2.两手分别拿着一个小木块和一个大石块浸没在水中,同时松手,小木块上浮,大石块下沉.比较松手时两者所受的浮力()
A.木块受的浮力大B.石块受的浮力大
C.两者受的浮力一样大D.条件不足,无法比较
3.如图所示,是我国自行制造的第一艘航空母舰静止在海面上,下列分析正确的是( )
A.航空母舰所受的浮力大于它所受的重力
B.航空母舰排开的海水越多受到的浮力越大
C.航空母舰受到的浮力大小跟它本身的密度有关
D.航空母舰的排水量约为7×104t,表示它空载时排开水的质量约为7×104t
4.弹簧测力计下挂一长方体物体,将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中如图(甲);图(乙)是弹簧测力计求数F与物体下降高度h变化关系的图像。
则下列说法中正确的是(g取10N/kg)()
A.物体的体积是500cm3
B.物体受到的最大浮力是5N
C.物体的密度是2.25×103kg/m3
D.物体刚浸没时下表面受到水的压力是9N
5.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
6.如图,将均匀细木杆的一端缠绕一些铜丝,铜丝端浸没入液体中后,木杆就可以竖直漂浮,从而制成一支简易密度计,把它放在水中,液面到木杆下端的距离为l1;把它放到盐水中,液面到木杆下端的距离为l2,以下说法正确的有()
A.密度计在两种液体中所受浮力相等
B.密度计在盐水中所受的浮力大一些
C.l1>l2
D.l1<l2
7.(多选)某实验小组在探究“浮力大小跟排开液体所受重力的关系”时,做了如图所示的四次测量,弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3和F4,则:
()
A.F浮=F3-F1
B.F浮=F4-F1
C.F浮=F2-F3
D.F浮=F2-F4
8.已知木块A的体积为1×10-3m3,重力为6N,与固定在容器底部的轻质弹簧相连,如图甲,现向图甲容器中缓慢注水,直至木块A完全浸没并处于静止状态,如图乙。
(1)在向容器中注水的过程中,水对容器底部的压强逐渐(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)木块完全浸没处于静止状态时,弹簧对木块的拉力为N。
9.水平桌面上放置一底面积为100cm2,重为6N的柱形容器,容器内装有20cm深的某液体。
将一体积为400cm3的物体A悬挂在弹簧测力计上,弹簧测力计示数为10N,让物体从液面上方逐渐浸入直到浸没在液体中(如图),弹簧测力计示数变为5.2N。
(柱形容器的厚度忽略不计,筒内液体没有溢出,物体未接触容器底。
g=10N/kg),求:
(1)物体浸没在液体中时受到的浮力;
(2)筒内液体密度;
(3)物体浸没时,容器对桌面的压强。
10.小明将边长为10cm的正方体塑料块轻轻放入盛满水的烧杯中,静止后,溢出水的质量为0.8kg.g取10N/kg.
求:
(1)塑料块受到的浮力;
(2)塑料块的密度;
(3)将塑料块置于水平地面时对地面的压强.
【知识回顾】
浮力:
1.浮力产生的原因;浸入液体中的物体,受到液体的压强和压力,由于物体上、下表面在液体中的深度不同,因此物体上、下表面所受液体的压强不同,下表面受到液体向上的压强大于上表面受到液体向下的压强,从而使物体下表面受到向上的压力大于上表面受到向下的压力,向上和向下的压力差就是物体在液体中受到的浮力。
2.物体的浮沉条件:
浸入液体里的物体同时受到重力和浮力两个作用力的作用,所以物体的浮沉取决于两个力的大小关系:
(1)当F浮>G时,上浮,最终结果漂浮。
(2)当F浮<G时,下沉,最终结果沉底。
(3)当F浮=G时,悬浮,即物体可以停留在任何深度。
3.阿基米德原理:
浸入液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于排开的液体受到的重力。
用公式表示为:
F浮=G排=ρ液gV排
4.浮力的应用
应用浮力的关键是调节重力与浮力的关系,若保持浮力不变而减小自身重力,或保持重力不变而增大排水体积。
(1)轮船:
是采用空心的方法来增大排开水的体积从而增大可以利用的浮力,使其漂浮在水面上,其大小用排水量表示。
(2)潜水艇:
是靠改变水舱中水的多少,即靠改变重力来实现上浮或下潜的。
(3)气球和飞艇是通过充气、放气调整气囊的体积来改变浮力,实现上升和下降的。
(4)密度计是测量液体密度的仪器,是利用物体漂浮在液面的条件F浮=G物来工作的,密度计的刻度是“上小下大”。
【专题解析】
考点1认识浮力
例1.实验探究一:
用称重测量浮力
根据下图的实验探究过程回答下列问题:
(1)如图甲所示,用弹簧测力计测出铝块的重G=_____N。
(2)把它挂在弹簧测力计下,在它渐渐地浸入水中的过程中,弹簧测力计的读数将变_____,这说明铝块受到的浮力逐渐变_____________。
(3)如图乙所示,当铝块浸没在水中时,弹簧测力计F示=_____N,则物体受到的浮力为_____N。
例2.实验探究二:
探究浮力大小跟哪些因素有关
请你下图的实验探究过程回答下列问题:
(1)在C与E两图中,保持了________不变,研究浮力与的关系;根据A与E两图所标的实验数据,可知物体浸没在盐水中所受的浮力为N。
(2)在B与C两图中,保持了________不变,研究浮力与的关系;
(3)小明对ABCD四个步骤进行了观察研究,发现浮力的大小有时与深度有关,有时与深度又无关.对此正确的解释是浮力的大小随着排开水的体积的增大而________,当物体完全浸没在水中后排开水的体积相同,浮力的大小与深度________。
探究结论:
浸在液体中的物体所受浮力的大小与液体的密度和物体排开的液体的体积有关。
并且物体排开液体的体积越大、液体的密度越大,浮力就越大。
变式训练
1.如图,一个盛有盐水的容器中悬浮着一个鸡蛋,容器放在斜面上图上画出了几个力的方向,你认为鸡蛋所受浮力的方向应是()
A.F1B.F2C.F3D.F4
2.根据下图回答问题:
ABCD
(1)由______两图说明:
物体___________________越大,物体所受浮力越大,当物体浸没在水中时受到的浮力是______N。
(2)由______两图说明:
液体的_______越大,物体所受浮力越大,当物体浸没在盐水中时受到的浮力是______N。
(3)本题用到的物理研究方法是______。
考点2阿基米德原理的理解及应用:
例1实验探究:
用弹簧测力计、小石块、烧杯、小桶等器材进行如图所示实验,实验步骤如下:
步骤一:
如图甲,用弹簧测力计测出石块的重力为F1;
步骤二:
如图乙,用弹簧测力计测出空烧杯的重力为F2;
步骤三:
如图丙,把石块浸入盛满水的溢杯中,用该空烧杯承接从溢杯里被排出的水,当石块全部浸入水中时,读出弹簧测力计的示数为F3;
步骤四:
如图丁,用弹簧测力计测出该烧杯和排出的水的总重力为F4。
甲乙丙丁
根据上述实验回答下列问题:
1.小石块受到的浮力是由两幅图测量得到的,F浮=_______;小石块排出水的重力由两幅图测量得到的,G排=_______;如果关系式成立,就可得到著名的阿基米德原理。
2.阿基米德原理的内容是:
_______________________________。
表达式。
3.阿基米德原理公式拓展:
F浮==,由此可知浮力的大小只与和有关,与物体的形状,物体的体积等。
4.阿基米德原理的适用范围:
和。
例2如图所示,石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降,直至全部没入水中。
图是钢绳拉力随时间t变化的图像。
若不计水的阻力,g=10N/kg,则下列说法正
确的是( )
A.石料没入水中后,受到的浮力为500NB.石料的密度为2.3×103kg/m3
C.石料的密度为2.8×103kg/m3D.石料受到的重力为900N
变式训练
1、图中的铁块挂在弹簧测力计下,浸没在水中,现匀速缓慢向上提弹簧测力计,使物体上升,直到其下底面恰好离开水面,在这个过程中弹簧测力计的读数()
A.一直变大B.一直变小
C.先保持不变,然后逐渐变大D.先保持不变,然后逐渐变小
2如图4所示,将一个小球先后放入甲、乙两个盛满不同液体的溢水杯中,小球在甲杯中漂浮,在乙杯中沉底,甲、乙两杯中溢出液体的重力分别为0.5N和0.4N,则下列说法正确的是:
A.小球在甲杯中受到浮力作用,在乙杯中不受浮力作用
B.小球在甲杯中受到的浮力为0.5N,在乙杯中受到的浮力小于0.4N
C.小球的质量为50g
D.甲杯液体的密度小于乙杯液体的密度
3.体积是200
的石块浸没在水中,它排开水的体积是______
,它受到的浮力是______________N,它排开的水重_____________N。
(g=10N/kg)
4.在弹簧测力计下悬挂一个金属零件,示数是7.4N。
当把零件浸没在密度为0.8×103kg/m3的油中时,测力计的示数是6.6N,金属零件的体积是多大?
5.如图18所示,体积为1×103cm3的木块,用绳子系在底面积为200cm2的柱形容器中,当完全浸没在水中时,绳子的拉力F=4N;若不计绳重,取g=10N/kg,ρ水=10×103kg/m3。
求:
(1)木块受
到的重力;
(2)木块的密度;
6.小芳同学想探究“漂浮的木块受到的浮力大小与木块排开液体重力的关系”.
她思考:
可把实验分解为2个内容进行,即先测量漂浮的木块受到的浮力,再测量木块排开液体重力.
(1)首先,如何用测力计测量漂浮的木块受到的浮力呢?
她作了如下的思考:
①画出漂浮木块的受力示意图.请你帮她在图(丙)中画出木块的受力示意图.
②只要用测力计测量的大小,根据二力平衡条件,即可知道
,
(2)其次,如何测量木块排开液体重力呢?
她做了如下的实验:
①如图甲所示,将水倒入溢水杯中直至有水从溢水口溢出为止;
②待溢水口不再溢水后,在溢水管下放一小桶,如图乙所示
③如图丙所示,将木块放进溢水杯,让溢出的水全部流入小桶中.
④实验后,小芳分析:
只要用测力计测出2个物理量,即可求出
的大小,这2个物理量分别是,,
的表达式是最后,小芳总结实验时思考:
为了减少实验误差,在实验
(1)的第②个步骤中测量该力大小应在木快(选填“沾水前”或“沾水后”)测量.
考点3物体的浮沉条件
将新鲜鸡蛋放入水中,鸡蛋处于什么状态?
向水中逐渐加盐,并不断搅拌,你看到什么现象?
这是为什么呢?
请根据示意图完成填空:
F浮
F浮
G
G
下沉悬浮上浮漂浮
F浮GF浮GF浮GF浮G
ρ液ρ物ρ液ρ物ρ液ρ物ρ液ρ物
温馨提示:
当F浮>G时,物体上浮,上浮的最终状态是漂浮,所以飘浮时ρ液<ρ物;
当F浮<G时,物体下沉,下沉的最终状态是沉底,所以沉底时ρ液<ρ物。
例1把重5N、体积为0.6dm3的物体投入水中,当物体静止时,下列说法正确的是(g=10N/kg)()
A.物体上浮,F浮=6NB.物体悬浮,F浮=5N
C.物体漂浮,F浮=5ND.物体沉在水底,F浮=6N
变式训练
1.生产绿豆芽时,将绿豆倒入盛水的容器中,发现成熟饱满的绿豆沉入水底,干瘪、虫蛀的绿豆漂浮在水面上,下列几种说法中正确的是:
()
A.漂浮在液面的绿豆受到的浮力大于重力
B.沉底的绿豆受到的浮力比漂浮在液面的绿豆受到的浮力小
C.沉底的绿豆受到的浮力小于所受的重力。
D.沉底的绿豆受到的浮力大于所受的重力
2.三个完全相同的实心铜球,分别在如图所示的水、盐水、水银三种液体中静止,所受浮力分别为F甲、F乙、F丙,下面判断正确的是()
A.F甲=F乙>F丙B.F甲<F乙<F丙
C.F甲=F乙<F丙D.F丙<F甲<F乙
3.把一个体积是250cm3的物体,放入一个盛满水的容器中,结果溢出水的体积是200cm3.那么,这个物体在水中所受浮力是多少牛?
物体的密度为多少kg/m3?
考点4浮力的计算方法
1.称重法
先用弹簧称称出物体在空气中的重量G,再用弹簧称称出物体浸入液体中时的重量F示,两次的示数差,就是物体受到的浮力,这种计算浮力的方法称为称重法。
公式为:
F浮=G-F示,这种方法一般用于在液体中下沉的物体。
例1如图所示,用弹簧秤测出铁块在空气中的重力为4N,浸没在水中称时弹簧秤的示数为2N,则石块受到的浮力为________N
2.压力差法
浮力的大小等于下表面受到的向上压力减去上表面受到的向下压力,这种计算浮力的方法称为压力差法。
公式:
F浮=F向上-F向下,一般用于已知物体在液体中的深度,且形状规则的物体。
例2一个不规则物体浸没在水中,受到水向下的压力30N,半球受到水向上的压力是110N,则半球受到的浮力为110N。
3.公式法
根据阿基米德原理,浸在液体(或气体)里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于被该物体排开的液体的重力,这种方法称为公式法,其公式为F浮=G排=ρ液gV排,对任何受到浮力的物体都适用。
例3有一个重7.9N的实心铁球,当它浸没在水中时受到多大的浮力?
(g取10N/kg,ρ铁=7.9×103kg/m3)
4.平衡法
如下图所示,当物体在液体中处于悬浮和漂浮状态时,物体受到向下的重力和向上的浮力是一对平衡力,重力的大小等于浮力的大小,这种方法称为平衡法。
公式:
F浮=G,此式只适用于计算漂浮或悬浮物体所受到的浮力。
例4将体积相同材料不同的甲乙丙三个实心小球,分别轻轻放入三个装满水的相同烧杯中,甲球下沉
至杯底、乙球漂浮和丙球悬浮,如题7图所示,下列说法正确的是
A.三个小球的质量大小关系是m甲>m乙>m丙
B.三个小球受到的浮力大小关系是F甲=F乙C.三个烧杯中的水对烧杯底部的压强大小关系是p甲>p乙>p丙
D.三个烧杯底部对桌面的压强大小关系是p′甲>p′乙=p′丙
分析计算浮力的一般步骤:
(1)分析物体的状态;注意题目中的隐含条件:
例如“浸没”、“漂浮”、“悬浮”等;
(2)对物体进行受力分析;
(3)选用合适的公式进行计算;
变式训练
1.小美用手把一个重为0.4N,体积是
的玩具球完全浸没到水中,玩具球受到的浮力是___________________N,放手后玩具球将_______________(填“上浮”、“下沉”或“悬浮”)。
(
,
)
2.如图,当溢水杯盛满某种液体时,把实心物块缓慢放入杯中,物块漂浮,静止后溢出液体的质量为m1;当溢水杯盛满密度为ρ的液体时,把同一物块缓慢放入杯中,物块沉底,静止后溢出液体的质量为m2.则物块的密度为 。
3.如图所示,在水平桌面上有甲、乙、丙三个完全相同的容器,装有不同的液体,现将三个完全相同的圆柱体分别放入容器的液体中,静止时三个容器的液面恰好相平.在三个容器中,液体密度最小的是 ,三种液体对容器底的压强最大的是 (选填“甲”“乙”或“丙”),三个圆柱体受到的浮力关系为。
4.如图是薄纸制成的下端开口,容器的容积为
,所用薄纸重量为
,容器内空气重量为_____
,容器(含其内空气)的总重量为_____
(空气密度为
,
),为了使容器悬浮在空中,你要用_____方法使容器内空气减少,容器内空气的重量减少_____
,容器才能悬浮在空中,此时容器内空气密度_____容器外空气密度(选填“大于”,“等于”,“小于”)。
5.长为0.1m的正方体木块,漂浮在水面上时,有2/5的体积露出水面,如图甲所示。
将木块从水中取出,放入另一种液体中,并在木块表面上放一重2N的石块。
静止时,木块上表面恰好与液面相平,如图乙所示。
取g=10N/kg,已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3。
求:
(1)图甲中木块受的浮力大小;
(2)图乙中液体的密度;
(3)图乙中木块下表面受到液体的压强。
6.浸入水中,你会感受到浮力的作用。
你想知道食指所受的浮力大小吗?
请从下图提供的实验器材中选择合理的实验器材,设计出两种测出你的食指受到浮力的实验方案,并完成填空。
(已知水的密度是ρ水)
方案一:
______________________________________
(1)写出你需要测量或记录的物理量及其符号:
_______________
(2)食指所受浮力大小的表达式:
F=______________________
方案二:
__________________________________
(1)写出你需要测量或记录的物理量及其符号:
______________
(2)食指所受浮力的表达式:
F=_________________________
考点5浮力的应用
1.为了使密度比水大的物体浮在水面上,可采用的办法增大体积从而增大浮力,轮船就是利用这个原理制成的。
轮船的大小用表示。
排水量是指轮船满载时排开水的。
2.潜水艇是靠改变实现上浮和下潜的,潜水艇在水中下潜时,所受的浮力大小,所受水的压强(填“变大”“变小”或“不变”)。
当潜水艇要上浮时,必须向外排水,使本身的重力水产生的浮力(填“大于”“等于”或“小于”)。
3.气球和飞艇内充有密度________空气的气体,利用空气的_______升空的,并通过改变自身____从而改变浮力来实现上升和下降的。
4、当密度计漂浮在液体中时,其重力_______所受到的浮力(填“大于”“等于”或“小于”),它在液体中浸入越深,说明液体密度______________。
变式训练
1.某同学制作了如图所示的潜水艇模型,下列说法错误的是( )
A.潜艇模型是通过改变潜艇的重力实现沉浮的
B.向内推注射器活塞,水会被压入试管中,可实现潜艇下沉
C.向外拉注射器活塞,试管内水量适当时,可实现潜艇悬浮
D.潜艇模型的试管上绕些铁丝,可保持试管稳定
2.一艘(满载时排开水的质量)为1000t的货轮满载时在长江航行,船及所装货物共重_______N,轮船受到的浮力是N,从长江驶入大海,船身要(选填:
下沉或上浮)一些.(g取10N/kg、ρ水=1.0×103kg/m3).
3.三国时代,诸葛亮曾放出一种“会飞”的灯笼,后人称其为“孔明灯”,它上升的主要原因是:
灯笼内的热空气密度________空气密度,导致灯笼受到的浮力________灯笼的重力,所以灯笼才上升。
4.如图,这支密度计在两种不同的液体中的状态是,密度计在两种不同的液体中受到浮力关系是的,_____种液体的密度大。
【综合练习】
1.轮船上,都漆着五条“吃水线”,又称“载重线”,其中标有W的是北大西洋载重线,标有S的印度洋载重线,当船从北大西洋驶入印度洋时,轮船受到的浮力以及北大西洋海水密度ρ北与印度洋海水密度ρ印的关系是( )
A.浮力增大,ρ北=ρ印B.浮力减少,ρ北=ρ印
C.浮力不变,ρ北>ρ印D.浮力不变,ρ北<ρ印
2.将重为6N物体全部压入水中,物体排开的水重为8N,此时物体受到浮力为_________N;放开物体,物体将_________(选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”);待物体静止时所受浮力为_________N,物体的体积为_______m3(g=10N/kg)
3.将重为4N,体积为6×10-4m3的物体投入一装有适量水的溢水杯中,溢出水300g。
若不计水的阻力,当物体静止时,下列判断正确的是()
A.物体上浮,F浮=6NB.物体悬浮,F浮=4N
C.物体漂浮,F浮=4ND.物体沉在水底,F浮=6N
4(多选题)如图所示,放在同一水平桌面上的两个相同容器,分别盛有甲、乙两种液体,现将同一木块分别放入两容器中,当木块静止时两容器中液面相平.两种情况相比,下列判断正确的是( )
A.木块受到的浮力一样大
B.木块在甲液体中受的浮力较大
C.甲液体对容器底部的压强较大
D.盛甲液体的容器对桌面的压强较小
5.A、B是两个完全相同的物体,物体C与A、B体积相等,将它们放入同种液体中,静止时的状态如图所示.若它们所受的浮力大小分别为FA、FB、FC,则FAFB,FBFC.(选填“>”、“<”或“=”)
6.有一潜水艇悬浮在水中.当用压缩空气把水舱中的水排出一部分时,潜水艇将_____(填“上浮”或“下沉”).在未露出水面之前,潜水艇所受的浮力将____(填“变大”“变小”或“不变”)。
7.在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”时,同学们提出了如下的猜想:
A:
可能与物体浸没在液体中的深度有关;B:
可能与物体的密度有关;C:
可能与物
体的体积有关;D:
可能与物体浸在中液体的体积有关;E:
可能与液体的密度有关。
为了验证上述猜想,小明利用下列器材做了如下图所示的实验。
器材为:
体积相等的铁块、铜块,弹簧测力计,一杯水,一杯盐水,细绳。
(1)分析比较实验③④,可以验证猜想 是正确的;分析比较实验④⑤,可以验证猜想 是错误的(选填“A、B、C、D、E”)。
(2)分析比较实验①⑤与②⑥,可以验证猜想 是错误的(选
填“A、B、C、D、E”)。
(3)分析比较实验 可得:
浸在液体中的物体所受浮力的大小与液体的密度有关。
(4)该实验探究主要运用的科学探究方法是:
。
8.建设中的港珠澳大桥由桥梁和海底隧道组成,隧道由一节一节用钢筋混凝土做成的空心沉管连接而成,如图所示,建造隧道时,现将沉管两端密封,如同一个巨大的长方体空心箱子,然后让其漂浮在海面上,再用船将密封沉管拖到预定海面上,向其内部灌水使之沉入海底。
设某一节密封的长方体沉管的长、宽、高分别是180m、35m、10m,总质量为
。
(海水的密度取
,取
)
(1)漂浮在海面上的密封沉管,在灌水前受到的浮力F浮_____N。
(2)在对密封沉管灌水使其下沉过程中,其下表面受到海水的压强大小将_____,当密封沉管上表面刚好水平浸没在海水中时,注入的海水至少为_____kg,此时其下表面受到海水的压力等于_____N。
(3)当密封沉管灌水下沉到海底后,将其下半部分埋入海底的泥沙中,再将灌入其中的海水全部抽出,此时空心密封沉管不会再上浮,请应浮力的知识来解释其原因。
答:
________________________________