2019-2020学年八年级物理下册 第十章 浮力单元讲、析与提高（含解析）（新版）新人教版

第十章：浮力单元讲、析与提高对本章知识点进行提炼、总结和详解一、浮力1.浮力：一切浸入液体（气体）的物体都受到液体（气体）对它竖直向上的力叫浮力。2.浮力方向：竖直向上，施力物体是液（气）体。3.浮力产生的原因（实质）：液（气）体对物体向上的压力大于向下的压力，向上、向下的压力差就是浮力；如图所示。4.影响浮力大小的因素：通过实验探究发现（控制变量法）：浮力的大小跟物体浸在液体中的体积和液体的密度有关。物体浸在液体中的体积越大，液体的密度越大，浮力就越大。二、阿基米德原理1.阿基米德原理：浸入液体里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。如图所示。2.公式表示：gVGF排液排浮；从公式中可以看出：液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关，而与物体的质量、体积、重力、形状、浸没的深度等均无关。3.适用条件：液体（或气体）。三、物体沉浮的条件★物体沉浮的条件1.前提条件：物体浸没在液体中，且只受浮力和重力。2.示意图：重力与浮力的关系如图所示：如图所示，（1）当GF浮时，物体上浮；物液。当G浮F时，物体悬浮；物液。当GF浮时，物体下沉；物液。当G浮F（物体未完全浸没液体）时，物体漂浮；物液。3.说明：（1）密度均匀的物体悬浮（或漂浮）在某液体中，若把物体切成大小不等的两块，则大块、小块都悬浮（或漂浮）。（2）物体漂浮在密度为ρ的液体中，若露出体积为物体总体积的31，则物体密度为32ρ。（3）悬浮与漂浮的比较：相同点：物浮GF；不同点：悬浮时，物液，物排VV；漂浮时，物液，物排VV。（4）判断物体浮沉（状态）有两种方法：比较浮F与G或比较液与物。（5）物体吊在测力计上，在空中重力为G，浸在密度为ρ的液体中，示数为F，则物体密度为：FGG物。（6）冰或冰中含有木块、蜡块等密度小于水的物体，冰化为水后液面不变；冰中含有铁块、石块等密大于水的物体，冰化为水后液面下降。4.漂浮问题“五规律”：规律一：物体漂浮在液体中，所受的浮力等于它受的重力；规律二：同一物体在不同液体里漂浮，所受浮力相同；规律三：同一物体在不同液体里漂浮，在密度大的液体里浸入的体积小；规律四：漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几，物体密度就是液体密度的几分之几；规律五：将漂浮物体全部浸入液体里，需加的竖直向下的外力，外力等于液体对物体增大的浮力。★浮力的利用1.轮船（1）工作原理：要使密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的物体必须把它做成空心的，使它能够排开更多的水。排水量：轮船满载时排开水的质量。单位是t，由排水量m可计算出：排开液体的体积液排mV；排开液体的重力gmG排排；轮船受到的浮力gmF排浮，轮船和货物共重gmG排总。2.潜水艇工作原理：潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重力来实现的。3.气球和飞艇工作原理：气球是利用空气的浮力升空的。气球里充的是密度小于空气的气体如：氢气、氦气或热空气。为了能定向航行而不随风飘荡，人们把气球发展成为飞艇。4.密度计原理：利用物体的漂浮条件来进行工作。构造：下面的金属粒能使密度计直立在液体中。刻度：刻度线从上到下，对应的液体密度越来越大（上小下大）。5.计算浮力方法（1）示重差法：就是物体在空气中的重与物体在液体中的重的差值等于浮力。例1：弹簧秤下挂一铁块，静止时弹簧秤的示数是4N，将铁块浸入水中时，弹簧秤的示数为3.5N，这时铁块所受的浮力是N，水铁：=。解：由题意可知，铁块受到的重力为4N；铁块浸入水中示数是3.5N，铁块所受浮力为：NNNF5.05.34浮，假设铁块体积为铁V。所以，185.04NNFgmgVFVm铁铁铁铁水铁。（2）压力差法：应用向下向上浮FFF-求浮力，这是浮力的最基本的原理。例2：某物块浸没在水中时，下表面受到水的压力为2.3N，上表面受到水的压力为1.5N，则该物块受到水的浮力为牛，方向为。解：下表面受到水的压力为2.3N，上表面受到水的压力为1.5N；所以浮力方向向上，大小为：NNNFFF8.05.13.2-向下向上浮。（3）公式法：排排液浮GgVF。例3：将体积是50cm3的物体浸没在水中，它受到的浮力多大？若此物体有一半浸在煤油中，它所受的浮力多大？（ρ煤油=0.8×103kg/m3）g取10N/kg）解：由公式排排液浮GgVF，得到物体在水中的浮力：NmkgNmkgGgVF5.01050/10/1013633排排液浮；在煤油中的浮力为：NmkgNmkgGgVF2.01025/10/10.803633排排液浮（4）受力分析法：如果物体在液体中处于漂浮或悬浮状态，则物体受重力和浮力作用，且此二力平衡，则物浮GF。例4：把质量是200g的塑料块放入水中，静止时塑料块有一半露出水面。（g取10N/kg）求（1）塑料块在水中受到的浮力？（2）塑料块的体积和密度？解：（1）塑料块受到的重力：NkgNkgmgG2/10102003塑料，因为塑料块静止，故它受到的浮力：NGF2塑料浮；（2）塑料受到的浮力等于它排开水受到的重力，故排开水的体积为：3433105/101/102/mmkgkgNNgGmV水水水水水，塑料块的体积：331012mVV水塑料，故塑料块的密度：3333-/20010110200mkgmkgVm塑料塑料塑料。（5）排水量法（也是阿基米德原理）：gmF排浮。轮船的满载重量，一般是以排水量表示的，即是排开水的质量，船也是浮体，根据浮体平衡条件也得：船受到的总总浮GF，而排水量kg•g，就是船排开水的重，即是浮力，又是船、货的总重力。对本章常考热点、考查方式和考题类型进行剖析1.浮力浮力中属于基本概念，什么是浮力、浮力产生的原因以及影响浮力大小的因素均是本节的重点，同时也是学习本章的基础。本章在力学部分占据非常重要的地位，内容难学、涉及计算题多，所占分值高，并经常与压强和其他知识点结合以压轴题形式出现在中考试卷中。为此，从本节入手，为本章学习打下坚实基础尤为重要。本节主要知识点有浮力的基本概念和影响浮力大小的因素。在历年中考中，对“浮力”基本概念（产生、方向）的考查也曾出现，但概率不高；对“影响浮力大小因素”的考查出现概率较高，此类考题经常以实验探究题形式出现。中考主要题型以选择题、填空题和实验探究题为主，更多的是选择题。选择题、填空题以考查浮力的概念居多，实验探究题以考查影响浮力大小因素居多。典例一：(2019·武威)2018年4月20日，我国最先进的自主潜水器“潜龙三号”首次下潜（如图所示）。潜水器在水面下匀速下潜过程中（假定海水的密度不变），受到的浮力______（选填“变大”、“不变”或“变小”），潜水器下表面受到的压强______（选填“变大”、“不变”或“变小”）。【答案】不变；变大。【解析】（1）浮力的大小与液体密度和物体排开液体的体积有关，因此判断浮力的大小，关键判断液体密度和物体排开液体的体积发生怎样的变化。（2）潜水器受到的压强大小与液体的密度和潜水器所处的深度有关，因此判断压强的大小，关键是判断液体密度和潜水器所处深度的变化。本题考查了对液体压强和浮力的判断。判断时要了解影响液体压强和浮力大小的因素，并判断影响因素中哪些是定量，哪些是变量。解：（1）潜水器在水面下匀速下潜，海水的密度不变，潜水器浸没在水中，其排开水的体积不变，根据F浮=ρ液gV排可知，潜水器受到的浮力不变。（2）由于潜水器在水中的深度逐渐增加，所以根据公式p=ρgh可知，潜水器受到的压强增大。故答案为：不变；变大。典例二：（2019·河南）渔民出海捕捞，常常满舱而归。在平静的海面上，一艘空船受到的浮力是F1，装满鱼后受到的浮力是F2，则F1______F2（选填“”、“”或“=”）。渔船编队在某个海域捕捞时，渔民用特定频率的电台通信是利用________传递信息。【答案】；电磁波。【解析】根据漂浮条件，得F1=G空，F2=G满，因为G空G满，所以得F1F2；电台是利用电磁波进行通信的，这是利用了电磁波可以传递信息的特点。2.阿基米德原理阿基米德原理是本章重点，对此规律的理解和记忆对学生来说简单，但难的是如何利用阿基米德原理进行计算；本节涉及到的计算问题很多，也较难，更重要的是简单计算题、压轴计算题大都和浮力有关，此部分内容也是拉开分数的试题。为此，能否很好的掌握阿基米德原理及其计算是本章学习的重点。本章在力学部分占据非常重要的地位，内容难学、涉及计算题多，所占分值高，并经常与压强和其他知识点结合以压轴题形式出现在中考试卷中。为此，从本节入手，为本章学习打下坚实基础尤为重要。在历年中考中，对“阿基米德原理”的考查一定会出现，并且分值高、问题形式多样。中考主要题型有选择题、填空题、计算题和实验探究题；选择题和填空题考查阿基米德原理的理解和简单计算；计算题作为压轴题和其他知识点结合并分值高；实验探究题以考查影响浮力大小因素和对阿基米德原理的理解居多。所以，在复习中，希望大家能把握好本章的知识点、考点和考查方式。典例三：（2019·泸州）庆祝中国人民解放军海军成立70周年海上阅兵活动在青岛附近海域举行，图中093改进型攻击核潜艇于2019年4月27日公开亮相，进行了战略巡航。该潜艇最大核动力功率为2.8×104kW，完全下潜到海面下后的排水量为6.8×103t（取海水密度ρ=1×103kg/m3、g=10N/kg）。问：（1）该潜艇悬浮时，其上一面积为0.05m2的整流罩距海面深度为200m，此时整流罩受到海水的压力为多少？（2）若最大核动力功率转化为水平推力功率的效率为80%，该潜艇在海面下以最大核动力功率水平巡航时，受到的水平推力为1.6×106N，此时潜艇的巡航速度为多少？（3）该潜艇浮出海面处于漂浮时，露出海面的体积为1.5×103m3，此时潜艇的总重量是多少？【解析】（1）运用液体压强公式p=ρgh，可求压强大小。再根据F=pS可求压力。（2）根据η=求出有用功率，根据P=Fv即可求出潜艇的巡航速度。（3）潜艇浮出海面处于漂浮时，求出排开水的体积，利用阿基米德原理和漂浮条件即可求出艇的总重量。此题是一道力学综合题，熟练运用液体压强公式、浮沉条件、阿基米德原理、功率和效率的计算，关键是会进行必要的变形。【解答】（1）潜艇下潜到200m深处时，h=200m；此时整流罩所受海水的压强：p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×200m=2×106Pa。整流罩的面积：S=0.05m2，由p=变形得，整流罩所受压力为：F=pS=2×106Pa×0.05m2=1×105N。（2）最大核动力功率：P总=2.8×104kW=2.8×107W；根据η=可得：有用功率：P有用=ηP总=80%×2.8×107W=2.24×107W；由P=Fv得潜艇的巡航速度：v===14m/s；（3）完全下潜到海面下后的排水量为6.8×103t，则V=V排===6.8×103m3。潜艇浮出海面处于漂浮时，排开水的体积V排′=V-V露=6.8×103m3-1.5×103m3=5.3×103m3，根据漂浮条件和F浮=ρ液gV排可得，此时潜艇的总重量：G=F浮=ρ水gV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×5.3×103m3=5.3×107N。答：（1）整流罩受到海水的压力为1×105N；（2）潜艇的巡航速度为14m/s；（3）该潜艇浮出海面处于漂浮时，潜艇的总重量是5.3×107N。典例四：（2019·贵港）如图所示，是同学们在“探究同一物体所受的浮力大小与哪些因素有关”的实验过程图。图甲、乙、丙容器中装的液体是水，图丁容器中装的液体是酒精，F1、F2、F3、F4分别是图甲、乙、丙、丁中弹簧测力计的示数。请回答以下问题：（1）图甲中，弹簧测力计的示数F1=________N。（2）物体完全浸没在水中时所受的浮力为________N。（3）分