摘要:
**基本信息**
以四大计算方法为核心,构建从单一到综合的浮力计算体系,强化物理观念中的相互作用观念与科学思维的模型建构。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|基础方法|4类题型共16题|称重法(F浮=G-F拉)、压力差法(F浮=F向上-F向下)、阿基米德原理(F浮=ρ液gV排)、平衡法(F浮=G物)|从浮力产生原因(压力差)到实验测量(称重法),再到核心原理(阿基米德原理)及平衡状态应用,形成完整逻辑链|
|综合应用|2类题型共7题|称重法与阿基米德原理综合、平衡法与阿基米德原理综合|通过典例(如航母排水量、木块浸没受力)实现方法融合,体现科学推理与问题解决能力|
内容正文:
第十章浮力的计算专题训练
一、浮力的四大计算方法
1. 称重法: (实验测浮力)
2. 压力差法: (产生原因)
3. 阿基米德原理法: (核心计算公式)
4. 平衡法:漂浮 / 悬浮时 (最常用)
二、浮力的计算题型归纳
题型1.称重法计算浮力:
1.如图所示,用弹簧秤悬挂一个重G=10N的金属块,使金属块部分浸入在台秤上的水杯中(水不会溢出),若弹簧秤的示数变为F=6N,则台秤的示数( )
A.保持不变 B.增加10N C.增加6N D.增加4N
2.如图所示,重力为的物体静止在水中。弹簧测力计的示数为 ,物体所受浮力的大小为 N;
3.如图甲所示,使圆柱体缓慢下降,直至其全部没入水中,整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图像如乙所示。则圆柱体受到的重力是 N,圆柱体刚好全部浸没时,下表面受到水的压强是 Pa,圆柱体受到的最大浮力是 N。(g取10N/kg,忽略圆柱体下降过程中液面高度的变化)
题型2.压力差法计算浮力:
4.如图,一个竖直浸没在水中的圆柱体所受的浮力为,其上表面受到水的压力为,则其下表面受到水的压力为( )
A.4N B.8N C.12N D.16N
5. 如图所示,将重为的圆柱体用细绳悬挂着竖直浸没在水中某一深度处,静止时上、下表面受到水的压力、分别为和,则受到水的浮力为___________,绳子的拉力为___________。
6.如图所示,将一个高为2cm,底面积为的小物块放在装有水的烧杯中,物块上表面刚好浸入水面,此时下表面受水的压强是_________Pa,物体所受浮力是_________N。
7.装有水的烧杯静止放在水平桌面上,在力的作用下使得底面积为的正方体物块M静止,如图所示,水对物块M底部的压强为600Pa,此时物块M受到的浮力为______N;物块重为______。
题型3.阿基米德原理法计算浮力:
8.把重为10N的物体缓慢放入装满水的溢水杯中,当物体静止后,测得排出水的重力为8N,则物体此时所处的状态以及受到的浮力大小为( )
A.沉底 B.沉底
C.悬浮 D.漂浮
9.2024年12月,我国自主研制建造的076型两栖攻击舰首舰——“中国人民解放军海军四川舰”正式下水,该舰满载排水量(排开水的质量)4万余吨。若以满载排水量4万吨来计算,该舰满载时所受浮力大小为 N。不考虑燃料质量变化,该舰由海水密度较小的近海驶向海水密度较大的远海区域时,排开海水的体积将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。(g取10N/kg)
10.“辽宁号”航空母舰的满载排水量约为67500t,在海上满载静止时,它所受到的浮力是_________N,如图是国产歼-15舰载机在“辽宁号”航空母舰上起飞时的情景。飞机升空是利用流速大的地方压强比较__________(选填“大”或“小”)的原理。当战斗机从航母上起飞后,航母所受浮力将__________(选填“变大”或“变小”或“不变”)。
11.一个人体重为600N,站在岸边的鹅卵石上,双脚与鹅卵石的接触面积为0.02m2;当他站在水中时,排开水的体积为0.05m3,g取10N/kg。求:
(1)人对鹅卵石的压强;
(2)站在水中时,人受到的浮力。
12.科技创新助力中国发展,中国桥梁建设领先世界。小明对桥梁建造产生浓厚的兴趣,想探究桥墩对河底压力与水深度的关系。他找来底面积为的圆柱体,放于水平地面的压力传感器上,如图甲所示,示数为100N。考虑不方便测量圆柱体对河底的压力,于是将圆柱体挂在拉力传感器下方,缓慢向下放至刚好与容器底部接触,如图乙所示。向容器内加水,记录传感器示数和水的深度,并画出如图丙所示的图像。(,)求:
(1)圆柱体的质量;
(2)圆柱体的密度;
(3)取走拉力传感器,圆柱体浸没于水中时对杯底的压强。
13.福建舰是我国第三艘航母,其满载排水量为8.8×104t。一架舰载机起飞后,福建舰排开水的体积减小了30m3。海水的密度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)福建舰满载时排开水的体积和浮力;
(2)该舰载机受到的重力。
题型3.平衡法计算浮力:
14.游泳时佩戴的泳圈是防止溺水的有效方法,如图所示,质量为50kg的小明佩戴游泳圈后,能静静地漂浮在水面上,他受到的浮力大小约( )
A.500N B.450N C.50N D.0N
15.一小球漂浮在酒精中,排开酒精的重为。将该小球放入水中静止时,排开水的重力(液体的深度大于小球直径,)( )
A.大于 B.等于 C.小于 D.无法判断
16.把重为0.5N的鸡蛋放入盐水中,鸡蛋静止时如图所示,此时鸡蛋处于 (选填“漂浮”或“悬浮”)状态,它受到的浮力为 N。
题型5.称重法与阿基米德原理的综合应用
17.某同学用石块、细线、弹簧测力计、烧杯、水和食盐等器材,进行如图所示的实验探究。下列说法正确的是( B )
A.石块在水中受到的浮力方向竖直向下
B.石块在水中受到的浮力大小为
C.石块浸没在水中时,排开水的体积为
D.丙图中盐水的密度为
18.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)
19.一个奖牌挂在弹簧测力计下,示数为。当奖牌浸没在水中时,弹簧测力计的示数为。已知,取。求:
(1)奖牌的质量;
(2)奖牌的体积。
20.用弹簧测力计悬挂一实心物块,物块下表面与水面刚好接触,如图甲所示。由此处匀速下放物块,直至浸没于水中并继续匀速下放(物块始终未与容器接触)。物块下放过程中,弹簧测力计示数下与物块下表面浸入水中的深度h的关系如图乙所示。(已知水的密度ρ水=1.0×10³kg/m³)求:
(1)物块完全浸没在水中时受到的浮力;
(2)物块的密度;
(3)物块刚好浸没时,水对物块下表面的压强。
题型6.平衡法与阿基米德原理的综合应用:
21.如图所示,用细绳将一个重力为6N、体积为1.0×10-3m3的正方体木块系在容器底部,向容器中加水至木块完全浸没,此时细绳被拉直。(g=10N/kg)求:
(1)木块浸没时所受到的浮力大小;
(2)木块浸没时所受到的细绳对其的拉力大小;
(3)剪断细绳后,木块静止时露出水面的体积。
22.质量为2kg的物体放置在水平桌面上,底面积为,体积为。求:
(1)该物体对桌面的压力。
(2)该物体对桌面的压强。
(3)该物体浸没在水中释放后,静止时受到的浮力。
23.小张有一底面积、高的长方体物块,将物块悬挂在弹簧测力计下端,测力计读取如图甲。取来一底面积为的薄壁圆柱形容器,盛入足量水静置于水平桌面上,将物块放入水中,物块静止时漂浮在水面上,如图乙。再将一小铁块放在物块上表面,静止时,物块上表面刚好与液面相平,如图丙。以上过程中没有水溢出且物块不吸水,取,。求:
(1)漂浮状态的物块露出水面的高度;
(2)小铁块放在物块上表面前后,水对容器底部压强的增加量。
第十章浮力的计算专题训练
一、浮力的四大计算方法
1. 称重法:F浮 = G − F拉(实验测浮力)
2. 压力差法:F浮 = F向上 − F向下(产生原因)
3. 阿基米德原理法:F浮 = G排 = m排g=ρ液gV排(核心计算公式)
4. 平衡法:漂浮 / 悬浮时F浮 = G物(最常用)
二、浮力的计算题型归纳
题型1.称重法计算浮力:
1. D
2. 1 0.5
3. 2.0 1000 0.5
题型2.压力差法计算浮力:
4. C
5. 4 6
6. 200 0.02
7. 6 16
题型3:阿基米德原理法计算浮力:
8. A
9. 变小
10.6.75×108 小 变小
11.解:(1)人对鹅卵石的压强:;
(2)站在水中时,人受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.05m3=500N.
12.解:(1)由得,圆柱体的质量:;
(2)由图丙得,圆柱体的高度为0.2m,圆柱体的体积为,圆柱体的密度:;
(3)圆柱体浸没在水中,排开水的体积为,
圆柱体受到的浮力为F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.002m3=20N,
圆柱体对容器底的压力为,
此时圆柱体对杯底的压强为.
13.解:(1) 福建舰满载时排开水的质量为 ,
由 可得,福建舰满载时排开水的体积为,福建舰受到的浮力为F浮=G排=m排g=8.8×107kg×10N/kg=8.8×108N;
(2)舰载机起飞后,航母减少的浮力等于舰载机的重力,即舰载机的重力为.
题型4:平衡法计算浮力:
14. A
15. B
16. 悬浮 0.5
题型5:称重法与阿基米德原理的综合应用:
17. B
18. 2
19.解:(1)根据可得,奖牌的质量:;
(2)奖牌在水中受到的浮力:F浮=GF拉=1.8N1.6N=0.2N,
根据阿基米德原理F浮 =ρ液gV排可得,
奖牌排开水的体积:=2,
因为奖牌浸没在水中,所以奖牌的体积:V==2.
20.解:(1)由图像可知,弹簧测力计的最大示数F最大=8N,此时物块未浸入水中,则物块重力为G=F最大=8N,物块完全浸入时弹簧测力计的示数是F示=4N,
则物块受到的浮力为F浮=G-F示=8N-4N=4N;
(2)由F浮=ρ水gV排得物块的体积为=,
物块的质量为==0.8kg,
物块的密度为==2×103kg/m3;
(3)从图中可知物块刚好浸没水中时,其下表面进入水中的深度为h=4cm=0.04m,
物块刚好浸没水中时其下表面受到水的压强为
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa.
题型6.平衡法与阿基米德原理的综合应用
21.
解:(1)木块完全浸没时,排开水的体积等于木块的体积,即,
根据阿基米德原理,木块浸没时所受到的浮力:
,
(2)
木块静止时受力平衡,竖直方向上浮力等于重力与拉力之和,即,
木块浸没时所受到的细绳对其的拉力,
(3)
剪断细绳后木块漂浮静止,此时浮力等于木块重力,即,
漂浮时排开水的体积:,
露出水面的体积为总体积减去排开水的体积,
即.
22.解:(1)该物体对桌面的压力:;
(2)该物体对桌面的压强:;
(3)当物体浸没在水中时,所受浮力:,
物体静止时处于漂浮状态,因此静止时受到的浮力:.
23.解:(1)如图甲,测力计分度值为0.2N,示数为3N,则物块重力。图乙中,物块漂浮,则浮力为
排开水的体积为
则浸入水中的深度为
则漂浮状态的物块露出水面的高度
(2)小铁块放在物块上表面前后,物块上表面刚好与液面相平,则排开水的体积增加量为
则水位上升的高度为
则小铁块放在物块上表面前后,水对容器底部压强的增加量.
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