4.4 水的浮力（讲义）科学新教材浙教版八年级上册

第4章 水与人类 第4节 水的浮力 课标要点 1.知道浸在液体（或气体）里的物体会受到浮力；浮力方向竖直向上。浮力的施力物体是液体（气体）。 2.掌握称重法测浮力：理解弹簧测力计示数减小的原因。 3.理解阿基米德原理：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力大小等于物体排开液体所受的重力。浮力只与液体密度、排开液体体积有关；与物体密度、物体体积、浸没深度无关（完全浸没后）。 4.掌握物体浮沉条件 学习重难点 1.浮力的基本认识 浸在液体或气体中的物体受到竖直向上的浮力；施力物体是液体（气体）；称重法测浮力：。 2.阿基米德原理 公式：浮力大小只和液体密度、物体排开液体体积有关；与物体密度、物体形状、浸没后的深度无关。 3.物体浮沉条件（两个判断角度） ①力的比较（物体浸没时） 4.浮力的应用 轮船：空心法，增大；始终漂浮，。河入海，浮力不变，减小，船上浮。 潜水艇：浸没时不变、浮力不变；通过吸水、排水改变自身重力实现浮沉。 密度计：漂浮，；液体密度越大，浸入液体的越小。 知识点 浮力 1．浮力概念：液体(气体)对浸入其中的物体都会产生向上的浮力。 浮力的方向是竖直向上的。 浮力的施力物体：液体，浮力的受力物体：浸入液体中的物体。 浮力产生的原因：物体的上、下表面受到压力差。即F浮＝F下表面－F上表面 弹簧测力计测浮力的方法：先测出物体在空气中的重力G，再读出物体浸在液体中的弹簧测力计读数F，那么F浮＝G－F。 注 意：(1)F浮＝G－F拉适用条件：物体在水中会下沉； (2)若物体下表面不受液体或气体的压力，则物体不受浮力。 (3)初步了解F浮＝ρ液gV排液 V排是排开液体体积，而不是物体体积 2.浮力大小影响实验 实验目的 变量控制 图示 现象及分析 探究结论 探究浮力的大小与物体浸没深度的关系 同一物体浸在同一液体中，物体浸没的深度不同 乙、丙两种情况下弹簧测力计的示数相同，即浮力相同 浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关 探究浮力的大小与物体浸入液体的体积的关系 液体的密度相同，同一物体浸入液体的体积不同 乙、丙两种情况下弹簧测力计示数不同，即浮力不同，F1>F2 物体受到的浮力与物体浸入液体的体积有关 探究浮力的大小与液体密度的关系 同一物体浸在液体中的体积相同，液体密度不同 乙、丙两种情况下弹簧测力计的示数不同，即浮力不同，F2>F1 物体受到的浮力于液体的密度有关 探究浮力的大小与物体密度的关系 两个体积相同、质量不同的物体，浸入在同一液体中 甲、乙两种情况下弹簧测力计的示数差相同，即浮力相同 物体所受的浮力与物体的密度无关 【总结归纳】浮力的大小只跟液体的密度和物体浸入液体的体积有关（与物体的形状、材料、浸没的深度、液体的多少无关）。在液体密度相同时，浸入液体的体积越大，物体受到的浮力越大；在浸入液体的体积相同时，液体的密度越大，物体受到的浮力越大。 随学随练 1. 如图所示，洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头，则水堵头（　　） A．受到水的压力，没有受到水的浮力 B．受到水的压力，也受到水的浮力 C．没有受到水的压力，但受到水的浮力 D．没有受到水的压力，也没有受到水的浮力 2. 为了探究浮力的产生原因，某兴趣小组设计了如图甲所示的仪器。实验时，使插有软管的一侧向上，将正方体部分竖直浸没在盛满水的水槽中，观察浸入水中的容器四面橡皮膜的变化，实验现象如图乙所示。通过直观的实验现象，该组同学得出浮力产生的原因是液体对物体上下表面存在压力差的结论。 （1）装置甲通过 来判断压力的大小。 （2）通过乙图可知，最终浮力的方向为 ；插软管的目的是 。 （3）该组同学改进的实验仪器如图丙所示，请结合“浮力成因模型评价表”，说明跟甲相比，丙有什么优点？答： 。 “浮力成因模型”评价表（节选） 评价指标 优秀 合格 待改进 指标一 能合理体现浮力的产生原因，且误差较小。 能合理体现浮力的产生原因。 不能合理体现浮力的产生原因。 指标二 便携，使用时操作简便，且现象明显。 便携，使用时操作简便。 不便携，使用时操作不简便。 知识点 阿基米德原理 原 理：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。 公 式：F浮＝G排液＝ρ液gV排液。 说 明：阿基米德原理同样适用于气体浮力的计算。 注 意：(1)浸入液体中的物体受到的浮力只与ρ液、V排有关； 　　(2)浮力与物体浸没在液体中的深度，物体的密度、形状无关； 　　(3)阿基米德原理表达式中V排是物体排开液体体积，也就是物体浸入液体中体积V浸， 但V排不同于V物。当物体部分浸入时，V排<V物；当物体完全浸没在液体中时，V排＝V物； 随学随练 3. 如图是宋朝怀丙利用浮船打捞铁牛过程的示意图，先将陷在河底的铁牛和装满泥沙的船用绳索系在一起（图甲），再把船上的泥沙铲走，铁牛就被拉起（图乙），然后把船划到岸边，解开绳索卸下铁牛（图丙），就可将铁牛拖上岸。船在甲、乙、丙三个位置所受浮力最大的是（　　） A．甲处 B．乙处 C．丙处 D．三处一样大 4. 如图甲所示，用弹簧测力计将一长方体物体从装有水的杯子中匀速拉出，物体的底面积为20cm2，杯子的底面积为100cm2，拉力随时间的变化关系如图乙所示。则下列说法正确的是（　　） A．该物体的质量为0.3kg B．当物体有一半露出水面时，受到的浮力为2N C．该物体上表面离开水面到物体整个露出水面用时1s D．该物体的体积为4×10﹣4m3 知识点 物体的沉浮条件（受力分析） 1．物体的浮沉条件：浸没在液体中的物体的浮沉取决于 F浮和 G 的大小。(实心物体浸没在液体中) F浮<G F浮>G F浮＝G(V排液＝V物) F浮＝G(V排液<V物) F浮<G(V排液＝V物) ρ液<ρ物 ρ液>ρ物 ρ液＝ρ物 ρ液>ρ物 ρ液<ρ物 下沉 上浮 悬浮 漂浮 沉底 2.说 明：(1)上浮和下沉都是不稳定状态，上浮的物体最终会浮出液面，处于漂浮状态；下沉的物体最终则会沉到液底处于静止状态(沉到水底时：F浮＋F支持力＝G)； 　　(2)漂浮和悬浮时，物体都是受到两个力而处于平衡状态，F浮＝G。 3.注 意：(1)“浸没”是指物体全部浸入液体中，被液体全部包围，V物＝V排； 　　(2)“浸入”是指物体部分或全部浸在液体中，部分或全部被液体包围； 　　(3)“漂浮”是物体浮在液面上，只有部分浸入液体中，V物＞V排； 　　(4)“悬浮”是指物体全部浸入液体中，并且可以停留在液体中的任何深度，V物＝V排； 　　(5)“上浮”和“下沉”是物体在重力和浮力共同作用下，物体向上或向下运动的过程， 即F浮＞G，物体上浮；F浮＜G，物体下沉。 随学随练 5. 妈妈买了新鲜桔子（密度均匀），小明将质量为120g的桔子放入水中，发现桔子漂浮且体积露出水面（ρ水＝1.0×103kg/m3）。下列说法正确的是（　　） A．若将露出水面的部分切除，剩余部分仍会漂浮 B．桔子的密度为1.0×103kg/m3，与水的密度相等 C．若往水中加适量食盐，桔子露出水面的体积会变小 D．若将桔子压入水中完全浸没，其受到的浮力仍为1.2N 6. 小华在相同气球内装上不同配重做了两个“小鱼”。“小鱼”甲的质量大于“小鱼”乙的质量。注射器可以通过连接“小鱼”的软管对“小鱼”进行抽气和充气，从而改变“小鱼”的体积。初始时，两“小鱼”在水中处于静止状态，如图所示。忽略空气重力及软管对“小鱼”的作用力。“小鱼”所受浮力分别用F甲、F乙表示。下列说法正确的是（　　） A．对甲充气，甲上浮，再次静止时F甲小于F乙 B．对甲抽气，甲下沉，再次静止时F甲一定小于F乙 C．对乙充气，乙再次静止时所受浮力比初始时的浮力小 D．对乙抽气，乙再次静止时所受浮力可能等于初始时的浮力 知识点 浮力的应用 1.密度计 工作原理是物体的漂浮条件(根据阿基米德公式F浮＝ρ液V排g，漂浮时浮力一定，ρ液与V排成反比)。密度计下面的金属粒和玻璃泡能使密度计直立在液体中。密度计的刻度特点“上小下大、上疏下密”。 2.轮船，半潜船等漂浮物 轮船：将钢铁做成空心，增大排开液体的体积，增大浮力使F浮＝G； 轮船的排水量即轮船满载时排开水的质量，单位为吨。 ①因为漂浮时，F浮＝G，所以同一艘轮船从海洋行驶到江河或从江河行驶到海洋，其受到的浮力不变； ②根据F浮＝ρ液gV排液，同一艘轮船从海洋行驶到江河，因为F浮不变，ρ液减小，所以 V排液变大，即船身稍下沉； 3.潜水艇，潜航器等 潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重力来实现的。潜水艇是钢铁外壳，体积不能改变，只能改变自身重力，方法是在水舱内吸入或排出一定量的水。 4.热气球和飞艇：采用充密度比空气小的气体(氢气、氦气、热空气)的办法，使它受到的浮力大于重力而升空。 随学随练 7. 小科制作了一个防洪屋模型，如图所示，小科发现防洪屋模型开始上浮时水位线超过了基座，出现了房子部分被淹的现象。为使水位刚超过基座时房子就能开始上浮，下列措施不可行的是（　　） A．只增大基座的体积 B．只增大房子的体积 C．只使用密度更小的材料制造基座 D．只使用密度更小的材料制造房子 8. 某科学小组开展了“自制潜水艇”活动（如图）。为了使该潜水艇能上升到水面，下列措施可行的是（　　） A．将水瓶外的水换成盐水 B．换用体积更小的水瓶 C．增加出水孔的孔径 D．换用质量更大的水瓶 题型 课堂微型拓展实验 实验 ：自制简易密度计（考试高频实验） 器材 吸管、橡皮泥、清水、盐水 步骤 1.吸管底端粘少量橡皮泥（配重） 2.先放入清水，观察浸入深度 3.再放入浓盐水 现象 盐水中浸入更浅，清水中浸入更深 原理 密度计始终漂浮：（重力不变、浮力不变） 液体密度越大 → 需要的 V 排越小 → 浮得越高 课堂结论 密度越大，浸入体积越小；密度计刻度上小下大 活学活用 9. 为验证物体在同种液体中受到的浮力只与排开水的量有关，与物体浮沉情况无关，进行如下实验： ①容器内装适量水，在容器上标刻度，记作a。 ②将一个重为4N的石块完全浸没水中，液面上升至刻度b；此时弹簧秤示数如图1所示。 ③在容器底部安装上滑轮，加水至刻度a。 ④如图2，放入重为1N的泡沫块，拉动细绳，使泡沫排开水的体积与石块相同。 请回答： （1）石块完全浸没水中时受到的浮力大小为 N。 （2）步骤④中，应该怎样操作才能使泡沫排开水的体积与石块相同？ 。 （3）步骤④中如果弹簧秤的读数为 N，可验证小明提出的假设成立。 （4）为了使实验更加具有普遍性，可以增加的实验为 。 10. 为了验证“物体所受浮力大小与物体浸入水中的深度无关”，某兴趣小组选用长方体A、弹簧测力计和装有适量水的烧杯进行如下实验。如图甲所示，ab、cd为将长方体A的体积均分为两等份的中线，实验步骤如下： 步骤Ⅰ：将长方体A悬挂在弹簧测力计下，静止时记录弹簧测力计的示数为F1（如图甲所示）。 步骤Ⅱ：将长方体A竖放浸入水中，静止时水面与标记线ab重合，记录弹簧测力计的示数为F2（如图乙所示）。 步骤Ⅲ：____，记录弹簧测力计的示数为F3。 （1）步骤Ⅱ中长方体A所受浮力大小的表达式是 （用步骤中的字母表示）。 （2）请你将步骤Ⅲ中的“____”补充完整： 。 （3）为了顺利完成上述实验，小科认为长方体A的密度一定要大于水的密度，而小常认为长方体A的密度也可以小于水的密度。你赞同哪位同学的观点，理由是： 。 基础通关 1. 取一实心铁块，将它完全浸没在清水中，分别停留在三个不同的深度。对比铁块受到的浮力大小，下列说法正确的是（　　） A．浸没的深度越深，铁块受到的浮力越大 B．浸没的深度越浅，铁块受到的浮力越大 C．不同深度的铁块受到的浮力大小相等 D．铁块受到的浮力随浸没深度的增加先变大后变小 2. 如图甲所示，“彩球温度计”是一种精美的居家装饰品，也可用于粗略测量环境温度。瓶内装有密度可随温度升高而减小的液体，以及5个体积相同但质量不同的小球（如图乙所示）。当有彩球悬浮时，悬浮的彩球标牌上的温度值就是所测得的当前环境温度。下列说法正确的是（　　） A．小球b、c受到的浮力相等 B．d球质量小于c球质量 C．小球a标记的温度最高 D．环境温度越低时，上浮的小球数量越少 3. 游泳时，将露出水面的双手浸入水中可以获得更大的浮力，使人上浮防止溺水，如图所示。手浸入水中的过程中，浮力增大的原因是（　　） A．减少了人的重力 B．减少了空气对人的阻力 C．增大了人排开水的体积 D．增大了人的密度 4. 将新鲜度不同的甲、乙两鸡蛋放入水中，静止时甲沉底如图所示，下列说法正确的是（　　） A．若甲、乙体积相等，甲受到的浮力小 B．若甲、乙质量相等，甲受到的浮力小 C．向杯中加盐水后，乙受到的浮力变大 D．向杯中加酒精后，乙受到的浮力变大 5. 我国古代用莲子制备成不同标准的“浮子”来测定海水密度，测定时，浮起的“浮子”数量越多，待测海水的密度越大。若将四颗“浮子”放入盛有待测海水的杯中，“浮子”的沉浮情况如图所示，下列说法正确的是（　　） A．竹管内待测的海水密度已经最大 B．①号“浮子”的密度比其它三颗“浮子”大 C．①号“浮子”的重力比其它三颗“浮子”大 D．在不同密度海水中，各“浮子”所受浮力不变 6. 我国某型号潜水艇在执行任务时，通过向水舱外排水，从悬浮状态上浮至水面，并最终漂浮。忽略海水密度变化，与悬浮时相比，漂浮时潜水艇（　　） A．所受浮力变小 B．所受浮力变大 C．排开海水的体积不变 D．排开海水的体积变大 7. 某同学设计了如图所示的潜艇模型，下列关于该潜艇模型的说法，正确的是（　　） A．向左推注射器活塞，模型会下沉，是因为潜艇模型所受浮力变小 B．向右拉注射器活塞，模型会下沉，是因为潜艇模型所受重力变大 C．向左推注射器活塞，模型会上浮，是因为潜艇模型所受浮力变小 D．向右拉注射器活塞，模型会上浮，是因为潜艇模型所受重力变小 素养提升 8. 煮饺子时，生饺子刚放入水中就沉到锅底，煮熟后会漂浮在水面上。下列分析正确的是（　　） A．生饺子受到的浮力大于重力，所以沉底 B．生饺子受到的浮力小于重力，所以沉底 C．熟饺子的密度比水大，所以漂浮 D．熟饺子的密度与水相同，所以漂浮 9. 古籍中记载，可以用莲子制备四颗不同标准的“浮子”来比较海水密度。测定时，浮起的“浮子”数量越多，待测海水的密度越大。若将四颗体积相等的“浮子”放入盛有待测海水的竹管内，“浮子”沉浮情况如图所示，下列有关说法正确的是（　　） A．四个浮子质量相等 B．①号“浮子”的重力最大 C．②③④号“浮子”的密度相等 D．若海水密度增大，④号“浮子”所受浮力增大 10. 有两个完全相同的杯子，装有相同质量的水。用密度为ρ0的某种材料制成同质量的甲、乙两物体，物体甲中空，物体乙为实心小球，且甲体积为乙体积的3倍。分别放入杯中，稳定时，甲悬浮，乙沉底，情况如图所示。则（　　） A．甲、乙两物体所受浮力相同 B．此材料的密度为水密度的2倍 C．乙对杯子底的压力与其自身重力的比值为2：3 D．放物体甲的杯子内水面较高，故对桌面的压力较大 11. 当海水的温度及所含盐分变化时，可能会导致海水密度发生突变，在海水中形成一个类似悬崖的突变水层。如图所示，潜艇在水下航行时，突然从高密度水层进入低密度水层，潜艇会出现迅速下沉的危险情况，危及潜艇安全。下列关于潜艇进入低密度水层时的说法正确的是（　　） A．所受浮力保持不变 B．排开液体的体积变小 C．快速将水舱中的水排出可实现自救 D．进行自救时，其所受浮力一直变大 12. 三个相同容器内分别盛满不同的液体，现将三个完全相同的小球轻轻放入容器中。小球静止后状态如图所示，关于三个容器中小球受到的浮力大小判断正确的是（　　） A．F甲＞F乙＞F丙 B．F甲＜F丙＜F乙 C．F甲＞F乙＝F丙 D．F甲＜F乙＝F丙 迁移创新 13. 某同学把几个鸭蛋放入配制好的盐水中，其中一个鸭蛋进入盐水中运动轨迹（如图所示），则该鸭蛋在此过程中所受浮力变化的大致曲线为（　　） A． B． C． D． 14. 如图是探究浮力大小与哪些因素有关的实验过程，弹簧测力计挂着同一金属块。 （1）金属块浸没在水中时，受到的浮力是 N。 （2）由图丙、丁可知，浮力大小跟物体浸没在水中的深度 （填“有关”或“无关”）。 （3）分析 两图可知，浸在液体中的物体所受浮力大小跟液体密度有关。 （4）由图中数据可知，金属块的密度是 kg/m3。 15. 某校科学兴趣小组的同学欲探究影响浮力大小的因素，设计了如图所示的实验装置。为确保实验数据的准确性，实验过程中小组同学始终沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，读数时视线与刻度线保持水平。实验步骤如下： ①将均匀的圆柱体物块悬挂在弹簧测力计下端，待其静止后读出弹簧测力计的示数。 ②在烧杯中盛放适量的水，将物块缓慢浸入水中，当物块分别处于下图甲、乙、丙、丁四种状态时，分别读出并记录对应状态下弹簧测力计的示数。 ③将烧杯中的水换成盐水，重复上述实验步骤，如图戊。 （1）图甲中弹簧测力计的示数为 N。 （2）对比图甲、乙、丙三种状态可知，当物块缓慢浸入水中，弹簧测力计的示数逐渐 。 （3）分析实验数据可得：物体在液体中所受浮力的大小与物体排开液体的体积有关，与物体浸没在液体中的 无关。 （4）对比图丁和图戊的实验数据可知，当物体排开液体的体积相同时，液体密度越大，物体受到的浮力越 （填“大”或“小”）。 16. 小黄对于浮力大小影响因素提出了如下两种猜想，并举出了相应的实例。 猜想一：浮力的大小与液体的密度有关。实例：鸡蛋在水中会下沉，在盐水中会浮起来。 猜想二：浮力的大小与物体的密度有关。实例：铁块在水中下沉，木头浮在水面上。 为了验证以上猜想是否正确，小黄选择了塑料瓶、细沙和其它实验器材进行探究。他先选择装入部分细沙的塑料瓶，转紧瓶盖后进行如下探究，实验过程如图甲所示。 （1）比较实验步骤 ，可以确定猜想一是正确的。 （2）要验证猜想二是否正确，可以在塑料瓶中 后再进行探究。 （3）图乙是某轮船吃水线的示意图，吃水线是船体与水面相交的线，用于标示船舶实际吃水深度。请解释海洋吃水线在长江吃水线下面的原因 。 17. 浮标广泛应用于台风预测、海洋资源开发等领域。如图所示，浮标上部是封闭坚硬的壳体，壳体内部是液压式柱塞泵，柱塞泵内有油，壳体下部有可伸缩的弹性油囊，油囊自身的质量和体积忽略不计。柱塞泵下端与油囊连通，浮标可以通过液压式柱塞泵将泵内的油注入油囊或抽回泵内来实现浮沉。已知浮标壳体和柱塞泵的总质量为40kg，油的总质量为20kg，油的密度为0.8×103kg/m3，海水密度取1.0×103kg/m3。当柱塞泵向油囊中压入8kg油时，浮标悬浮于水中。请计算： （1）当向油囊中压入8kg油时，油囊的体积； （2）浮标悬浮时，浮标所受的浮力； （3）浮标上部封闭壳体浸入水中的体积。 18. 钓鱼是一项户外运动。图甲是钓鱼常用的一种钓具，其主要由鱼钩、铅坠、浮漂（7颗相同浮子）构成，该钓具各部分参数如表所示。假如垂钓时，浸没在水面下的浮子处于同一竖直线上，漂浮在水面上的浮子处于同一水平线上，为浮子的理想状态（忽略鱼线弯曲造成的影响，即不计漂浮浮子与浸没浮子之间的相互作用）。如图乙所示，某钓鱼爱好者在鱼塘垂钓时，鱼饵的质量为1.5×10﹣3kg，体积为1×10﹣6m3，沉到水底后未与塘底紧密接触，有4颗浮子浸没在水下、有3颗浮子漂浮在水面上，且浮子处于理想状态。取ρ水＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg，则： 名称 1颗浮子 铅坠 鱼钩 鱼线 质量m/kg 4×10﹣4 9×10﹣4 4×10﹣4 不计 体积V/m3 8×10﹣7 1×10﹣7 不计 不计 （1）浸没在水中的4颗浮子受到的总浮力为多大？ （2）当鱼饵静止在水平塘底时，鱼饵受到的支持力为多大？ （3）当鱼饵被全部吃掉，而鱼未上钩，稳定后，浮子仍处于理想状态，水面下浸没的浮子有多少颗？ 19. 肺活量是身体机能的重要指标之一，它是指一个人做最大吸气后，再做最大呼气所呼出气体的体积，单位是毫升（mL）。如图是一种测定肺活量的实用方法，图中的A为倒扣在水中的开口薄壁圆筒（圆筒壁体积忽略不计），测量前排尽其中的空气（即测量前筒内充满水）。测量时，小嘉同学吸足空气，再通过B尽量将空气呼出，呼出的空气通过导管进入A内，使A浮起。已知：圆筒质量为200g，横截面积为200cm2，筒底浮出水面的高度为H为16cm，大气压强为1.0×105Pa。 初中学生肺活量标准对照表 等第 男生 女生 优秀 3700﹣3940mL 2800﹣2900mL 良好 3200﹣3450mL 2500﹣2650mL 及格 2000﹣3080mL 1500﹣2400mL （1）请求出此时开口薄壁圆筒排开水的体积。 （2）请通过计算来判断小嘉同学（男生）的肺活量指标等第。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第4章 水与人类 第4节 水的浮力 课标要点 1.知道浸在液体（或气体）里的物体会受到浮力；浮力方向竖直向上。浮力的施力物体是液体（气体）。 2.掌握称重法测浮力：理解弹簧测力计示数减小的原因。 3.理解阿基米德原理：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力大小等于物体排开液体所受的重力。浮力只与液体密度、排开液体体积有关；与物体密度、物体体积、浸没深度无关（完全浸没后）。 4.掌握物体浮沉条件 学习重难点 1.浮力的基本认识 浸在液体或气体中的物体受到竖直向上的浮力；施力物体是液体（气体）；称重法测浮力：。 2.阿基米德原理 公式：浮力大小只和液体密度、物体排开液体体积有关；与物体密度、物体形状、浸没后的深度无关。 3.物体浮沉条件（两个判断角度） ①力的比较（物体浸没时） 4.浮力的应用 轮船：空心法，增大；始终漂浮，。河入海，浮力不变，减小，船上浮。 潜水艇：浸没时不变、浮力不变；通过吸水、排水改变自身重力实现浮沉。 密度计：漂浮，；液体密度越大，浸入液体的越小。 知识点 浮力 1．浮力概念：液体(气体)对浸入其中的物体都会产生向上的浮力。 浮力的方向是竖直向上的。 浮力的施力物体：液体，浮力的受力物体：浸入液体中的物体。 浮力产生的原因：物体的上、下表面受到压力差。即F浮＝F下表面－F上表面 弹簧测力计测浮力的方法：先测出物体在空气中的重力G，再读出物体浸在液体中的弹簧测力计读数F，那么F浮＝G－F。 注 意：(1)F浮＝G－F拉适用条件：物体在水中会下沉； (2)若物体下表面不受液体或气体的压力，则物体不受浮力。 (3)初步了解F浮＝ρ液gV排液 V排是排开液体体积，而不是物体体积 2.浮力大小影响实验 实验目的 变量控制 图示 现象及分析 探究结论 探究浮力的大小与物体浸没深度的关系 同一物体浸在同一液体中，物体浸没的深度不同 乙、丙两种情况下弹簧测力计的示数相同，即浮力相同 浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关 探究浮力的大小与物体浸入液体的体积的关系 液体的密度相同，同一物体浸入液体的体积不同 乙、丙两种情况下弹簧测力计示数不同，即浮力不同，F1>F2 物体受到的浮力与物体浸入液体的体积有关 探究浮力的大小与液体密度的关系 同一物体浸在液体中的体积相同，液体密度不同 乙、丙两种情况下弹簧测力计的示数不同，即浮力不同，F2>F1 物体受到的浮力于液体的密度有关 探究浮力的大小与物体密度的关系 两个体积相同、质量不同的物体，浸入在同一液体中 甲、乙两种情况下弹簧测力计的示数差相同，即浮力相同 物体所受的浮力与物体的密度无关 【总结归纳】浮力的大小只跟液体的密度和物体浸入液体的体积有关（与物体的形状、材料、浸没的深度、液体的多少无关）。在液体密度相同时，浸入液体的体积越大，物体受到的浮力越大；在浸入液体的体积相同时，液体的密度越大，物体受到的浮力越大。 随学随练 1. 如图所示，洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头，则水堵头（　　） A．受到水的压力，没有受到水的浮力 B．受到水的压力，也受到水的浮力 C．没有受到水的压力，但受到水的浮力 D．没有受到水的压力，也没有受到水的浮力 【答案】A 【解答】解：洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头，受到水向下的压力，但水堵头的下表面没有水，没有受到水向上的压力，所以水堵头不受浮力，故A正确，BCD错误。 故选：A。 2. 为了探究浮力的产生原因，某兴趣小组设计了如图甲所示的仪器。实验时，使插有软管的一侧向上，将正方体部分竖直浸没在盛满水的水槽中，观察浸入水中的容器四面橡皮膜的变化，实验现象如图乙所示。通过直观的实验现象，该组同学得出浮力产生的原因是液体对物体上下表面存在压力差的结论。 （1）装置甲通过 来判断压力的大小。 （2）通过乙图可知，最终浮力的方向为 ；插软管的目的是 。 （3）该组同学改进的实验仪器如图丙所示，请结合“浮力成因模型评价表”，说明跟甲相比，丙有什么优点？答： 。 “浮力成因模型”评价表（节选） 评价指标 优秀 合格 待改进 指标一 能合理体现浮力的产生原因，且误差较小。 能合理体现浮力的产生原因。 不能合理体现浮力的产生原因。 指标二 便携，使用时操作简便，且现象明显。 便携，使用时操作简便。 不便携，使用时操作不简便。 【答案】（1）橡皮膜的凹陷程度； （2）竖直向上；平衡内外气压，消除装置内部气压对橡皮膜形变的干扰； （3）丙装置误差更小，能更好体现浮力产生的原因；同时操作简便，实验现象更加明显。 【解答】解：（1）压力越大，橡皮膜凹陷程度越大，所以依靠橡皮膜凹陷程度反映受到压力大小。 （2）①液体对物体下表面向上压力大于上表面向下压力，压力差就是浮力，浮力方向总是竖直向上。 ②如果没有软管，正方体密闭，浸入水时内部空气被压缩，内部气压变大，会影响橡皮膜凹陷；软管连通外界大气，让盒内气压始终等于大气压，橡皮膜形变只由外部水的压力决定，实验才准确。 （3）对照评价表“优秀”等级：指标一优秀：合理体现浮力产生原因，误差较小；指标二优秀：便携、操作简便，现象明显。丙是改进装置，对比甲，减小实验误差，现象更清晰，便于观察上下表面压力差。 故答案为：（1）橡皮膜的凹陷程度； （2）竖直向上；平衡内外气压，消除装置内部气压对橡皮膜形变的干扰； （3）丙装置误差更小，能更好体现浮力产生的原因；同时操作简便，实验现象更加明显。 知识点 阿基米德原理 原 理：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。 公 式：F浮＝G排液＝ρ液gV排液。 说 明：阿基米德原理同样适用于气体浮力的计算。 注 意：(1)浸入液体中的物体受到的浮力只与ρ液、V排有关； 　　(2)浮力与物体浸没在液体中的深度，物体的密度、形状无关； 　　(3)阿基米德原理表达式中V排是物体排开液体体积，也就是物体浸入液体中体积V浸， 但V排不同于V物。当物体部分浸入时，V排<V物；当物体完全浸没在液体中时，V排＝V物； 随学随练 3. 如图是宋朝怀丙利用浮船打捞铁牛过程的示意图，先将陷在河底的铁牛和装满泥沙的船用绳索系在一起（图甲），再把船上的泥沙铲走，铁牛就被拉起（图乙），然后把船划到岸边，解开绳索卸下铁牛（图丙），就可将铁牛拖上岸。船在甲、乙、丙三个位置所受浮力最大的是（　　） A．甲处 B．乙处 C．丙处 D．三处一样大 【答案】A 【解答】解：根据阿基米德原理知，液体密度一定时，浸入的体积越大，浮力越大，图中甲浸入的深度最大，故排开液体的体积最大，因而浮力最大。 故选：A。 4. 如图甲所示，用弹簧测力计将一长方体物体从装有水的杯子中匀速拉出，物体的底面积为20cm2，杯子的底面积为100cm2，拉力随时间的变化关系如图乙所示。则下列说法正确的是（　　） A．该物体的质量为0.3kg B．当物体有一半露出水面时，受到的浮力为2N C．该物体上表面离开水面到物体整个露出水面用时1s D．该物体的体积为4×10﹣4m3 【答案】C 【解答】解：A．由图像可知，物体的重力G＝5N，物体的质量为：，故A错误； B．由图像可知，物体浸没在水中受到的浮力为：F浮＝G﹣F＝5N﹣3N＝2N，根据阿基米德公式可知，当物体有一半露出水面时，排开液体体积为浸没时的一半，所以浮力为浸没时受到浮力的一半，即为1N，故B错误； C．由图像可知，t＝2s时长方体上表面到达水面，t＝3s时长方体下表面离开水面，所以该物体上表面离开水面到物体整个露出水面用时1s，故C正确； D．由F浮＝ρ水gV排可知，物体浸没时排开水的体积即长方体的体积为：，故D错误。 故选：C。 知识点 物体的沉浮条件（受力分析） 1．物体的浮沉条件：浸没在液体中的物体的浮沉取决于 F浮和 G 的大小。(实心物体浸没在液体中) F浮<G F浮>G F浮＝G(V排液＝V物) F浮＝G(V排液<V物) F浮<G(V排液＝V物) ρ液<ρ物 ρ液>ρ物 ρ液＝ρ物 ρ液>ρ物 ρ液<ρ物 下沉 上浮 悬浮 漂浮 沉底 2.说 明：(1)上浮和下沉都是不稳定状态，上浮的物体最终会浮出液面，处于漂浮状态；下沉的物体最终则会沉到液底处于静止状态(沉到水底时：F浮＋F支持力＝G)； 　　(2)漂浮和悬浮时，物体都是受到两个力而处于平衡状态，F浮＝G。 3.注 意：(1)“浸没”是指物体全部浸入液体中，被液体全部包围，V物＝V排； 　　(2)“浸入”是指物体部分或全部浸在液体中，部分或全部被液体包围； 　　(3)“漂浮”是物体浮在液面上，只有部分浸入液体中，V物＞V排； 　　(4)“悬浮”是指物体全部浸入液体中，并且可以停留在液体中的任何深度，V物＝V排； 　　(5)“上浮”和“下沉”是物体在重力和浮力共同作用下，物体向上或向下运动的过程， 即F浮＞G，物体上浮；F浮＜G，物体下沉。 随学随练 5. 妈妈买了新鲜桔子（密度均匀），小明将质量为120g的桔子放入水中，发现桔子漂浮且体积露出水面（ρ水＝1.0×103kg/m3）。下列说法正确的是（　　） A．若将露出水面的部分切除，剩余部分仍会漂浮 B．桔子的密度为1.0×103kg/m3，与水的密度相等 C．若往水中加适量食盐，桔子露出水面的体积会变小 D．若将桔子压入水中完全浸没，其受到的浮力仍为1.2N 【答案】A 【解答】解：A、新鲜桔子（密度均匀）放入水中漂浮，故密度小于水的密度，且将露出水面的部分切除，密度小于水的密度还会漂浮，故A正确，B错误； C、漂浮时浮力等于重力，往水中加适量食盐，液体的密度变大，浸入体积不变时，桔子受到的浮力变大，大于重力而上浮，故露出水面的体积会变大，故C错误； D、漂浮时浮力等于重力，F浮＝G＝mg＝0.12kg×10N/kg＝1.2N，将桔子压入水中完全浸没，排开液体的体积变大，浮力变大，故D错误。 故选：A。 6. 小华在相同气球内装上不同配重做了两个“小鱼”。“小鱼”甲的质量大于“小鱼”乙的质量。注射器可以通过连接“小鱼”的软管对“小鱼”进行抽气和充气，从而改变“小鱼”的体积。初始时，两“小鱼”在水中处于静止状态，如图所示。忽略空气重力及软管对“小鱼”的作用力。“小鱼”所受浮力分别用F甲、F乙表示。下列说法正确的是（　　） A．对甲充气，甲上浮，再次静止时F甲小于F乙 B．对甲抽气，甲下沉，再次静止时F甲一定小于F乙 C．对乙充气，乙再次静止时所受浮力比初始时的浮力小 D．对乙抽气，乙再次静止时所受浮力可能等于初始时的浮力 【答案】D 【解答】解：A．图中甲悬浮，浮力等于重力，对甲充气，甲上浮变为漂浮，浮力还等于重力，甲的重力大于乙的重力，乙漂浮，浮力等于重力，再次静止时F甲大于F乙；故A错误； B．对甲抽气，甲下沉，浮力小于自身重力，若抽出气体后，甲排开水的体积仍大于乙，由阿基米德原理可得，F甲还可以大于F乙，故B错误； C．对乙充气，本来漂浮的，充气后仍漂浮，两次都是浮力等于重力，故乙再次静止时所受浮力与初始时的浮力相等，故C错误； D．对乙抽气，如果仍漂浮或恰好悬浮，浮力还等于重力，乙再次静止时所受浮力可能等于初始时的浮力，故D正确。 故选：D。 知识点 浮力的应用 1.密度计 工作原理是物体的漂浮条件(根据阿基米德公式F浮＝ρ液V排g，漂浮时浮力一定，ρ液与V排成反比)。密度计下面的金属粒和玻璃泡能使密度计直立在液体中。密度计的刻度特点“上小下大、上疏下密”。 2.轮船，半潜船等漂浮物 轮船：将钢铁做成空心，增大排开液体的体积，增大浮力使F浮＝G； 轮船的排水量即轮船满载时排开水的质量，单位为吨。 ①因为漂浮时，F浮＝G，所以同一艘轮船从海洋行驶到江河或从江河行驶到海洋，其受到的浮力不变； ②根据F浮＝ρ液gV排液，同一艘轮船从海洋行驶到江河，因为F浮不变，ρ液减小，所以 V排液变大，即船身稍下沉； 3.潜水艇，潜航器等 潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重力来实现的。潜水艇是钢铁外壳，体积不能改变，只能改变自身重力，方法是在水舱内吸入或排出一定量的水。 4.热气球和飞艇：采用充密度比空气小的气体(氢气、氦气、热空气)的办法，使它受到的浮力大于重力而升空。 随学随练 7. 小科制作了一个防洪屋模型，如图所示，小科发现防洪屋模型开始上浮时水位线超过了基座，出现了房子部分被淹的现象。为使水位刚超过基座时房子就能开始上浮，下列措施不可行的是（　　） A．只增大基座的体积 B．只增大房子的体积 C．只使用密度更小的材料制造基座 D．只使用密度更小的材料制造房子 【答案】B 【解答】解：A、只增大基座的体积但重力不变，由F浮＝ρ液gV排知浮力变大，故A可行； B、只增大房子的体积但房子质量不变，基座体积不变，根据题意可知当这个模型浮起时需要没过基座，故B不可行； CD、只使用密度更小的材料制造基座或只使用密度更小的材料制造房子都会减小重力，浮力不变，故CD可行。 故选：B。 8. 某科学小组开展了“自制潜水艇”活动（如图）。为了使该潜水艇能上升到水面，下列措施可行的是（　　） A．将水瓶外的水换成盐水 B．换用体积更小的水瓶 C．增加出水孔的孔径 D．换用质量更大的水瓶 【答案】A 【解答】解：A、将水瓶外的水换成盐水，由阿基米德原理可知浮力增大，重力不变，浮力大于重力，潜水艇会上升到水面，故A正确； B、换用体积更小的水瓶，由阿基米德原理可知浮力减小，浮力小于重力，可能会下沉，故B错误； C、增加出水孔的孔径，不能改变浮力的大小，故C错误； D、换用质量更大的水瓶，重力增大，浮力不变，浮力小于重力，可能会下沉，故C错误。 故选：A。 题型 课堂微型拓展实验 实验 ：自制简易密度计（考试高频实验） 器材 吸管、橡皮泥、清水、盐水 步骤 1.吸管底端粘少量橡皮泥（配重） 2.先放入清水，观察浸入深度 3.再放入浓盐水 现象 盐水中浸入更浅，清水中浸入更深 原理 密度计始终漂浮：（重力不变、浮力不变） 液体密度越大 → 需要的 V 排越小 → 浮得越高 课堂结论 密度越大，浸入体积越小；密度计刻度上小下大 活学活用 9. 为验证物体在同种液体中受到的浮力只与排开水的量有关，与物体浮沉情况无关，进行如下实验： ①容器内装适量水，在容器上标刻度，记作a。 ②将一个重为4N的石块完全浸没水中，液面上升至刻度b；此时弹簧秤示数如图1所示。 ③在容器底部安装上滑轮，加水至刻度a。 ④如图2，放入重为1N的泡沫块，拉动细绳，使泡沫排开水的体积与石块相同。 请回答： （1）石块完全浸没水中时受到的浮力大小为 N。 （2）步骤④中，应该怎样操作才能使泡沫排开水的体积与石块相同？ 。 （3）步骤④中如果弹簧秤的读数为 N，可验证小明提出的假设成立。 （4）为了使实验更加具有普遍性，可以增加的实验为 。 【答案】（1）2.2； （2）拉动细绳，使得液面上升至刻度b； （3）1.2； （4）改用不同物体使得物体悬浮时进行实验。 【解答】解：（1）根据称重法知，石块完全浸没水中时受到的浮力大小F浮＝G﹣F＝4N﹣1.8N＝2.2N； （2）根据液面上升的体积等于物体浸入的体积，控制浸入的体积相等，必须使得液面上升的高度相等，应该拉动细绳，使得液面上升至刻度b； （3）若假设成立，在浮力为2.2N不变，根据平衡条件知，此时浮力等于重力加上拉力，故拉力F＝F浮﹣G＝2.2N﹣1N＝1.2N； （4）根据归纳法分析结论时，样品必须足够多，已经探究沉底和漂浮物体的情况，还需要探究悬浮的情况，故此时需要改用不同物体使得物体悬浮时进行实验。 故答案为： （1）2.2； （2）拉动细绳，使得液面上升至刻度b； （3）1.2； （4）改用不同物体使得物体悬浮时进行实验。 10. 为了验证“物体所受浮力大小与物体浸入水中的深度无关”，某兴趣小组选用长方体A、弹簧测力计和装有适量水的烧杯进行如下实验。如图甲所示，ab、cd为将长方体A的体积均分为两等份的中线，实验步骤如下： 步骤Ⅰ：将长方体A悬挂在弹簧测力计下，静止时记录弹簧测力计的示数为F1（如图甲所示）。 步骤Ⅱ：将长方体A竖放浸入水中，静止时水面与标记线ab重合，记录弹簧测力计的示数为F2（如图乙所示）。 步骤Ⅲ：____，记录弹簧测力计的示数为F3。 （1）步骤Ⅱ中长方体A所受浮力大小的表达式是 （用步骤中的字母表示）。 （2）请你将步骤Ⅲ中的“____”补充完整： 。 （3）为了顺利完成上述实验，小科认为长方体A的密度一定要大于水的密度，而小常认为长方体A的密度也可以小于水的密度。你赞同哪位同学的观点，理由是： 。 【答案】（1）F1﹣F2； （2）将长方体A横放浸入水中，静止时水面与标记线cd重合； （3）赞同小科；若长方体密度小于水，物体会漂浮，无法控制物体浸入一半体积，不能保证两次排开水的体积相等，无法完成实验。 【解答】解：（1）步骤Ⅰ弹簧测力计F1示数为物体重力（物体在空气中的拉力）；步骤Ⅱ物体浸入水中，测力计拉力为F2，根据称量法知F浮＝F1﹣F2； （2）实验要求：排开水的体积和步骤Ⅱ相等，改变浸入深度。步骤Ⅱ是竖放、水面到ab（浸入一半体积）；要换摆放方式，横放使水面与cd对齐，同样浸入一半体积，此时浸入深度不同，排水体积相同，故补充步骤为：将长方体A横放浸入水中，静止时水面与标记线cd重合。 （3）赞同小科（长方体密度必须大于水）。若长方体密度小于水，物体会漂浮在水面，无法人为控制让物体恰好浸入一半体积（ab或cd刻度线对齐水面），不能保证两次实验排开水的体积相等，无法完成实验；只有物体密度大于水，物体才能完全浸没一部分、稳定悬在水中，精准控制浸入体积，完成对比实验。 故答案为：（1）F1﹣F2； （2）将长方体A横放浸入水中，静止时水面与标记线cd重合； （3）赞同小科；若长方体密度小于水，物体会漂浮，无法控制物体浸入一半体积，不能保证两次排开水的体积相等，无法完成实验。 基础通关 1. 取一实心铁块，将它完全浸没在清水中，分别停留在三个不同的深度。对比铁块受到的浮力大小，下列说法正确的是（　　） A．浸没的深度越深，铁块受到的浮力越大 B．浸没的深度越浅，铁块受到的浮力越大 C．不同深度的铁块受到的浮力大小相等 D．铁块受到的浮力随浸没深度的增加先变大后变小 【答案】C 【解答】解：根据阿基米德原理可知，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受到的重力，表达式为F浮＝ρ液gV排。由题意可知，实心铁块被“完全浸没”在清水中，此时铁块排开水的体积等于铁块自身的体积，即V排＝V铁。因为铁块的体积V铁不变，水的密度ρ水不变，所以铁块在不同深度时排开水的体积V排相同，根据F浮＝ρ水gV排可知，铁块受到的浮力大小相等，与浸没的深度无关。故A、B、D错误，C正确。 故选：C。 2. 如图甲所示，“彩球温度计”是一种精美的居家装饰品，也可用于粗略测量环境温度。瓶内装有密度可随温度升高而减小的液体，以及5个体积相同但质量不同的小球（如图乙所示）。当有彩球悬浮时，悬浮的彩球标牌上的温度值就是所测得的当前环境温度。下列说法正确的是（　　） A．小球b、c受到的浮力相等 B．d球质量小于c球质量 C．小球a标记的温度最高 D．环境温度越低时，上浮的小球数量越少 【答案】C 【解答】解：A、图中b排开液体的体积比c小，根据阿基米德原理知，b的浮力比c小，故A错误； B、d球和c球都是浸没且体积相等，故浮力相等，而d沉底重力大于浮力，c悬浮，浮力等于重力，故d的重力较大，故质量较大，故B错误； C、液体的密度随着温度升高会减小，温度越高，密度越小，下沉的越多，而图中a受到的浮力最小，故质量最小，体积相等，密度最小，且悬浮的彩球标牌上的温度值就是所测得的当前环境温度，故小球a标记的温度最高，故C正确； D、环境温度越低，密度越大，大于所有球的密度时，会全漂浮，故环境温度越低时，上浮的小球数量越多，故D错误。 故选：C。 3. 游泳时，将露出水面的双手浸入水中可以获得更大的浮力，使人上浮防止溺水，如图所示。手浸入水中的过程中，浮力增大的原因是（　　） A．减少了人的重力 B．减少了空气对人的阻力 C．增大了人排开水的体积 D．增大了人的密度 【答案】C 【解答】解：根据阿基米德原理知，浮力大小与液体密度和排开液体的体积有关，游泳时，将露出水面的双手浸入水中可以使得排开液体的体积更大，液体密度不变，可以获得更大的浮力。 故选：C。 4. 将新鲜度不同的甲、乙两鸡蛋放入水中，静止时甲沉底如图所示，下列说法正确的是（　　） A．若甲、乙体积相等，甲受到的浮力小 B．若甲、乙质量相等，甲受到的浮力小 C．向杯中加盐水后，乙受到的浮力变大 D．向杯中加酒精后，乙受到的浮力变大 【答案】B 【解答】解：A、若甲、乙体积相等，由图可知，V排甲＞V排乙，根据F浮＝ρ水gV排可知，F浮甲＞F浮乙，故A错误； B、由图可知，乙漂浮，则F浮乙＝G乙＝m乙g，甲沉底，则F浮甲＜G甲＝m甲g，若甲、乙质量相等，则F浮乙＞F浮甲，即甲受到的浮力小，故B正确； C、向杯中加盐水后，液体密度变大，乙仍然处于漂浮状态，浮力等于重力，因此乙受到的浮力不变，故C错误； D、向杯中加酒精后，液体密度变小，若乙处于悬浮状态，浮力等于重力；若乙沉底，浮力小于重力，因此乙受到的浮力可能不变，也可能变小，故D错误。 故选：B。 5. 我国古代用莲子制备成不同标准的“浮子”来测定海水密度，测定时，浮起的“浮子”数量越多，待测海水的密度越大。若将四颗“浮子”放入盛有待测海水的杯中，“浮子”的沉浮情况如图所示，下列说法正确的是（　　） A．竹管内待测的海水密度已经最大 B．①号“浮子”的密度比其它三颗“浮子”大 C．①号“浮子”的重力比其它三颗“浮子”大 D．在不同密度海水中，各“浮子”所受浮力不变 【答案】B 【解答】解：A、四个浮子没有都浮起，不能说明海水密度最大，故A错误； B、根据浮沉条件知，1号沉底，其密度大于液体的密度，而2、3、4漂浮，密度都小于液体的密度，所以①号“浮子”的密度比其它三颗“浮子”大，故B正确； C、根据G＝mg＝ρVg，已知密度关系，但不知道体积关系，故无法比较重力大小，故C错误； D、在密度不同的海水中，各浮子的浮沉不同，浮力会有变化，故D错误。 故选：B。 6. 我国某型号潜水艇在执行任务时，通过向水舱外排水，从悬浮状态上浮至水面，并最终漂浮。忽略海水密度变化，与悬浮时相比，漂浮时潜水艇（　　） A．所受浮力变小 B．所受浮力变大 C．排开海水的体积不变 D．排开海水的体积变大 【答案】A 【解答】解：忽略海水密度变化，潜艇悬浮时排开海水的体积大于漂浮时排开海水的体积，由F浮＝G排＝ρ液gV排可知，潜艇悬浮时所受浮力大，即F悬浮＞F漂浮，故A正确，BCD错误。 故选：A。 7. 某同学设计了如图所示的潜艇模型，下列关于该潜艇模型的说法，正确的是（　　） A．向左推注射器活塞，模型会下沉，是因为潜艇模型所受浮力变小 B．向右拉注射器活塞，模型会下沉，是因为潜艇模型所受重力变大 C．向左推注射器活塞，模型会上浮，是因为潜艇模型所受浮力变小 D．向右拉注射器活塞，模型会上浮，是因为潜艇模型所受重力变小 【答案】B 【解答】解：AC、潜艇模型原理：潜艇模型浸没在水中时，排开水的体积不变，因此所受浮力保持不变。向左推活塞时，向模型内压入空气，模型内气压增大，将内部水排出，模型总重力减小。当重力小于浮力时，模型上浮，故AC错误； BD、向右拉活塞时，抽出模型 内部的空气，模型内气压降低，外部水被压入模型内部，导致模型总重力增大。当重力大于浮力时，模型下沉，故B正确，D错误。 故选：B。 素养提升 8. 煮饺子时，生饺子刚放入水中就沉到锅底，煮熟后会漂浮在水面上。下列分析正确的是（　　） A．生饺子受到的浮力大于重力，所以沉底 B．生饺子受到的浮力小于重力，所以沉底 C．熟饺子的密度比水大，所以漂浮 D．熟饺子的密度与水相同，所以漂浮 【答案】B 【解答】解：AB、煮饺子时，饺子刚放入水中，由于受到的浮力小于重力，所以饺子会沉入锅底，故A错误，B正确； CD、根据浮沉条件知，物体的密度小于液体密度时，会漂浮，故熟饺子的密度比水小，所以漂浮。 故选：B。 9. 古籍中记载，可以用莲子制备四颗不同标准的“浮子”来比较海水密度。测定时，浮起的“浮子”数量越多，待测海水的密度越大。若将四颗体积相等的“浮子”放入盛有待测海水的竹管内，“浮子”沉浮情况如图所示，下列有关说法正确的是（　　） A．四个浮子质量相等 B．①号“浮子”的重力最大 C．②③④号“浮子”的密度相等 D．若海水密度增大，④号“浮子”所受浮力增大 【答案】B 【解答】解：ABC、四颗体积相等的“浮子”放入盛有待测海水的竹管内，浸入的体积从1、2、3、4依次减小，根据阿基米德原理中，浮力逐个减小，根据浮沉条件知，1沉底，说明重力大于浮力，而其他的漂浮，浮力等于重力，故重力是依次减小，根据G＝mg知，质量逐个减小，根据密度公式知，体积相等，则密度逐个减小，即ρ1＞ρ2＞ρ3＞ρ4；故AC错误，B正确； D、海水密度增大，④号“浮子”始终漂浮，所受浮力等于重力而不变，故D错误。 故选：B。 10. 有两个完全相同的杯子，装有相同质量的水。用密度为ρ0的某种材料制成同质量的甲、乙两物体，物体甲中空，物体乙为实心小球，且甲体积为乙体积的3倍。分别放入杯中，稳定时，甲悬浮，乙沉底，情况如图所示。则（　　） A．甲、乙两物体所受浮力相同 B．此材料的密度为水密度的2倍 C．乙对杯子底的压力与其自身重力的比值为2：3 D．放物体甲的杯子内水面较高，故对桌面的压力较大 【答案】C 【解答】解：AB、甲的体积为乙体积的3倍，则V甲＝3V乙，根据阿基米德原理知，甲、乙受到的浮力分别为：F甲＝ρ水gV甲＝ρ水g3V乙，F乙＝ρ水gV乙，故浮力不等，乙为实心小球，体积为V乙，密度为ρ0，且甲、乙两物体质量相同，则甲、乙两的重力为：G甲＝G乙＝m乙g＝ρ0gV乙，因为甲物体处于漂浮状态，则其浮力大小等于重力，F甲＝G甲，则3ρ水gV乙＝ρ0gV乙，解答ρ0＝3ρ水，故AB错误； C、乙对杯子底的压力：F压＝G乙﹣F乙＝ρ0gV乙﹣ρ水gV乙＝3ρ水gV乙﹣ρ水gV乙＝2ρ水gV乙，乙的重力为：G乙＝ρ0gV乙＝3ρ水gV乙，则F压：G乙＝2ρ水gV乙：3ρ水gV乙＝2：3，故C正确； D、两杯子完全相同，装有相同质量的水，则水的体积相同，又因为甲的体积比乙大，且甲、乙都浸没于水中，所以甲物体的杯子内水面较高；因为两个杯子相同，水的质量相同，甲、乙的质量相同，则，两杯对桌面的压力相同，故D错误。 故选：C。 11. 当海水的温度及所含盐分变化时，可能会导致海水密度发生突变，在海水中形成一个类似悬崖的突变水层。如图所示，潜艇在水下航行时，突然从高密度水层进入低密度水层，潜艇会出现迅速下沉的危险情况，危及潜艇安全。下列关于潜艇进入低密度水层时的说法正确的是（　　） A．所受浮力保持不变 B．排开液体的体积变小 C．快速将水舱中的水排出可实现自救 D．进行自救时，其所受浮力一直变大 【答案】C 【解答】解：AB、潜艇进入低密度水层后，由于液体密度变小，根据F浮＝ρ液gV排，排开液体体积不变时，浮力变小，故AB错误； C、潜艇进入低密度水层进行自救时，快速将水舱中的水排出，可减小潜艇自身重力。当重力小于浮力时，潜艇就会向上运动，从而避免下沉危险，故C正确； D、在自救过程中，若排出水舱中的水使潜艇上浮，在露出水面之前浮力不变，露出水面后，排开液体体积减小，浮力才变小，并非一直变大，故D错误。 故选：C。 12. 三个相同容器内分别盛满不同的液体，现将三个完全相同的小球轻轻放入容器中。小球静止后状态如图所示，关于三个容器中小球受到的浮力大小判断正确的是（　　） A．F甲＞F乙＞F丙 B．F甲＜F丙＜F乙 C．F甲＞F乙＝F丙 D．F甲＜F乙＝F丙 【答案】D 【解答】解：由图知，小球在甲容器中下沉，浮力小于其重力； 小球在乙容器中漂浮，在丙容器中悬浮，所以小球所受的浮力与自身的重力相等， 已知三个完全相同的小球，则其重力相等；所以小球受到的浮力大小关系是F甲＜F乙＝F丙。 故选：D。 迁移创新 13. 某同学把几个鸭蛋放入配制好的盐水中，其中一个鸭蛋进入盐水中运动轨迹（如图所示），则该鸭蛋在此过程中所受浮力变化的大致曲线为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解答】解：鸭蛋在下沉到刚好浸没在盐水的过程中，排开盐水的体积变大； 鸭蛋继续下沉，再上浮到上表面刚接触水面的过程中，排开盐水的体积不变（等于鸭蛋的体积）； 当鸭蛋上浮至漂浮的过程中，排开盐水的体积减小， 因为盐水的密度不变，则由阿基米德原理F浮＝ρ液gV排可知，鸭蛋在整个过程中受到的浮力先增大，再不变，再减小，最后漂浮时又保持不变（等于鸭蛋的重力），故A符合题意。 故选：A。 14. 如图是探究浮力大小与哪些因素有关的实验过程，弹簧测力计挂着同一金属块。 （1）金属块浸没在水中时，受到的浮力是 N。 （2）由图丙、丁可知，浮力大小跟物体浸没在水中的深度 （填“有关”或“无关”）。 （3）分析 两图可知，浸在液体中的物体所受浮力大小跟液体密度有关。 （4）由图中数据可知，金属块的密度是 kg/m3。 【答案】（1）2；（2）无关；（3）丁、戊；2.4×103 【解答】解：（1）弹簧测力计的分度值为0.2N，则金属块的重力为G＝4.8N；金属块浸没在水中时受到的浮力F浮＝G﹣F水＝4.8N﹣2.8N＝2N； （2）分析丙、丁可知，当金属块完全浸没在水中后排开水的体积相同，在水中的深度不同，弹簧测力计示数相同，浮力的大小相同，则浮力的大小与深度无关； （3）要探究浸在液体中的物体所受浮力大小跟液体密度有关，就要让液体密度不同，其他条件相同，对比图示，应用丁、戊两图分析； （4）金属块的体积为： 金属块的密度： 。 故答案为：（1）2；（2）无关；（3）丁、戊；2.4×103。 15. 某校科学兴趣小组的同学欲探究影响浮力大小的因素，设计了如图所示的实验装置。为确保实验数据的准确性，实验过程中小组同学始终沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，读数时视线与刻度线保持水平。实验步骤如下： ①将均匀的圆柱体物块悬挂在弹簧测力计下端，待其静止后读出弹簧测力计的示数。 ②在烧杯中盛放适量的水，将物块缓慢浸入水中，当物块分别处于下图甲、乙、丙、丁四种状态时，分别读出并记录对应状态下弹簧测力计的示数。 ③将烧杯中的水换成盐水，重复上述实验步骤，如图戊。 （1）图甲中弹簧测力计的示数为 N。 （2）对比图甲、乙、丙三种状态可知，当物块缓慢浸入水中，弹簧测力计的示数逐渐 。 （3）分析实验数据可得：物体在液体中所受浮力的大小与物体排开液体的体积有关，与物体浸没在液体中的 无关。 （4）对比图丁和图戊的实验数据可知，当物体排开液体的体积相同时，液体密度越大，物体受到的浮力越 （填“大”或“小”）。 【答案】（1）2.4；（2）减小；（3）深度；（4）大。 【解答】解：（1）由图甲可知，弹簧测力计的分度值是0.1N，弹簧测力计的示数是2.4N； （2）对比图甲、乙、丙三种状态可知，当物块缓慢浸入水中，弹簧测力计的示数变小，由称重法可知浮力变大，说明浮力与物体排开液体的体积有关； （3）分析甲、丙和丁三次实验可知，物体浸没在同种液体不同深度处，所受浮力相等，可见，物体在液体中所受浮力的大小与它浸入液体中的深度无关； （4）对比图丁和图戊的实验数据可知，物体排开液体的体积相同，盐水的密度较大，弹簧测力计的示数较小，由称重法可知浮力较大，可以得到当物体排开液体的体积相同时，液体密度越大，物体受到的浮力越大。 故答案为：（1）2.4；（2）减小；（3）深度；（4）大。 16. 小黄对于浮力大小影响因素提出了如下两种猜想，并举出了相应的实例。 猜想一：浮力的大小与液体的密度有关。实例：鸡蛋在水中会下沉，在盐水中会浮起来。 猜想二：浮力的大小与物体的密度有关。实例：铁块在水中下沉，木头浮在水面上。 为了验证以上猜想是否正确，小黄选择了塑料瓶、细沙和其它实验器材进行探究。他先选择装入部分细沙的塑料瓶，转紧瓶盖后进行如下探究，实验过程如图甲所示。 （1）比较实验步骤 ，可以确定猜想一是正确的。 （2）要验证猜想二是否正确，可以在塑料瓶中 后再进行探究。 （3）图乙是某轮船吃水线的示意图，吃水线是船体与水面相交的线，用于标示船舶实际吃水深度。请解释海洋吃水线在长江吃水线下面的原因 。 【答案】（1）a、c、d； （2）加入适量细沙； （3）因为轮船漂浮时浮力等于重力，重力不变则浮力不变，ρ海水大于ρ河水，根据阿基米德原理F浮＝ρ液gV排浮力不变时ρ液越大，V排越小，所以海洋中吃水线在下方。 【解答】解：（1）要探究浮力大小与液体密度的关系，需要控制物体排开液体的体积相同，改变液体密度。符合条件的步骤是：a、c、d。 （2）要验证猜想二，需要控制物体排开液体的体积相同，液体的密度相同，改变物体密度。在步骤d的基础上，在塑料瓶中加入适量的细沙可以探究。 （3）轮船始终漂浮，根据物体的漂浮条件，浮力等于重力（F浮＝G船），轮船的重力不变，所以浮力也不变。根据阿基米德原理F浮＝ρ液gV排浮力不变时ρ液越大，V排越小，所以海洋中吃水线在下方。 故答案为：（1）a、c、d； （2）加入适量细沙； （3）因为轮船漂浮时浮力等于重力，重力不变则浮力不变，ρ海水大于ρ河水，根据阿基米德原理F浮＝ρ液gV排浮力不变时ρ液越大，V排越小，所以海洋中吃水线在下方。 17. 浮标广泛应用于台风预测、海洋资源开发等领域。如图所示，浮标上部是封闭坚硬的壳体，壳体内部是液压式柱塞泵，柱塞泵内有油，壳体下部有可伸缩的弹性油囊，油囊自身的质量和体积忽略不计。柱塞泵下端与油囊连通，浮标可以通过液压式柱塞泵将泵内的油注入油囊或抽回泵内来实现浮沉。已知浮标壳体和柱塞泵的总质量为40kg，油的总质量为20kg，油的密度为0.8×103kg/m3，海水密度取1.0×103kg/m3。当柱塞泵向油囊中压入8kg油时，浮标悬浮于水中。请计算： （1）当向油囊中压入8kg油时，油囊的体积； （2）浮标悬浮时，浮标所受的浮力； （3）浮标上部封闭壳体浸入水中的体积。 【答案】（1）当向油囊中压入8kg油时，油囊的体积是0.01m3； （2）浮标悬浮时，浮标所受的浮力为600N； （3）浮标上部封闭壳体浸入水中的体积为0.05m3。 【解答】解：（1）当向油囊中压入m＝8kg油时，根据ρ知，油囊体积 （2）浮标悬浮时，浮标所受的浮力F浮＝（m壳+m油）g＝（40kg+20kg）×10N/kg＝600N； （3）浮标悬浮时，根据阿基米德原理F浮＝ρ液gV排知， 浮标连同油囊排开水的总体积为； 浮标上部封闭壳体浸入水中的体积为V＝0.06m3﹣0.01m3＝0.05m3。 答：（1）当向油囊中压入8kg油时，油囊的体积是0.01m3； （2）浮标悬浮时，浮标所受的浮力为600N； （3）浮标上部封闭壳体浸入水中的体积为0.05m3。 18. 钓鱼是一项户外运动。图甲是钓鱼常用的一种钓具，其主要由鱼钩、铅坠、浮漂（7颗相同浮子）构成，该钓具各部分参数如表所示。假如垂钓时，浸没在水面下的浮子处于同一竖直线上，漂浮在水面上的浮子处于同一水平线上，为浮子的理想状态（忽略鱼线弯曲造成的影响，即不计漂浮浮子与浸没浮子之间的相互作用）。如图乙所示，某钓鱼爱好者在鱼塘垂钓时，鱼饵的质量为1.5×10﹣3kg，体积为1×10﹣6m3，沉到水底后未与塘底紧密接触，有4颗浮子浸没在水下、有3颗浮子漂浮在水面上，且浮子处于理想状态。取ρ水＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg，则： 名称 1颗浮子 铅坠 鱼钩 鱼线 质量m/kg 4×10﹣4 9×10﹣4 4×10﹣4 不计 体积V/m3 8×10﹣7 1×10﹣7 不计 不计 （1）浸没在水中的4颗浮子受到的总浮力为多大？ （2）当鱼饵静止在水平塘底时，鱼饵受到的支持力为多大？ （3）当鱼饵被全部吃掉，而鱼未上钩，稳定后，浮子仍处于理想状态，水面下浸没的浮子有多少颗？ 【答案】（1）浸没在水中的4颗浮子受到的总浮力为0.032N； （2）当鱼饵静止在水平塘底时，鱼饵受到的支持力为0.001N； （3）当鱼饵被全部吃掉，而鱼未上钩，稳定后，浮子仍处于理想状态，水面下浸没的浮子有3颗。 【解答】解：（1）浸没在水中的1颗浮子受到的浮力为： F浮子＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣7m3＝0.008N， 4颗浮子受到的总浮力为： F浮子总＝4F浮子＝4×0.008N＝0.032N； （2）浮子、铅坠、鱼钩和鱼饵整体处于平衡状态，它们受到的浮力、重力和支持力合力为0； 铅坠受到的浮力为： F浮铅＝ρ水gV排铅＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣7m3＝0.001N， 鱼饵受到的浮力为： F浮饵＝ρ水gV排饵＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣6m3＝0.01N， 根据力的平衡关系可知， F浮子总+F浮铅+F浮饵+F支＝G浮子总+G浮铅+G浮饵+G鱼钩，即F浮子总+F浮铅+F浮饵+F支＝（m浮子总+m浮铅+m浮饵+m鱼钩）g， 代入数据，0.032N+0.001N+0.01N+F支＝（4×4×10﹣4kg+9×10﹣4kg+1.5×10﹣3kg+4×10﹣4kg）×10N/kg， 解得：F支＝0.001N； （3）当鱼饵被全部吃掉，而鱼未上钩，稳定后，浮子、铅坠和鱼钩处于平衡状态，设浸没在水下浮子的个数为n，根据力的平衡关系可知， nF浮子+F浮铅＝nG浮子+G浮铅+G鱼钩，即n×0.008N+0.001N＝（n×4×10﹣4kg+9×10﹣4kg+4×10﹣4kg））×10N/kg， 解得：n＝3。 答：（1）浸没在水中的4颗浮子受到的总浮力为0.032N； （2）当鱼饵静止在水平塘底时，鱼饵受到的支持力为0.001N； （3）当鱼饵被全部吃掉，而鱼未上钩，稳定后，浮子仍处于理想状态，水面下浸没的浮子有3颗。 19. 肺活量是身体机能的重要指标之一，它是指一个人做最大吸气后，再做最大呼气所呼出气体的体积，单位是毫升（mL）。如图是一种测定肺活量的实用方法，图中的A为倒扣在水中的开口薄壁圆筒（圆筒壁体积忽略不计），测量前排尽其中的空气（即测量前筒内充满水）。测量时，小嘉同学吸足空气，再通过B尽量将空气呼出，呼出的空气通过导管进入A内，使A浮起。已知：圆筒质量为200g，横截面积为200cm2，筒底浮出水面的高度为H为16cm，大气压强为1.0×105Pa。 初中学生肺活量标准对照表 等第 男生 女生 优秀 3700﹣3940mL 2800﹣2900mL 良好 3200﹣3450mL 2500﹣2650mL 及格 2000﹣3080mL 1500﹣2400mL （1）请求出此时开口薄壁圆筒排开水的体积。 （2）请通过计算来判断小嘉同学（男生）的肺活量指标等第。 【答案】（1）请求出此时开口薄壁圆筒排开水的体积是200cm3； （2）小嘉同学（男生）的肺活量是良好等级。 【解答】解：（1）吹气后圆筒漂浮在水面上，根据浮沉条件知，F浮＝G＝mg； 根据阿基米德原理知，F浮＝G排＝ρgV排； 即ρ水gV排＝mg； 所以薄壁圆筒排开水的体积； （2）此时A中气体的体积； 小嘉同学的肺活量在3200﹣3450mL之间，所以属于良好等级。 答：（1）请求出此时开口薄壁圆筒排开水的体积是200cm3； （2）小嘉同学（男生）的肺活量是良好等级。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 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