第十章 浮力 复习讲义 基础版-2025-2026学年人教版物理八年级下册
|
2份
|
78页
|
471人阅读
|
12人下载
普通
摘要:
该初中物理浮力单元复习讲义通过思维导图和框架图系统构建知识体系,以“浮力产生原因-影响因素-阿基米德原理-浮沉条件及应用”为主线梳理核心知识点,并用对比表格归纳浮沉状态与密度关系、题型分类等内容,清晰呈现重难点及内在逻辑。
讲义亮点在于19个分层题型设计,从基础的“辨析物体是否受浮力”到综合的“浮力与压强综合问题”,结合实验探究题(如探究阿基米德原理操作步骤)和图像分析题(如浮力与深度关系图像),培养科学思维和科学探究素养。48道真题实战题覆盖不同难度,基础学生可掌握方法,优秀学生能拓展提升,为教师精准教学和学生自主复习提供有力支持。
内容正文:
2025-2026学年人教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】
第十章
浮力【期末复习讲义】-基础版
『导图+知识梳理+19个题型讲练+真题实战练 共48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
辨析物体是否受到浮力的作用
题型二
浮力的方向及产生原因
题型三
称重法测浮力的大小
题型四
探究浮力大小与液体密度的关系
题型五
探究阿基米德原理实验装置和操作步骤
题型六
利用阿基米德原理计算浮力、密度及质量
题型七
二次称重法测量密度
题型八
浮力与深度的图像关系
题型九
物体沉浮状态与浮力、重力和体积的关系
题型十
根据物体的浮沉状态判断密度大小
题型十一
物体在不同液体中的浮沉比较浮力和密度的大小
题型十二
密度计原理及应用
题型十三
盐水选种的原理
题型十四
轮船的原理
题型十五
潜水艇的原理
题型十六
气球和飞艇的原理
题型十七
浮力与液面升降问题
题型十八
浮力与压强的综合问题
题型十九
与浮力相关的设计实验
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 浮力产生的原因
1.浮力产生的原因:
(1)浮力:浸在液体或气体里的物体受到液体或气体竖直向上的托力叫做浮力;
(2)浮力的产生原因:物体下表面受到向上的压力大于物体上表面受到的向下的压力即F浮= F向上-F向下;
(3)浮力方向:竖直向上,施力物体是液(气)体。
重点:
(1)对"浸在"的理解
“浸在”包括“部分浸入”和“全部浸入(即浸没)”两种情况。也就是说,不管是在液体表面漂浮的物体,还是在液体内部悬浮或者沉底的物体,都受到浮力的作用。
(2)称重法测浮力原理
如图所示,对浸在液体中的物体受力分析:物体受竖直向下的重力G、竖直向上的浮力F浮、弹簧测力计对它竖直向上的拉力F,在这三个力的作用下,物体处于静止状态,因此有G=F浮+F,变形得F浮=G-F。
两种特殊情况下的浮力
(1)物体漂浮时的浮力(图甲):物体漂浮时,上表面不受液体压力,因此F浮= F向上。
(2)不受浮力的情况(图乙):浸在液体中的物体不一定都受到浮力的作用,当物体的下表面与容器底部(或河床等)紧密贴合时,液体对它没有向上的压力,即F向上 = 0N,这时物体不受浮力的作用,如插入河床中的木桩、桥墩等。
知识点二 探究浮力的大小跟哪些因素有关
考点分析:
(1)比较图中丙和丁,说明浮力的大小与物体浸没的深度无关。
(2)比较图中丁和戊,说明浮力的大小与液体密度有关,物体浸在液体中的体积相同时,液体密度越大,物体所受的浮力越大。
(3)比较图中的乙和丙,说明浮力的大小与物体浸在液体中的体积有关,液体密度相同时,物体浸在液体中的体积越大,物体所受的浮力就越大。实验方法:控制变量法。
(4)在探究过程中,要沿竖直方向拉弹簧测力计,并且物体不能与容器的底部和侧壁接触。
(5)浮力的大小计算F浮=G-F。实验时若先将物体放入水中测拉力,再测量物体的重力,则会使浮力测量偏大。
(6)物体的密度计算:由,可得。
(7)盐水的密度计算:由,可得。
知识点三 阿基米德原理的应用
1.阿基米德原理的应用:
(1) 阿基米德原理:浸入液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力;
(2)公式表示:F浮=G排=m排g =ρ液gV排;
(3)适用条件:液体(或气体)。
重点:
对阿基米德原理的理解
(1)物体“浸在液体中”包括“全部浸入(即浸没)”和“部分浸入”两种情况。不论物体是浸没还是部分浸入在液体里都受到浮力。
(2)浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。
①浸没时:V排=V浸=V物,此时物体受到的浮力等于排开液体的重力,即F浮=G液=ρ液gV排=ρ液gV浸=ρ液gV物。
②部分浸入时:V排=V浸<V物,F浮=ρ液gV排=ρ液gV浸<ρ液gV物。
③另一种特殊情况(如图所示):橡皮泥做成圆球型沉底,此时V排=V球=V泥,F浮<G泥;而做成船型可以漂浮在水面上,此时V排>V船=V泥,F浮=G船=G泥,说明空心物体的V排应该包含浸没部分的体积加上浸没部分所围的空心部分体积。
(3)同一物体浸没在不同的液体中时,由于液体的密度不同,物体受到的浮力也不同。根据公式F浮=ρ液gV排,浸没时,V排=V物,当ρ液不同时,浮力也随之变化。
(4)阿基米德原理同样适用于气体。
(5)由F浮=G排=m排g=ρ液gV排可以看出,浮力的大小只和ρ液、V排有关,与物体的形状、密度、浸没在液体中的深度及物体在液体中是否运动等因素无关。
重点:
船体的排水量
(1)排水量是指排开水的质量,是用来表示船舶尺度大小的重要指标,是船舶按设计要求装满货物(满载)时排开水的质量。排水量通常用吨位来表示,所谓排水量吨位,是指船舶在水中所排开水的吨数。
(2)已知船舶的排水量,则可以利用阿基米德原理计算船舶满载时所受到的浮力:F浮=G排=m排g。
知识点四 实验验证阿基米德原理
考点分析:
(1)倒入溢水杯中的水,水面必须与溢水口恰好相平,若溢水杯中水未装满,会导致测出的小石块排开的水的重力偏小。
(2)为寻求普遍规律,本实验应换用不同的小石块或液体多次进行实验。
(3)本实验为避免因沾水而使测得的小石块重、空桶重偏大,应先测小石块重、空桶重,测量顺序不能颠倒。
(4)石块未完全浸没对实验结果没有影响,溢水杯如果未装满对实验结果有影响。
(5)实验改进:如图乙所示,将装满水的溢水杯放在升降台C上,用升降台来调节溢水杯的高度,当逐渐调高升降台时,随着重物浸入水中的体积变大,比较弹簧测力计A的示数变化量ΔFA和弹簧测力计B的示数变化量ΔFB,它们的大小关系是ΔFB=ΔFA,从而证明了F浮=G排。
(6)得出结论:小石块受到的浮力等于它排开水的重力。
知识点五 物体的浮沉条件及应用
1.物体的浮沉条件及其应用:
前提条件:物体浸没在液体中,且只受浮力和重力。
重点:
物体的浮沉情况归纳
状态
浮沉条件
特点
浮力和物体重力比较
物体密度和液体密度比较
上浮
F浮>G
ρ液>ρ物
处于非平衡状态,分析运动状态变化的过程
下沉
F浮<G
ρ液<ρ物
悬浮
F浮=G
ρ液=ρ物
处于平衡状态,根据平衡条件进行分析
漂浮
F浮=G
ρ液>ρ物
沉底
F浮<G
(F浮+F支=G)
ρ液<ρ物
重点:
漂浮问题的几个规律:
(1)物体漂浮在液体中,所受的浮力等于它受的重力;
(2)同一物体在不同液体里漂浮,所受浮力相同;
(3)同一物体在不同液体里漂浮,在密度大的液体里浸入的体积小;
(4)漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,物体密度就是液体密度的几分之几;
(5)将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力,外力等于液体对物体增大的浮力。
2.浮力的利用:
(1)调节浮力的大小:采用“空心”增大体积,从而增大浮力,使物体能漂浮在液面上,如轮船采用了把它做成空心的办法,使它能够排开更多的水,增大浮力,使轮船能漂浮在水面上;
(2)潜水艇:潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重来实现的;
(3)气球和气艇:气球和飞艇,体内充有密度小于空气的气体(氢气、氦气、热空气),通过改变排开空气的体积(也是自身的体积)即可实现升降;
(4)密度计是利用物体漂浮时浮力等于重力的原理制成的(F浮=G)。
第二部分 精讲变式 融会贯通
题型讲练一 辨析物体是否受到浮力的作用
【例1】(25-26八年级下·重庆万州·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 B.物体只有浸入液体中,才会受到浮力的作用
C.浮力的方向总是竖直向上的 D.漂浮在水面的木块比沉在水底的铁球受到的浮力大
【答案】C
【详解】AC.浮力本质是液体上下表面压力差,浸没在液体底部、下沉的物体,上下表面依然存在液体压力差,仍然受到浮力,不是只有浮在液面的物体才受浮力。并且压力差的方向永远竖直向上,即浮力方向始终竖直向上。故A错误,C正确;
B.物体浸入气体,同样会受到浮力,比如热气球、孔明灯,故B错误;
D.由阿基米德原理,可知浮力大小和液体密度、排开液体体积有关。不知道木块、铁球谁排开水的体积更大,无法比较浮力大小,故D 错误。
故选 C。
【变式】(24-25八年级下·山东济南·期中)不同鱼缸里的两条鱼,趴在水底争论不休,它们说法正确的是( )
A.甲鱼缸的鱼说压强是由水的重力产生的,所以它受压强小
B.乙鱼缸的鱼说压强与深度有关,所以它受压强大
C.甲鱼缸的鱼说只要在水里的东西都受到浮力的作用
D.乙鱼缸的鱼说水底的石头没有浮起来,石头没受到浮力
【答案】B
【详解】AB.液体压强是由液体的重力和流动性共同产生的,并非只由重力产生;由图可知,乙所处的深度较深,水的密度一定,根据可知,乙受到的压强大,故A错误,B正确;
C.如果物体底面埋在淤泥下,不能与水接触,因此物体没有受到水对其向上的压力,根据浮力产生的原因可知物体不受浮力作用,故C错误;
D.水底的石头若没有与容器底紧密接触,会受到浮力,只是浮力小于重力才未浮起,故D错误。
故选B。
题型讲练二 浮力的方向及产生原因
【例2】(25-26八年级下·福建厦门·期中)洗手盆底部的出水口塞着由橡胶制成的水堵头,洗手盆中装着一定质量的水,洗手盆侧壁A点在水面下,柱状物体M被完全压入水中,如图所示,关于上述情境,下列说法正确的是( )
A.水堵头有受到水的浮力作用
B.洗手盆侧壁A点受到水的压力方向是竖直向下
C.物体M受到水施加压力的合力方向是竖直向上
D.物体M受到重力、水向上的压力、水向下的压力、浮力而静止
【答案】C
【详解】A.浮力的本质是物体上下表面受到液体的压力差。水堵头塞在出水口,底部没有水,只有上表面受到水向下的压力,不存在向上的压力差,因此不受浮力,故A错误;
B.液体对接触面的压力方向始终垂直于接触面指向被压物体,A点在洗手盆倾斜的侧壁上,受到水的压力方向垂直侧壁斜向左,故B错误;
C.浮力就是液体对浸在水中的物体所有压力的合力,浮力的方向始终竖直向上,因此物体M受到水的压力的合力方向竖直向上,故C正确;
D.浮力本身就是水对物体所有压力的合力,受力分析时不能重复将“水的上下压力”和“浮力”同时列为物体受到的力,故D错误。
故选C。
【变式】(25-26八年级下·山东济宁·期中)如图所示,一烧杯里盛有水,小球在水中漂浮,烧杯放在斜面上静止。请画出小球所受到的浮力以及斜面所受到的压力的示意图。(O点为小球的重心)
【答案】
【详解】从O点画一条带箭头的线段,箭头向上,标上;从接触面上的点画一条带箭头的线段,箭头垂直指向斜面,标上,如图所示:
题型讲练三 称重法测浮力的大小
【例3】(24-25八年级下·吉林长春·月考)如图所示是物理兴趣小组探究“影响浮力大小的因素”的实验,根据该实验探究数据,请你回答下列问题:
(1)如图甲,小明把一个空的饮料罐缓慢按入水中,感觉用力越来越大,由此猜想;浮力大小可能与排开水的体积有关,于是他设计了如图乙所示的实验步骤。在乙的D图中,用力的示意图把此时物体所受浮力的三要素表示出来。
(2)图乙B中物体所受浮力F浮=__________N;分析图ABC,说明浮力的大小与_________有关;
(3)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__________两图的装置来探究;
(4)比较D、E两图可以得到排开液体的体积相同时,________越大,物体所受浮力越大;
(5)用图示实验数据可测出盐水的密度是__________________kg/m3。
(6)小明又找来溢水杯和电子秤,他将装满水的溢水杯放到电子秤上,再用手提着一个铝块,将其缓慢浸入溢水杯中,如图丙所示,从铝块底部入水到浸没的过程,电子秤的读数将_________。
【答案】(1)
(2) 1.6 物体排开液体的体积
(3)C、D
(4)D、E
(5)
(6)不变
【详解】(1)根据称重法,D图中浮力
浮力三要素:作用点在物体重心,方向竖直向上,大小为4N,按要求画出示意图即可。
(2)称重法得B图浮力
A、B、C三次实验液体密度相同,物体排开水的体积不同,浮力不同,说明浮力大小与排开液体的体积有关。
(3)探究浮力和浸没深度的关系,需要控制液体密度、排开液体体积相同,仅改变深度,C、D两图都浸没在水中,排开体积相同,深度不同,满足要求,。
(4)D、E两图中,物体排开液体体积相同,盐水密度更大,物体浮力更大,因此得到结论:排开液体体积相同时,液体密度越大,物体所受浮力越大。
(5)物体浸没水中浮力
由得
物体浸没盐水中浮力
排开体积不变,因此
(6) 溢水杯原本装满水,铝块浸入时,溢出的水全部流出;根据阿基米德原理,铝块受到的浮力等于溢出水的重力,根据力的作用相互性,铝块对水的压力等于浮力,也就是等于溢出水的重力,因此溢水杯总重力不变,电子秤读数不变。
【变式】(25-26八年级下·上海杨浦·期中)在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”时,某实验小组的同学提出了如下猜想:
猜想a:浮力大小与物体浸没在液体中的深度有关。
猜想b:浮力大小与物体浸在液体中的体积有关。
猜想c:浮力大小与液体的密度有关。
(1)实验前,弹簧测力计应在______方向上调零。实验时,把物体挂在弹簧测力计上,当物体静止时,读出弹簧测力计的示数,此时弹簧测力计的示数______(选填“A.大于”“B.小于”或“C.等于”)物体所受的重力;
(2)如图甲所示,在弹簧测力计下悬挂一个高为6cm的长方体物块(可塑),测出其重力。将它缓慢浸入水中,记录悬停在A、B、C、D、E这五个位置时弹簧测力计的示数和深度h。请根据实验数据,在图乙中画出物块所受的浮力随h变化的图像;
(3)分析图像可知:浸没前,h增加,______;浸没后,h增加,______(均选填“A.变大”“B.变小”或“C.不变”);由此可以验证猜想a是______(选填“A.正确”或“B.错误”)的;
(4)分析A、B、C三次实验可知:浮力大小与物体浸入液体中的体积______(选填“A.有关”或“B.无关”);
(5)若继续探究浮力的大小与液体密度的关系,还需添加一种材料:______;
(6)若把此物块捏成高为6cm的圆锥体,重复上述实验。两次实验所得的浮力随h变化的图像______(选填“A.相同”或“B.不同”)。
【答案】(1) 竖直 C
(2)
(3) A C B
(4)A
(5)不同密度的液体
(6)B
【详解】(1)由于实验中重力和拉力都在竖直方向上,因此弹簧测力计应在竖直方向上调零。
当物体静止时,物体受到弹簧测力计的拉力与物体的重力是一对平衡力,大小相等,因此弹簧测力计的示数等于物体所受的重力,故选C。
(2)由图可知,物体的重力为1.0N,根据称重法可得物体在A、B、C、D、E这五个位置时,受到的浮力分别为
在图乙中画出物块所受的浮力随h变化的图像。
(3)由图甲和图乙可知,浸没前,h增加,变大,故选A;
浸没后,h增加,不变,故选C;
由此可知,浮力与浸没深度无关,猜想a是错误的,故选B。
(4)A、B、C三次实验中,液体密度相同,浸入液体的体积不同,浮力不同,说明浮力大小与物体浸入液体中的体积有关,故选A。
(5)若继续探究浮力的大小与液体密度的关系,需保持排开液体的体积不变,改变液体的密度,因此还需要添加不同密度的液体。
(6)若把此物块捏成高为6cm的圆锥体,在浸没前,h变化相同时,排开液体的体积变化量不同,由可知,受到的浮力变化量不同;重复上述实验。两次实验所得的随h变化的图像是不同的。
题型讲练四 探究浮力大小与液体密度的关系
【例4】(25-26八年级下·山东枣庄·期中)实验小组探究浮力大小与哪些因素有关的实验过程如图所示。
(1)实验时,应先将弹簧测力计在________方向调零;a中将圆柱体铁块缓慢浸入水中,随着深度增加,弹簧测力计示数逐渐变小,铁块受到的浮力逐渐________,表明浮力与深度有关;铁块浸没后,继续增加深度,弹簧测力计示数不变,表明浮力与深度无关,前后结论不一致。分析发现以上实验某过程中同时改变了深度和________;下图中能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体铁块下表面到水面距离h关系的图像是________(选填序号)。
A B.
C. D.
(2)改用b中的物块继续探究,此物块重________ N,c、d中物块所受浮力均为________ N。由此可知,浸在同种液体中的物体所受浮力大小与浸在液体中的深度________关;
(3)根据b、d、e三次实验可知,浸在同种液体中的物体所受浮力大小与排开液体的体积有关,排开液体的体积越大,所受浮力________。分析b、________三次实验可知,排开液体的体积相同时,物体所受浮力大小与液体密度有关;
(4)若将b中的物体换成相同材料的球体,则不能完成b、c、d三次实验的探究,具体理由是________。
【答案】(1) 竖直 变大 排开液体的体积 D
(2) 3.6 1.4 无
(3) 越大 e、f
(4)球体无法做到排开液体的体积不变的同时改变浸入深度
【详解】(1)[1]此实验弹簧测力计竖直使用,因此先在竖直方向调零。
[2]根据称重法,铁块重力G不变,弹簧测力计示数变小,说明铁块受到的浮力变大。
[3]铁块浸没前,深度增加的同时,排开液体的体积也增大了,没有控制变量,因此前后结论矛盾。
[4]物体未浸入时,拉力,起点在纵轴不为零处。随h增大,物体浸入体积变大,浮力变大,拉力F逐渐减小;物体完全浸没后,排开体积不变,浮力不变,拉力F保持不变,因此变化是“先降后平”,对应图像D。
(2)[1]弹簧测力计分度值为0.1N,物块重力读数为3.8N。
[2]c、d中拉力都为2.4N,浮力
[3]两次浮力相等,浸入深度不同,说明浸在同种液体中的物体,浮力大小与浸入深度无关。
(3)[1]b、d、e三次实验,e图中物体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,可以得到浸在同种液体中的物体所受浮力大小与排开液体的体积有关,排开液体的体积越大,所受浮力越大。
[2]要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b、e、f。
(4)本实验b、c、d探究浮力与深度的关系,需要控制排开液体的体积不变,只改变深度;原椭球形物块可以通过横竖放置,实现排开液体的体积不变、下表面深度不同”,但球体无法做到排开液体的体积不变的同时改变浸入深度,不能控制变量,因此无法完成探究。
【变式】(25-26八年级下·福建三明·期中)如图,在探究“影响浮力大小的因素”的实验中,晓理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水和某液体中,记录弹簧测力计示数在表中。
实验步骤
A
B
C
D
E
F
测力计示数/N
2.7
2.2
1.9
1.7
1.7
1.9
(1)分析比较实验步骤A和____________三组数据,可得出:浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(2)计算比较图C、F两步骤中金属块所受浮力的大小相同,晓理得出浮力的大小与液体密度无关的结论,你认为这个结论是____________的(选填“正确”或“错误”),理由是____________。
【答案】(1)D、E
(2) 错误 没有控制排开液体的体积相同
【详解】(1)浮力大小与物体排开液体的体积和液体密度有关,研究浮力大小与物体浸没在液体中的深度的关系,要控制这两个因素不变,故分析比较实验步骤A和D、E。
(2)研究浮力的大小与液体密度的关系,要控制排开液体的体积相同,图C、F两步骤中金属块排开液体的体积不同,故得出浮力的大小与液体密度无关的结论是错误的,理由是没有控制排开液体的体积相同。
题型讲练五 探究阿基米德原理实验装置和操作步骤
【例5】(25-26八年级下·上海·期中)某实验小组为了研究浮力大小与物体排开液体重力的关系,进行了下面的实验,如图所示:
(1)实验过程中,根据序号______这两步可计算出物体所受浮力的大小,物体所受的浮力大小为______N,根据序号______这两步可计算出物体排开液体的重力大小。
(2)通过实验数据可以发现,浮力大小______(选填“大于”“小于”或“等于”)物体排开的液体所受的重力大小。
(3)同学们换用不同的物体及不同的液体重复多次实验的目的是______(选填“减小误差”或“寻找普遍规律”)。
(4)另外一个小组进行实验时,溢水杯中液体没有装满,导致测量到的排开液体重力会______(选填“偏大”或“偏小”)。
(5)物体没有完全浸没在水中,______(选填“能”或“不能”)用实验验证阿基米德原理。
(6)如图所示,把一个底面积为的正方体浸没在密度为的液体中,上下表面在液体中的深度分别为,。请从浮力产生的原因角度推导“浸在液体中的物体受到浮力大小等于它排开液体所受重力”这一结论。
【答案】(1) ②③ 0.5 ①④
(2)等于
(3)寻找普遍规律
(4)偏小
(5)能
(6)由图分析可知,正方体上表面受到的压强
由压强公式可得,正方体上表面受到的压力为
同理可得,正方体下表面受到的压力为
根据浮力产生的原因是上下表面的压力差,可得正方体受到的浮力为
正方体浸没在液体中,它排开液体的体积等于正方体的体积,即
则正方体排开液体的质量为
则正方体排开液体的重力为
综上所述可知,即浸在液体中的物体受到浮力大小等于它排开液体所受重力。
【详解】(1)本实验根据称重法,可以求解出物体浸在液体中时的浮力,即,如图,序号②可测出物体的重力为2.0N,序号③可测出物体浸在液体中时的弹簧测力计示数为1.5N,因此物体受到的浮力为
(2)物体排开液体的重力可以由序号①④求得,即
结合(1)得,即物体浸在液体中时受到的浮力大小等于物体排开的液体所受的重力。
(3) 换用不同的物体、不同液体进行多次实验,是为了避免偶然性,总结出普遍适用的规律。
(4) 如果溢水杯没有装满,当物体放入时,水不会立刻溢出,导致实际排开的水没有全部流出,因此收集到的水会偏少,导致测到的排开液体重力会偏小。
(5)阿基米德原理适用于部分浸入或完全浸入的情况,只要知道物体排开液体的体积(通过排水法),就能验证。即使物体没有完全浸没,只要能准确测量浮力和排开液体的重力,依然可以验证该原理。
(6)略
【变式】(25-26八年级下·山东青岛·期中)探究“阿基米德原理”
(1)用弹簧测力计测出空小桶重力 G0。
在弹簧测力计下挂上石块,测出石块重力G1。
将石块浸入装满水的溢水杯中,用小桶收集石块排开的水,弹簧测力计示数将_______,记下弹簧测力计示数F。
(2)用弹簧测力计测出小桶和排出水的总重G总。
利用公式F浮=_______,算出石块所受的浮力为_______N。
(3)利用公式G排=_______,算出石块排开的水受到的重力。
(4)分析数据可知,浸在液体中的物体受到浮力大小等于_______。这就是著名的阿基米德原理,其表达式为_______。
【答案】(1)变小
(2) 1.4
(3)
(4) 排开的液体所受的重力
【详解】(1)石块浸入水中后,受到竖直向上的浮力,石块对弹簧测力计的拉力减小,因此弹簧测力计的示数变小。
(2)本实验用称重法计算石块受到的浮力:已知石块重力为,石块浸没后弹簧测力计拉力为,因此浮力公式为
根据题图数据,石块的重力,弹簧测力计的拉力,则浮力
(3)石块排开的水受到的重力等于桶和排开水的总重力减去空桶的重力,即
(4)由实验可知,浸在液体中的物体受到浮力大小等于它排开的液体所受的重力,表达式为
题型讲练六 利用阿基米德原理计算浮力、密度及质量
【例6】(25-26八年级下·四川广安·期中)在“探究浮力与什么因素有关的关系”的实验中: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)分析图A、B、C,说明浮力的大小与___________有关;
(2)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A图和_________两图的装置来进行操作;
(3)由图可求得圆柱体在水中时受到的浮力最大为________N,圆柱体的体积是___________m3
(4)通过图A、C、E探究出浮力大小与液体的密度有关。他发现还可以计算出盐水的密度,请帮小明计算盐水的密度是___________kg/m3。
【答案】(1)物体排开液体的体积
(2)C 、D
(3) 2
(4)
【详解】(1)由图A、B、C可知,A测物体重力,BC中液体都是水(密度相同),物体浸入液体的体积不同,弹簧测力计示数不同,说明浮力不同,因此探究的是浮力与排开液体体积的关系。
(2)探究浮力与浸没深度的关系,需控制液体密度、排开液体体积相同,改变浸没深度。C、D 中物体均完全浸没在水中,深度不同,弹簧测力计示数相同,可完成探究。
(3)[1]物体完全浸没时浮力最大,则由图A、C可得圆柱体在水中时受到的浮力最大为
[2]由得圆柱体的体积为
(4)由图A、E得物体在盐水中的浮力
物体浸没在盐水中时
盐水的密度是
【变式】(25-26八年级下·山东济宁·期中)图甲是实践小组设计的自动储水箱简图,竖直细杆固定在水箱底部,浮筒可沿细杆上下移动。水箱中水深为0.1 m时,浮筒对水箱底部的压力刚好为零;水深为0.4 m时,浮筒开始接触进水阀门;水深为时,浮筒使进水阀门完全关闭,浮筒所受浮力和水深关系的图像如图乙所示。(,)
(1)水深从到的过程中,浮筒排开水的重力______,水对箱底产生的压强______(均选填“变大”“变小”或“不变”);
(2)阀门完全关闭时,求:
①水对箱底产生的压强;
②浮筒排开水的体积。
【答案】(1) 不变 变大
(2),
【详解】(1)由图乙可知,水深从0.1m到0.4m的过程中,浮筒受到的浮力保持不变;根据阿基米德原理,可得浮筒排开水的重力不变。
该过程中水深逐渐增大,水的密度不变,根据液体压强公式,深度h增大,因此水对箱底产生的压强变大。
(2)由题意可知,阀门完全关闭时水深,根据液体压强公式计算水对箱底的压强:
由图乙可知,阀门完全关闭时,浮筒所受浮力,根据阿基米德原理,变形求解排开水的体积
题型讲练七 二次称重法测量密度
【例7】(24-25八年级下·江苏盐城·月考)同学们在“探究影响浮力大小的因素”实验中,根据日常生活经验提出了以下猜想:
①浮力大小与物体浸入液体中的深度有关;
②浮力大小与物体排开液体的体积有关;
③浮力大小与液体的密度有关。
实验步骤和数据如图所示(,g取10N/kg)
(1)根据实验数据,小聪计算出该物体浸没在水中受到的浮力大小是________N;
(2)为了验证猜想①,分析A与C、D三次实验,得出的结论是:浸没在液体中的物体所受浮力大小与浸入液体中的深度________(选填“有”或“无”)关。
(3)为了验证猜想②,分析A与________三次实验,得出的结论是:浸在液体中的物体所受浮力大小与物体排开液体的体积有关;
(4)小聪为了验证猜想③,分析A与B、E三次实验,得出的结论是:浸在液体中的物体所受浮力大小与液体的密度有关。你认为这样操作是________(选填“正确”或“错误”)的,理由是________________;
(5)进行B、C两次实验中,物体排开水的体积之比为______________;
(6)细心的小红利用实验数据还计算出步骤E中所用盐水的密度是________。
【答案】(1)4
(2)无
(3)BC
(4) 错误 没有控制物体排开液体的体积相等
(5)1∶2
(6)
【详解】(1)由A图可知,该物体的重力为6N,由C、D两图可知,该物体浸没在水中时弹簧测力计的示数为2N,则该物体浸没在水中时受到的浮力为
(2)分析A与C、D三次实验,物体的重力不变,浸没在水中不同深度时,弹簧测力计示数相等,均为2N,根据可知,物体在水中不同深度时,浮力相等,即浸没在液体中的物体所受浮力大小与浸入液体中的深度无关。
(3)为了探究浮力大小与物体排开液体体积的关系,应选择液体密度相同,物体排开液体体积不同的实验进行对比,其中B图中物体排开水的体积小于C图中物体排开水的体积,因此由图可知,应选择A、B、C三次实验。
(4)[1][2]为了探究浮力大小与液体密度的关系,应选择物体排开液体体积相同,而液体密度不同的实验进行对比,由图可知B、E两次实验,液体密度不同,物体排开液体的体积也不同,因此这样操作是错误的,没有控制物体排开液体的体积相等,应选择A、C、E三次实验。
(5)B、C两图中液体都是水,液体密度相等,B图中物体受到的浮力为
C图中物体受到的浮力为
因此进行B、C两次实验中,物体排开水的体积之比为
(6)物体浸没在盐水中时排开盐水的体积等于物体的体积,而物体的体积又等于物体浸没在水中时排开水的体积,即
物体浸没在盐水中时的浮力为
盐水的密度是
【变式】(24-25八年级下·湖南邵阳·期末)明明在探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系时,发现弹簧测力计示数发生了如图甲所示的变化,请回答以下问题:
(1)物体所受重力大小是________N;
(2)在进行甲实验的过程中,物体的运动状态是________;
(3)通过图甲中的实验,可以得出相关的结论为:物体在液体中所受的浮力等于其在液体中排开液体体积所受的________;
(4)为进一步证明图甲实验得出的结论,明明同学继续将物体放入盛满盐水的溢水杯中,记录弹簧测力计示数随浸入盐水中深度的关系,并作出如图乙所示的图像,由图像可知盐水密度为________。
【答案】(1)4
(2)匀速缓慢
(3)重力
(4)1.1
【详解】(1)由图b可知,弹簧测力计的示数是4N,物体所受重力大小是4N。
(2)在进行甲实验的过程中,为了使弹簧测力计的示数稳定,方便读数,弹簧测力计吊着物体匀速缓慢进入水中。
(3)由图b和d得到物体受到的浮力F浮=G-F4=4N-2N=2N
由图a和e得到物体排开液体的重力G排=F5-F1=2.5N-0.5N=2N
所以F浮=G排
可以得到物体在液体中所受的浮力等于其在液体中排开液体体积所受的重力。
(4)物体的体积
根据如图乙所示的图像,没入盐水中深度为3cm时,测力计示数不变,说明物体浸没在液体中,此时受到的浮力F盐水=G-F′示=4N-1.8N=2.2N
盐水密度为
题型讲练八 浮力与深度的图像关系
【例8】(25-26八年级下·山东济宁·期中)小明将一个开口的空易拉罐缓慢竖直按入装满水的深桶中,如图所示。利用力传感器测量浮力,他记录了空易拉罐从接触水面开始,到完全浸没后继续下沉至更深位置的过程中,易拉罐所受浮力随其下表面浸入深度的变化情况。下列图像中,能正确反映这一过程中与关系的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】当易拉罐从接触水面开始到逐渐浸入水中的过程中,其排开液体的体积逐渐增大。由于水的密度和重力加速度是常量,根据阿基米德原理可知,浮力会随着排开液体体积的增大而增大;
当易拉罐完全浸没后,水会进入易拉罐内,导致排开水的体积变小,浮力变小;
最后排开水的体积不变,浮力保持不变。
故选D。
【变式】(25-26八年级下·广东珠海·期中)如图甲所示,烧杯中盛有水,将悬挂在弹簧测力计下的圆柱体从水面上方缓慢浸入水中,弹簧测力计示数F与圆柱体下表面下降高度h的关系如图乙所示。该圆柱体的重力大小为______N,圆柱体的高度为_____cm,该圆柱体完全浸没在水中时受到的浮力大小为_____N。(不考虑液面变化)
【答案】 9 4 6
【详解】由图乙可知,圆柱体在空中时弹簧测力计的示数,由二力平衡条件可知,圆柱体的重力
圆柱体从下表面接触水面时,到完全浸没时拉力不再变化,下降的距离就是圆柱体的高度
圆柱体浸没时弹簧测力计的示数,由称重法可得,该圆柱体浸没在水中时受到的浮力
题型讲练九 物体沉浮状态与浮力、重力和体积的关系
【例9】(25-26八年级下·四川广安·期中)如图甲所示,将一圆柱体木块用细线拴在没有水的容器底部,然后向容器中逐渐加水。图乙是木块所受浮力随容器中水的深度变化的图像。求:
(1)木块的重力为多少?
(2)木块的体积。
(3)木块的密度。
(4)当细线对木块的拉力为2N时,水对容器底的压强。
【答案】(1)6N
(2)1×10-3m3
(3)0.6×103kg/m3
(4)1400Pa
【详解】(1)由图乙可知,水深在6~12cm时,木块浮力保持6N不变,此时木块漂浮,细线拉力为0,根据漂浮条件可得浮力等于重力
(2)由图乙可知,木块完全浸没后,浮力稳定为10N,此时木块排开水的体积等于木块自身体积,根据阿基米德原理
可得木块的体积
(3)根据重力公式计算木块质量
根据密度公式计算木块密度
(4)对木块受力分析,木块静止受力平衡,浮力等于重力与拉力之和
由图乙可知,浮力从6N增大到10N时,水深从12cm增大到16cm,浮力变化量,深度变化量,即浮力每增加1N,水深增加1cm。
当前浮力比6N增加了2N,因此此时水深
根据液体压强公式,水对容器底的压强
【变式】(25-26八年级下·四川广安·期中)如图所示,将一个鸡蛋放入盐水中,鸡蛋悬浮,则鸡蛋的密度______盐水的密度(选填“>”、“=”或“<”)。向盐水中加盐,鸡蛋将上浮直至漂浮,若漂浮后仍继续加盐,鸡蛋所受浮力的大小______。(选填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】 等于 不变
【详解】[1]物体悬浮时,根据物体的浮沉条件,物体的密度等于液体的密度,即鸡蛋的密度 等于 盐水的密度。
[2]鸡蛋漂浮后,始终处于平衡状态,浮力大小等于鸡蛋的重力,继续加盐,盐水密度增大,但鸡蛋的重力不变,因此它受到的浮力大小不变。
题型讲练十 根据物体的浮沉状态判断密度大小
【例10】(25-26八年级下·福建泉州·期中)如图所示,将一个小金桔和一个大李子放入盐水中,静止时小金桔漂浮、李子沉底,则下列说法正确的是( )
A.李子所受浮力更大 B.小金桔所受浮力更大
C.两个物体的浮力一样大 D.小金桔的密度比李子大
【答案】A
【详解】ABC.由图可知,大李子排开盐水的体积比小金桔大,根据可知,大李子所受浮力更大,故A正确,BC错误;
D.根据物体浮沉条件:漂浮物体的密度小于液体密度,沉底物体的密度大于液体密度,因此,小金桔密度更小,故D错误。
故选A。
【变式】(25-26八年级下·山东济南·期中)小丁使用如图所示的装置探究液体内部压强的特点。在容器的左右两侧分别倒入a、b两种液体,当两侧液体静止时橡皮膜不发生形变,由此判断液体a的密度________(选填“大于”“等于”或“小于”)液体b的密度。将一个物体放在液体a中,静止时悬浮,若将其放在液体b中,则该物体静止时处于________状态(选填“漂浮”“悬浮”或“沉底”)。
【答案】 大于 沉底
【详解】[1]将a、b两种不同的液体分别倒入容器左右两边,橡皮膜相平,说明左右两侧液体在橡皮膜处产生的压强相等,左侧液体的深度浅,由可知,。
[2]物体放在液体a中,静止时悬浮,根据浮沉条件
将物体放在液体b中,则该物体静止时处于沉底状态。
题型讲练十一 物体在不同液体中的浮沉比较浮力和密度的大小
【例11】(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。
【变式】(25-26八年级下·福建福州·期中)水平桌面上两个完全相同的容器中分别盛有甲、乙两种液体,将两个完全相同的小球A、B分别放入两容器中,静止时两球位置如图所示,此时液面相平。下列说法正确的是( )
A.甲液体的密度小于乙液体的密度
B.A球受到的浮力大于B球受到的浮力
C.甲液体对容器底部的压强大于乙液体对容器底部的压强
D.盛甲液体的容器对桌面的压力小于装乙液体的容器对桌面的压力
【答案】C
【详解】A.A球在甲中漂浮,说明;B球在乙中悬浮,说明。由于A、B是完全相同的小球,,因此,故A不符合题意;
B.漂浮和悬浮时,浮力都等于小球自身重力,即,。两球重力相等,因此,故B不符合题意;
C. 此时液面相平,说明液体深度h相同,根据液体压强公式,因为,所以,即甲液体对容器底部的压强更大,故C符合题意;
D.容器对桌面的压力等于容器、液体、小球的总重力。容器相同、小球重力相同;液面相平时,A排开甲液体的体积更小,因此甲液体的体积更大,结合,可得甲液体的重力更大,因此盛甲液体的容器对桌面的压力更大,故D不符合题意。
故选C。
题型讲练十二 密度计原理及应用
【例12】(25-26八年级下·山东泰安·期中)在木棒的一端缠绕一些铜丝做成简易密度计,将其放入盛有不同液体的两个烧杯中,静止时如图所示,此时液面高度相同,下列说法中( )
①甲液体的密度小于乙液体的密度
②装有乙液体的烧杯底部所受液体压强较大
③甲烧杯对桌面的压力较大
④密度计在甲杯中受到的浮力等于在乙杯中受到的浮力
A.只有①③正确 B.只有②④正确 C.只有③④正确 D.只有①②④正确
【答案】D
【详解】①④液体和乙液体中的密度计均处于漂浮状态,所受的浮力大小与密度计的重力大小相等,故密度计在两液体中受到的浮力大小相等;甲液体中密度计排开液体的体积比乙大,由可知,甲液体的密度小于乙液体的密度,①④正确;
②已知液面高度相同,且,根据液体压强公式,乙液体对烧杯底部的压强更大,②正确;
③烧杯相同、液面总高度相同,液体体积,因为,所以,且,则,即;烧杯对桌面的压力等于烧杯的重力+密度计的重力+液体的重力,因为烧杯的重力和密度计的重力相同,因此,即乙烧杯对桌面的压力较大,③错误。
综上,①②④正确,故选D。
【变式】(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。
题型讲练十三 盐水选种的原理
【例13】(25-26八年级下·上海杨浦·期中)如图所示,在传统农耕文化中,劳动人民一般采用“盐水选种”的方法挑选种子,选种前需要配制一定浓度的盐水,然后把种子倒入盐水中,漂浮于水面的是次种,沉入容器底的是良种。
(1)漂浮于水面的次种所受浮力______自身重力,沉底的种子受到的浮力______自身重力(前两空均选填“A.大于”“B.小于”或“C.等于”)。盐水选种时所用盐水的密度应______(选填“A.大于所有良种的密度”“B.小于所有次种的密度”或“C.介于良种和次种密度之间”);若要选出更饱满的种子,则需要往盐水中加入适量的______(选填“A.盐”或“B.水”)。
(2)完全浸没的种子下沉过程中浮力______(选填“A.增大”“B.减小”或“C.不变”),理由是____________________________________;
(3)种子静止时,考虑种子个体差异,若良种和次种的质量相同,则______;若良种和次种的体积相同,则______(选填“A.良种受到的浮力较大”“B.次种受到的浮力较大”或“C.良种和次种受到的浮力大小相等”)。
【答案】(1) C B C A
(2) C 完全浸没后,种子排开盐水的体积不变,盐水密度不变,根据,浮力不变
(3) B A
【详解】(1)次种漂浮,根据漂浮条件,浮力等于自身重力; 良种沉底,浮力小于自身重力。选种时盐水的密度需要满足:次种漂浮(),良种沉底(),因此盐水密度应介于良种和次种密度之间。要选出更饱满的种子,需要增大盐水密度,因此应加入适量的盐。
(2)完全浸没的种子下沉过程中,排开盐水的体积不变,盐水密度不变,根据阿基米德原理,浮力不变。
(3)若良种和次种质量相同,次种漂浮,;良种沉底,,因此次种受到的浮力较大。
若良种和次种体积相同,良种沉底, ;次种漂浮,,根据,良种受到的浮力较大。
【变式】(25-26八年级下·福建漳州·期中)如图,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,下列说法正确的是( )
A.良种所受浮力等于重力,次种所受浮力小于重力
B.若要选出更饱满的种子,则需要往盐水中加入适当的盐
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.若良种和次种的体积相同,则全部种子受到的浮力相同
【答案】B
【详解】A.根据物体的浮沉条件,当物体下沉时,其所受的浮力小于自身的重力 。良种沉入容器底,所以良种受到的浮力小于其重力。当物体漂浮时,其所受的浮力等于自身的重力 ,次种漂浮于盐水面,所以次种受到的浮力等于其重力,故A错误;
BC.更饱满的种子”意味着种子的密度更大。盐水选种的原理是利用密度差异进行筛选。目前,密度小于盐水的次种漂浮,密度大于盐水的良种下沉。如果希望筛选出密度更大的种子(即“更饱满”的种子),就需要提高盐水的密度,因此应该适当加入盐,故B正确,C错误;
D.根据阿基米德原理,物体所受浮力的大小等于它排开的液体所受的重力,即
良种沉底,是完全浸没的,所以它排开盐水的体积等于它自身的体积
次种漂浮,是部分浸没的,所以它排开盐水的体积小于它自身的体积
所以即使良种和次种的体积相同,由于它们排开盐水的体积不同 ,所以它们受到的浮力也不同,良种和次种浸在同一盐水中,良种排盐水体积大,良种受到的浮力大,故D错误。
故选B。
题型讲练十四 轮船的原理
【例14】(25-26八年级下·福建漳州·期中)福建舰满载时排水量约为,舰上一架重量的舰载机正在起飞。求:(海水密度取,g取)
(1)福建舰满载时受到的浮力;
(2)舰载机起飞后,福建舰排开水的体积减少了多少。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)福建舰满载时排水量的重力等于福建舰满载时受到的浮力,即
(2)当舰载机起飞后,福建舰受到的浮力减小,排开水的体积减小,浮力减小量等于舰载机的重力,即
公式变形得
所以排开水的体积减小了。
【变式】(25-26八年级下·重庆万州·期中)一艘轮船从东海驶入长江,船身将_______(选填“上浮”或“下沉”)一些;一艘潜水艇从长江潜行到东海时,它受到的浮力将 ________ (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】 下沉 变大
【详解】轮船从东海驶入长江,轮船始终漂浮,所受浮力等于自身重力,轮船重力不变,因此浮力不变,根据,海水密度大于江水密度,在浮力不变时,液体密度减小,排开液体的体积会增大,所以船身将下沉一些。
潜水艇从长江潜行到东海,排开液体的体积等于自身体积,体积保持不变,从长江到东海,液体密度变大,根据,排开液体体积不变,液体密度增大,因此它受到的浮力将变大。
题型讲练十五 潜水艇的原理
【例15】(25-26八年级下·安徽合肥·期中)图中是某同学用烧瓶、橡皮管、玻璃管、橡皮塞制作的潜水艇模型。通过橡皮管吸气或吹气,就可以改变烧瓶的浮沉情况。对该“潜水艇”的说法正确的是( )
A.当对橡皮管吹气时,可以使图中的烧瓶下沉
B.当浸没在水中的烧瓶下沉时,烧瓶排开水的重力变大
C.当浸没在水中的烧瓶下沉时,烧瓶所受的浮力不变
D.使烧瓶上浮逐渐露出水面时,水对烧瓶的浮力逐渐增大
【答案】C
【详解】A.对橡皮管吹气时,烧瓶内气压增大,会排出烧瓶内部分水,模型自身总重力减小,浸没时浮力不变,浮力大于重力,模型上浮,故A错误;
B.浸没在水中的烧瓶下沉时,排开水的体积等于烧瓶自身体积,保持不变;根据可知,排开水的重力不变,故B错误;
C.浸没在水中下沉时,不变、水的密度不变,根据阿基米德原理可知,烧瓶受到的浮力不变,故C正确;
D.烧瓶上浮逐渐露出水面时,排开水的体积逐渐减小,根据阿基米德原理可知,水对烧瓶的浮力逐渐减小,故D错误。
故选C。
【变式】(25-26八年级下·山东潍坊·期中)“中国核潜艇之父”黄旭华为中国核潜艇事业的发展做出了杰出贡献,获得了国家最高科学技术奖。小雨同学深受鼓舞,制作了如图所示的潜水艇模型。不考虑水的阻力,下列分析正确的是( )
A.该模型是通过改变潜水艇的重力实现浮沉的
B.该模型在水下匀速上升时,浮力大于自身重力
C.该模型在水下匀速上升时,受到水的压强变大
D.向内推注射器活塞,可排出试管中的水,实现潜水艇下沉
【答案】A
【详解】A.潜水艇模型通过注射器向试管中充气或抽气,来改变试管内的水量,从而改变自身重力。浮力不变时,改变重力即可实现浮沉。因此,模型是通过改变自身重力实现浮沉的,A正确;
模型在水下匀速上升时,处于平衡状态,受到的浮力与自身重力是一对平衡力,大小相等。因此浮力等于重力,B错误;
模型在水下匀速上升时,深度减小,根据液体压强公式,水的压强会变小,C错误;
向内推注射器活塞,会向试管内压入空气,排出试管中的水,使模型的重力减小,重力小于浮力,模型会上浮,而非下沉,D错误。
故选A。
题型讲练十六 气球和飞艇的原理
【例16】(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
【变式】(25-26八年级下·全国·课后作业)如图所示,某次表演用的热气球大小基本不变,表演时在热气球下方开口处燃烧液化气,使热气球内部气体温度升高,密度_____,热气球总重力______,所受的浮力______(前三空均选填“变大”“变小”或“不变”);在热气球加速上升的过程中,它受到的浮力_____(选填“大于”“等于”或“小于”)重力。
【答案】 变小 变小 不变 大于
【详解】[1]当燃烧液化气使热气球内部气体温度升高时,气体受热膨胀。由于热气球下方是开口的,膨胀后的部分气体会溢出气球。这意味着气球内部气体的质量减小,而气球的体积(容积)基本不变。根据密度公式 ,质量减小,体积不变,所以内部气体的密度变小。
[2]热气球的总重力等于球皮、吊篮以及内部气体的重力之和。由于内部一部分气体受热溢出,内部气体的质量减小,导致热气球的总质量减小。根据,热气球的总重力变小。
[3]热气球浸没在空气中,其受到的浮力取决于外部空气的密度和热气球排开空气的体积。题目中提到“热气球大小基本不变”,说明排开空气的体积不变;外部空气密度空气也不变。因此,热气球所受的浮力不变。
[4]热气球在竖直方向上受到向上的浮力和向下的重力。当热气球加速上升时,说明它受到的合力方向向上。即向上的力(浮力)必须大于向下的力(重力),所以浮力大于重力。
题型讲练十七 浮力与液面升降问题
【例17】(25-26九年级上·辽宁辽阳·开学考试)如图所示,开始时图甲中冰块位于容器底部,图乙中冰块漂浮于水面,冰块上方均放置有一小铁块。当冰块熔化完后,图甲中的水面与开始时相比将会______(选填“上升”“下降”或“不变”);图乙中的水面与开始时相比将会______(选填“上升”“下降”或“不变”)。
【答案】 下降 下降
【详解】[1]如图甲所示,冰块没有熔化时,冰块和铁块排开水的体积为,当冰块熔化完后,质量不变,冰熔化成水的体积为
铁块沉底,故冰熔化成水所占的体积与铁块排开水的体积为,由于冰的密度小于水的密度,故,故,即甲中的水面与开始时相比将会下降。
[2]将冰块与铁块当成一个整体,如图乙所示,冰块没有熔化时,冰块与铁块这个整体漂浮在水面上,故冰块和铁块所受的浮力为
冰块完全熔化成水时,这个整体的总重力不变,但是铁块沉底,容器底部对铁块有支持力,这个整体受到了竖直向下的重力,竖直向上的浮力,和容器底部对铁块有支持力,这个整体的浮力变小,故整体排开水的体积变小;图乙中的水面与开始时相比将会下降。
【变式】(24-25八年级下·江苏南通·期末)物体在液体中运动的速度越大,受到液体的阻力越大。一金属球由静止落入足够深的水中,金属球在下落的过程中受到的合力( )
A.始终不变 B.先变小后不变
C.先变小后变大 D.始终变小
【答案】B
【详解】一金属球由静止落入足够深的水中,浸没前浮力增大,阻力也增大,合力等于重力减去浮力与阻力,因而合力减小,当浸没后浮力不变,此时速度增大,阻力增大,故重力减去浮力与阻力的合力减小,当合力为0时,受力平衡,做匀速直线运动,速度不变,阻力不变,故合力不变。因而合力先减小后不变,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
题型讲练十八 浮力与压强的综合问题
【例18】(25-26八年级下·山东济宁·期中)如图所示,装有足量水的薄壁柱形容器放在水平桌面上,水中有一个边长为10 cm、重为的正方体物块(且该物块不吸水),被细线系着浸没于水中。已知容器重为10N,容器与桌面的接触面积为,则剪断细线后,物块将_______(选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”);当物块最终静止时,水对容器底部的压强变化量为_______Pa。(,取)
【答案】 上浮 200
【详解】物块完全浸没时受到的浮力为
因为物块的重力,所以,剪断细线后物块将上浮。
物块最终漂浮在水面,此时受到的浮力等于其重力,即
浮力的变化量为
对于柱形容器,水对容器底部压力的变化量等于浮力的变化量,即
因此,水对容器底部压强的变化量为
【变式】(25-26八年级下·山东济宁·期中)如图放在水平桌面上的甲、乙两个完全相同的容器,装有不同的液体,将两个完全相同的长方体A、B分别放入容器的液体中,静止时两个容器的液面恰好相平,则下列判断正确的是( )
A.物体受到的浮力 B.液体对容器底的压强
C.容器对桌面的压力 D.物体下表面受到液体的压力
【答案】B
【详解】A.A、B是两个完全相同的长方体,重力相等。根据图示可知,A悬浮,B漂浮,所以其所受的浮力与其自身的重力相等,故,故A错误;
B.由于A悬浮,则;B漂浮,则;所以,容器底的深度相同,根据可知,液体对容器底部的压强,故B正确;
C.容器对桌面的压力
两容器完全相同,故又相同;,液体体积,
因,故,又,由可知,,因此,故C错误;
D.因为物体上、下表面受到液体的压力差等于物体受到的浮力,因此甲下表面受到的压力大于浮力;乙上表面受到的压力为零,因此乙下表面受到液体的压力等于浮力,即,故D错误。
故选B。
题型讲练十九 与浮力相关的设计实验
【例19】(2024·吉林松原·模拟预测)顿顿同学把一个不易形变的塑料盒的盒口用橡皮膜紧密封闭,制成了如图甲所示的探头,保证探头上表面水平而且橡皮膜向下,浸入柱形容器的水中,如图所示,进行了乙、丙、丁三次实验。
(1)如图乙实验中,探头静止时容器中水的高度是。橡皮膜发生的是______形变。
(2)丙实验中,探头上压了一个空玻璃杯,静止时,容器中水面的高度是。如果容器的底面积是S,水的密度是,则玻璃杯的质量m=______。
(3)丁实验中,玻璃杯沉入杯底,探头静止时,容器中水面的高度是,则玻璃杯的密度______。
(4)如果改成按乙、丁、丙的顺序实验,测得的玻璃杯的密度值会______(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。(忽略改变顺序后,橡皮膜变化的差异)
【答案】(1)弹性
(2)
(3)
(4)不变
【详解】(1)橡皮膜有弹性,发生的形变为弹性形变。
(2)比较乙、丙两图可知,都是漂浮,受到的浮力都等于自重,则两图中浮力的变化量等于玻璃杯的重力,两图中浮力的变化量
所以玻璃杯的重力为
则玻璃板的质量
(3)玻璃杯的体积为
玻璃杯的密度为
(4)如果改成按乙、丁、丙的顺序实验,虽然玻璃杯带水,但容器中的液面高度不变,测得的玻璃杯的密度值会不变。
【变式】(24-25八年级下·山东德州·期末)为了探究物体的浮沉条件,实验室提供了如下器材:弹簧测力计、量筒、烧杯、金属块、木块、细线、水及其他简单辅助器材。
第一小组:探究金属块的下沉条件。实验中,他们用两种方法测量了物体受到的浮力:
(1)方法1:称重法。测量过程及示数如图(甲)所示,则空气中金属块的重力为______N,金属块所受的浮力为______N;
(2)方法2:阿基米德原理法。测量过程与示数如图(乙)所示,读出排开水的体积为______m3,根据F浮=G水=ρ水gV排,可计算出浮力为______N;
第二小组:探究木块上浮的条件。
(3)要测量木块浸没时的浮力,你准备选用上述两方法中的方法______(“1”或“2”),并简要说明操作中还应采取的措施______。
【答案】 2.2 0.2 2×10-5 0.2 2 使用助沉法,用细针使木块完全浸没
【详解】(1)[1]从图甲可以看到,测力计的量程是0.2N,指针指在刻度2往下第一个刻度,它的读数是2.2N,即空气中金属块的重力为2.2N。
[2]从甲中的右图可以看到,金属块完全浸没在液体中,测力计拉着它,对金属块受力分析,它受到重力、浮力、测力计的拉力作用,而处于平衡状态,这三力平衡,从测力计上可知拉力的大小是2N,由[1]解析可知,金属块的重力为2.2N,设浮力大小是F浮,由三力平衡可得到关系式
代入数据可得
解得,金属块所受的浮力为0.2N。
(2)[3]从图乙可以看到,量筒的量程是0~50mL,分度值是2mL,没放入金属块时,液体的体积是20mL,放入金属块后,液面的指示位置是40mL,这是液体和金属块的总体积,那么金属块的体积是
金属块的体积是2×10-5m3,这也是排开水的体积,排开水的体积是2×10-5m3。
[4]由[3]解析可知,排开水的体积是2×10-5m3,根据F浮=G水=ρ水gV排,可计算出浮力是
可计算出浮力是0.2N。
(3)[5] [6]由于木块密度小于水,在水中是漂浮,假设用方法1去做实验,木块是漂浮在水中的,即使用细针使木块完全浸没,对木块受力分析,它受到重力、浮力、针的压力、还可能有测力计的拉力,这几个力平衡,由于不知道针的压力,只知道重力和测力计的拉力大小,这是不能得知浮力的大小,所以方法1不可行;假设用方法2去做实验,用细针使木块完全浸没,是可得知木块排开水的体积,水的密度也知道,那么可根据阿基米德原理,知道木块浸没时的浮力,所以方法2可行;操作中应采取的特别措施是使用助沉法,用细针使木块完全浸没。
第三部分 拓展拔高 实战攻坚
1.(25-26八年级下·重庆·期中)如图所示,跨学科实践小组制作了一个简易密度计,由粗细均匀的圆柱形标度杆(横截面积)和底部配重组成,总质量。将其放入水中静止时,液面在标度杆上的位置标记为。关于该密度计,下列说法正确的是( )
A.该密度计放入密度为的酒精中时,浸入液体的深度比在水中时少5cm
B.该密度计的刻度是均匀的,相邻刻度线间的距离相等
C.若将该密度计放入密度为的盐水中,排开盐水的质量仍为20g
D.若只在底部增加配重,密度计测量液体密度时的精确度会降低
【答案】C
【详解】A.密度计始终漂浮,浮力等于重力,即
可得浸入深度
在水中
在酒精中
酒精中浸入深度比水中多了5cm,故A错误;
B.由可知,h与成反比,不是线性关系,因此密度计的刻度是不均匀的,上疏下密,故B错误;
C.密度计在盐水中仍漂浮,浮力等于密度计重力,根据阿基米德原理,则排开盐水的质量等于密度计的质量,排开盐水的质量仍为20g,故C正确;
D.由可知,在两种不同液体中,浸入深度h变化量,增加配重后,密度计总质量m增大,相邻两刻度间距离增大,精确度会升高。
故D错误。
故选C。
2.(25-26八年级下·四川广安·期中)以下是浮力知识的应用,下列说法正确的是( )
A.一艘轮船在海里和河里航行时,所受浮力一样大
B.一艘轮船在海里和河里航行时,在海里受的浮力大
C.气象气球能升空,是因为里面充入的是密度大于空气的气体
D.密度计在不同液体中漂浮,其刻度是均匀的
【答案】A
【详解】AB.轮船在海里和河里都处于漂浮状态,根据漂浮条件,浮力始终等于轮船自身的总重力,轮船重力不变,因此在海里和河里受到的浮力大小相等,故A正确,B错误;
C.气象气球是通过改变自身密度来实现沉浮的,当气球的密度小于空气的密度时,浮力大于重力,才可以升空,故C错误;
D.密度计始终漂浮,浮力等于自身重力保持不变,根据阿基米德原理可得,和成反比,根据可知,密度计的刻度是不均匀的,故D错误。
故选A。
3.(25-26八年级下·山东泰安·期中)如图甲所示是一轻质弹簧的弹力大小F与长度L的关系。如图乙,该弹簧上端固定,下端连接正方体物块,物块上表面恰与水面相平,物块的边长为10cm,水深为20cm,弹簧的上端与容器底部之间的高度为35cm,已知,g=10N/kg,弹簧未超过弹性限度。下列说法中( )
①水对物块底部的压强为1000Pa
②弹簧的原长为10cm
③此时弹簧对物块的拉力为20N
④物块的密度为
A.只有①③正确 B.只有②③正确 C.只有①③④正确 D.只有①②④正确
【答案】C
【详解】①.物块上表面与水面相平,说明其底部的深度就等于物块的边长10cm,则水对物块底部的压强,故①正确;
②.由图甲的坐标图可知,当弹簧弹力为0N时,其对应的长度为5cm,这才是弹簧不受力时的原长,故②错误;
③.根据图乙可知,物块的上表面与水面相平,此时弹簧的实际长度为
比原长伸长了
根据图甲可知,由图甲可知,弹簧弹力与伸长量成正比,即
代入数据
解的:,故③正确;
④.物块体积
物块完全浸没受到的浮力
由于物块处于静止状态,受向下的重力、向上的浮力和拉力,因此物块重力
物块质量
物块密度,故④正确。
①③④正确,故ABD不符合题意,C符合题意,故选C。
4.(25-26八年级下·福建泉州·期中)小球质量为200g,体积为,把它浸没在水中,此时它所受到的浮力为___________N,放开手后,最终小球静止时所受浮力为___________N。
【答案】 3 2
【详解】物体浸没时排开水的体积等于自身体积,即
小球浸没时受到的浮力
小球的重力
小球浸没时的浮力大于重力,放开手后,小球最终会漂浮在水面;根据漂浮条件,漂浮时物体所受浮力等于自身重力,因此最终静止时浮力为
5.(25-26八年级下·重庆·期中)2025年11月5日,中国第一艘电磁弹射型航空母舰福建舰入列授旗仪式在海南三亚某军港举行。如图所示,福建舰的排水量为80000t,满载货物的航母从河里驶向海里,船底受到水向上的压力________(选填“变大”“变小”或“不变”)。满载货物的航母卸货1000t时,航母排开水的体积________。
【答案】 不变
【详解】[1]航母始终漂浮在水面上,浮力等于自身总重力。从河里驶向海里,航母的总重力不变,因此浮力不变。而浮力的本质就是船底受到水向上的压力(上下表面的压力差),所以船底受到水向上的压力不变。
[2]卸货后,航母的总质量
漂浮时浮力等于重力,根据阿基米德原理,可得航母排开水的体积
6.(25-26八年级下·四川资阳·期中)如图甲所示,某科技小组的同学用弹簧测力计悬挂一实心圆柱形金属块,使其缓慢匀速下降,并将其浸入平静水中,弹簧测力计的示数F与金属块下底面下降高度h的变化关系如图乙所示,忽略金属块浸入水中时液面高度的变化,g取10N/kg,则金属块所受重力为______N,金属块完全浸没在水中时所受浮力______N,金属块的密度__________kg/m3,金属块恰好完全浸没时,金属块下底面所受水的压强为_________Pa。
【答案】 46 20
【详解】由图乙可知,金属块下底面下降高度小于30cm时,金属块未接触水,弹簧测力计示数等于金属块重力,因此金属所受重力为
金属块完全浸没后,弹簧测力计示数稳定为26N,根据称重法测浮力可得,金属块完全浸没在水中时所受浮力为
金属块完全浸没在水中时,其排开水的体积等于金属块的体积,根据可得,金属块的体积为
金属块质量
金属块的密度为
由图可知,下底面从接触水面到完全浸没,下底面在水中的深度
则金属块恰好完全浸没时,金属块下底面所受水的压强
7.(25-26八年级下·山东枣庄·期中)如图所示,将一个内部装有定位芯片的球形探测器用细线固定在盛水的容器底部,容器起初放在水平实验台上、缓慢抬起实验台一端,随着斜面倾角α增大,可以观察到悬线与水平面的夹角_______(选填“增大”、“减小”或“不变”),剪断细线后,探测器上浮,这说明力可以改变物体的_______。请在图中探测器重心处画出它所受浮力的示意图_______(用表示)。
【答案】 不变 运动状态
【详解】探测器在竖直向下的重力、细线的拉力、水的浮力三个力的作用下平衡,所以拉力和浮力的合力与重力反向,竖直向上,故缓慢抬起实验台一端,随着斜面倾角的改变,悬线与水平面的夹角将保持不变。
将细绳剪断后,向下的细线的拉力消失,这时探测器所受竖直向上的浮力大于竖直向下的重力,此时探测器的受力不再平衡,所受合力不再为零,受到的浮力大于重力,探测器由静止开始上浮,运动状态发生变化,这说明力可以改变物体运动状态。
浮力的方向竖直向上,作用点在探测器的重心,据此作图。
8.(25-26八年级下·四川宜宾·期中)如图甲所示,用弹簧测力计悬挂一个实心圆柱体物块,从盛水的烧杯上方某一高度匀速下降,直至物块浸没于水中并继续匀速下降(物块未与烧杯底接触)。物块下降过程中,弹簧测力计示数与物块下表面下移的高度的关系如图乙所示。(忽略液面高度的变化,取,)求:
(1)物块完全浸没在水中时受到的浮力是多少?
(2)物块的体积是多少?
(3)物块的密度是多少?
(4)物块刚好被完全浸没时,水对物块下表面的压强是多少?
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)400Pa
【详解】(1)由图乙可知,物块重力,物块完全浸没在水中后弹簧测力计拉力,根据称重法测浮力,即
(2)物块完全浸没时,排开水的体积等于物块自身体积,根据阿基米德原理,得物块的体积
(3)物块的质量
物块的密度
(4)由图乙可知:时物块下表面刚好接触水面,时物块刚好完全浸没;忽略液面变化,此时物块下表面在水中的深度
根据液体压强公式,水对物块下表面的压强
9.(24-25八年级下·重庆北碚·阶段检测)如图是小雷在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验,器材有:弹簧测力计,底面积为20cm2、高度为5cm的实心圆柱体石块,若干相同的大烧杯(底面积为40cm2),水,密度未知的盐水,细线等。实验过程中,液体均未溢出。
(1)B步骤中,实心圆柱体石块所受浮力为______N;
(2)分析实验步骤______,可以说明浮力大小跟物体排开液体的体积有关;分析实验步骤A、D、E,可以说明浮力大小跟______有关;
(3)小雷实验结束后,才发现弹簧测力计没有调零,秤钩上不挂重物时,指针位于零刻度线以上,则实验中小雷测得的浮力值______浮力的真实值(选填“大于”“小于”或“等于”);
(4)小雷用图中的数据算出了步骤E中盐水的密度是______g/cm3,还算出了步骤B到步骤D过程中,水对容器底的压强增加了______Pa。
(5)小雷还想到另一种测量液体密度的方式,他进行了如下操作:
①如图所示,在圆柱形容器中装适量的未知液体,将另一平底烧杯放入圆柱形容器的液体中,烧杯静止时容器中液体的深度H1,如图甲所示;
②将密度为ρ的某石块放入烧杯中,烧杯静止时露出液面的高度h1,容器中液体的深度H2,如图乙所示;
③将石块拴在烧杯底部,烧杯静止时露出液面的高度为h2,如图丙所示。已知圆柱形容器底面积为烧杯底面积的2倍。则这一液体的密度表达式为______(用h1、h2、H1、H2和ρ表示)。
④若石块会吸入部分液体,这样测量会造成密度测量值______(选填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
【答案】(1)0.7
(2) A、B、C 液体密度
(3)等于
(4) 1.2 75
(5) 偏小
【详解】(1)由图A得石块重力,B中拉力,根据称重法
得实心圆柱体石块所受浮力为
(2)探究浮力大小与物体排开液体体积的关系,需要控制液体密度相同,改变排开液体体积,因此分析实验步骤A、B、C(都是水,排开体积逐渐增大); A、D、E中,石块都完全浸没,排开体积相同,液体密度不同,浮力不同,说明浮力大小跟液体密度有关。
(3)弹簧测力计不挂重物时指针在零刻度线上方,测量重力和拉力时,两次读数都偏差相同的数值,则
因此测得的浮力等于真实值。
(4)石块体积
浸没水中时浮力
浸没盐水中浮力
根据,相同,得盐水的密度
B中实心圆柱体石排开水的体积
D中实心圆柱体石排开水的体积
排开体积变化
水面上升高度
压强增加量
(5)设烧杯底面积为,则圆柱容器底面积为,甲到乙,增加的浮力等于石块重力,增加的浮力
石块重力
得
对比乙丙,总重力不变,总浮力不变,总排开体积相等,即
整理得
代入上式约去得
若石块会吸入部分液体,会使图丙中液面下降,同时石块吸液后重力增大量等于浮力的增加量,排开液体的体积的增大量等于吸收液体的体积,这样丙图中液面保持不变,吸水后的石块重力增大,石块排开液体的总体积变大,烧杯浸入水中的深度变大,变小,由公式可得,测量的液体密度偏小。
10.(25-26八年级下·福建泉州·期中)“制作简易密度计”的跨学科实践活动中,同学们需要用一根长约20cm的圆柱状饮料吸管、一段细铁丝、石蜡等材料制作一个简易密度计。
【项目分析】
(1)将制作完成的密度计放入液体中,使密度计处于竖直___________状态,根据___________原理可知,此时密度计所受浮力等于所受重力。
【项目实施】
(2)取一根粗细均匀的饮料吸管,在其下端内部塞入适量金属丝并用石蜡封口,理论上密度计从上到下的标度依次变___________(选填“大”或“小”)。
(3)将制作好的简易密度计置于水中,密度计稳定后用记号笔在与液面齐平处标出刻度为___________ g/cm3,并且量出水面至封口端的距离为H;再将同一密度计置于盐水中,量出盐水液面至封口端的距离为h,则可以算出盐水的密度=__________(用、H、h表示)。
【展示交流】
(4)在标记刻度过程中,发现相邻两刻度线之间的距离较小,导致用此密度计测量液体密度时误差较大,为提高测量精度,他想了如下改进方案,其中可行的是___________
A.换更大的容器盛放液体做实验 B.换更细的吸管制作密度计
C.换更长的吸管制作密度计 D.适当增大吸管中铁丝的质量
(5)该同学将制作好的密度计内部的铁丝从吸管上端倒出,缠绕到底部外侧,其它没有变化,这样“改装”后的密度计测同一液体密度,测量结果___________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】(1) 漂浮 二力平衡
(2)大
(3) 1
(4)BD
(5)偏大
【详解】(1)密度计使用时,需要在液体中保持竖直漂浮状态;密度计静止时竖直方向仅受浮力和重力,根据二力平衡原理,浮力等于自身重力。
(2)密度计始终漂浮,浮力恒等于重力不变。根据,液体密度越大,排开液体的体积越小,浸入深度越浅(越靠近密度计下端),因此密度计从上到下的标度依次变大。
(3)水的密度为,因此液面处标记为;密度计在水和盐水中浮力都等于重力,因此有
约去后得
(4)相邻密度刻度对应的高度差
要增大减小误差,换更细的吸管可以减小横截面积,增大铁丝质量可以增大总重力,都能增大,因此BD可行;换更大容器、更长吸管都不能增大相邻刻度间距,因此AC错误。 故选BD。
(5)改装后总重力不变,因此总排开液体体积不变;铁丝缠绕在底部外侧,额外占据了一部分排开体积,使吸管浸入液体的深度变小,液面在吸管上更靠近密度计下端,而密度计下端刻度密度更大,因此测量结果偏大。
1 / 3
学科网(北京)股份有限公司
$2025-2026学年人教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】
第十章
浮力【期末复习讲义】-基础版
『导图+知识梳理+19个题型讲练+真题实战练 共48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
辨析物体是否受到浮力的作用
题型二
浮力的方向及产生原因
题型三
称重法测浮力的大小
题型四
探究浮力大小与液体密度的关系
题型五
探究阿基米德原理实验装置和操作步骤
题型六
利用阿基米德原理计算浮力、密度及质量
题型七
二次称重法测量密度
题型八
浮力与深度的图像关系
题型九
物体沉浮状态与浮力、重力和体积的关系
题型十
根据物体的浮沉状态判断密度大小
题型十一
物体在不同液体中的浮沉比较浮力和密度的大小
题型十二
密度计原理及应用
题型十三
盐水选种的原理
题型十四
轮船的原理
题型十五
潜水艇的原理
题型十六
气球和飞艇的原理
题型十七
浮力与液面升降问题
题型十八
浮力与压强的综合问题
题型十九
与浮力相关的设计实验
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 浮力产生的原因
1.浮力产生的原因:
(1)浮力:浸在液体或气体里的物体受到液体或气体竖直向上的托力叫做浮力;
(2)浮力的产生原因:物体下表面受到向上的压力大于物体上表面受到的向下的压力即F浮= F向上-F向下;
(3)浮力方向:竖直向上,施力物体是液(气)体。
重点:
(1)对"浸在"的理解
“浸在”包括“部分浸入”和“全部浸入(即浸没)”两种情况。也就是说,不管是在液体表面漂浮的物体,还是在液体内部悬浮或者沉底的物体,都受到浮力的作用。
(2)称重法测浮力原理
如图所示,对浸在液体中的物体受力分析:物体受竖直向下的重力G、竖直向上的浮力F浮、弹簧测力计对它竖直向上的拉力F,在这三个力的作用下,物体处于静止状态,因此有G=F浮+F,变形得F浮=G-F。
两种特殊情况下的浮力
(1)物体漂浮时的浮力(图甲):物体漂浮时,上表面不受液体压力,因此F浮= F向上。
(2)不受浮力的情况(图乙):浸在液体中的物体不一定都受到浮力的作用,当物体的下表面与容器底部(或河床等)紧密贴合时,液体对它没有向上的压力,即F向上 = 0N,这时物体不受浮力的作用,如插入河床中的木桩、桥墩等。
知识点二 探究浮力的大小跟哪些因素有关
考点分析:
(1)比较图中丙和丁,说明浮力的大小与物体浸没的深度无关。
(2)比较图中丁和戊,说明浮力的大小与液体密度有关,物体浸在液体中的体积相同时,液体密度越大,物体所受的浮力越大。
(3)比较图中的乙和丙,说明浮力的大小与物体浸在液体中的体积有关,液体密度相同时,物体浸在液体中的体积越大,物体所受的浮力就越大。实验方法:控制变量法。
(4)在探究过程中,要沿竖直方向拉弹簧测力计,并且物体不能与容器的底部和侧壁接触。
(5)浮力的大小计算F浮=G-F。实验时若先将物体放入水中测拉力,再测量物体的重力,则会使浮力测量偏大。
(6)物体的密度计算:由,可得。
(7)盐水的密度计算:由,可得。
知识点三 阿基米德原理的应用
1.阿基米德原理的应用:
(1) 阿基米德原理:浸入液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力;
(2)公式表示:F浮=G排=m排g =ρ液gV排;
(3)适用条件:液体(或气体)。
重点:
对阿基米德原理的理解
(1)物体“浸在液体中”包括“全部浸入(即浸没)”和“部分浸入”两种情况。不论物体是浸没还是部分浸入在液体里都受到浮力。
(2)浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。
①浸没时:V排=V浸=V物,此时物体受到的浮力等于排开液体的重力,即F浮=G液=ρ液gV排=ρ液gV浸=ρ液gV物。
②部分浸入时:V排=V浸<V物,F浮=ρ液gV排=ρ液gV浸<ρ液gV物。
③另一种特殊情况(如图所示):橡皮泥做成圆球型沉底,此时V排=V球=V泥,F浮<G泥;而做成船型可以漂浮在水面上,此时V排>V船=V泥,F浮=G船=G泥,说明空心物体的V排应该包含浸没部分的体积加上浸没部分所围的空心部分体积。
(3)同一物体浸没在不同的液体中时,由于液体的密度不同,物体受到的浮力也不同。根据公式F浮=ρ液gV排,浸没时,V排=V物,当ρ液不同时,浮力也随之变化。
(4)阿基米德原理同样适用于气体。
(5)由F浮=G排=m排g=ρ液gV排可以看出,浮力的大小只和ρ液、V排有关,与物体的形状、密度、浸没在液体中的深度及物体在液体中是否运动等因素无关。
重点:
船体的排水量
(1)排水量是指排开水的质量,是用来表示船舶尺度大小的重要指标,是船舶按设计要求装满货物(满载)时排开水的质量。排水量通常用吨位来表示,所谓排水量吨位,是指船舶在水中所排开水的吨数。
(2)已知船舶的排水量,则可以利用阿基米德原理计算船舶满载时所受到的浮力:F浮=G排=m排g。
知识点四 实验验证阿基米德原理
考点分析:
(1)倒入溢水杯中的水,水面必须与溢水口恰好相平,若溢水杯中水未装满,会导致测出的小石块排开的水的重力偏小。
(2)为寻求普遍规律,本实验应换用不同的小石块或液体多次进行实验。
(3)本实验为避免因沾水而使测得的小石块重、空桶重偏大,应先测小石块重、空桶重,测量顺序不能颠倒。
(4)石块未完全浸没对实验结果没有影响,溢水杯如果未装满对实验结果有影响。
(5)实验改进:如图乙所示,将装满水的溢水杯放在升降台C上,用升降台来调节溢水杯的高度,当逐渐调高升降台时,随着重物浸入水中的体积变大,比较弹簧测力计A的示数变化量ΔFA和弹簧测力计B的示数变化量ΔFB,它们的大小关系是ΔFB=ΔFA,从而证明了F浮=G排。
(6)得出结论:小石块受到的浮力等于它排开水的重力。
知识点五 物体的浮沉条件及应用
1.物体的浮沉条件及其应用:
前提条件:物体浸没在液体中,且只受浮力和重力。
重点:
物体的浮沉情况归纳
状态
浮沉条件
特点
浮力和物体重力比较
物体密度和液体密度比较
上浮
F浮>G
ρ液>ρ物
处于非平衡状态,分析运动状态变化的过程
下沉
F浮<G
ρ液<ρ物
悬浮
F浮=G
ρ液=ρ物
处于平衡状态,根据平衡条件进行分析
漂浮
F浮=G
ρ液>ρ物
沉底
F浮<G
(F浮+F支=G)
ρ液<ρ物
重点:
漂浮问题的几个规律:
(1)物体漂浮在液体中,所受的浮力等于它受的重力;
(2)同一物体在不同液体里漂浮,所受浮力相同;
(3)同一物体在不同液体里漂浮,在密度大的液体里浸入的体积小;
(4)漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,物体密度就是液体密度的几分之几;
(5)将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力,外力等于液体对物体增大的浮力。
2.浮力的利用:
(1)调节浮力的大小:采用“空心”增大体积,从而增大浮力,使物体能漂浮在液面上,如轮船采用了把它做成空心的办法,使它能够排开更多的水,增大浮力,使轮船能漂浮在水面上;
(2)潜水艇:潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重来实现的;
(3)气球和气艇:气球和飞艇,体内充有密度小于空气的气体(氢气、氦气、热空气),通过改变排开空气的体积(也是自身的体积)即可实现升降;
(4)密度计是利用物体漂浮时浮力等于重力的原理制成的(F浮=G)。
第二部分 精讲变式 融会贯通
题型讲练一 辨析物体是否受到浮力的作用
【例1】(25-26八年级下·重庆万州·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 B.物体只有浸入液体中,才会受到浮力的作用
C.浮力的方向总是竖直向上的 D.漂浮在水面的木块比沉在水底的铁球受到的浮力大
【变式】(24-25八年级下·山东济南·期中)不同鱼缸里的两条鱼,趴在水底争论不休,它们说法正确的是( )
A.甲鱼缸的鱼说压强是由水的重力产生的,所以它受压强小
B.乙鱼缸的鱼说压强与深度有关,所以它受压强大
C.甲鱼缸的鱼说只要在水里的东西都受到浮力的作用
D.乙鱼缸的鱼说水底的石头没有浮起来,石头没受到浮力
题型讲练二 浮力的方向及产生原因
【例2】(25-26八年级下·福建厦门·期中)洗手盆底部的出水口塞着由橡胶制成的水堵头,洗手盆中装着一定质量的水,洗手盆侧壁A点在水面下,柱状物体M被完全压入水中,如图所示,关于上述情境,下列说法正确的是( )
A.水堵头有受到水的浮力作用
B.洗手盆侧壁A点受到水的压力方向是竖直向下
C.物体M受到水施加压力的合力方向是竖直向上
D.物体M受到重力、水向上的压力、水向下的压力、浮力而静止
【变式】(25-26八年级下·山东济宁·期中)如图所示,一烧杯里盛有水,小球在水中漂浮,烧杯放在斜面上静止。请画出小球所受到的浮力以及斜面所受到的压力的示意图。(O点为小球的重心)
题型讲练三 称重法测浮力的大小
【例3】(24-25八年级下·吉林长春·月考)如图所示是物理兴趣小组探究“影响浮力大小的因素”的实验,根据该实验探究数据,请你回答下列问题:
(1)如图甲,小明把一个空的饮料罐缓慢按入水中,感觉用力越来越大,由此猜想;浮力大小可能与排开水的体积有关,于是他设计了如图乙所示的实验步骤。在乙的D图中,用力的示意图把此时物体所受浮力的三要素表示出来。
(2)图乙B中物体所受浮力F浮=__________N;分析图ABC,说明浮力的大小与_________有关;
(3)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__________两图的装置来探究;
(4)比较D、E两图可以得到排开液体的体积相同时,________越大,物体所受浮力越大;
(5)用图示实验数据可测出盐水的密度是__________________kg/m3。
(6)小明又找来溢水杯和电子秤,他将装满水的溢水杯放到电子秤上,再用手提着一个铝块,将其缓慢浸入溢水杯中,如图丙所示,从铝块底部入水到浸没的过程,电子秤的读数将_________。
【变式】(25-26八年级下·上海杨浦·期中)在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”时,某实验小组的同学提出了如下猜想:
猜想a:浮力大小与物体浸没在液体中的深度有关。
猜想b:浮力大小与物体浸在液体中的体积有关。
猜想c:浮力大小与液体的密度有关。
(1)实验前,弹簧测力计应在______方向上调零。实验时,把物体挂在弹簧测力计上,当物体静止时,读出弹簧测力计的示数,此时弹簧测力计的示数______(选填“A.大于”“B.小于”或“C.等于”)物体所受的重力;
(2)如图甲所示,在弹簧测力计下悬挂一个高为6cm的长方体物块(可塑),测出其重力。将它缓慢浸入水中,记录悬停在A、B、C、D、E这五个位置时弹簧测力计的示数和深度h。请根据实验数据,在图乙中画出物块所受的浮力随h变化的图像;
(3)分析图像可知:浸没前,h增加,______;浸没后,h增加,______(均选填“A.变大”“B.变小”或“C.不变”);由此可以验证猜想a是______(选填“A.正确”或“B.错误”)的;
(4)分析A、B、C三次实验可知:浮力大小与物体浸入液体中的体积______(选填“A.有关”或“B.无关”);
(5)若继续探究浮力的大小与液体密度的关系,还需添加一种材料:______;
(6)若把此物块捏成高为6cm的圆锥体,重复上述实验。两次实验所得的浮力随h变化的图像______(选填“A.相同”或“B.不同”)。
题型讲练四 探究浮力大小与液体密度的关系
【例4】(25-26八年级下·山东枣庄·期中)实验小组探究浮力大小与哪些因素有关的实验过程如图所示。
(1)实验时,应先将弹簧测力计在________方向调零;a中将圆柱体铁块缓慢浸入水中,随着深度增加,弹簧测力计示数逐渐变小,铁块受到的浮力逐渐________,表明浮力与深度有关;铁块浸没后,继续增加深度,弹簧测力计示数不变,表明浮力与深度无关,前后结论不一致。分析发现以上实验某过程中同时改变了深度和________;下图中能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体铁块下表面到水面距离h关系的图像是________(选填序号)。
A B.
C. D.
(2)改用b中的物块继续探究,此物块重________ N,c、d中物块所受浮力均为________ N。由此可知,浸在同种液体中的物体所受浮力大小与浸在液体中的深度________关;
(3)根据b、d、e三次实验可知,浸在同种液体中的物体所受浮力大小与排开液体的体积有关,排开液体的体积越大,所受浮力________。分析b、________三次实验可知,排开液体的体积相同时,物体所受浮力大小与液体密度有关;
(4)若将b中的物体换成相同材料的球体,则不能完成b、c、d三次实验的探究,具体理由是________。
【变式】(25-26八年级下·福建三明·期中)如图,在探究“影响浮力大小的因素”的实验中,晓理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水和某液体中,记录弹簧测力计示数在表中。
实验步骤
A
B
C
D
E
F
测力计示数/N
2.7
2.2
1.9
1.7
1.7
1.9
(1)分析比较实验步骤A和____________三组数据,可得出:浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(2)计算比较图C、F两步骤中金属块所受浮力的大小相同,晓理得出浮力的大小与液体密度无关的结论,你认为这个结论是____________的(选填“正确”或“错误”),理由是____________。
题型讲练五 探究阿基米德原理实验装置和操作步骤
【例5】(25-26八年级下·上海·期中)某实验小组为了研究浮力大小与物体排开液体重力的关系,进行了下面的实验,如图所示:
(1)实验过程中,根据序号______这两步可计算出物体所受浮力的大小,物体所受的浮力大小为______N,根据序号______这两步可计算出物体排开液体的重力大小。
(2)通过实验数据可以发现,浮力大小______(选填“大于”“小于”或“等于”)物体排开的液体所受的重力大小。
(3)同学们换用不同的物体及不同的液体重复多次实验的目的是______(选填“减小误差”或“寻找普遍规律”)。
(4)另外一个小组进行实验时,溢水杯中液体没有装满,导致测量到的排开液体重力会______(选填“偏大”或“偏小”)。
(5)物体没有完全浸没在水中,______(选填“能”或“不能”)用实验验证阿基米德原理。
(6)如图所示,把一个底面积为的正方体浸没在密度为的液体中,上下表面在液体中的深度分别为,。请从浮力产生的原因角度推导“浸在液体中的物体受到浮力大小等于它排开液体所受重力”这一结论。
【变式】(25-26八年级下·山东青岛·期中)探究“阿基米德原理”
(1)用弹簧测力计测出空小桶重力 G0。
在弹簧测力计下挂上石块,测出石块重力G1。
将石块浸入装满水的溢水杯中,用小桶收集石块排开的水,弹簧测力计示数将_______,记下弹簧测力计示数F。
(2)用弹簧测力计测出小桶和排出水的总重G总。
利用公式F浮=_______,算出石块所受的浮力为_______N。
(3)利用公式G排=_______,算出石块排开的水受到的重力。
(4)分析数据可知,浸在液体中的物体受到浮力大小等于_______。这就是著名的阿基米德原理,其表达式为_______。
题型讲练六 利用阿基米德原理计算浮力、密度及质量
【例6】(25-26八年级下·四川广安·期中)在“探究浮力与什么因素有关的关系”的实验中: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)分析图A、B、C,说明浮力的大小与___________有关;
(2)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A图和_________两图的装置来进行操作;
(3)由图可求得圆柱体在水中时受到的浮力最大为________N,圆柱体的体积是___________m3
(4)通过图A、C、E探究出浮力大小与液体的密度有关。他发现还可以计算出盐水的密度,请帮小明计算盐水的密度是___________kg/m3。
【变式】(25-26八年级下·山东济宁·期中)图甲是实践小组设计的自动储水箱简图,竖直细杆固定在水箱底部,浮筒可沿细杆上下移动。水箱中水深为0.1 m时,浮筒对水箱底部的压力刚好为零;水深为0.4 m时,浮筒开始接触进水阀门;水深为时,浮筒使进水阀门完全关闭,浮筒所受浮力和水深关系的图像如图乙所示。(,)
(1)水深从到的过程中,浮筒排开水的重力______,水对箱底产生的压强______(均选填“变大”“变小”或“不变”);
(2)阀门完全关闭时,求:
①水对箱底产生的压强;
②浮筒排开水的体积。
题型讲练七 二次称重法测量密度
【例7】(24-25八年级下·江苏盐城·月考)同学们在“探究影响浮力大小的因素”实验中,根据日常生活经验提出了以下猜想:
①浮力大小与物体浸入液体中的深度有关;
②浮力大小与物体排开液体的体积有关;
③浮力大小与液体的密度有关。
实验步骤和数据如图所示(,g取10N/kg)
(1)根据实验数据,小聪计算出该物体浸没在水中受到的浮力大小是________N;
(2)为了验证猜想①,分析A与C、D三次实验,得出的结论是:浸没在液体中的物体所受浮力大小与浸入液体中的深度________(选填“有”或“无”)关。
(3)为了验证猜想②,分析A与________三次实验,得出的结论是:浸在液体中的物体所受浮力大小与物体排开液体的体积有关;
(4)小聪为了验证猜想③,分析A与B、E三次实验,得出的结论是:浸在液体中的物体所受浮力大小与液体的密度有关。你认为这样操作是________(选填“正确”或“错误”)的,理由是________________;
(5)进行B、C两次实验中,物体排开水的体积之比为______________;
(6)细心的小红利用实验数据还计算出步骤E中所用盐水的密度是________。
【变式】(24-25八年级下·湖南邵阳·期末)明明在探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系时,发现弹簧测力计示数发生了如图甲所示的变化,请回答以下问题:
(1)物体所受重力大小是________N;
(2)在进行甲实验的过程中,物体的运动状态是________;
(3)通过图甲中的实验,可以得出相关的结论为:物体在液体中所受的浮力等于其在液体中排开液体体积所受的________;
(4)为进一步证明图甲实验得出的结论,明明同学继续将物体放入盛满盐水的溢水杯中,记录弹簧测力计示数随浸入盐水中深度的关系,并作出如图乙所示的图像,由图像可知盐水密度为________。
题型讲练八 浮力与深度的图像关系
【例8】(25-26八年级下·山东济宁·期中)小明将一个开口的空易拉罐缓慢竖直按入装满水的深桶中,如图所示。利用力传感器测量浮力,他记录了空易拉罐从接触水面开始,到完全浸没后继续下沉至更深位置的过程中,易拉罐所受浮力随其下表面浸入深度的变化情况。下列图像中,能正确反映这一过程中与关系的是( )
A. B.
C. D.
【变式】(25-26八年级下·广东珠海·期中)如图甲所示,烧杯中盛有水,将悬挂在弹簧测力计下的圆柱体从水面上方缓慢浸入水中,弹簧测力计示数F与圆柱体下表面下降高度h的关系如图乙所示。该圆柱体的重力大小为______N,圆柱体的高度为_____cm,该圆柱体完全浸没在水中时受到的浮力大小为_____N。(不考虑液面变化)
题型讲练九 物体沉浮状态与浮力、重力和体积的关系
【例9】(25-26八年级下·四川广安·期中)如图甲所示,将一圆柱体木块用细线拴在没有水的容器底部,然后向容器中逐渐加水。图乙是木块所受浮力随容器中水的深度变化的图像。求:
(1)木块的重力为多少?
(2)木块的体积。
(3)木块的密度。
(4)当细线对木块的拉力为2N时,水对容器底的压强。
【变式】(25-26八年级下·四川广安·期中)如图所示,将一个鸡蛋放入盐水中,鸡蛋悬浮,则鸡蛋的密度______盐水的密度(选填“>”、“=”或“<”)。向盐水中加盐,鸡蛋将上浮直至漂浮,若漂浮后仍继续加盐,鸡蛋所受浮力的大小______。(选填“变大”“变小”或“不变”)
题型讲练十 根据物体的浮沉状态判断密度大小
【例10】(25-26八年级下·福建泉州·期中)如图所示,将一个小金桔和一个大李子放入盐水中,静止时小金桔漂浮、李子沉底,则下列说法正确的是( )
A.李子所受浮力更大 B.小金桔所受浮力更大
C.两个物体的浮力一样大 D.小金桔的密度比李子大
【变式】(25-26八年级下·山东济南·期中)小丁使用如图所示的装置探究液体内部压强的特点。在容器的左右两侧分别倒入a、b两种液体,当两侧液体静止时橡皮膜不发生形变,由此判断液体a的密度________(选填“大于”“等于”或“小于”)液体b的密度。将一个物体放在液体a中,静止时悬浮,若将其放在液体b中,则该物体静止时处于________状态(选填“漂浮”“悬浮”或“沉底”)。
题型讲练十一 物体在不同液体中的浮沉比较浮力和密度的大小
【例11】(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”)。
【变式】(25-26八年级下·福建福州·期中)水平桌面上两个完全相同的容器中分别盛有甲、乙两种液体,将两个完全相同的小球A、B分别放入两容器中,静止时两球位置如图所示,此时液面相平。下列说法正确的是( )
A.甲液体的密度小于乙液体的密度
B.A球受到的浮力大于B球受到的浮力
C.甲液体对容器底部的压强大于乙液体对容器底部的压强
D.盛甲液体的容器对桌面的压力小于装乙液体的容器对桌面的压力
题型讲练十二 密度计原理及应用
【例12】(25-26八年级下·山东泰安·期中)在木棒的一端缠绕一些铜丝做成简易密度计,将其放入盛有不同液体的两个烧杯中,静止时如图所示,此时液面高度相同,下列说法中( )
①甲液体的密度小于乙液体的密度
②装有乙液体的烧杯底部所受液体压强较大
③甲烧杯对桌面的压力较大
④密度计在甲杯中受到的浮力等于在乙杯中受到的浮力
A.只有①③正确 B.只有②④正确 C.只有③④正确 D.只有①②④正确
【变式】(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“=”)。
题型讲练十三 盐水选种的原理
【例13】(25-26八年级下·上海杨浦·期中)如图所示,在传统农耕文化中,劳动人民一般采用“盐水选种”的方法挑选种子,选种前需要配制一定浓度的盐水,然后把种子倒入盐水中,漂浮于水面的是次种,沉入容器底的是良种。
(1)漂浮于水面的次种所受浮力______自身重力,沉底的种子受到的浮力______自身重力(前两空均选填“A.大于”“B.小于”或“C.等于”)。盐水选种时所用盐水的密度应______(选填“A.大于所有良种的密度”“B.小于所有次种的密度”或“C.介于良种和次种密度之间”);若要选出更饱满的种子,则需要往盐水中加入适量的______(选填“A.盐”或“B.水”)。
(2)完全浸没的种子下沉过程中浮力______(选填“A.增大”“B.减小”或“C.不变”),理由是____________________________________;
(3)种子静止时,考虑种子个体差异,若良种和次种的质量相同,则______;若良种和次种的体积相同,则______(选填“A.良种受到的浮力较大”“B.次种受到的浮力较大”或“C.良种和次种受到的浮力大小相等”)。
【变式】(25-26八年级下·福建漳州·期中)如图,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,下列说法正确的是( )
A.良种所受浮力等于重力,次种所受浮力小于重力
B.若要选出更饱满的种子,则需要往盐水中加入适当的盐
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.若良种和次种的体积相同,则全部种子受到的浮力相同
题型讲练十四 轮船的原理
【例14】(25-26八年级下·福建漳州·期中)福建舰满载时排水量约为,舰上一架重量的舰载机正在起飞。求:(海水密度取,g取)
(1)福建舰满载时受到的浮力;
(2)舰载机起飞后,福建舰排开水的体积减少了多少。
【变式】(25-26八年级下·重庆万州·期中)一艘轮船从东海驶入长江,船身将_______(选填“上浮”或“下沉”)一些;一艘潜水艇从长江潜行到东海时,它受到的浮力将 ________ (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
题型讲练十五 潜水艇的原理
【例15】(25-26八年级下·安徽合肥·期中)图中是某同学用烧瓶、橡皮管、玻璃管、橡皮塞制作的潜水艇模型。通过橡皮管吸气或吹气,就可以改变烧瓶的浮沉情况。对该“潜水艇”的说法正确的是( )
A.当对橡皮管吹气时,可以使图中的烧瓶下沉
B.当浸没在水中的烧瓶下沉时,烧瓶排开水的重力变大
C.当浸没在水中的烧瓶下沉时,烧瓶所受的浮力不变
D.使烧瓶上浮逐渐露出水面时,水对烧瓶的浮力逐渐增大
【变式】(25-26八年级下·山东潍坊·期中)“中国核潜艇之父”黄旭华为中国核潜艇事业的发展做出了杰出贡献,获得了国家最高科学技术奖。小雨同学深受鼓舞,制作了如图所示的潜水艇模型。不考虑水的阻力,下列分析正确的是( )
A.该模型是通过改变潜水艇的重力实现浮沉的
B.该模型在水下匀速上升时,浮力大于自身重力
C.该模型在水下匀速上升时,受到水的压强变大
D.向内推注射器活塞,可排出试管中的水,实现潜水艇下沉
题型讲练十六 气球和飞艇的原理
【例16】(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。
【变式】(25-26八年级下·全国·课后作业)如图所示,某次表演用的热气球大小基本不变,表演时在热气球下方开口处燃烧液化气,使热气球内部气体温度升高,密度_____,热气球总重力______,所受的浮力______(前三空均选填“变大”“变小”或“不变”);在热气球加速上升的过程中,它受到的浮力_____(选填“大于”“等于”或“小于”)重力。
题型讲练十七 浮力与液面升降问题
【例17】(25-26九年级上·辽宁辽阳·开学考试)如图所示,开始时图甲中冰块位于容器底部,图乙中冰块漂浮于水面,冰块上方均放置有一小铁块。当冰块熔化完后,图甲中的水面与开始时相比将会______(选填“上升”“下降”或“不变”);图乙中的水面与开始时相比将会______(选填“上升”“下降”或“不变”)。
【变式】(24-25八年级下·江苏南通·期末)物体在液体中运动的速度越大,受到液体的阻力越大。一金属球由静止落入足够深的水中,金属球在下落的过程中受到的合力( )
A.始终不变 B.先变小后不变
C.先变小后变大 D.始终变小
题型讲练十八 浮力与压强的综合问题
【例18】(25-26八年级下·山东济宁·期中)如图所示,装有足量水的薄壁柱形容器放在水平桌面上,水中有一个边长为10 cm、重为的正方体物块(且该物块不吸水),被细线系着浸没于水中。已知容器重为10N,容器与桌面的接触面积为,则剪断细线后,物块将_______(选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”);当物块最终静止时,水对容器底部的压强变化量为_______Pa。(,取)
【变式】(25-26八年级下·山东济宁·期中)如图放在水平桌面上的甲、乙两个完全相同的容器,装有不同的液体,将两个完全相同的长方体A、B分别放入容器的液体中,静止时两个容器的液面恰好相平,则下列判断正确的是( )
A.物体受到的浮力 B.液体对容器底的压强
C.容器对桌面的压力 D.物体下表面受到液体的压力
题型讲练十九 与浮力相关的设计实验
【例19】(2024·吉林松原·模拟预测)顿顿同学把一个不易形变的塑料盒的盒口用橡皮膜紧密封闭,制成了如图甲所示的探头,保证探头上表面水平而且橡皮膜向下,浸入柱形容器的水中,如图所示,进行了乙、丙、丁三次实验。
(1)如图乙实验中,探头静止时容器中水的高度是。橡皮膜发生的是______形变。
(2)丙实验中,探头上压了一个空玻璃杯,静止时,容器中水面的高度是。如果容器的底面积是S,水的密度是,则玻璃杯的质量m=______。
(3)丁实验中,玻璃杯沉入杯底,探头静止时,容器中水面的高度是,则玻璃杯的密度______。
(4)如果改成按乙、丁、丙的顺序实验,测得的玻璃杯的密度值会______(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。(忽略改变顺序后,橡皮膜变化的差异)
【变式】(24-25八年级下·山东德州·期末)为了探究物体的浮沉条件,实验室提供了如下器材:弹簧测力计、量筒、烧杯、金属块、木块、细线、水及其他简单辅助器材。
第一小组:探究金属块的下沉条件。实验中,他们用两种方法测量了物体受到的浮力:
(1)方法1:称重法。测量过程及示数如图(甲)所示,则空气中金属块的重力为______N,金属块所受的浮力为______N;
(2)方法2:阿基米德原理法。测量过程与示数如图(乙)所示,读出排开水的体积为______m3,根据F浮=G水=ρ水gV排,可计算出浮力为______N;
第二小组:探究木块上浮的条件。
(3)要测量木块浸没时的浮力,你准备选用上述两方法中的方法______(“1”或“2”),并简要说明操作中还应采取的措施______。
第三部分 拓展拔高 实战攻坚
1.(25-26八年级下·重庆·期中)如图所示,跨学科实践小组制作了一个简易密度计,由粗细均匀的圆柱形标度杆(横截面积)和底部配重组成,总质量。将其放入水中静止时,液面在标度杆上的位置标记为。关于该密度计,下列说法正确的是( )
A.该密度计放入密度为的酒精中时,浸入液体的深度比在水中时少5cm
B.该密度计的刻度是均匀的,相邻刻度线间的距离相等
C.若将该密度计放入密度为的盐水中,排开盐水的质量仍为20g
D.若只在底部增加配重,密度计测量液体密度时的精确度会降低
2.(25-26八年级下·四川广安·期中)以下是浮力知识的应用,下列说法正确的是( )
A.一艘轮船在海里和河里航行时,所受浮力一样大
B.一艘轮船在海里和河里航行时,在海里受的浮力大
C.气象气球能升空,是因为里面充入的是密度大于空气的气体
D.密度计在不同液体中漂浮,其刻度是均匀的
3.(25-26八年级下·山东泰安·期中)如图甲所示是一轻质弹簧的弹力大小F与长度L的关系。如图乙,该弹簧上端固定,下端连接正方体物块,物块上表面恰与水面相平,物块的边长为10cm,水深为20cm,弹簧的上端与容器底部之间的高度为35cm,已知,g=10N/kg,弹簧未超过弹性限度。下列说法中( )
①水对物块底部的压强为1000Pa
②弹簧的原长为10cm
③此时弹簧对物块的拉力为20N
④物块的密度为
A.只有①③正确 B.只有②③正确 C.只有①③④正确 D.只有①②④正确
4.(25-26八年级下·福建泉州·期中)小球质量为200g,体积为,把它浸没在水中,此时它所受到的浮力为___________N,放开手后,最终小球静止时所受浮力为___________N。
5.(25-26八年级下·重庆·期中)2025年11月5日,中国第一艘电磁弹射型航空母舰福建舰入列授旗仪式在海南三亚某军港举行。如图所示,福建舰的排水量为80000t,满载货物的航母从河里驶向海里,船底受到水向上的压力________(选填“变大”“变小”或“不变”)。满载货物的航母卸货1000t时,航母排开水的体积________。
6.(25-26八年级下·四川资阳·期中)如图甲所示,某科技小组的同学用弹簧测力计悬挂一实心圆柱形金属块,使其缓慢匀速下降,并将其浸入平静水中,弹簧测力计的示数F与金属块下底面下降高度h的变化关系如图乙所示,忽略金属块浸入水中时液面高度的变化,g取10N/kg,则金属块所受重力为______N,金属块完全浸没在水中时所受浮力______N,金属块的密度__________kg/m3,金属块恰好完全浸没时,金属块下底面所受水的压强为_________Pa。
7.(25-26八年级下·山东枣庄·期中)如图所示,将一个内部装有定位芯片的球形探测器用细线固定在盛水的容器底部,容器起初放在水平实验台上、缓慢抬起实验台一端,随着斜面倾角α增大,可以观察到悬线与水平面的夹角_______(选填“增大”、“减小”或“不变”),剪断细线后,探测器上浮,这说明力可以改变物体的_______。请在图中探测器重心处画出它所受浮力的示意图_______(用表示)。
8.(25-26八年级下·四川宜宾·期中)如图甲所示,用弹簧测力计悬挂一个实心圆柱体物块,从盛水的烧杯上方某一高度匀速下降,直至物块浸没于水中并继续匀速下降(物块未与烧杯底接触)。物块下降过程中,弹簧测力计示数与物块下表面下移的高度的关系如图乙所示。(忽略液面高度的变化,取,)求:
(1)物块完全浸没在水中时受到的浮力是多少?
(2)物块的体积是多少?
(3)物块的密度是多少?
(4)物块刚好被完全浸没时,水对物块下表面的压强是多少?
9.(24-25八年级下·重庆北碚·阶段检测)如图是小雷在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验,器材有:弹簧测力计,底面积为20cm2、高度为5cm的实心圆柱体石块,若干相同的大烧杯(底面积为40cm2),水,密度未知的盐水,细线等。实验过程中,液体均未溢出。
(1)B步骤中,实心圆柱体石块所受浮力为______N;
(2)分析实验步骤______,可以说明浮力大小跟物体排开液体的体积有关;分析实验步骤A、D、E,可以说明浮力大小跟______有关;
(3)小雷实验结束后,才发现弹簧测力计没有调零,秤钩上不挂重物时,指针位于零刻度线以上,则实验中小雷测得的浮力值______浮力的真实值(选填“大于”“小于”或“等于”);
(4)小雷用图中的数据算出了步骤E中盐水的密度是______g/cm3,还算出了步骤B到步骤D过程中,水对容器底的压强增加了______Pa。
(5)小雷还想到另一种测量液体密度的方式,他进行了如下操作:
①如图所示,在圆柱形容器中装适量的未知液体,将另一平底烧杯放入圆柱形容器的液体中,烧杯静止时容器中液体的深度H1,如图甲所示;
②将密度为ρ的某石块放入烧杯中,烧杯静止时露出液面的高度h1,容器中液体的深度H2,如图乙所示;
③将石块拴在烧杯底部,烧杯静止时露出液面的高度为h2,如图丙所示。已知圆柱形容器底面积为烧杯底面积的2倍。则这一液体的密度表达式为______(用h1、h2、H1、H2和ρ表示)。
④若石块会吸入部分液体,这样测量会造成密度测量值______(选填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
10.(25-26八年级下·福建泉州·期中)“制作简易密度计”的跨学科实践活动中,同学们需要用一根长约20cm的圆柱状饮料吸管、一段细铁丝、石蜡等材料制作一个简易密度计。
【项目分析】
(1)将制作完成的密度计放入液体中,使密度计处于竖直___________状态,根据___________原理可知,此时密度计所受浮力等于所受重力。
【项目实施】
(2)取一根粗细均匀的饮料吸管,在其下端内部塞入适量金属丝并用石蜡封口,理论上密度计从上到下的标度依次变___________(选填“大”或“小”)。
(3)将制作好的简易密度计置于水中,密度计稳定后用记号笔在与液面齐平处标出刻度为___________ g/cm3,并且量出水面至封口端的距离为H;再将同一密度计置于盐水中,量出盐水液面至封口端的距离为h,则可以算出盐水的密度=__________(用、H、h表示)。
【展示交流】
(4)在标记刻度过程中,发现相邻两刻度线之间的距离较小,导致用此密度计测量液体密度时误差较大,为提高测量精度,他想了如下改进方案,其中可行的是___________
A.换更大的容器盛放液体做实验 B.换更细的吸管制作密度计
C.换更长的吸管制作密度计 D.适当增大吸管中铁丝的质量
(5)该同学将制作好的密度计内部的铁丝从吸管上端倒出,缠绕到底部外侧,其它没有变化,这样“改装”后的密度计测同一液体密度,测量结果___________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
1 / 3
学科网(北京)股份有限公司
$