的重力。由图可知,此时,即圆柱体的重力,故A错误;
B.当圆柱体浸没在水中时,弹簧测力计示数 ,根据称重法,可得圆柱体受到的最大浮力 ,故B错误;
C.水对圆柱体压力的合力就是圆柱体受到的浮力。圆柱体上表面未拉出水面之前,排开水的体积不变,根据阿基米德原理,排开液体体积不变,则浮力不变,即合力不变,故C正确;
D.圆柱体上表面未拉出水面之前,排开水的体积不变,水的深度不变,根据,水的密度ρ不变,g不变,深度h不变,所以水对容器底的压强不变。又因,底面积不变则压力不变,故D错误。
故选C。
【变式】(24-25八年级下·重庆·月考)如图甲所示,底面积为300cm2的足够高薄壁柱形容器放在水平地面上,容器内放有一体积为2000cm3的柱形物体A,用一条质量可忽略不计的细绳,两端分别系于物体A底部中心和柱形容器中心。现缓慢向容器中加水,水对容器的底部的压强p1与容器对桌面的压强p2的关系如图乙所示,求:
(1)当p2=900Pa时水的深度为多少;
(2)细绳的长为多少
(3)若当A刚好浸没时,将物体A沿竖直方向切去四分之一并取出(剩余部分保持直立),待液面稳定后细绳拉力为多少。
【答案】(1)8cm
(2)4cm
(3)4N
【分析】从图乙可知,向容器中缓慢加水时,柱体A经历了在容器底静止、浮力等于重力时上浮、细绳拉直后加水至浸没、浸没后继续加水四个阶段。根据此四个阶段计算物体受到的浮力并结合图乙中压强数据及多力平衡,可分别求解。
【详解】(1)由图乙可知,当时,水对容器底部的压强,此时水的深度
(2)从图乙可知,向容器中缓慢加水时,柱体A经历了在容器底静止、浮力等于重力时上浮、细绳拉直后加水至浸没、浸没后继续加水四个阶段。则当时,细绳刚好拉直,此时柱体A所受浮力等于物体的重力;当时,物体A刚好浸没,此时柱体A所受浮力最大,绳子的拉力刚好达到最大值。此时水的总深度
从绳子刚好拉直到A刚好浸没,容器对桌面压强变化
容器底面积
加入水的重力变化
加入水的体积
水面上升高度
该过程加水体积满足
解得A的底面积
A的高度
A刚好浸没时总水深满足(为细绳长度),所以细绳长度为
(3)绳子刚好拉直时拉力为0,此时A浸入水中的高度为
此时A的重力大小等于浮力
物体A刚好浸没时,沿竖直方向切去四分之一后剩余重力
水的总体积为
竖直方向切除四分之一后物体A浸没在水中的深度是
柱体A剩余部分所受浮力
此时绳子的拉力
第三部分 拓展拔高 实战攻坚
1.(25-26八年级下·福建漳州·期中)如图所示的托里拆利实验,下列说法中错误的是( )
A.玻璃管倾斜后,不慎将上端碰出一小孔,水银会向上喷出
B.玻璃管倾斜后,玻璃管内水银柱的长度变长
C.外界大气压强大小等于一个标准大气压
D.玻璃管竖直时,上端无水银的部分是真空的
【答案】A
【详解】A.玻璃管倾斜后,若不慎将上端碰出一小孔,此时玻璃管和水银槽构成连通器,根据连通器原理可知,管内水银会下降,直到管内和槽内水银面相平,故A错误;
B.在托里拆利实验中,由于外界大气压不变,玻璃管中的水银柱的高度,即玻璃管内外水银面的高度差不变,把玻璃管倾斜时,水银柱的长度变长,故B正确;
C.在一个标准大气压下能支持76cm高的水银柱,由图可知玻璃管竖直时水银柱高为76cm,所以外界大气压强大小等于一个标准大气压,故C正确;
D.在托里拆利实验中,先将玻璃管灌满水银,然后竖直放置,水银柱下降,整个过程中没有空气进入水银,所以当玻璃管竖直时,上端无水银的部分肯定是真空,故D正确。
本题选择错误的,故选A。
2.(25-26八年级下·福建漳州·期中)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
B.次种所受浮力大于重力
C.盐水选种时所用盐水的密度都要大于所有种子的密度
D.筛掉的次种是由于其密度更大
【答案】A
【详解】A.物体沉底时,受到的浮力小于自身重力,沉入容器底的是良种,则良种所受浮力小于重力,故A正确;
B.次种漂浮在水面上,漂浮时物体受到的浮力等于自身重力,故B错误;
C.良种沉底说明良种密度大于盐水密度,因此盐水密度小于良种密度,故C错误;
D.次种漂浮在水面,说明次种密度小于盐水密度,良种沉底说明良种密度大于盐水密度,因此次种密度更小,故D错误。
故选A。
3.(25-26八年级下·湖北鄂州·期中)将两个完全相同的烧杯放在天平(已调平)的左、右两端的托盘上,分别向烧杯中倒入适量的水,将质量相等的铁球和铝球用细线悬挂后,分别浸没在两个烧杯的水中,此时烧杯里的水深刚好相等,如图所示。下列说法正确的是( )
A.天平两端依然平衡 B.天平左端上升,右端下降
C.天平左端下降,右端上升 D.无法判断
【答案】A
【详解】当天平两端水平放置时,置于托盘上的静止物体,其重力大小可通过比较物体对托盘的压力大小来间接反映,天平托盘上受到的压力
悬挂浸没的小球受力平衡,代入压力式子中得
由阿基米德原理知,小球所受浮力等于排开水得重力,代入压力式子中得
两个烧杯完全相同,放入球浸没后水深一样,说明杯中原有水加球排开的水整体体积一样,因此总重力一样
天平两端压力大小相等,重力大小相等,依然平衡。故选A。
4.(25-26八年级下·新疆和田·期中)如图,底面积为1 m2的长方体放在水平桌面上,重力为7.8×104 N,它对桌面的压力是_______N。若沿如图甲所示的虚线去掉一半,其余部分不动,这时它对桌面的压力是_______N,压强是_______Pa。如果沿如图乙所示的虚线去掉一半,其余部分不动,这时它对桌面的压力是_______N,压强是_______Pa。
【答案】
【详解】水平桌面上的物体,对桌面的压力等于自身重力,因此原长方体对桌面的压力
沿甲图(水平切)去掉一半: 重力减半,因此对桌面的压力也减半为
切后受力面积不变,仍为,根据压强公式,得
沿乙图(竖直切)去掉一半: 重力仍减半,因此对桌面的压力也减半
切后受力面积也减半
根据压强公式 ,得
5.(25-26八年级下·四川宜宾·期中)重为5N的物体在20N的水平压力作用下静止在竖直墙壁上,物体对墙面的压力为________N,当水平力减小为原来的一半,物体恰好沿竖直墙壁匀速下滑,则物体受到的摩擦力为________N。
【答案】 20 5
【详解】水平方向上,物体受到水平压力和墙壁对物体的支持力,二者是一对平衡力,大小相等;墙壁对物体的支持力和物体对墙壁的压力是一对相互作用力,大小相等,所以物体对墙面的压力等于水平压力,为20N。
物体匀速下滑时处于平衡状态,竖直方向上重力和滑动摩擦力是一对平衡力,根据二力平衡条件,摩擦力大小等于重力,即5N。
6.(25-26八年级下·河北邢台·期中)如图所示,活塞式抽水机是利用_______来工作的,在标准大气压下,最多可以把水抽高_______m。(标准大气压取,g取,水的密度为)
【答案】 大气压强 10
【详解】活塞式抽水机工作时,通过改变内部气压,利用大气压将水从低处压到高处,因此它是利用大气压工作的。根据液体压强公式 可知,变形可得最大抽水高度
7.(25-26八年级下·四川南充·期中)同种材料制成的甲、乙两个正方体放在水平桌面上,如图A所示。甲、乙两物体对桌面的压强分别为20Pa和10Pa,则甲、乙的边长之比为_________;如果把甲放在乙的上面,如图B所示,此时乙对桌面的压强为_________Pa。
【答案】 90
【分析】利用柱体压强公式推出相应公式,由压强比求出边长比,再根据重力与体积成正比求出重力比,最后结合总压力和乙的底面积算出叠加后的压强。
对于放在水平桌面的均匀实心正方体,对桌面的压强推导
已知甲乙材料相同,、都相同,因此边长之比
因此面积比,体积比, 根据重力,可得重力比
原乙对桌面压强,即
可得
当甲放在乙上后,乙对桌面的压力
受力面积为,因此压强
8.(25-26八年级下·河南信阳·月考)如图所示,装有适量水的烧杯静止在斜面上,一小球浸没在水中且保持静止状态。请在图中画出:
(1)小球所受浮力的示意图(作用点在小球的重心O处);
(2)烧杯对斜面的压力的示意图。
【答案】
【详解】小球受到的浮力F浮,方向竖直向上,作用点在小球的重心;烧杯对斜面的压力,作用点在斜面上,方向垂直斜面向下,作图如下:
9.(25-26八年级下·新疆伊犁·期中)如图所示,一个未装满水的密闭矿泉水瓶,先正立放在水平桌面上(图甲),再倒立放置(图乙)。已知瓶盖的面积是,瓶底的面积是,空瓶的质量为40g,瓶子厚度忽略不计。求:
(1)倒立放置时瓶盖所受水的压强;
(2)正立放置时矿泉水瓶对桌面的压强;
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)由图得,倒立放置时水的深度
根据液体压强公式 ,倒立放置时瓶盖所受水的压强
(2)由题意得,正立放置时水的深度
瓶底面积
空瓶质量
水的体积
水的质量
水平桌面受到的压力等于瓶子和水的总重力,因此
根据压强公式,正立放置时瓶对桌面的压强
10.(25-26八年级下·湖南长沙·期中)小雅游泳时发现:站在齐胸深的水中感觉呼吸略微有些困难,越往深水区走,这种感觉越明显;她还发现,虽然都是齐胸深的水,在游泳池中和在海水中的感受也有所不同。
(1)小雅由此初步提出了两个猜想:
猜想一:液体压强大小可能与深度有关;
猜想二:液体压强大小可能与_______有关。
(2)小雅决定通过实验一探究竟,组装器材时,有两块形状相同的橡皮膜,将相同的小球分别放在两橡皮膜上时形变程度如图甲所示。为了能更好反映压强的细微差别,小雅应选择橡皮膜_______(选填“A”或“B”)。
(3)组装好器材后,若还没有按压橡皮膜,U形管两侧液面就存在一定的高度差,则接下来的操作应是_______(选填下面的选项)。
A.向U形管高液面一侧注入适量红水
B.从U形管高液面一侧抽出适量红水
C.拆除软管重新安装
(4)小雅控制变量完成了图乙、丙两次操作。观察现象,你能得出什么结论:_____。
【答案】(1)液体密度
(2)A
(3)C
(4)当深度相同时,液体的密度越大液体压强越大
【详解】(1)题中“虽然都是齐胸深的水,在游泳池中和在海水中的感受也有所不同”。游泳池里是淡水,而海水中含有盐分,密度比淡水大。在深度相同的情况下,感受不同,说明液体压强可能还与液体的密度有关。
(2)实验中通过橡皮膜的形变程度来感知压强的大小。为了使微小的压强变化也能被观察到,应选择更容易形变的橡皮膜。图中,在相同小球压力作用下,橡皮膜A的形变程度比B大,因此选择A。
(3)在未施加压强时,U形管两侧液面应相平。如果存在高度差,说明U形管左侧软管内封闭气体的压强与管外大气压不相等。为方便校正,只需拆除软管重新安装,故选C。
(4)由图乙、丙两次操作,实验中金属盒浸入的深度相同,但乙是水,丙是盐水。盐水的密度大于水,图丙中U形管两液面的高度差更大,说明压强更大。由此可以得出:当深度相同时,液体的密度越大液体压强越大。
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$2025-2026学年苏科版新教材物理八年级下册期末复习精讲精练讲义【题型讲练】
第九章
压强和浮力【期末复习讲义】-基础版
『导图+知识梳理+21个题型讲练+真题实战练 共52题』(原卷版)
归纳 题型汇总 一览无余
题型序列
题型名称
题型一
压力的概念
题型二
探究影响压力效果因素的实验装置和实验过程
题型三
压强公式的简单应用
题型四
计算较复杂情况的固体压强
题型五
探究液体压强的实验装置和步骤
题型六
液体压强公式的简单应用
题型七
连通器的原理
题型八
托里拆利实验
题型九
设计实验估测大气压的值
题型十
大气压对液体沸点的影响
题型十一
辨析物体是否受到浮力的作用
题型十二
探究浮力大小与浸入液体中的深度的关系
题型十三
探究阿基米德原理实验装置和操作步骤
题型十四
称重法测浮力的大小
题型十五
物体沉浮状态与浮力、重力和体积的关系
题型十六
物体在不同液体中的浮沉比较浮力和密度的大小
题型十七
密度计原理及应用
题型十八
轮船的原理
题型十九
潜水艇的原理
题型二十
气球和飞艇的原理
题型二十一
浮力与压强的综合问题
第一部分 框架速览 体系搭建
第二部分 知识梳理 核心归纳
知识点一 压力
1.定义:压力是指垂直作用在物体表面上的力。
2.产生原因:由于物体相互接触挤压而产生的力。
3.方向:垂直于受力面,指向被压物体。
细节剖析:
压力与重力的关系:压力的产生原因不一定是由于重力引起的,所以压力大小不一定等于重力图乙所示。只有当物体放置于水平地面上时压力才等于重力图甲所示。
知识点二 压强
1.定义:物体所受压力的大小与受力面积之比叫做压强。
2.物理意义:压强是表示压力作用效果的一个物理量。
3.公式:
P——表示压强,单位是帕斯卡;
F——表示压力,单位是牛顿;
S——表示受力面积,单位是平方米。
国际单位:帕斯卡,简称帕,符号是Pa。1Pa=lN/m2,
其物理意义是:lm2的面积上受到的压力是1N。
4.增大和减小压强的方法:
(1)增大压强的方法:①增大压力;②减小受力面积。
(2)减小压强的方法:①减小压力;②增大受力面积。
细节剖析:
1.形状规则密度均匀的物体,压强的大小只与密度和高度有关,与质量和受力面积无关,如长方体、正方体圆柱体。
2.密度均匀的长方体放在水平面上,如果沿红线切去黄色部分,物体对水平面的压力、压强的变化。
(1)甲图中沿竖直方向切,压力变小,压强不变;
(2)乙图中沿斜线方向切,压力变小,压强变大;
(3)丙图中沿斜线方向切,压力变小,压强变小。
知识点三 液体压强
1.液体压强的特点:
(1)液体向各个方向都有压强。
(2)同种液体中在同一深度液体向各个方向的压强相等。
(3)同种液体中,深度越深,液体压强越大。
(4)在深度相同时,液体密度越大,液体压强越大。
2.液体压强的大小 :
(1)液体压强与液体密度和液体深度有关。
(2)公式:
P——表示液体压强单位帕斯卡(Pa);
ρ——表示液体密度,单位是千克每立方米(kg/m3);
h——表示液体深度,单位是米(m)。
3.液体压强的几个概念:
(1)液体对容器底部的压强:
(2)液体对容器底部的压力:
(3)容器对水平桌面的压力:
(4)容器对水平桌面的压强:
4.液体重力与液体对容器底部的压力的比较:
(1)敞口容器中图甲所示。根据液体压强公式求出液体对容器底部的压强;再根据压强公式的变形,求出液体对容器底部的压力。G液>F。
(2)形状规则的容器图乙所示,根据液体压强公式求出液体对容器底部的压强;再根据压强公式的变形,求出液体对容器底部的压力。
(3)收口的容器图丙所示,根据液体压强公式求出液体对容器底部的压强;再根据压强公式的变形,求出液体对容器底部的压力。
5.连通器——液体压强的实际应用:
(1)原理:连通器里装的是相同的液体,当液体不流动时,连通器各部分中的液面高度总是相同的。
(2)应用:水壶、锅炉水位计、水塔、船闸、下水道的弯管。
细节剖析:
1.液体压强公式适用范围:这个公式只适用于计算静止液体的压强,不适用于计算固体的压强,尽管有时固体产生压强恰好也等于,例如:将一密度均匀,高为h的柱状体放在水平桌面上,桌面受到的压强:,但这只是一种特殊情况,不能由此认为固体对支持物产生压强都可以用来计算。但对液体来说无论液体的形状如何,都可以用计算液体内某一深度的压强。
2.公式中的“h”表示深度,不能理解为高。h是指从液面到所求压强处之间的竖直距离。液面是指液体的自由表面,不一定是容器的上表面。如图所示,A、B、C三点的深度相同。
3.公式和的区别和联系,是压强的定义式,也是压强的计算公式,无论对固体、液体、还是气体都是适用的。而是通过公式结合液体的具体特点推导出来的,只适合于
计算液体的压强。
知识点四 大气压强
1.大气压产生的原因:由于重力的作用,并且空气具有流动性,因此发生挤压而产生的。
2.证明大气压存在:马德堡半球实验,覆杯实验,瓶吞鸡蛋实验。
3.大气压的测量:
(1)托里拆利实验:在长约1m一端封闭的玻璃管里灌满水银,用手指将管口堵住,然后倒插在水银槽中。放开手指,管内水银面下降到一定高度时就不再下降,这时测出管内外水银面高度差约为76cm。
(2)气压计测量法:
①气压计:测量大气压的仪器叫做气压计。
②常见的气压计:水银气压计,金属盒气压计,水银气压计是在托里拆利实验中,玻璃管的旁边立一个与玻璃管平行的刻度尺,当外界大气压变化时,从刻度尺上直接读出管内水银柱的高度。
水银气压计的测量结果较准确,但携带不方便。
实际应用中经常使用金属盒气压计,也叫无液气压计,它的主要部分是一个被抽成真空的,表面是波纹状的金属盒,用弹性钢片向外拉着金属盒,弹性钢片与指针相连。当外界大气压发生变化时,金属盒的凸凹程度就发生变化,通过弹性钢片带动指针转动,指示大气压的数值。
金属盒气压计携带方便,但测量结果不够准确。
4.影响大气压的因素:
(1)大气压随高度的升高而降低。由于越向高空,空气越稀薄,空气的密度越小,所以大气压随高度的升高而减小,由于大气层密度变化是不均匀的,因此压强随高度的变化也是不均匀的。在海拔3000m以内,每升高10m,大气压约减小100Pa。
(2)天气、气候影响大气压:一般来说冬天的气压比夏天高,晴天的气压比阴雨天的高。温度升高、气压也升高,大气越潮湿,气压越低。
5.大气压的应用:抽水机、离心式水泵等。
细节剖析:
1.计算大气压的数值:P0=P水银=ρgh=13.6×10³kg/m³×9.8N/kg×0.76m=1.013×105Pa。
所以,标准大气压的数值为:P0=1.013×105Pa=76cmHg=760mmHg。
2.以下操作对托里拆利实验没有影响:(1)玻璃管是否倾斜;(2)玻璃管的粗细;(3)在不离开水银槽面的前提下玻璃管口距水银面的位置。
3.若实验中玻璃管内不慎漏有少量空气,液体高度减小,则测量值要比真实值偏小。
4.这个实验利用了等效替换的思想和方法。
知识点五 流体压强和流速
1.流体:气体和液体都具有流动性,统称为流体。
2.流体流速越大的位置压强越小:
3.机翼升力产生原因:上下表面的压强差。
4.小实验:
把乒乓球放在翻转的漏斗中,用嘴通过漏斗向下吹气,同时放开手,发现乒乓球没有掉下来。由物体的平衡条件可知,竖直方向除了受到重力以外,还由于乒乓球上表面的空气流速大从而使上方气压小于下方气压,这样空气就给了乒乓球一个向上的压力。使乒乓球不会掉下来。
同样道理,当对着两张纸的中间吹气,纸非但不会分开,反而靠的更近了。
5.生活生产中的应用:
等车的时候人要站在安全线以外;汽车的整体形状类似飞机机翼,有助于减小汽车对地面的压力;鼠洞的通风系统;乒乓球的上旋和下旋等。
又如航海规定两艘轮船不能同向航行时靠得太近,否则容易造成事故。
知识点六 浮力
1.定义:浸在液体(或气体)中的物体受到向上的力,这个力就叫浮力。
2.施力物体: 液体或气体。
3.方向:竖直向上。
4.产生原因:液体对物体上下表面的压力差。
知识点七 阿基米德原理
1.阿基米德原理:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。
2.公式:
细节剖析:
1.从公式中可以看出:液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而与物体的质量、体积、重力、形状 、浸没的深度等均无关。
2.阿基米德原理对浸没或部分浸在液体中的物体都适用。
3.当物体浸没在液体中时,,当物体部分浸在液体中时,,()。
4.阿基米德原理也适用于气体,其计算公式是:
知识点八 物体的浮沉条件
1.物体的浮沉条件:浸没在水中的物体的浮沉决定于它受到的重力和浮力的大小关系。
(1)物体浸没在液体中时:,;
①如果,物体下沉,;
②如果,物体上浮,;
③如果,物体悬浮,。
(2)漂浮在液面上的物体: ,
展开为:,
因为:,
所以:。
(3)沉底的物体:,
所以:,。
2.浮力的应用
(1)轮船、气球、飞艇的浮沉原理——调节重力、浮力的关系:
①要使密度大于水的物质做成的物体浮于水面可采用“空心”办法,增大体积从而增大浮力,使物体浮于水面,用钢铁做成轮船,就是根据这一道理。
②潜水艇靠改变自身的重力来实现上浮和下潜。当F浮>G时,潜水艇上浮;当水箱中充水时,自身重力增大,增大到F浮=G时,可悬浮于某一位置航行;水箱中再充水,至F浮<G时,则潜水艇下沉。
③利用密度小于空气的气体,通过改变气囊里气体的质量来改变自身的体积,从而改变所受浮力的大小,来实现升降,气球和飞艇就是利用空气浮力升空的。
(2)密度计的原理及用途:
密度计是用来测定液体密度的仪器,它根据漂浮时的受力平衡及阿基米德原理而制成的,密度计在待测液体里呈漂浮状态,所受浮力大小不变,都等于它的重力,根据浮力公式,
F浮=G排=ρ液gV排,液体密度较大的时候,密度计露出部分多,反之就少,所以密度计上的刻度数是上面较小而下面较大,密度计上的数值表示待测液体密度是水密度的倍数。如“0.8,”表示该液体密度是0.8×103kg/m3。
细节剖析:
1.物体浮沉条件
浮沉状况
物理现象
运动状态
条件
物液密度关系
与的关系
浮
上浮
在液体中向上运动
向上运动
漂浮
浮在液面上
静止在液面上
悬
悬浮
停留在液体中任何深度的地方
静止在液体中
沉
下沉
在液体中向下运动
向下运动
沉底
停留在容器底部
静止在容器底部
2.计算浮力的方法:
(1)根据浮力产生的原因:F浮=F向上-F向下,一般用于已知物体在液体中的深度,且形状规则的物体。
(2)根据阿基米德原理:F浮=G排液=ρ液gV排,这个公式对任何受到浮力的物体都适用。
(3)称重法:F浮=G物-F拉,将挂在弹簧秤下的物体浸在液体中,静止时,物体受到重力,浮力和竖直向上的拉力。这三个力平衡。
(4)根据漂浮、悬浮条件:F浮=G物,这个公式只适用于计算漂浮或悬浮物体的浮力。
注:运用上述方法求浮力时,要明确它们的适用范围,弄清已知条件,不可乱套公式。
第二部分 精讲变式 融会贯通
题型讲练一 压力的概念
【例1】(24-25八年级下·黑龙江双鸭山·期中)如图所示,甲乙两人在沙滩散步,留下深浅相同、大小不同的脚印。则说法正确的是( )
A.甲对沙滩的压强较大 B.乙对沙滩的压强较小
C.甲和乙对沙滩压强相同 D.甲所受重力与乙相等
【变式】(25-26八年级下·江西赣州·期中)质量分布均匀的木块A放在水平桌面上,右端与桌面相齐,如图所示。在A的右端施一水平力F使A右端缓慢离开桌面,在A移动的过程中,木块对桌面的压力______,对桌面的压强______。(两空均填写“变大”、“变小”或“不变”)
题型讲练二 探究影响压力效果因素的实验装置和实验过程
【例2】(24-25八年级下·福建福州·阶段检测)在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中,所提供的器材有小桌、海绵、砝码、木板。
(1)实验中小明是通过观察_________来比较压力作用效果的。
(2)如图2(a)、(b)的两个对比实验,结论是________。
(3)若把小桌挪放到一块木板上,发现小桌对木板的压力效果不够明显,如图2(c)。设(c)图中小桌对木板的压强是pc,(b)图中对海绵的压强是pb,则pc_________pb(选填“小于”、“等于”或“大于”)。
(4)利用图提供器材,探究“压力的作用效果与压力大小的关系”,做法是_________。
【变式】(25-26八年级下·福建漳州·期中)平平在平坦的沙滩上玩耍时,发现了大小和深浅不同的脚印,如图甲所示。由此他产生了疑问:压力的作用效果与哪些因素有关呢?选用小桌子、钩码、海绵等器材进行实验,过程如图乙所示。
(1)实验中,平平通过观察图乙中___________来比较压力的作用效果;
(2)探究压力的作用效果与压力大小的关系,可通过图乙中___________两次实验进行比较;
(3)通过实验平平发现坦克设计成履带的原因可用图乙中___________,两图实验所得结论来解释;
(4)如图乙D实验,将海绵一端用木块垫起,他认为比较B、D也能完成实验B、C的探究,请判断该想法___________(选填“可行”或“不可行”);
(5)如图甲可知小明与小华中质量较大的同学是___________。
(6)将图乙中的小桌和砝码又放到一块木板上,如图E所示,则图C中海绵受到的压强和图E中木板受到的压强的大小关系为:___________。
题型讲练三 压强公式的简单应用
【例3】(24-25八年级下·重庆·阶段检测)如图所示,甲、乙两个实心物体静止在水平地面上,其中甲为底面积为、高的均匀柱状体,乙为边长为,密度为的正方体,当沿水平方向截取不同高度的甲物体,并平稳地放在乙物体上时,甲、乙对地面的压强随截取的高度的变化如图所示。求:
(1)图中乙物体对水平地面的压强(即图中的值)。
(2)甲物体的密度。
(3)图中。
【变式】(24-25八年级下·重庆·阶段检测)如图a所示,甲、乙两个实心物体静止在水平地面上,其中甲为底面积为0.25m2、高2m的均匀柱状体,乙为边长为1m,密度为的正方体,当沿水平方向截取不同高度的甲物体, 并平稳地放在乙物体上时,甲、乙对地面的压强p随截取的高度的变化如图b所示。求:
(1)图a中乙物体对水平地面的压强(即图b中p0值)。
(2)甲物体的密度。
(3)图b中。
题型讲练四 计算较复杂情况的固体压强
【例4】(25-26八年级下·安徽蚌埠·期中)如图所示,形状、体积相同的长方体甲、乙置于水平地面,甲的质量为4 kg、与地面接触面积为0.02 m2,乙的质量为6 kg。
(1)求甲对水平地面的压力F甲;
(2)求甲对水平地面的压强p甲;
(3)若将它们顺时针旋转90°,此时甲对地面的压强变化量Δp甲为6000 Pa,求乙对地面的压强变化量Δp乙。
【变式】(2026·安徽合肥·一模)如图所示,在竖直墙壁和水平地面的直角处,放置一个边长为10cm、重为20N的正方体物块,现对物块施加大小均为5N的水平向右的推力和竖直向下的压力,则物块对水平地面的压强为________Pa。
题型讲练五 探究液体压强的实验装置和步骤
【例5】(25-26八年级下·山西太原·期中)探究“影响液体内部压强大小因素”的实验中,小明按照下图进行实验。
(1)图中所示压强计中的U形管 ____________ (选填“是”或“不是”)连通器;小明用手按压橡皮膜时,发现U形管液面能灵活升降;但当他松手后,液面又迅速回到了相平的位置。这一过程说明装置气密性 ____________ (选填“良好”或“不好”)。
(2)小明在整理数据时发现,乙图的U形管液面高度差为,丙图的U形管液面高度差为,可以初步得出结论:当液体密度相同时, ____________ 越大,液体压强越大。
(3)根据乙和丁实验步骤, ____________ (选填“可以”或“不可以”)得出结论:液体内部压强的大小还跟液体的密度有关。理由是: ____________
【变式】(25-26八年级下·山西·期中)在探究“液体压强与哪些因素有关”的实验中,进行了如下操作:
(1)当压强计的金属盒在空气中时,U形管两边的液面应当相平,而小滨同学却观察两边液面不相平的情景。出现这种情景下一步调节的方法是:_____(选填“A”或“B”);
A.将此时管中高出的液体倒出 B.取下软管重新安装
(2)压强计调节正常后,比较甲、乙两图可知,液体压强与液体的__________有关;
(3)比较_______两图可知,在液体内部的同一深度处,液体压强与液体密度有关;
(4)根据实验结论对压强计进行改装,改装后可用于比较不同液体的密度大小。现将压强计两个探头分别浸入酒精和水中并处于同一深度,如图丁所示,可判断出A杯中盛有_______(选填“酒精”或“水”)。将A杯中的探头向_____(选填“上”或“下”)移,U形管两侧液面会再次相平()。
题型讲练六 液体压强公式的简单应用
【例6】(25-26八年级下·辽宁营口·阶段检测)如图甲所示,用水龙头往重为4N的容器中注水直到容器装满,已知水龙头每秒注水,水对容器底部的压强与时间的关系如图乙所示,第42s时,水的深度是______m,容器的底面积______。
【变式】(25-26八年级下·河南南阳·月考)大桥的墩柱修建在10米深的河水中,需要确保墩柱能承受河水压力,同时也不能压坏河床。为此借鉴了“桩基法”将长长的桩基打入松软土层之下的坚硬岩层,增强墩柱在松软地基上的稳定性。以下哪一种方案最有效( )
A. B.
C. D.
题型讲练七 连通器的原理
【例7】(25-26八年级下·湖北鄂州·期中)如图所示,在连通器中倒入同种液体,想象在连通器底部液体中有一个竖直方向的液片,我们用它作为研究对象。液片两侧受到的压力分别是和,液体静止时,由______可知液片两侧受到的压力______(选填“”、“”或“”),连通器两侧液面的高度分别为和,则______(选填“”、“”或“”)。
【变式】(25-26八年级下·广东深圳·期中)小明用如图所示的装置研究“液体内部压强”。(水的密度为)
(1)实验中用到气密性良好的压强计中的U形管________(选填“是”或“不是”)连通器。通过U形管内两侧液面的高度差反映液体内部压强的大小,这种研究问题的方法是________;
(2)由图1中的乙、丙两组实验,可得出结论:________。
(3)若将液体压强计的探头放入图丁的液体a中,发现丙、丁两次实验中U形管两侧液面高度差相等,则液体a的密度为__________。
(4)相同情况下,若U形管中液体的密度越________(选填“小”或“大”),可观察到U形管两侧液面的高度差变化越明显。
(5)同组的小亮用图2所示的容器也来探究液体内部的压强。容器中间用隔板分成互不相通的左右两部分,隔板上有一圆孔用薄橡皮膜封闭,橡皮膜两侧压强不同时其形状发生改变。用此容器进行的两次实验,由此可推断:、、三种液体密度、、的大小关系为_______。
题型讲练八 托里拆利实验
【例8】(25-26八年级下·上海·期中)大气压与我们的生活息息相关。
(1)1654年,德国的奥托·格里克市长通过________实验证明了大气压强的存在且很大,如图所示,________实验首先测出了大气压强的值;
(2)若向水槽内倒入部分水银,管内外水银液面的高度差将( )
A.变大 B.变小 C.不变
(3)下列装置利用大气压工作的是( )
A.液位计 B.吸尘器 C.船闸 D.订书机
(4)小赵同学研究大气压强与海拔高度的关系,他操控带有压强传感器的无人机,使其从地面(A点)沿竖直方向飞到最大高度(D点离地面约为50m),再原路返回。传感器记录的大气压强随时间的变化图线如图所示。无人机飞行到B点时,大气压强为________Pa;分析图中的曲线及相关条件可知,每升高10m,大气压强约降低________Pa。
【变式】(25-26八年级下·安徽·期中)如图为意大利科学家托里拆利用如图的装置首次测量大气压的值。小明也用相同的装置测量本地的大气压,他测得水银柱高度是750mm,当地的大气压________Pa。(g取,)
题型讲练九 设计实验估测大气压的值
【例9】(25-26八年级下·黑龙江大庆·月考)小王同学利用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材测量大气压强的值,实验步骤如下:
(1)把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽堵住注射器的小孔,这样做的目的是_________;
(2)如图1,用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部,使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞刚被拉动时,记下弹簧测力计的示数为30N;
(3)如图2,用刻度尺测出注射器全部刻度的长度后,计算活塞的横截面积为________cm2;(结果用分数表示)
(4)同学们发现测量结果偏大,请分析,该实验过程中导致误差的原因________;
(5)针对以上实验带来的误差,小明对该实验进行了改进采用了图3装置,将该注射器筒固定在水平桌面上,把活塞推至注射器筒底端,用橡皮帽封住注射器的小孔,活塞通过水平细线与烧杯相连,向烧杯中缓慢加水,当活塞刚开始向左滑动时,测得杯与水的总质量为4.1 kg;然后从烧杯中向外缓慢抽水,当抽出2.2kg水时,活塞又开始向右滑动,则活塞与注射器筒之间的摩擦力_____N,所测大气压的值应为_______Pa。
【变式】(25-26八年级下·安徽合肥·期中)小明利用图示装置估测大气压。
(1)①将注射器的活塞推到注射器针筒的前端,用橡皮帽封住注射器的小孔。在活塞上用细绳拴挂一个小桶,向小桶里逐渐增加沙子,直至活塞刚好被拉动时停止加沙子。
②用大量程的弹簧测力计测出桶和沙子的总重。
③用刻度尺测量___________记为L,读取注射器的容积为V;
(2)大气压强测量值___________(用、、表示)。
题型讲练十 大气压对液体沸点的影响
【例10】(25-26八年级下·山东济宁·期中)物理课应以具体事实、鲜活案例、生活经验和基本概念引导学生理性思考。如图所示是学生实验课上的相关实验,其中分析正确的是( )
A.图(a),当向塑料管B中用力吹气时,细管A中液面将会下降
B.图(b),向外拉活塞,试管内停止沸腾的水再次沸腾,可知气压减小,水的沸点升高
C.图(c),若将U形管向后倾斜一定角度放置,其两侧液面的高度差不变
D.图(d),利用此实验装置不能探究压力的作用效果与受力面积和压力大小的关系
【变式】(25-26八年级下·广东汕尾·期末)在做“观察水沸腾”的实验时,小明用图甲所示器材来完成实验。
(1)组装实验器材时,应按照________(选填“自上而下”或“自下而上”)的顺序。
(2)组装好器材后进行实验,某时刻温度计的示数如图乙所示,为________。
(3)小明认真观察并记录了水沸腾前和沸腾时的气泡变化情况,如图丙所示,其中________(选填“a”或“b”)是水沸腾时的气泡变化的情况。
(4)当水温升到时,小明每隔记录一次水的温度,记录数据如下表所示。
时间
0
1
2
3
4
5
6
7
8
…
温度
94
95
96
97
98
99
100
100
100
…
由表可知,实验中水沸腾时的温度是________,继续加热,水的温度________。
(5)小明将刚停止沸腾的水装入烧瓶,迅速塞上瓶塞并倒置,然后向瓶底浇冷水,发现水重新沸腾起来(如图丁),原因是瓶内气体温度降低,气压减小,水的沸点________(选填“升高”“降低”或“不变”)。
题型讲练十一 辨析物体是否受到浮力的作用
【例11】(25-26八年级下·福建漳州·期中)如图所示,A、B是自由移动的物体,C、D是容器自身凸起的一部分,现往容器里注入一些水,则下列说法错误的是( )
A.A物体一定受到浮力作用
B.B物体一定受到浮力作用
C.C物体一定受到浮力作用
D.D物体一定受到浮力作用
【变式】(25-26八年级下·安徽合肥·期中)如图所示,A、B是自由移动的物体,C、D是容器自身凸起的一部分,现往容器里注入一些水,则受到浮力的物体有___________。
题型讲练十二 探究浮力大小与浸入液体中的深度的关系
【例12】(25-26八年级下·福建漳州·期中)平平利用如图所示的装置在“探究浮力大小与哪些因素有关”。他选用一个实心物块、弹簧测力计、水和盐水等进行探究。
(1)B图中物块所受浮力为___________。
(2)平平猜想物块在水中受到的浮力大小可能与它浸没的深度和浸入水中的体积有关,根据图A、D、E可知,物块在水中受到的浮力与___________无关;
(3)图C中,物块下表面受到液体的压力为___________。
(4)平平用图中数据算出了F图中液体的密度为___________;如果在实验F中不小心使物体接触到了容器底且与容器有力的作用,则此时计算出的液体密度值将___________(选填“偏大”或“偏小”)。
(5)平平又设计了如图G所示的装置测量木块的密度:往容器中缓慢加水,当木块的一半体积浸入水中时,拉力传感器的示数为;继续往容器中加水,当木块完全浸没时,拉力传感器的示数为。若水的密度为,则木块的密度___________(请用、、来表示)。
【变式】(25-26八年级下·四川资阳·期中)如图所示是“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验。
(1)由图____和____可知,浸在液体中的物体所受浮力的大小跟物体浸在液体中的体积有关。
(2)由图C和D可知,物体排开相同体积的液体时,浮力的大小跟液体的______有关。
(3)在图C中改变物体浸没在水中的深度,发现测力计的示数不变,说明浮力的大小与物体浸没在液体中的深度______(选填“有关”或“无关”)。
(4)下图中,能正确反映弹簧测力计示数F和物体浸水后下表面到水面距离h关系的图像是( )
A. B. C. D.
题型讲练十三 探究阿基米德原理实验装置和操作步骤
【例13】(25-26八年级下·四川广安·期中)关于教材上的实验,下列说法正确的是( )
A.探究“重力的大小跟质量的关系”实验中,有位同学把弹簧测力计挂倒了,钩码挂在拉环上测量值偏小
B.探究“压力作用效果与哪些因素有关”的实验中,海绵形变越大,海绵受到的压力越大
C.做托里拆利实验测量大气压强实验时,管内进入了空气,测量值将偏小
D.探究“浮力大小跟排开液体所受重力的关系”时,物体必须全部浸入液体中
【变式】(24-25八年级下·黑龙江哈尔滨·月考)小田在探究“浮力的大小与哪些因素有关”的实验时,用弹簧测力计吊着圆柱形物体逐渐浸入水中,再将圆柱形物体逐渐浸入盐水中。
(1)比较图A、B、C四次实验,说明同种液体_________越大,物体所受浮力越大;
(2)为了探究物体所受浮力的大小与液体密度的关系,应该比较_________三次实验。
(3)在图C步骤中,圆柱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”)。
(4)小明又做了如图(2)的实验为了减小误差,最合理的实验顺序是__________________,若满足关系式:__________________,则验证了“阿基米德原理”:
(5)实验时,若溢水杯中未装满水,则会导致测出的_________(选填“偏大”或“偏小”);
(6)若将金属块换成可以漂浮在水面的木块进行实验,则_________(选填“能”或“不能”)验证阿基米德原理。
题型讲练十四 称重法测浮力的大小
【例14】(25-26八年级下·安徽·期中)如图所示,该物块受到水的浮力为________N;物块的密度为________(,g取10N/kg)。
【变式】(25-26八年级下·安徽·期中)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,同学们利用一个物体、弹簧测力计、水、盐水和细线,做了如图所示的实验。
(1)分析实验A和C可知,此时物体受到的浮力大小是________N;
(2)通过实验数据,可算出盐水密度是________;
(3)同学们用图甲探究和关系,将装满水的溢水杯放在升降台上,逐渐调高升降台,发现随着重物浸入水中的体积越大,弹簧测力计A的示数越小,且弹簧测力计A的示数变化量等于B的示数变化量,则________(选填“”、“”或“”)。
题型讲练十五 物体沉浮状态与浮力、重力和体积的关系
【例15】(25-26八年级下·四川成都·期中)学习了跨学科实践《潜艇》后,小华同学了解到如图甲所示是某核潜艇,下潜深度可达到350m,完全下潜到海面下的排水量为,已知:,g取10N/kg。不考虑潜艇的体积变化。
(1)下列关于核潜艇的说法中,正确的是( )
A.核潜艇的外壳用硬度小的特种钢材制成
B.核潜艇是通过改变自身体积实现浮沉的
C.核潜艇悬浮和漂浮时所受的浮力相等
D.核潜艇由东海海面下,潜行进入长江后所受的浮力变小
(2)核潜艇在海面下水平匀速巡航时,突然进入密度跃层,此时海水密度突然变小,将会给核潜艇带来安全隐患,为确保安全,应立即采取的措施是______。
(3)核潜艇所受的海水阻力与航速的平方的关系如图乙所示,当核潜艇航速为8m/s时,核潜艇所受的海水阻力为______N。
(4)核潜艇浮出海面处于漂浮时,露出海面的体积为,此时核潜艇的总重力是______N。
【变式】(25-26八年级下·四川成都·期中)如图甲所示是浮空艇被称为漂浮在空气中的一艘大型“舰艇”。浮空艇表皮很薄的气囊体积为8000,内部充有氦气和空气的混合气体,其密度为0.2,表皮及外壁仪器舱总质量为kg,周围空气的密度为1.2。如图乙所示,将浮空艇用缆绳系在一辆锚泊车上,锚泊车的总质量为7t,车轮与地面接触的总面积为0.2,缆绳的重力不计,仪器舱体积忽略不计。()求:
(1)浮空艇受到的浮力;
(2)锚泊车对地面的压强。
题型讲练十六 物体在不同液体中的浮沉比较浮力和密度的大小
【例16】(25-26八年级下·重庆·期中)水平桌面上有两个完全相同的甲乙柱形容器分别装有质量相等的盐水和清水,杜老师先用盐水浸泡草莓,然后放入清水中清洗(忽略清水和盐水质量的变化),草莓在盐水和清水中的浮沉情况如图所示,下列判断正确的是( )
A.草莓a的密度大于草莓b的密度
B.草莓c在盐水和清水中受到的浮力相等
C.两容器中有草莓时,乙容器对水平桌面的压强大
D.两容器中有草莓时,盐水对容器底部的压强比水对容器底的压强大
【变式】(25-26八年级下·重庆·期中)卓卓将吸管的一端缠绕一些细铜丝,并用石蜡封口,自制了一个简易密度计。两个完全相同的容器分别装有甲、乙两种液体放在水平桌面上,将该密度计依次放入甲、乙两种液体中,静止时液面相平,如图所示。密度计在甲液体中受到的浮力_________在乙液体中受到的浮力,甲容器对桌面的压强_________乙容器对桌面的压强(两空均选填“大于”、“等于”或“小于”)。
题型讲练十七 密度计原理及应用
【例17】(25-26八年级下·重庆·期中)小明将铁丝缠在吸管底部制作了一只简易密度计,为了让密度计能竖直漂浮在液体中,应_________(选填“增加”或“减少”)吸管底部铁丝质量:改进后,分别用它测量甲、乙两种液体的密度,如图所示,则甲、乙两种液体的密度关系是______(选填“>”“<”或“=”)。
【变式】(25-26八年级下·山东济南·期中)(多选)在两根相同的木棒上缠绕一些细铜丝,制作成简易密度计甲和乙。如图所示,甲密度计上缠绕铜丝的质量小于乙密度计上缠绕铜丝的质量。a、b、c为刻度线,a刻度线与c刻度线到木棒底端的距离相等,铜丝体积忽略不计。下列说法正确的是( )
A.甲密度计漂浮在液体中时,它受到的浮力大小等于它受到的重力大小
B.甲密度计a刻度线处表示的液体密度大于b刻度线处表示的液体密度
C.甲密度计a刻度线处表示的液体密度小于乙密度计c刻度线处表示的液体密度
D.两密度计漂浮在同种液体中,甲密度计排开液体的体积大于乙密度计排开液体的体积
题型讲练十八 轮船的原理
【例18】(2026·甘肃白银·一模)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,可搭载歼-15T、歼-35、歼-15D等不同类型的舰载机。如图所示,航母静止在海面上时,受到的浮力______(选填“大于”“等于”或“小于”)自身所受的重力;执行巡逻任务的舰载机全部飞回航母后,航母舰体将略______(选填“上浮”或“下沉”)一些。
【变式】(24-25八年级下·陕西西安·月考)图中是我国第一艘航空母舰福建舰,其全长为320米,最大宽度78米,满载排水量为8万吨,满载时吃水深度达到13米(即舰底最深处距离海面的竖直高度)。已知海水密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)舰载机飞行时,由于机翼上下表面形状不同,机翼上方比下方______(选填“凸”或“凹”),从而产生升力.舰载机飞离航母后,航母吃水深度______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(2)福建舰满载时受到的浮力是多少?
(3)某次航母满载时匀速直线航行,受到的阻力是自身重力的0.01倍,此时航母受到的牵引力是多少?
题型讲练十九 潜水艇的原理
【例19】(25-26八年级下·福建漳州·期中)校园科技节通过举行自制潜水器项目比赛来学习潜艇的发展。图甲为某项目化小组所设计的潜水器模型,其材质为硬质塑料瓶,塑料瓶厚度不计。内部由工作舱和水舱构成,两个舱之间密封不连通,注射器与水舱通过塑料软管相连,移动注射器活塞改变水舱中的空气体积从而改变水量实现潜水艇的沉浮。
任务一:潜水器的设计。
(1)如图甲位置,向外拉动注射器活塞,则潜水器将___________(选填“上浮”或“下沉”)。
(2)该小组同学采用的材料总质量为,塑料瓶的体积为,潜水器悬浮过程中受到的浮力是___________。
任务二:我国潜艇的研发进展。
哈尔滨工程大学等科研团队通过“水下光纤激光诱导等离子体爆轰波推进”技术,成功实现高推力、低噪音的潜艇推进方案。
(3)在该技术测试中,潜艇模型在深海静止开始加速上浮。在上浮过程中(未露出水面),潜艇模型受到的浮力___________,受到的压强___________。
任务三:潜艇未来的设想。
(4)为实现超高速航行,科学家提出用“超空泡”技术包裹艇体(如图乙),使潜艇在气泡中移动,大大___________(选填“增大”或“减小”)舱体所受阻力。
【变式】(25-26八年级下·重庆·期中)如图甲,是我国自主研发的具有多项发明专利的深海养殖网箱。其结构如图乙所示,该设备由储水浮舱、网箱、竖直缆绳及海底系泊锚组成,通过调节浮舱水量和缆绳长度控制浮力与缆绳拉力,实现模块化安装并提升抗风浪稳定性。在无风浪的状态下,储水浮舱(装有水)和网箱的总重力为,网箱材料排开海水的体积为,储水浮舱总体积,有的体积露出海面,两根缆绳有拉力。(缆绳、系泊锚的体积忽略不计,取)求:
(1)在图乙中画出储水浮舱在无风浪状态下受到浮力的示意图,并标出储水浮舱所受浮力大小;
(2)在无风浪的状态下,缆绳的总拉力;
(3)台风来临,系泊锚会自动缩短缆绳,使整个浮舱完全浸没,同时缆绳的总拉力变为,请判断储水舱应向外排水还是向内注水,并计算排出水或注入水的重力。
题型讲练二十 气球和飞艇的原理
【例20】(25-26八年级下·福建漳州·期中)如图,是一位先生巧用物理知识将帽子送给楼上女士的情景,此过程中应用的关键知识( )
A.空气对帽子和气球有浮力作用
B.人对绳的拉力和绳对人的拉力是一对平衡力
C.气球受到的浮力和重力是一对平衡力
D.气球内的气体密度大于空气的密度
【变式】(25-26八年级下·全国·课后作业)如图所示,静止在地面上的热气球被加热后开始升空,是因为它此时的平均密度___ 空气的密度(选填“大于”、“小于”或“等于”);若该气球体积为5m3,空气密度为1.2kg/m3,气球在空气中受到的浮力为___N。
题型讲练二十一 浮力与压强的综合问题
【例21】(25-26八年级下·河南周口·月考)如图甲,用弹簧测力计挂着实心圆柱体,圆柱体浸没在水中且不与容器壁接触,然后将其缓慢拉出水面,弹簧测力计示数随圆柱体上升距离的变化情况如图。下列说法正确的是( )
A.圆柱体的重为
B.圆柱体受到的最大浮力为
C.圆柱体上表面未拉出水面之前,水对圆柱体压力的合力不变
D.圆柱体上表面未拉出水面之前,水对容器底的压力不断减小
【变式】(24-25八年级下·重庆·月考)如图甲所示,底面积为300cm2的足够高薄壁柱形容器放在水平地面上,容器内放有一体积为2000cm3的柱形物体A,用一条质量可忽略不计的细绳,两端分别系于物体A底部中心和柱形容器中心。现缓慢向容器中加水,水对容器的底部的压强p1与容器对桌面的压强p2的关系如图乙所示,求:
(1)当p2=900Pa时水的深度为多少;
(2)细绳的长为多少
(3)若当A刚好浸没时,将物体A沿竖直方向切去四分之一并取出(剩余部分保持直立),待液面稳定后细绳拉力为多少。
第三部分 拓展拔高 实战攻坚
1.(25-26八年级下·福建漳州·期中)如图所示的托里拆利实验,下列说法中错误的是( )
A.玻璃管倾斜后,不慎将上端碰出一小孔,水银会向上喷出
B.玻璃管倾斜后,玻璃管内水银柱的长度变长
C.外界大气压强大小等于一个标准大气压
D.玻璃管竖直时,上端无水银的部分是真空的
2.(25-26八年级下·福建漳州·期中)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
B.次种所受浮力大于重力
C.盐水选种时所用盐水的密度都要大于所有种子的密度
D.筛掉的次种是由于其密度更大
3.(25-26八年级下·湖北鄂州·期中)将两个完全相同的烧杯放在天平(已调平)的左、右两端的托盘上,分别向烧杯中倒入适量的水,将质量相等的铁球和铝球用细线悬挂后,分别浸没在两个烧杯的水中,此时烧杯里的水深刚好相等,如图所示。下列说法正确的是( )
A.天平两端依然平衡 B.天平左端上升,右端下降
C.天平左端下降,右端上升 D.无法判断
4.(25-26八年级下·新疆和田·期中)如图,底面积为1 m2的长方体放在水平桌面上,重力为7.8×104 N,它对桌面的压力是_______N。若沿如图甲所示的虚线去掉一半,其余部分不动,这时它对桌面的压力是_______N,压强是_______Pa。如果沿如图乙所示的虚线去掉一半,其余部分不动,这时它对桌面的压力是_______N,压强是_______Pa。
5.(25-26八年级下·四川宜宾·期中)重为5N的物体在20N的水平压力作用下静止在竖直墙壁上,物体对墙面的压力为________N,当水平力减小为原来的一半,物体恰好沿竖直墙壁匀速下滑,则物体受到的摩擦力为________N。
6.(25-26八年级下·河北邢台·期中)如图所示,活塞式抽水机是利用_______来工作的,在标准大气压下,最多可以把水抽高_______m。(标准大气压取,g取,水的密度为)
7.(25-26八年级下·四川南充·期中)同种材料制成的甲、乙两个正方体放在水平桌面上,如图A所示。甲、乙两物体对桌面的压强分别为20Pa和10Pa,则甲、乙的边长之比为_________;如果把甲放在乙的上面,如图B所示,此时乙对桌面的压强为_________Pa。
8.(25-26八年级下·河南信阳·月考)如图所示,装有适量水的烧杯静止在斜面上,一小球浸没在水中且保持静止状态。请在图中画出:
(1)小球所受浮力的示意图(作用点在小球的重心O处);
(2)烧杯对斜面的压力的示意图。
9.(25-26八年级下·新疆伊犁·期中)如图所示,一个未装满水的密闭矿泉水瓶,先正立放在水平桌面上(图甲),再倒立放置(图乙)。已知瓶盖的面积是,瓶底的面积是,空瓶的质量为40g,瓶子厚度忽略不计。求:
(1)倒立放置时瓶盖所受水的压强;
(2)正立放置时矿泉水瓶对桌面的压强;
10.(25-26八年级下·湖南长沙·期中)小雅游泳时发现:站在齐胸深的水中感觉呼吸略微有些困难,越往深水区走,这种感觉越明显;她还发现,虽然都是齐胸深的水,在游泳池中和在海水中的感受也有所不同。
(1)小雅由此初步提出了两个猜想:
猜想一:液体压强大小可能与深度有关;
猜想二:液体压强大小可能与_______有关。
(2)小雅决定通过实验一探究竟,组装器材时,有两块形状相同的橡皮膜,将相同的小球分别放在两橡皮膜上时形变程度如图甲所示。为了能更好反映压强的细微差别,小雅应选择橡皮膜_______(选填“A”或“B”)。
(3)组装好器材后,若还没有按压橡皮膜,U形管两侧液面就存在一定的高度差,则接下来的操作应是_______(选填下面的选项)。
A.向U形管高液面一侧注入适量红水
B.从U形管高液面一侧抽出适量红水
C.拆除软管重新安装
(4)小雅控制变量完成了图乙、丙两次操作。观察现象,你能得出什么结论:_____。
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