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第十章浮力【本章考点】1.浮力的产生；2.称重法测浮力；3.阿基米德原理的探究过程；4.物体的浮沉条件及应用。1．浸在液体或气体中的物体受到__________的托力叫做浮力．阿基米德原理的公式表达为______________________________．2．浸在液体中的物体，当____________时，物体上浮；当____________时，物体下沉；当____________时，物体悬浮在液体中或漂浮在液面上．3．轮船采用“空心”的方法来增大________________，从而增大__________使其漂浮在水面上．潜水艇是通过向水舱中充水或排水来改变________从而实现上浮、悬浮或下潜的．气球和飞艇的气囊中充的是密度________空气的气体(如氢气、热空气或氦气)，它们的总重________气球或气囊所排开的空气的重力，因而能够升空．竖直向上F浮＝G排＝m排g＝ρ液gV排F浮＞G排开液体的体积浮力自重小于小于F浮GF浮=G目录浮力1阿基米德原理2物体的浮沉条件及应用3CONTENTS考点考点一：浮力浮力浮力的概念称重法测浮力：F浮＝G－F拉浮力产生的原因：F浮＝F向上－F向下例1：C（2015德阳市)如图所示，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解题思路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，所以弹簧测力计的示数变小，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．由以上分析知，①②③④均正确．答案：C全方位突破1.(2014安徽省)一均匀的长方体浸没在液体中，如图所示．已知它的底面积为S.上表面所处深度为h1，下表面所处的深度为h2，则长方体下表面受到液体的压力表达式为_________，浮力表达式为____________________________．(液体的密度ρ液和g为已知量)ρ液gh2Sρ液g(h2－h1)S全方位突破2.将一空饮料罐压入装满水的烧杯中，其排开的水所受到的重力为4N，则空饮料罐受到的浮力大小为________N，方向竖直________．如图所示，将去盖的矿泉水瓶截去底后倒置，放入一乒乓球后压着球向里注水，然后放手，则乒乓球将________，同时观察到有少量水流出；再用手将瓶口堵住，过一会儿，观察到乒乓球将________．该实验表明产生浮力的根本原因是_____________________________________．4向上不上浮上浮向上的压力大于向下的压力全方位突破3.(2015重庆市)小冉在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中，用到如下器材：分度值为0.1N的弹簧测力计，底面积为5cm2、高度为6cm的实心圆柱体铜块，相同的大烧杯若干，水，密度未知的某种液体，细线等．全方位突破(1)小冉进行了如图所示的实验：A步骤所示弹簧测力计的示数为________N；用弹簧测力计挂着铜块缓慢地浸入液体中不同深度，步骤如图B、C、D、E、F所示(液体均未溢出)，并将其示数记录在表中：2.7实验步骤BCDEF弹簧测力计示数/N2.62.52.42.42.3全方位突破(2)在实验步骤B中铜块所受浮力F浮＝________N.(3)分析实验步骤A、B、C、D，可以说明浮力大小跟___________________有关；分析实验步骤A、E、F，可以说明浮力大小跟______________有关．0.1实验步骤BCDEF弹簧测力计示数/N2.62.52.42.42.3排开液体的体积液体的密度全方位突破(4)小冉用表格中的数据算出了某种液体的密度是__________kg/m3(结果保留一位小数)，还算出了步骤B中铜块下表面受到水的压强是________Pa，并发现步骤B、C、D中铜块下表面受到水的压强随着深度的增加逐渐________(选填“增大”或“减小”)．1.3×103实验步骤BCDEF弹簧测力计示数/N2.62.52.42.42.3200增大全方位突破(5)小冉在步骤B的基础上继续探究：保持铜块下表面所处的位置不变，把弹簧测力计的拉环固定在铁架台上，缓慢向烧杯内加水，发现弹簧测力计的示数逐渐________(选填“增大”或“减小”)；当所加水使铜块刚好浸没时(水未溢出)，烧杯底部受到水的压强增加了________Pa.(已知在一定范围内，弹簧受到的拉力每减少0.1N，弹簧的长度就缩短0.1cm)减小实验步骤BCDEF弹簧测力计示数/N2.62.52.42.42.3420阿基米德原理的实验探究：器材：弹簧测力计、小石头、细线、溢水杯、小桶、水等.过程：第一步，用弹簧测力计测出小桶的重力记为G1；第二步，用弹簧测力计测出小石块的重力记为G2；第三步，在溢水杯内装满水，把石块缓缓浸没在水中，用小桶接着溢出的水，等弹簧测力计示数稳定后，记下弹簧测力计的示数为F1；第四步，用弹簧测力计测出小桶和溢出水的总重为G3.结论：浸在液体（或气体）中的物体，受到液体（或气体）对它竖直向上的浮力，浮力的大小等于被物体排开的液体（或气体）所受的重力.阿基米德原理公式：F浮=G排=m排g＝ρ液gV排.考点二：阿基米德原理阿基米德原理(2015佛山市）如图所示，弹簧测力计下端悬挂一高度为l、质量为m的圆柱体，它在水中受到最大浮力为mg/2，圆柱体下表面刚刚与水面接触到全部浸没后，测力计示数F拉及圆柱体所受的浮力F浮分别与浸入水中深度h关系图正确的是（）例2：A解题思路①圆柱体下表面刚刚与水面接触，没有受到浮力；然后随着浸入水中深度的逐渐增大到全部浸没时物体排开水的体积逐渐变大，根据F浮＝ρ液gV排可知受到的浮力逐渐变大；当浸没时，物体排开液体的体积最大，受到浮力最大为mg/2，然后浮力保持不变，故C、D错误.②由上可知，金属块逐渐浸入水中的过程中，浮力是先变大后不变的.弹簧测力计的示数F示＝G－F浮，重力是一定的，所以浮力变大时，弹簧测力计的示数变小；当受到浮力最大时，则弹簧测力计的示数为mg/2，然后示数不变，故A正确，B错误.答案：A全方位突破4.（2014福州市）将重6N的物体浸没在装满水的杯中，溢出了4N的水，物体受到的浮力是（）A.10NB.6NC.4ND.2NC全方位突破5.（2014郴州市）小英同学在探究“浮力的大小等于什么”时，做了如图所示的实验，四步实验中弹簧测力计的示数F1、F2、F3、F4，下列等式正确的是（）A.F浮＝F2－F3B.F浮＝F4－F3C.F浮＝F2－F1D.F浮＝F2－F4A全方位突破6.（2015枣庄市）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枳为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的关系如图所示.（圆筒厚度忽略不计，筒内液体没有溢出，g＝10N/kg）全方位突破求：（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？答：由图象知，当h＝0时，此时测力计的示数等于圆柱体的重力，所以G＝10N；当金属柱有一半的体积浸在液体中时，即当h1＝12h＝12×8cm＝4cm时的拉力F1＝6N；所以F浮1＝G－F1＝10N－6N＝4N.全方位突破(2)圆筒内所装液体的密度是多少？答：当金属柱有一半的体积浸在液体中时，物体排开液体的体积：V排1＝S物h1＝40cm2×4cm＝160cm3＝1.6×10－4m3.由F浮＝ρ液gV排得：ρ液＝＝=2.5×103kg/m3.全方位突破（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？答：由ρ＝mV得液体的质量：m液＝ρ液V液＝2.5×103kg/m3×100×10－4m2×0.16m＝4kg.容器和液体的总重力：G总＝(m容器＋m液)g＝(0.4kg＋4kg)×10N/kg＝44N，当圆柱体的一半浸入液体中时，对地面的压力：F＝G总＋F浮1＝44N＋4N＝48N，p＝F/S＝48N/100×10－4m2＝4.8×103Pa.考点三：物体的浮沉条件及应用物体的浮沉条件及应用物体的浮沉条件浮力与重力的关系物体与液体的密度关系浮力的应用：轮船、潜水艇、气球、飞艇、密度计(2015重庆市）如图甲所示，烧杯里盛有6℃的水，小球在水中恰好悬浮.经研究发现，水的密度随温度的变化如图乙所示.现在烧杯四周放上大量的冰块，在烧杯内水的温度下降到0℃的过程中，假设小球的体积始终不变，关于小球的浮沉情况判断正确的是（）A.先下沉然后上浮B.浮力变小，一直下沉C.先上浮然后下沉D.浮力变大，一直上浮例3：C解题思路由于烧杯里盛有6℃的水，小球在水中恰好悬浮.则小球的密度与水的密度相等；由图象可知：4℃的水的密度最大，6℃的水的密度比0℃时水的密度大；所以当水的温度从6℃降到4℃时，因水热胀冷缩，水的密度增大，大于小球的密度，使小球上浮、向上运动；当水的温度从4℃降到0℃时，因水热缩冷胀，水的密度减小，最后小于小球的密度，使物体下沉、向下运动。答案：C8.(2015湖北省)把边长为1m的正方体木块放在水中，有25的体积露出液面，则木块的密度为__________kg/m3；木块在水中受到的浮力为________N.全方位突破7.（2015张家界市）一艘轮船从长江驶入大海，下列分析正确的是（）A.浮力变小，船体上浮一些B.浮力变大，船体下沉一些C.浮力不变，船体下沉一些D.浮力不变，船体上浮一些8.6×1026000D全方位突破9.(2015无锡市)小明利用18cm长的吸管、细铜丝、石蜡等材料自制密度计．(1)制作密度计的过程中，需要一个盛放液体的容器，现有250mL的量筒和400mL的烧杯供选择，则小明应选择_____________________．(2)小明将自制的密度计放入水中，发现密度计不能直立漂浮，其原因可能是____________________，实验改进后，小明将密度计放入水中，用刻度尺测出吸管露出水面的长度是10.8cm，则吸管浸入水中的深度h水＝________cm，小明将该密度计放入某液体中，吸管浸入液体的深度为9cm，则此液体的密度是多少？(ρ水＝1.0×103kg/m3)250mL的量筒7.2重心偏上答：8×102kg/m3全方位突破(3)小明的同学也用吸管制作密度计，他发现密度计相邻两刻度线之间的距离太小，导致用此密度计测量液体密度时误差较大，为此同学们提出了如下改进方案，其中可行的是________．A．换大的容器做实验B．换细的吸管制作密度计C．换稍长的吸管制作密度计D．适当减小密度计的配重B