内容正文:
第十章《浮力》复习导学案
【学习目标】
1. 能准确说出浮力的定义、方向、施力物体和产生原因。
2. 掌握阿基米德原理的公式,知道浮力大小与液体密度、排开液体的体积有关。
3.能正确书写浮力的四种计算方法,并能独立完成中等难度的浮力计算题
4.能分析物体的浮沉条件并解释轮船、潜水艇等应用的工作原理。
【学习过程】
知识点一、浮力
1.定义:浸在液体(或气体)中的物体受到 的力,这个力叫做浮力。
2.方向: 。
3.测量方法(称重法):F浮 = 。
4.产生原因:浮力是由于液体对物体 和 的压力差产生的。即F浮= 。
5.影响因素:浮力的大小只与 和物体 有关。
跟踪练习:
1.如下图所示,物体没有受到浮力的是( )
A.河里的桥墩 B.水面的白天鹅 C.沉入杯底的小球 D.水中的游鱼
2.如图所示,将一个重10N的物体挂在弹簧测力计下,浸没水中,弹簧测力计的示数为2N,则物体受到的浮力为_____N,若将该物体拉出水面,使其一半体积露出水面,则此时弹簧测力计的示数为_____N。
3.A、B是能自由移动的物体,C、D、E是固定在容器上的物体,现往容器中注入一些水,如图所示,________(填字母)物体一定不受浮力的作用。若E物体受到水向下的压力为,E物体受到水的浮力为,则E物体受到水向上的压力为________N。
4.如图所示,装有水的烧杯静止在水平桌面上,底面积为100cm2的正方体物块M保持静止,此时水对物块M底部的压强为600Pa,则物块M受到的浮力为_____N。
5.一个重0.1N的气球被细绳牵引着处于静止状态,如图所示,已知该气球在空气中受到0.2N大小的浮力,用力的示意图在图中画出它受到的浮力F浮。
6.如图所示,物理兴趣小组的同学探究“浮力的大小跟哪些因素有关”,他们提出如下猜想:
猜想1:浮力的大小与物体浸入液体的深度有关;
猜想2:浮力的大小与浸入液体的密度有关;
猜想3:浮力的大小与物体的密度有关。
(1)小明根据A、B、C三图,认为随着物体浸入液体的深度增大,浮力也增大,猜想1是正确的。小华认为小明的依据是错误的,因为________________,根据_________三图,可以看出浮力与物体浸入液体的深度无关。通过深入分析上述现象,小组同学一致认为浮力的大小随物体浸入液体体积的增大而_________;
(2)根据_____三图,可验证猜想2是正确的,液体密度越大,物体受到的浮力就越______;
(3)为了验证猜想3,小组同学找来体积相同的铜块、铁块、铝块进行实验,用弹簧测力计测出铜块、铁块、铝块重力分别为、、,弹簧测力计分别悬挂铜块、铁块、铝块浸没在水中时,弹簧测力计的示数分别为、、,根据__________(两空均选填“”“”或“”),他们判断猜想3是错误的。
知识点二、阿基米德原理
1.内容:浸在液体中的物体受到________的浮力,浮力的大小等于它________________。
2.公式:F浮 =______=______=________。
3.适用范围:阿基米德原理不仅适用于________,也适用于________。
注:物体浸没时,V排 _____ V物;物体部分浸入时,V排 ______ V物。
跟踪练习:
1.下列说法正确的是( )
A.密度大的液体对物体的浮力肯定大
B.潜水员在水面下50米比在水面下10米受到的浮力大
C.体积一样的铁球和木球浸没在水中,它们受到的浮力肯定相等
D.将体积不同的两个物体浸入水中,体积大的物体受到的浮力肯定大
2.甲、乙、丙、丁是四个体积、形状相同而材质不同的小球,把它们放入水中静止后的情况如图所示,则在水中受到浮力最小的是( )
A. 甲球 B.乙球 C.丙球 D.丁球
3.体积是100 cm3的石块浸没在煤油中,它排开的煤油的重力是____N,它受到的浮力是___N.(煤油的密度是0.8×103kg/m3,g取10N/kg)
4. 用弹簧测力计悬挂重为5.4N的物体,放入水中,静止时弹簧测力计示数如图所示,则物体在水中受到的浮力为______N,物体的体积为_______m3。(水=1.0×103kg/m3)
5.小俊用弹簧测力计吊着质量为的圆柱体,从如图位置缓慢浸入装满水、深度合适的溢水杯中,圆柱体底面积为、高为。则圆柱体下降过程中( )
A.浸没前弹簧测力计示数逐渐变大 B.浸没前水对容器底部的压强逐渐变小
C.浸入一半时弹簧测力计的示数为 D.刚浸没时圆柱体底部受到水的压力为
6.某小组探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”。
(1)弹簧测力计使用前要先进行 。
(2)实验步骤如图1所示,甲、乙、丁、戊中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4。由图甲和丁可知物体受到的浮力F浮=________。
(3)以下选项中若 成立,则可以得出浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
A.F1﹣F2=F3﹣F4 B.F1﹣F3=F4﹣F2 C.F3﹣F2=F1﹣F4
(4)另一小组利用两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋(质量忽略不计)对实验进行改进,装置如图2所示。向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,观察到A的示数逐渐 ,B的示数逐渐 ,且A、B示数的变化量 (选填“相等”或“不相等”)。
(5)比较两种实验方案,改进后的优点是 (多选)
A.测力计A的示数就是物体所受浮力的大小
B.实验器材生活化,测力计固定、示数更稳定
C.能同步观察测力计A、B示数的变化
知识点三、物体的浮沉条件
1.物体的浮沉条件
(1)浸没在液体中的物体,其浮沉取决于________和________的大小关系。
①当F浮 _______ G物时,物体上浮,最终漂浮。
②当F浮 ______ G物时,物体下沉,最终沉底。
③当F浮 _______G物时,物体悬浮。
(2) 浸没在液体中的实心物体,其浮沉与___________和____________的大小有关。
①当ρ液 _______ρ物时,物体上浮,最终漂浮。
②当ρ液 _______ρ物时,物体下沉,最终沉底。
③当ρ液 _______ρ物时,物体悬浮。
注:悬浮和漂浮的共同点是浮力______重力,不同点是悬浮时V排 = V物,漂浮时V排 < V物。
2.物体的浮沉条件的应用
(1)轮船:
①原理:采用“________”的办法,增大了排开水的体积,从而增大浮力。
②排水量:轮船________时排开水的________。
注:轮船从河里驶入海里时,所受浮力________,但船体会________一些。
(2)潜水艇:原理:潜水艇通过向水舱充水或排水来改变自身的________,从而实现上浮、下潜或悬浮。浸没时浮力________。
(3)气球和飞艇:原理:内充密度________空气的气体,靠改变气囊里气体的体积从而改变________的大小来实现浮沉。
(4)密度计:原理:漂浮时浮力________重力。浸入体积越小,液体密度越________,刻度值越靠下越________。
跟踪训练:
1.如图,某气泡在温度恒定的水中上升,气泡受到水的压强、浮力的变化正确的是( )
A.压强变小,浮力变大 B.压强变小,浮力变小
C.压强变大,浮力不变 D.压强不变,浮力不变
2.某小组在探究物体的浮沉条件时,将同一个鸡蛋分别放入密度不同的甲、乙两杯盐水中,静止时的位置如图所示,则下列说法正确的是( )
A.鸡蛋在甲杯中受到的浮力大
B.鸡蛋的密度等于甲杯中盐水的密度
C.鸡蛋的密度大于乙杯中盐水的密度
D.鸡蛋在甲、乙两杯中受到的浮力一样大
3.下列说法正确的是( )
A. 轮船从河里驶入海里时,所受浮力变大,船体上浮一些
B. 潜水艇通过改变自身重力来实现上浮和下潜
C. 密度计在不同液体中漂浮时,所受浮力不同
D. 气球升空是因为充入的气体密度大于空气密度
4.如图,是我国055型万吨级导弹驱逐舰“延安”号,高约,该舰满载时,排水量约12000吨。吃水深度。下列说法正确的是( )(海水的密度取,取)
A.“延安”号满载时受到的浮力为
B.“延安”号满载时舰底受到海水的压强为
C.发射导弹后,“延安”号会上浮一些
D.“延安”号满载时进入海水密度不同海域行驶,其所受浮力不同
5.将质量为0.54 kg、体积为的物体浸没在水中,所受浮力大小为_____N。刚松手时该物体所受的合力为________N,物体将会_________(选填“上浮”或“下沉”)。(、g取10 N/kg)
6.同一艘轮船从印度洋开往北大西洋,它所受浮力 ,根据图中轮船上的“吃水线”排列情况,可以判断:印度洋海水密度________北大西洋海水密度.
知识点四、浮力的四种计算方法
1.称重法:F浮 = ________。
2.压力差法:F浮 = ________。
3.原理法(阿基米德原理):F浮 =_______=_______=________。
4.平衡法(物体漂浮或悬浮):F浮 =________。
跟踪训练:
1.学习了阿基米德原理,小明想到一种只用弹簧测力计测量金属块密度的方法。先用弹簧测力计测出金属块的重力是,再把金属块浸没到水中,静止时,弹簧测力计的示数是。求:
(1)金属块浸没在水中受到的浮力;
(2)金属块的体积;
(3)金属块的密度。
2.在物理做中学实践活动中,某活动小组想要用橡皮泥做“船”浮在水面上,并探究橡皮泥“船”的装载能力。他们用一块体积为20cm3的橡皮泥做成一只“船”,放入水中漂浮,试着向其中添加物体,发现最多只能装载25g的物体,如图所示。查阅资料知道橡皮泥的密度为1.5×103kg/m3。已知水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg,求:
(1)将这块橡皮泥浸没在水中时所受的浮力为多少?
(2)这只橡皮泥“船”装载最多物体时受到的浮力为多少?
(3)该小组同学想提高橡皮泥“船”的装载能力,请你帮助他们提出一条合理化的建议。
3.一底面积为200cm2的圆柱形容器置于水平桌面上,里面盛有30cm深的水,把一个体积为1×10-3m3的实心小球用细线拴好放入水中,当小球刚好完全浸没在水中时(如图甲所示),细线所受拉力刚好为5N;然后手放掉细线,当小球静止在水中时如图乙所示。求:
(1)小球完全浸没在水中时受到水的浮力;
(2)小球的密度;
(3)小球静止在水中时容器底部受到水的压强。
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1.如图所示,潜水器“蛟龙”号于2012年6月24日在马里亚纳海沟区域进行下潜试验,成功突破7000米深度,创造了我国深潜新纪录。关于潜水器“蛟龙”号完全浸没后的下潜过程中,下列说法中正确的是( )
A.“蛟龙”号下潜过程中,上下表面所受海水压力不变
B.“蛟龙”号下潜过程中,上下表面所受海水压强不变
C.“蛟龙”号下潜过程中,上下表面所受海水压力差不变
D.“蛟龙”号下潜过程中,上下表面所受海水压强变小
2.认识了自由漂浮在海洋上的冰山露出的仅是“冰山一角”后,小闽同学想利用此知识计算漂浮物体的密度。他将一个方形均质木块放入水中,木块静止在水面时露出水面的部分与水面以下部分体积之比是,如图所示,水的密度是1 g/cm3,则该木块的密度是( )
A.0.25 g/cm3 B.0.75 g/cm3 C.0.8 g/cm3 D.1.25 g/cm3
3.“我劳动,我快乐”,瑶瑶同学养成了良好的劳动习惯,每天坚持洗碗,在洗碗过程中,他发现碗可以漂浮在水面上,也可以沉入水底,如图所示,下列说法正确的是( )
A.碗漂浮在水面时受到的浮力大于它的重力
B.碗沉入水底后不会受到浮力作用
C.碗沉入水底后比漂浮在水面上时洗碗盆的液面下降
D.碗沉入水底后比漂浮在水面上时洗碗盆的液面上升
4.如图为用细沙和平底矿泉水瓶(已裁掉瓶口部分)制作的两个简易密度计。甲、乙两密度计的质量相同。甲密度计的横截面积大于乙密度计的横截面积,a、b、c为刻度线,a刻度线与c刻度线到瓶底的距离相等。下列说法正确的是( )
A.甲密度计漂浮在液体中时,它受到的浮力大小大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小于b刻度线处表示的液体密度
C.两密度计漂浮在同种液体中时,甲密度计排开液体的体积大于乙密度计排开液体的体积
D.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
5.一艘潜水艇的总体积为2×10³m³,在水面下匀速下潜时,所受水的压强逐渐_______,所受浮力________(两空均选填“变大”“变小”或“不变”)。若潜水艇要从水下潜航状态上浮至水面,应向水舱________(选填“充水”或“排水”)。
6.一个重6N、体积是800cm³的小球,用手轻轻浸没在水中,则小球受到的浮力为______N,松手后小球将会_______(选填“上浮”或“下沉”),静止时它受到的浮力是_____N。(g取10N/kg).
7.如图甲,石块叠放在浸在水中的木块上保持静止(两物块均不吸水),石块的重力为4N、体积为,木块的重力为8N、底面积为,此时木块排开液体的体积为_________。当按图乙方式连接静止时,木块受到水的浮力为_________N。
8.如图所示,鸡蛋在盐水中处于悬浮状态,请在点画出它受力的示意图。
9.如图1所示,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A、B、C三次实验,说明物体__________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)小田利用实验中的数据计算出圆柱形物体的密度为____,如果将圆柱形物体浸入水中后,圆柱形物体吸水,会使圆柱形物体密度的测量值______(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
(4)回到家后,小田效仿历史上“曹冲称象”的故事,在家利用水盆、小碗、柱状玻璃杯、足量的水、刻度尺和记号笔等,测量小玻璃珠的密度。实验步骤如下:
①如图2甲所示,将装有一定数量小玻璃珠的碗放入盛有水的水盆中,使碗漂浮在水面上,用记号笔在碗外壁上标记水面的位置;
②如图2乙所示,往柱状玻璃杯内倒入适量的水,用刻度尺测量出柱状玻璃杯水面的高度;
③将碗中所有小玻璃珠放入柱状玻璃杯中,用刻度尺测量出柱状玻璃杯水面对应的高度,如图2丙所示;
④将柱状玻璃杯中的水慢慢倒入漂浮在水盆中的空碗内,________________,用刻度尺测量出柱状玻璃杯中剩余水面对应的高度,如图2丁所示(请将步骤④补充完整);
⑤根据以上测量,请推导出小玻璃珠的密度为___________。
10.一个边长为10cm的正方体木块,密度为0.6×10³kg/m³,漂浮在水面上。(g取10N/kg,ρ水=1.0×10³kg/m³)求:
(1) 木块受到的浮力;
(2) 木块排开水的体积;
(3) 木块露出水面的体积;
(4) 若将木块完全浸没在水中,需要施加多大的竖直向下的压力?
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第十章《浮力》复习导学案答案
【学习目标】
1. 能准确说出浮力的定义、方向、施力物体和产生原因。
2. 掌握阿基米德原理的公式,知道浮力大小与液体密度、排开液体的体积有关。
3.能正确书写浮力的四种计算方法,并能独立完成中等难度的浮力计算题
4.能分析物体的浮沉条件并解释轮船、潜水艇等应用的工作原理。
【学习过程】
知识点一、浮力
1.定义:浸在液体(或气体)中的物体受到竖直向上的力,这个力叫做浮力。
2.方向:竖直向上。
3.测量方法(称重法):F浮 = G - F拉
4.产生原因:浮力是由于液体对物体下表面和上表面的压力差产生的。即F浮= F向上–F向下。
5.影响因素:浮力的大小只与液体的密度和物体排开液体的体积有关。
跟踪练习:
1.如下图所示,物体没有受到浮力的是( A )
A.河里的桥墩 B.水面的白天鹅 C.沉入杯底的小球 D.水中的游鱼
2.如图所示,将一个重10N的物体挂在弹簧测力计下,浸没水中,弹簧测力计的示数为2N,则物体受到的浮力为__8____N,若将该物体拉出水面,使其一半体积露出水面,则此时弹簧测力计的示数为___6___N。
3.A、B是能自由移动的物体,C、D、E是固定在容器上的物体,现往容器中注入一些水,如图所示,_____D_____(填字母)物体一定不受浮力的作用。若E物体受到水向下的压力为,E物体受到水的浮力为,则E物体受到水向上的压力为____110______N。
4.如图所示,装有水的烧杯静止在水平桌面上,底面积为100cm2的正方体物块M保持静止,此时水对物块M底部的压强为600Pa,则物块M受到的浮力为____6___N。
5.一个重0.1N的气球被细绳牵引着处于静止状态,如图所示,已知该气球在空气中受到0.2N大小的浮力,用力的示意图在图中画出它受到的浮力F浮。
6.如图所示,物理兴趣小组的同学探究“浮力的大小跟哪些因素有关”,他们提出如下猜想:
猜想1:浮力的大小与物体浸入液体的深度有关;
猜想2:浮力的大小与浸入液体的密度有关;
猜想3:浮力的大小与物体的密度有关。
(1)小明根据A、B、C三图,认为随着物体浸入液体的深度增大,浮力也增大,猜想1是正确的。小华认为小明的依据是错误的,因为没有控制物体排开液体的体积相同,根据A、C、D_三图,可以看出浮力与物体浸入液体的深度无关。通过深入分析上述现象,小组同学一致认为浮力的大小随物体浸入液体体积的增大而_增大;
(2)根据A、D、E三图,可验证猜想2是正确的,液体密度越大,物体受到的浮力就越大;
(3)为了验证猜想3,小组同学找来体积相同的铜块、铁块、铝块进行实验,用弹簧测力计测出铜块、铁块、铝块重力分别为、、,弹簧测力计分别悬挂铜块、铁块、铝块浸没在水中时,弹簧测力计的示数分别为、、,根据__=______=____(两空均选填“”“”或“”),他们判断猜想3是错误的。
知识点二、阿基米德原理
1.内容:浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。
2.公式:F浮 = G排 = m排g = ρ液gV排。
3.适用范围:阿基米德原理不仅适用于液体,也适用于气体。
注:物体浸没时,V排 = V物;物体部分浸入时,V排 <_ V物。
跟踪练习:
1.下列说法正确的是( C )
A.密度大的液体对物体的浮力肯定大
B.潜水员在水面下50米比在水面下10米受到的浮力大
C.体积一样的铁球和木球浸没在水中,它们受到的浮力肯定相等
D.将体积不同的两个物体浸入水中,体积大的物体受到的浮力肯定大
2.甲、乙、丙、丁是四个体积、形状相同而材质不同的小球,把它们放入水中静止后的情况如图所示,则在水中受到浮力最小的是( D )
A. 甲球 B.乙球 C.丙球 D.丁球
3.体积是100 cm3的石块浸没在煤油中,它排开的煤油的重力是__0.8__N,它受到的浮力是_0.8__N.(煤油的密度是0.8×103kg/m3,g取10N/kg)
4. 用弹簧测力计悬挂重为5.4N的物体,放入水中,静止时弹簧测力计示数如图所示,则物体在水中受到的浮力为__2_____N,物体的体积为_210-4_m3。(水=1.0×103kg/m3)
5.小俊用弹簧测力计吊着质量为的圆柱体,从如图位置缓慢浸入装满水、深度合适的溢水杯中,圆柱体底面积为、高为。则圆柱体下降过程中( C )
A.浸没前弹簧测力计示数逐渐变大 B.浸没前水对容器底部的压强逐渐变小
C.浸入一半时弹簧测力计的示数为 D.刚浸没时圆柱体底部受到水的压力为
6.某小组探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”。
(1)弹簧测力计使用前要先进行 校零 。
(2)实验步骤如图1所示,甲、乙、丁、戊中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4。由图甲和丁可知物体受到的浮力F浮=F1﹣F3。
(3)以下选项中若 B 成立,则可以得出浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
A.F1﹣F2=F3﹣F4 B.F1﹣F3=F4﹣F2 C.F3﹣F2=F1﹣F4
(4)另一小组利用两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋(质量忽略不计)对实验进行改进,装置如图2所示。向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,观察到A的示数逐渐 变小 ,B的示数逐渐 变大 ,且A、B示数的变化量 相等 (选填“相等”或“不相等”)。
(5)比较两种实验方案,改进后的优点是 B、C (多选)
A.测力计A的示数就是物体所受浮力的大小
B.实验器材生活化,测力计固定、示数更稳定
C.能同步观察测力计A、B示数的变化
知识点三、物体的浮沉条件
1.物体的浮沉条件
(1)浸没在液体中的物体,其浮沉取决于浮力F浮和重力G物的大小关系。
①当F浮 ___>___ G物时,物体上浮,最终漂浮。
②当F浮 _ <__ G物时,物体下沉,最终沉底。
③当F浮 _ =__ G物时,物体悬浮。
(2) 浸没在液体中的实心物体,其浮沉与物体的密度ρ物和液体的密度ρ液 的大小有关。
①当ρ液 ___>___ ρ物时,物体上浮,最终漂浮。
②当ρ液 ___ <__ ρ物时,物体下沉,最终沉底。
③当ρ液 ___=___ ρ物时,物体悬浮。
注:悬浮和漂浮的共同点是浮力等于重力,不同点是悬浮时V排 = V物,漂浮时V排 < V物。
2.物体的浮沉条件的应用
(1)轮船:
①原理:采用“空心”的办法,增大了排开水的体积,从而增大浮力。
②排水量:轮船满载时排开水的___质量___。
注:轮船从河里驶入海里时,所受浮力不变,但船体会上浮一些。
(2)潜水艇:原理:潜水艇通过向水舱充水或排水来改变自身的_重力_____,从而实现上浮、下潜或悬浮。浸没时浮力__不变____。
(3)气球和飞艇:原理:内充密度_小于__空气的气体,靠改变气囊里气体的体积从而改变浮力_的大小来实现浮沉。
(4)密度计:原理:漂浮时浮力_等于_重力。浸入体积越小,液体密度越_大_,刻度值越靠下越_大_。
跟踪训练:
1.如图,某气泡在温度恒定的水中上升,气泡受到水的压强、浮力的变化正确的是( A )
A.压强变小,浮力变大 B.压强变小,浮力变小
C.压强变大,浮力不变 D.压强不变,浮力不变
2.某小组在探究物体的浮沉条件时,将同一个鸡蛋分别放入密度不同的甲、乙两杯盐水中,静止时的位置如图所示,则下列说法正确的是( D )
A.鸡蛋在甲杯中受到的浮力大
B.鸡蛋的密度等于甲杯中盐水的密度
C.鸡蛋的密度大于乙杯中盐水的密度
D.鸡蛋在甲、乙两杯中受到的浮力一样大
3.下列说法正确的是( B )
A. 轮船从河里驶入海里时,所受浮力变大,船体上浮一些
B. 潜水艇通过改变自身重力来实现上浮和下潜
C. 密度计在不同液体中漂浮时,所受浮力不同
D. 气球升空是因为充入的气体密度大于空气密度
4.如图,是我国055型万吨级导弹驱逐舰“延安”号,高约,该舰满载时,排水量约12000吨。吃水深度。下列说法正确的是( C )(海水的密度取,取)
A.“延安”号满载时受到的浮力为
B.“延安”号满载时舰底受到海水的压强为
C.发射导弹后,“延安”号会上浮一些
D.“延安”号满载时进入海水密度不同海域行驶,其所受浮力不同
5.将质量为0.54 kg、体积为的物体浸没在水中,所受浮力大小为__2___N。刚松手时该物体所受的合力为___3.4_____N,物体将会_下沉__(选填“上浮”或“下沉”)。(、g取10 N/kg)
6.同一艘轮船从印度洋开往北大西洋,它所受浮力 不变 ,根据图中轮船上的“吃水线”排列情况,可以判断:印度洋海水密度小于北大西洋海水密度.
知识点四、浮力的四种计算方法
1.称重法:F浮 = G - F拉
2.压力差法:F浮 = F向上 - F向下
3.原理法(阿基米德原理):F浮 = G排 = m排g = ρ液gV排。
4.平衡法(物体漂浮或悬浮):F浮 = G物
跟踪训练:
1.学习了阿基米德原理,小明想到一种只用弹簧测力计测量金属块密度的方法。先用弹簧测力计测出金属块的重力是,再把金属块浸没到水中,静止时,弹簧测力计的示数是。求:
(1)金属块浸没在水中受到的浮力;
(2)金属块的体积;
(3)金属块的密度。
解:(1)金属块受到的浮力:F浮=G-F拉=0.85N-0.75N=0.1N;
(2)根据阿基米德原理,金属块完全浸没在水中时,排开的水的体积:
= = =1.0×10-5m³,
因金属块浸没在水中,故金属块的体积:==1.0×10-5m³;
(3)根据G=mg,金属块的质量:==0.085kg,
金属块的密度:.
2.在物理做中学实践活动中,某活动小组想要用橡皮泥做“船”浮在水面上,并探究橡皮泥“船”的装载能力。他们用一块体积为20cm3的橡皮泥做成一只“船”,放入水中漂浮,试着向其中添加物体,发现最多只能装载25g的物体,如图所示。查阅资料知道橡皮泥的密度为1.5×103kg/m3。已知水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg,求:
(1)将这块橡皮泥浸没在水中时所受的浮力为多少?
(2)这只橡皮泥“船”装载最多物体时受到的浮力为多少?
(3)该小组同学想提高橡皮泥“船”的装载能力,请你帮助他们提出一条合理化的建议。
解:(1)橡皮泥的体积:=20cm3=2.0×10-5m³,
根据阿基米德原理,橡皮泥浸没在水中时所受的浮力:
F浮=ρ水gV排=ρ水g=1.0×103kg/m3×10N/kg×2.0×10-5m³=0.2N;
(2)橡皮泥体积为=20cm3=2.0×10-5m³,
橡皮泥密度为=1.5×103kg/m3,
故橡皮泥的重力为
==g=1.5×103kg/m3×10N/kg×2.0×10-5m³=0.3N,
物体的质量为=25g=0.025kg,
物体的重力为==0.025kg×10N/kg=0.25N,
这只橡皮泥“船”装载最多物体时,浮力为 F浮'=+=0.3N+0.25N=0.55N;
(3)如果要提高橡皮泥“船”的装载能力,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排
可以通过增大水的密度或者减少船身重量或者增大船的体积等方式来提高船的装载能力。
3.一底面积为200cm2的圆柱形容器置于水平桌面上,里面盛有30cm深的水,把一个体积为1×10-3m3的实心小球用细线拴好放入水中,当小球刚好完全浸没在水中时(如图甲所示),细线所受拉力刚好为5N;然后手放掉细线,当小球静止在水中时如图乙所示。求:
(1)小球完全浸没在水中时受到水的浮力;
(2)小球的密度;
(3)小球静止在水中时容器底部受到水的压强。
解:(1)小球完全浸没在水中时受到水的浮力为
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m³=10N;
(2)由题意可知小球的重力为=F浮+=10N+5N=15N,
则小球的质量为=1.5kg,
小球的密度为kg/m3;
(3)小球放入水中后液面上升的高度为,
则小球静止在水中时容器底部受到水的压强为
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×(m+)=3.5×103Pa.
【百炼成钢】
1.如图所示,潜水器“蛟龙”号于2012年6月24日在马里亚纳海沟区域进行下潜试验,成功突破7000米深度,创造了我国深潜新纪录。关于潜水器“蛟龙”号完全浸没后的下潜过程中,下列说法中正确的是( C )
A.“蛟龙”号下潜过程中,上下表面所受海水压力不变
B.“蛟龙”号下潜过程中,上下表面所受海水压强不变
C.“蛟龙”号下潜过程中,上下表面所受海水压力差不变
D.“蛟龙”号下潜过程中,上下表面所受海水压强变小
2.认识了自由漂浮在海洋上的冰山露出的仅是“冰山一角”后,小闽同学想利用此知识计算漂浮物体的密度。他将一个方形均质木块放入水中,木块静止在水面时露出水面的部分与水面以下部分体积之比是,如图所示,水的密度是1 g/cm3,则该木块的密度是( C )
A.0.25 g/cm3 B.0.75 g/cm3 C.0.8 g/cm3 D.1.25 g/cm3
3.“我劳动,我快乐”,瑶瑶同学养成了良好的劳动习惯,每天坚持洗碗,在洗碗过程中,他发现碗可以漂浮在水面上,也可以沉入水底,如图所示,下列说法正确的是( C )
A.碗漂浮在水面时受到的浮力大于它的重力
B.碗沉入水底后不会受到浮力作用
C.碗沉入水底后比漂浮在水面上时洗碗盆的液面下降
D.碗沉入水底后比漂浮在水面上时洗碗盆的液面上升
4.如图为用细沙和平底矿泉水瓶(已裁掉瓶口部分)制作的两个简易密度计。甲、乙两密度计的质量相同。甲密度计的横截面积大于乙密度计的横截面积,a、b、c为刻度线,a刻度线与c刻度线到瓶底的距离相等。下列说法正确的是( D )
A.甲密度计漂浮在液体中时,它受到的浮力大小大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小于b刻度线处表示的液体密度
C.两密度计漂浮在同种液体中时,甲密度计排开液体的体积大于乙密度计排开液体的体积
D.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
5.一艘潜水艇的总体积为2×10³m³,在水面下匀速下潜时,所受水的压强逐渐____变大__,所受浮力___不变___(两空均选填“变大”“变小”或“不变”)。若潜水艇要从水下潜航状态上浮至水面,应向水舱__排水____(选填“充水”或“排水”)。
6.一个重6N、体积是800cm³的小球,用手轻轻浸没在水中,则小球受到的浮力为____8__N,松手后小球将会_上浮__(选填“上浮”或“下沉”),静止时它受到的浮力是__6__N。(g取10N/kg).
7.如图甲,石块叠放在浸在水中的木块上保持静止(两物块均不吸水),石块的重力为4N、体积为,木块的重力为8N、底面积为,此时木块排开液体的体积为_1.2×103_。当按图乙方式连接静止时,木块受到水的浮力为_10_N。
8.如图所示,鸡蛋在盐水中处于悬浮状态,请在点画出它受力的示意图。
9.如图1所示,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A、B、C三次实验,说明物体__排开液体的体积越大,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A、C、E三次实验。
(3)小田利用实验中的数据计算出圆柱形物体的密度为___8___,如果将圆柱形物体浸入水中后,圆柱形物体吸水,会使圆柱形物体密度的测量值__偏大____(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
(4)回到家后,小田效仿历史上“曹冲称象”的故事,在家利用水盆、小碗、柱状玻璃杯、足量的水、刻度尺和记号笔等,测量小玻璃珠的密度。实验步骤如下:
①如图2甲所示,将装有一定数量小玻璃珠的碗放入盛有水的水盆中,使碗漂浮在水面上,用记号笔在碗外壁上标记水面的位置;
②如图2乙所示,往柱状玻璃杯内倒入适量的水,用刻度尺测量出柱状玻璃杯水面的高度;
③将碗中所有小玻璃珠放入柱状玻璃杯中,用刻度尺测量出柱状玻璃杯水面对应的高度,如图2丙所示;
④将柱状玻璃杯中的水慢慢倒入漂浮在水盆中的空碗内,直到标记处与碗外水面相平,用刻度尺测量出柱状玻璃杯中剩余水面对应的高度,如图2丁所示(请将步骤④补充完整);
⑤根据以上测量,请推导出小玻璃珠的密度为___3____。
10.一个边长为10cm的正方体木块,密度为0.6×10³kg/m³,漂浮在水面上。(g取10N/kg,ρ水=1.0×10³kg/m³)求:
(1) 木块受到的浮力;
(2) 木块排开水的体积;
(3) 木块露出水面的体积;
(4) 若将木块完全浸没在水中,需要施加多大的竖直向下的压力?
解:(1) 木块质量: m =ρ木V = 0.6×10³kg/m³×(0.1m)³=0.6×10³×0.001=0.6 kg,
木块重力: G= mg=0.6 kg×10 N/kg =6 N,
因为漂浮,F浮=G=6 N;
(2) 由F浮=ρ水gV排 得 = = =6×10-4m³=600 cm³;
(3) 木块总体积: V=10cm×10cm×10cm=1000cm³=1×10-3m³,
露出水面的体积: V露=V-V排=1000cm³ - 600cm³=400cm³;
(4) 完全浸没时 F浮'=ρ水gV =1.0×10³kg/m³×10N/kg×1×10-3m³= 10 N,
需要施加的压力:F = F浮'-G =10 N-6 N=4N,方向竖直向下。
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