中考物理总复习学案专题82 阿基米德原理 浮力的应用解析版.docx

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中考物理总复习学案专题82阿基米德原理浮力的应用解析版

考向1阿基米德原理

1.内容：

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：

解读：

在应用阿基米德原理时应注意①“浸在”包含两种情况：

一是物体有一部分浸在液体中，此时

；二是物体全部没入液体中，此时

。

②“浮力的大小等于物体排开液体所受的重力”，这里要注意浮力本身是力，只能和力相等，很多同学常把这句话说成“浮力大小等于物体排开液体的体积”。

力和体积不是同一物理量，不具有可比性；这里所受的重力，不是物体所受的重力，而是被排开液体所受的重力。

③由

，可以看出，浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积两个因素有关，而跟物体本身的体积、密度、形状，与在液体中是否运动，液体的多少等因素无关。

④阿基米德原理也适用于气体。

浸没在气体里的物体受到浮力的大小，等于它排开的气体所受的重力。

即

。

实验过程：

探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系

（1）实验器材：

溢水杯、弹簧测力计、金属块、水、小桶

（2）实验步骤：

①如图甲所示，用测力计测出金属块的重力；

②如图乙所示，把被测物体浸没在盛满水的溢水杯中，读出这时测力计的示数。

同时，用小桶收集物体排开的水；

③如图丙所示，测出小桶和物体排开的水所受的总重力；

④如图丁所示，测量出小桶所受的重力。

典型例题【2016•四川广安卷】如图所示，把一个重为6N的物体挂在测力计下，再将该物体浸没在水中后，测力计上显示的读数为4N，此时杯中水的深度为8cm．则下列计算结果中，错误的是（g取10N/kg）（　　）

A．水对杯底的压强是p=8×104Pa

B．物体受到的浮力是F浮=2N

C．物体的体积是V=2×10﹣4m3

D．物体的密度是ρ=3×103kg/m3

【答案】A

【解析】

针对练习1【上海市虹口区2016届九年级上学期期末教学质量监控】图13（a）、（b）和（c）所示为“验证阿基米德原理”实验中的场景，请填写空格处的内容。

①由图13（a）、（c）弹簧测力计示数可知：

物体受到的浮力为_______牛。

②由图13（c）量筒内水面位置可知：

物体和水的总体积为_______厘米3。

③由图13（b）、（c）可知：

物体排开水的体积为_______厘米3。

④在误差范围内，经运算、比较可得：

物体受到的浮力与________相等。

针对练习2【重庆市江津市三校2015-2016学年八年级下期期中联考】如图所示，利用弹簧测力计将处于容器底部的物块缓慢上提。

在物块从开始上提到离开水面的过程中，下图能正确表示弹簧测力计的示数F与物块底部离容器底部的高h的关系的是（）

针对练习3【重庆市江津市三校2016届九年级下学期期中联考】如图3所示，将盛有适量水的容器放在水平桌面上，然后把系在弹簧测力计下的铁块慢慢地浸入水中（水未溢出），观察铁块从刚开始浸入水中到完全浸在水中的实验现象，并对一些物理量做出了如下判断：

①铁块受到的浮力变大；②弹簧测力计的示数变小；③桌面受到的压力变大；④水对容器底部的压强变大。

其中正确的是（）

A.①②B.①②③C.①②③④D.①②④

开水面的过程中，弹簧测力计的示数先不变、后变大，故选B。

3.C解析：

①根据题意可知，铁块刚开始浸入水中到完全浸没在水中，铁块排开液体的体积越来越大，因此受到的浮力变大，说法正确；②由F=G-F浮可知，由于铁块受到的浮力变大，所以测力计的示数变小，说法正确；③整个过程中，铁块受到的浮力变大，根据力的作用的相互性，铁块会给水向下的压力，所以容器对桌面的压力变大，说法正确；④铁块刚开始浸入水中到完全浸没在水中，铁块排开液体的体积越来越大，水的深度越来越大，由p=ρgh可知，水对容器底的压强变大，说法正确．由上分析知，①②③④均正确，故选C．学科网】

考向2浮力的应用

（1）通过牙膏皮实验已证明，实心的牙膏皮沉入水中，空心的浮于水面，由此可见我们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。

如把木头挖成空心的独木舟，可以减小自身的重力，多装货物，以增大可利用的浮力。

再有用钢铁做成轮船，也是根据这一道理。

（2）轮船、潜水艇、气球、飞艇的工作原理：

①轮船：

钢铁制造的轮船是“空心”的，使它排开的水的体积增大，从而增大浮力，浮在水面。

（注意：

轮船的排水量是指轮船满载时排开水的质量，根据轮船的排水量可以求出轮船受到的浮力

）。

②潜水艇：

钢铁制造的潜水艇也是“空心”的，在水中时

不变，则浮力不变，潜水艇的上浮、下潜和悬浮是通过对水舱充水和排水，达到改变自身的重力而实现的。

③气球和飞艇：

利用密度小于空气的氢气或氦气充入气球或飞艇中，靠气囊内的气体密度小于球外空气密度

而上升。

通过改变气囊的体积而改变浮力的大小，实现升降。

注意：

轮船在不同的水中（如江水、海水）都处在漂浮状态所受浮力相等；靠改变自身重力实现浮与沉，在没有露出水面之前潜水艇受到的浮力不变。

气球升空时气球里充密度小于空气的气体。

典型例题【2016·东营卷】如图所示，水平桌面上有甲、乙两个相同的烧杯，分别装有两种不同的液体，将两个相同的小球分别放入两烧杯中，小球静止时，两烧杯液面相平。

下列判断正确的是

A.甲烧杯液体的密度小于乙烧杯液体的密度

B.甲烧杯中小球受到的浮力大于乙烧杯中小球受到的浮力

C．甲烧杯对水平桌面的压强大于乙烧杯对水平桌面的压强

D．甲、乙两烧杯底受到液体的压强相等

【答案】C

【解析】

针对练习1【重庆市江津市三校2015-2016学年八年级下期期中联考】放在同一水平桌面上的甲、乙两个相同的容器盛有不同的液体，现将两个相同的物块分别放入两容器中．当两物块静止时，两容器中液面恰好相平，两物块所处的位置如图所示．则（）

A．甲容器中液体的密度较大B．乙容器底部受到液体的压强较大

C．甲容器中物块排开液体的重力较大D．乙容器中物块受到液体的浮力较大

针对练习2【2016·厦门卷】某些鱼的沉浮靠鳔的胀缩实现。

原来静止在水中的鱼（）

A.鳔膨胀时浮力小于重力会下沉B.鳔膨胀时浮力大于重力会上浮

C.鳔收缩时浮力等于重力仍悬浮D.鳔收缩时浮力大于重力会漂浮

针对练习3将适量的橡皮泥捏黏在铅笔的一端（能使铅笔竖直浮在液体中），这就制成了一个很有用的土仪器.将它分别放到盛有不同液体的杯中，静止时的情景如图所示.对于这个土仪器所运用的知识或用途，下列说法中不正确的是（）

A．运用了二力平衡的知识

B．可以测出液体密度的大小

C．可以比较不同液体密度的大小

D．运用了物体的漂浮条件

考向3浮力的计算

1．称重法：

把物体挂在弹簧测力计上，记下弹簧测力计的示数为G，再把物体浸入液体中，记下弹簧测力计的示数F，则F浮=G-F。

2．原理法（根据阿基米德原理）：

利用阿基米德原理，F浮=G排=m排g=ρ液gV排，普遍适用于计算任何形状物体受到的浮力。

3．漂浮或悬浮条件：

物体漂浮或悬浮时，物体处于平衡状态：

F浮=G。

解读：

（1）计算浮力时，可以依据物体所处状态和题目已知条件选择适当的方法来计算；

（2）将阿基米德原理与物体漂浮、悬浮条件结合在一起来计算浮力大小；（3）漂浮、悬浮的物体F浮=G排=G物，m排=m物。

典型例题【2016·六盘水卷】如图所示，一密度均匀，质量为6kg，底面积为600cm2的长方体木块漂浮在静止的水面上，g=10N/kg，求：

（1）水对木块产生的浮力大小．

（2）木块浸入水中的深度．

（3）水在木块下表面上产生的压强大小．

【答案】

（1）60N；

（2）0.1m；（3）1×103Pa

【解析】

针对练习1【广西贵港市2016届九年级第一次模拟考试】（9分）如图20甲所示，在水平桌面上放置一个底面积为100cm2，质量为400g的圆筒，筒内装有16cm深的某种液体。

弹簧测力计的下端挂着一个底面积为40cm2、高为8cm的金属柱，当金属柱从液面上方逐渐浸入液体中直到全部浸没时，弹簧测力计的示数F与金属柱浸入液体深度h的关系如图20乙所示。

（圆筒厚度忽略不计，筒内液体没有溢出，g=10N/kg）

求：

（1）当金属柱有一半的体积浸在液体中时，受到液体的浮力是多少？

（2）圆筒内所装液体的密度是多少？

（3）当金属柱有一半的体积浸在液体中时。

圆筒对桌面的压强是多少？

针对练习2【湖北省黄冈市五校联考2015-2016学年八年级下学期期中】有一体积是2分米3，密度是0．8克／厘米3的木块，用绳子将它拴在水池底部的钩子上（如图所示），如果绳子断了，木块就上浮到水面。

问：

（1）木块在上浮过程（未露出水面）中，受到浮力的大小是否变化？

（2）绳子未断之前所受的拉力是多大？

（3）木块漂浮在水面时露出液面的体积多大？

针对练习3【重庆市江津市三校2015-2016学年八年级下期期中联考】用一弹簧测力计挂着一实心圆柱体，圆柱体的底面刚好与水面接触（未浸入水）如图甲，然后将其逐渐浸入水中，如图乙是弹簧测力计示数随柱体逐渐浸入水中的深度变化情况，求：

（g取10N／kg）

（1）圆柱体受的最大浮力。

（2）圆柱体刚浸没时下表面受到的液体压强。

（3）圆柱体的密度。

（2）V排1=S物h1=40cm2×4cm=160cm3=1.6×10-4m3

由F浮=ρ液gV排得

（3）由

得，m液=ρ液V液=2.5×103kg/m3×100×10-4m2×0.16m=4kg

容器与液体总重G总=（m容器+m液）g=（0.4kg+4kg）×10N/kg=44N

容器对地面的压力F=G总+F浮1=44N+4N=48N

2．

（1）木块在上浮过程（未露出水面）中，受到浮力的大小不变；

（2）4N；（3）0.4dm3

解析：

（1）木块在上浮过程（未露出水面）中，排开水的体积不变，受到水的浮力不变；

（2）木块受到的浮力：

F浮=ρ液gv排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10-3m3=20N，

木块的重力：

G=mg=ρ木Vg=0.8×103kg/m3×2×10-3m3×10N/kg=16N，

∵F浮=G+F拉，∴绳子对A向下的拉力：

F拉=F浮-G=20N-16N=4N；

（3）剪断绳子木块A漂浮在水面上，F浮′=G=16N，

由F浮′=ρ水gV排′得：

∴V排′=F浮′ρ水g=16N/1×103kg/m3×10N/kg=1.6×10-3m3=1.6dm3

v露=V-V排=2dm3-1.6dm3=0.4dm3．

3．

（1）0.5N；

（2）1200Pa；（3）4×103kg/m3