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1、第8课时浮力考点知识聚焦考点一浮力浮力的产生原因液体对物体上、下表面的压力不相等,并且向上的压力向下的压力F浮=F向上-F向下=p向上S-p向下S=-=影响因素物体在液体中所受浮力的大小,跟它排开液体的有关,跟液体的有关说明浸在液体中的物体不一定都受到浮力作用,如:桥墩、拦河坝等因其下底面同河床紧密黏合,水对其向上的压力F向上=0,故此时它们不受浮力作用;浮力的实质是液体对物体各个表面压力的合力,因此,在分析物体在液体中的受力情况时,浮力和液体的压力不能同时考虑大于液gh2S液gh1S液gV体积密度考点知识聚焦考点二阿基米德原理探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系实验过程所测量空杯的重力G杯
2、、物体的重力G、物体浸没在液体中时弹簧测力计的示数F、接水后杯子和水的重力G总考点知识聚焦考点二阿基米德原理分析归纳物体受到的浮力F浮=,物体排开的液体所受的重力G排=,实验发现二者大小相等注意事项溢水杯中的水要加至溢水口,若水面低于溢水口,则测出的G排将F浮,得不到正确结论阿基米德原理内容浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小它排开的液体所受的重力表达式 F浮=m排g=适用范围适用于液体和气体对物体浮力的计算,计算物体在气体中受到的浮力时,公式中的液要改为气G-FG总-G杯小于等于G排液gV排考点三漂浮物体的浮力计算考点知识聚焦算浮力的大小物体漂浮在液面上,处于静止状态,根据二力平衡可知
3、,F浮=算浸在液体中的体积根据F浮=G、V排=计算物体浸入液体部分的体积G考点知识聚焦比较液体的密度同一物体漂浮在不同的液体中,不变,由F浮=液gV排可知,V排越小,液越物体漂浮时,根据F浮=G,可推出液gV排=物gV物,由于V排V物,故液物;若已知V排与V物之比,还可利用液gV排=物gV物算出液与物之比浮力大算浮力、石块的体积和密度由“称重法”可知F浮=;由阿基米德原理F浮=;可得V排=;石块体积V石=V排,石块质量m=,石块密度石=由于物体浸没在液体中时V排=V物,可推出=,则:当物体悬浮时F浮G,液物;当物体下沉时F浮G,液物考点四浸没物体的浮力计算考点知识聚焦F1-F2液gV排=【总结
4、】计算浮力的四种方法:(1)原因法:F浮=F向上-F向下;(2)阿基米德原理法:F浮=G排=液gV排;(3)称重法:F浮=G-F示;(4)平衡法:F浮=G(只适用于悬浮或漂浮状态)。考点知识聚焦考点五浮力的应用考点知识聚焦轮船原理钢铁的密度大于水的密度,制成的可以漂浮在水的表面上,也增大了可以利用的浮力排水量轮船的大小用排水量来表示。排水量就是轮船装满货物时排开水的潜水艇因浸没在水中的潜水艇排开水的体积始终不变,所以,潜水艇受到的浮力,潜水艇的上浮和下沉全靠改变气球和飞艇靠充入密度空气的气体来工作,通过改变自身的体积来实现浮沉密度计原理根据物体时受力平衡及阿基米德原理制成,用来测定液体的密度特
5、点浸入液体的体积越小,说明液体的密度越空心质量不变自身的重力小于漂浮大例1 如图8-1所示,在探究“浮力是如何产生的”问题时,设想将一个底面积为S、高为h的长方体物块浸没在水中,由于水对长方体上表面的压力F1和对下表面的压力F2大小不同,从而产生了压力差,使物块受到浮力。图中长方体物块的底面积S=50cm2,h1=5cm,h2=20cm。(已知水=1.0103kg/m3,g取10N/kg)(1)求长方体上、下表面受到的水的压力F1和F2。(2)请利用浮力产生的原因推导出:F浮=液gV排。热点考向探究探究一浮力及其产生原因图8-1热点考向探究解:(1)长方体上表面受到的压强:p1=水gh1=1.
6、0103kg/m310N/kg510-2m=500Pa,则长方体上表面受到的压力:F1=p1S=500Pa5010-4m2=2.5N;长方体下表面受到的压强:p2=水gh2=1.0103kg/m310N/kg2010-2m=2103Pa,则长方体下表面受到的压力:F2=p2S=2103Pa5010-4m2=10N。(2)请利用浮力产生的原因推导出:F浮=液gV排。热点考向探究图8-1答案解:(2)浮力的产生原因是存在压力差,即F浮=F2-F1,且F2=p2S=液gh2S,F1=p1S=液gh1S,所以F浮=F2-F1=液gh2S-液gh1S=液g(h2-h1)S=液ghS=液gV排。【变式】2
7、018包河区二模如图8-2所示,将同一长方体分别水平与竖直放置在水中都能保持静止,下列关于该长方体处于这两种情形的有关分析正确的是()A.上、下表面压强差相等,浮力相等B.上、下表面压力差相等,浮力不相等C.上、下表面压力差不等,浮力不相等D.上、下表面压强差不相等,浮力相等热点考向探究答案D图8-2例2 图8-3是我国研发的“圆梦号”平流层飞艇。该飞艇依靠浮力可升到20km高的平流层,其推进系统由太阳能电池提供能量。推进器产生的推力与气流对飞艇的水平作用力平衡,可使飞艇长时间悬停。若飞艇的气囊体积为3104m3,平流层空气密度取0.06kg/m3,则飞艇在平流层受到的浮力约为N。(g取10N
8、/kg)热点考向探究探究二阿基米德原理的应用图8-31.8104【变式】2018当涂县模拟2018年4月12日上午,中国中央军委在南海海域举行海上阅兵,中国国家主席习近平乘坐“长沙号”052D型导弹驱逐舰检阅了各型舰艇。该舰长155m,宽18m,吃水6.5m,满载排水量为7500t,当它在海上满载航行时受到的浮力是N。若该舰从大海驶向长江,它的吃水深度将(选填“变大”“不变”或“变小”)。(g取10N/kg)热点考向探究解析(1)它满载航行时受到的浮力:F浮=G排=mg=7500103kg10N/kg=7.5107N。(2)该舰从大海驶向长江,所受浮力不变,但由于江水的密度小于海水的密度,由F
9、浮=液gV排可知,排开水的体积变大,故吃水深度将变大。7.5107变大例3 2018包河区一模如图8-4所示,一个均匀的长方体物块在液体中静止时处于漂浮状态。已知它的底面积为S,下表面处受到液体的压强为p,请完成下列问题(计算结果均用题中所给的字母表示)。(1)求长方形物块受到的浮力F浮。(2)若长方体物块静止时,露出液面的高度为h,液体密度为,求长方体物块的密度物。(3)若要使该长方体恰好能完全浸没在液体中保持静止状态,求要在其上表面施加的压力F的大小。热点考向探究探究三漂浮物体的浮力计算图8-4解:(1)据浮力产生的原因可知,物体漂浮时所受的浮力等于其下表面所受液体的压力,则长方形物块受到
10、的浮力:F浮=F下=pS。(2)若长方体物块静止时,露出液面的高度为h,液体密度为,求长方体物块的密度物。热点考向探究图8-4(3)若要使该长方体恰好能完全浸没在液体中保持静止状态,求要在其上表面施加的压力F的大小。热点考向探究图8-4解：(3)若要使该长方体恰好能完全浸没在液体中保持静止状态,所施加的压力需要克服长方体露在外面部分所受的浮力,才能够把长方体完全压入水中,所以所施加的压力为F=F浮露=gV露=gSh。【变式1】 2018铜陵一模某物体挂在弹簧测力计下端,在空气中称量时弹簧测力计的示数为6N,按照如图8-5所示的方式将该物体浸没在水中时,弹簧测力计的示数仍为6N,则该物体此时受到
11、的浮力为N,该物体的密度为kg/m3。(水的密度为1.0103kg/m3,滑轮与绳重不计)热点考向探究图8-50.510312热点考向探究【变式2】 2018马鞍山花山区一模如图8-6甲所示,边长为10cm的正方体木块放入水中,静止时有的体积露出水面。如图乙所示,将边长为5cm的正方体合金块轻轻放在木块上,木块刚好浸没。已知水的密度为1.0103kg/m3,g取10N/kg。求:(1)木块的质量。(2)合金块的密度。热点考向探究甲乙图8-6热点考向探究(2)合金块的密度。热点考向探究甲乙图8-6例42018长丰县三模如图8-7甲所示,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
12、入水中。如图乙所示是钢绳拉力随时间t变化的图像,若不计水的阻力,求:(水=1.0103kg/m3,g取10N/kg)(1)石料全部没入水中时受到的浮力是多少。(2)石料的体积是多少。(3)石料的密度是多少。热点考向探究探究四浸没物体的浮力计算解:(1)由图乙可知,当石块没有浸入水中时,拉力等于重力,即:F1=G=1500N,当石块完全浸入水中后,拉力F2=900N,根据称重法可得:F浮=G-F2=1500N-900N=600N。甲乙图8-7(2)石料的体积是多少。热点考向探究甲乙图8-7(3)石料的密度是多少。热点考向探究甲乙图8-7【变式1】 用一盆清水和一个弹簧测力计,可鉴别一个铝球是实心
13、的还是空心的。把铝球挂在弹簧测力计下面,在空气中弹簧测力计示数为5.4N,当铝球完全浸没在水中时,弹簧测力计的示数变为2.4N,据此可算出铝球的质量为kg,铝球的体积为cm3,进一步计算便可以判断出该铝球是(选填“空心”或“实心”)的。(已知铝=2.7103kg/m3,水=1.0103kg/m3,g取10N/kg)热点考向探究3000.54空心【变式2】 2017鄂州重为8N的物体挂在弹簧测力计下面,浸没到如图8-8所示圆柱形容器的水中,此时弹簧测力计的示数为6N,已知容器底面积为100cm2。求:(g取10N/kg,水=1.0103kg/m3)(1)物体受到的浮力。(2)物体的密度。(3)物
14、体浸没在水中后,容器对水平桌面增大的压强。热点考向探究图8-8解:(1)F浮=G-F示=8N-6N=2N。(2)物体的密度。热点考向探究(3)物体浸没在水中后,容器对水平桌面增大的压强。图8-8例5 如图8-9所示,水平桌面上有一个底面积为100cm2、质量为200g的圆柱形容器,容器内有一块质量为60g、体积为100cm3的木块,向容器中注水,则(g取10N/kg)()A.注水前,木块对容器底部的压力为600NB.木块的密度是0.6kg/m3C.注水后,当木块漂浮时,容器对桌面的压强和注水前相等D.注水后,当木块漂浮时,木块排开水的质量为60g热点考向探究探究五浮力综合图8-9热点考向探究【
15、变式】 2018蒙城县一模如图8-10所示,一段未点燃的圆柱形蜡烛的下端插入一根小铁钉,使蜡烛能直立漂浮在水中,缓慢地向水中加入适量的食盐,则这段蜡烛受到的浮力将,圆柱形蜡烛的下表面所受液体的压强将。(均选填“变大”“不变”或“变小”)热点考向探究图8-10不变不变解析圆柱形蜡烛漂浮在水中,则蜡烛受到的浮力等于重力;如果在水中加入一些食盐,蜡烛静止后仍然在液体中漂浮,蜡烛受到的浮力仍等于其重力,大小不变;因为蜡烛漂浮,下表面受到的压力等于浮力,浮力不变,则下表面受到的压力不变,受力面积不变,故所受液体的压强不变。热点考向探究突破1探究浮力的大小跟哪些因素有关【考点归纳】弹簧测力计的使用和读数。
16、用称重法计算浮力,即F浮=G-F示。控制变量法:探究浮力大小与物体排开液体体积的关系、探究浮力大小与液体密度的关系、探究浮力大小与物体浸入液体深度的关系(无关)。实验时选用不同液体进行多次实验,是因为一次实验具有偶然性,不能找出普遍规律。实验突破热点考向探究阿基米德原理的相关计算(计算固体、液体的密度,判断浮力大小的变化)。正确理解F-h关系图像(通过图像可求物体的重力、浮力、密度、高度等)。物体在液体中所受浮力的大小,跟它排开液体的体积有关,跟液体的密度有关。物体排开液体的体积越大,液体的密度越大,物体所受的浮力就越大。实验突破例12017庆阳在“探究影响浮力大小因素”的实验中,一组同学提出
17、了4种猜想。小华:浮力大小与液体密度有关;小红:浮力大小与物体浸入液体的体积有关;冬冬:浮力大小与物体所受的重力有关;玲玲:浮力大小与物体的形状有关。他们找来了体积相同的A、B两块实心金属块、弹簧测力计、一杯水、一杯盐水、细绳等仪器,按照图8-11所示的方法规范地完成了实验,记录了如下表所示的实验数据。热点考向探究图8-11实验次数金属块物体重力/N液体密度/(gcm-3)物体浸在液体中的体积/cm3弹簧测力计的示数/N1A51.0204.82A51.0604.43A51.01004.04A51.21005B31.21001.8观察表中数据,回答下列问题:(1)根据表格中实验数据,可知物体A浸
18、在液体中的体积为60cm3时,物体A所受浮力大小为N;表格中标有“”的位置的数据应该是。(2)通过分析比较第次实验数据,能够说明小华同学的猜想是正确的;分析比较第次实验数据,能够说明小红同学的猜想是正确的。(3)为了验证冬冬同学的猜想,他们选择了第次实验数据,发现浮力大小与物体所受的重力(选填“无关”或“有关”)。热点考向探究0.6解析(1)根据题表中实验数据可知物体A浸在液体中的体积为60cm3时,A所受浮力大小为0.6N;液体密度为1.0g/cm3且物体浸入液体中的体积为100cm3时,物体所受浮力为1N,由F浮=液gV排得,当液体密度为1.2g/cm3且物体浸入液体中的体积为100cm3
19、时,物体受到的浮力为1.2N,故“”处的数据为5N-1.2N=3.8N。3.83、41、2、34、5无关(4)要验证玲玲的猜想,同学们又找来了一块橡皮泥,他们把橡皮泥捏成不同形状,先后放入水中,发现有的漂浮在水面上,有的下沉。他们由此得出结论:浮力的大小与物体的形状有关。请指出他们实验方法的错误之处:。【实验拓展】(5)图8-12中能正确反映弹簧测力计示数F和物体下表面在水中的深度h关系的图像是。由此还能得出物体浸没后所受的浮力与深度。(物体未接触容器底)热点考向探究没保证橡皮泥浸入水中的体积相同D无关图8-12解析(4)玲玲的猜想是浮力大小与物体的形状有关,但同学们实验时没保证橡皮泥浸入水中
20、的体积相同,所以得出了错误的结论。(5)物体浸没前,随着物体下表面在水中的深度逐渐增加,物体受到的浮力越来越大,拉力F越来越小;物体浸没后,拉力不变,所以选D。物体浸没后,深度改变,所受浮力不变,说明物体浸没后所受的浮力与深度无关。热点考向探究突破2探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系【考点归纳】弹簧测力计的使用和读数。溢水杯的正确使用:液体达到溢水口,确保V排=V物。若液面低于溢水口,则测出的G排将小于F浮。用称重法计算浮力,即F浮=G-F示。实验步骤的合理安排:为减小误差,先测空桶的重力G0,再测桶和排开液体的总重G总,G排=G总-G0。实验突破热点考向探究利用阿基米德原理计算:物体的体
21、积V物=V排=,物体的密度=液。改变实验条件多做几次实验(由浸没改为浸在、换用不同的物体、换用不同的液体),得出普遍结论。实验结论: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。实验突破例2如图8-13所示,A、B、C、D四幅图是探究“浮力的大小与排开水所受重力关系”的过程,请根据图示完成下面的填空。(g取10N/kg)(1)实验中所用物体的重力为N。请在图B中画出被测物体所受重力的示意图。(2)图B中存在的错误是。热点考向探究图8-13答案如图所示4.2溢水杯未注满水(或水面未跟溢水口相平)(3)纠正错误后,继续实验,图C中物体受到的浮力F浮=N。(4)物体排开水所受
22、的重力G排=N。(5)实验结果表明:浸在水中的物体受到的浮力物体排开水所受到的重力。(6)纠正错误后,物体从刚接触水面到浸没水中,水对溢水杯底的压强(选填“逐渐增大”“逐渐减小”或“保持不变”)。物体的体积是m3。你认为通过本实验获得的数据(选填“能”或“不能”)计算出此物体的密度。热点考向探究1.21.2等于保持不变1.210-4能图8-13【实验拓展】(7)另取一弹簧测力计,在弹簧测力计下另挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降(如图8-14甲所示),圆柱体浸没后继续下降,直到圆柱体底面与烧杯底部接触为止,如图乙所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计示数F随圆柱体下降高度h变化的图像,则圆
23、柱体的高度是cm,圆柱体的体积是m3,圆柱体的密度是kg/m3。热点考向探究图8-14810-41.510341. 2015安徽9题4分如图8-15所示,重为1.5N的圆柱体竖直漂浮在水面上,其底面积S=30cm2,则水对圆柱体下表面的压强p=Pa,圆柱体下表面所处的深度h=cm。(水的密度为1.0103kg/m3,g取10N/kg)中考真题回顾考点一漂浮物体浮力的计算图8-1550052. 2018安徽23题12分重为200N的方形玻璃槽,底面积为0.4m2,放在水平台面上,向槽中加水至水深0.3m,如图8-16甲所示。(已知水=1.0103kg/m3,g取10N/kg,玻璃槽的侧壁厚度不计
24、)(1)求水对槽底部的压强和槽底对水平台面的压强。(2)如图乙所示,将边长为20cm的正方体物块轻轻放入水中,当其静止时,测出该物块露出水面的高度为5cm,求该物块的密度。(3)如图丙所示,用力F垂直向下作用在物块的上表面,使物块露出水面的高度为2cm并保持静止,求此时力F的大小。中考真题回顾图8-16中考真题回顾热点考向探究(2)如图乙所示,将边长为20cm的正方体物块轻轻放入水中,当其静止时,测出该物块露出水面的高度为5cm,求该物块的密度。图8-16热点考向探究(3)如图丙所示,用力F垂直向下作用在物块的上表面,使物块露出水面的高度为2cm并保持静止,求此时力F的大小。图8-16(3)因
25、为物块边长为20cm,此时露出水面的高度为2cm,所以V排=(0.2m)2(0.2m-0.02m)=7.210-3m3,V物=(0.2m)3=810-3m3,代入F浮=水gV排和G物=物gV物,可得F浮=72N,G物=60N。此时物体受力平衡,所以有F+G物=F浮,则F=F浮-G物=72N-60N=12N。1. 2014安徽10题4分一均匀的长方体浸没在液体中,如图8-17所示,已知它的底面积为S,上表面所处深度为h1,下表面所处深度为h2,则长方体下表面所受液体压力的表达式为,浮力的表达式为。(液体密度液和g为已知量)中考真题回顾考点二浸没物体浮力的计算图8-17液gh2S液g(h2-h1)
26、S2. 2016安徽22题8分从理论上分析,浸在液体中的物体受到的浮力就是液体对物体表面压力的合力。如图8-18所示,一个底面积为S、高为h的长方体浸没在密度为的液体中。(1)分析该物体侧面所受液体压力的合力F合1。(2)求出该物体底面所受液体压力的合力F合2。(3)结合以上结果,试说明该理论分析与阿基米德原理的表述是一致的。中考真题回顾图8-18中考真题回顾解:(1)以长方体物体的左右侧面为例,两侧面所处液体的深度相等,液体的密度相等,根据p=gh可知,左右两侧面受到液体的压强相等,即p左=p右,又因为两侧面面积相等,根据p=可得F=pS,则两侧面受到的液体的压力相等,即F左=F右,但方向相
27、反,所以物体左右两侧面所受液体压力的合力为F合=F左-F右=0;同理,其前后两个侧面所受液体压力的合力也为0,故液体侧面所受液体压力的合力F合1为0。(2)求出该物体底面所受液体压力的合力F合2。中考真题回顾(3)结合以上结果,试说明该理论分析与阿基米德原理的表述是一致的。解：(2)已知液体压强公式p=gh及F=pS,所以F下=p下S=液g(h1+h)S,F上=p上S=液gh1S,物体底面所受液体压力的合力=F下-F上=液g(h1+h)S-液gh1S=液gSh。解：(3)长方体物体浸没在液体中时,由(1)可知,它的侧面受到的各个方向的液体压力相互平衡,即可以相互抵消;由(2)可知,m排=液V排
28、,则F浮=液gV排=m排g=G排,即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液体的重力,这与阿基米德原理的表述是一致的。2017安徽22题6分如图8-19甲所示,一长方体木块质量为0.12kg,高为4.0cm,将木块平稳地放在水面上,静止时木块露出水面的高度为2.0cm。如图乙所示,利用金属块和细线,使木块浸没水中且保持静止状态。已知水的密度水=1.0103kg/m3,g取10N/kg,求:(1)木块的密度木。(2)细线对木块的拉力F。中考真题回顾考点三浮力综合图8-19解:(1)木块漂浮在水面上,根据浮沉条件可知,木块受到的重力大小等于浮力,G=木V木g=F浮=水V排g,由于木块浸入水中的深度只有木块高度的一半,所以V木=2V排,得木=0.5水=0.5103kg/m3。(2)细线对木块的拉力F。中考真题回顾(2)当木块被铁块完全拉入水中后木块受到的浮力增大,重力不变,此时木块受到的绳子的拉力F与木块增加的浮力相等。木块全部浸入水中时受到的浮力F浮=水V排g,又因为V排=2V排,所以F浮=2水V排g=2F浮,所以木块增加的浮力F浮=F浮-F浮=F浮=G=mg,所以绳子的拉力为F=F浮=mg=0.12kg10N/kg=1.2N。
