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10.1浮力TOC\o"1-3"\h\u 知識點(diǎn)1:浮力 2知識點(diǎn)2:浮力產(chǎn)生的原因 401判斷物體是否受到浮力 402浮力的方向及產(chǎn)生的原因 503稱重法測浮力的大小 604根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因計算浮力的大小 7知識點(diǎn)3:決定浮力大小的因素 805探究浮力大小的影響因素 9 【基礎(chǔ)演練】 10【提升拔高】 14
1.浮力(1)定義:浸在中的物體受到液體或氣體對其有一個的力,這個力叫做浮力(2)方向:(3)施力物體:(4)產(chǎn)生的原因:液體(或氣體)對物體上下表面的不同產(chǎn)生的2.大小計算(1)稱重法(實(shí)驗(yàn)法):(2)原理法(或壓力差法):知識點(diǎn)1:浮力現(xiàn)象探究:什么是浮力圖示現(xiàn)象放飛的氫氣球飛向高空按在水中的木塊,松手后上浮輪船浮在海面上在水中搬石頭感覺輕一點(diǎn)原因在空氣中的氫氣球受到空氣對其向上托舉的力浸在水中的木頭受到誰向上的托力漂浮在海水中的輪船受到海水對其向上托的力浸在水中的石頭受到水對其向上托的力結(jié)論浸沒在液體或氣體中的物體會受到液體或氣體對其向上托的力2.浮力的定義:一切浸在液體(或氣體)中的物體受到豎直向上的力,這個力叫做浮力?!军c(diǎn)撥】浸在的理解【點(diǎn)撥】浸在的理解“浸在”包括“部分浸入”和“全部浸入(即浸沒)”兩種情況,也就是說浸沒在液體內(nèi)部和浮在液體表面的物體都受到浮力的作用。3.浮力的方向:豎直向上。【點(diǎn)撥】浮力的認(rèn)識【點(diǎn)撥】浮力的認(rèn)識無論物體的形狀如何、是否運(yùn)動,也無論液體(靜止的液體)如何放置,浸在液體中的物體受到的浮力的方向總是豎直向上的。4.浮力的施力物體與施力物體(1)浮力的施力物體:液體(或氣體)。(2)浮力的受力物體:浸在液體(或氣體)中的物體。5.浮力的測量-稱重法(1)稱重法測浮力的原理將物體浸在液體中靜止時,對物體進(jìn)行受力分析,如圖所示,彈簧測力計拉力為F′,物體重力為G,則F浮=G-F′。因此,只要測出物體的重力G和物體浸在液體中時彈簧測力計的示數(shù)F′,即可由F浮=G-F′求出物體在液體中時所受浮力的大小。(2)稱重法測浮力的步驟①用彈簧測力計測出物體的重力G;②將掛在彈簧測力計下的物體浸在液體中,讀出彈簧測力計的示數(shù)F′;③物體在液體中所受浮力F浮=G-F′。注意:步驟①②若顛倒,會因物體沾帶液體而產(chǎn)生誤差。知識點(diǎn)2:浮力產(chǎn)生的原因1.探究:浮力產(chǎn)生的原因我們以浸在液體中的長方體為研究對象探究浮力產(chǎn)生的原因。浸沒在液體中的長方體的六個面分別受到液體對其的壓力,如表所示。位置深度壓強(qiáng)壓力圖示前、后六個面相等相等F向后、F向前是一對平衡力,合力為零左、右六個面相等相等F向左、F向右是一對平衡力,合力為零上、下兩個面上表面深度小于下表面深度上表面所受壓強(qiáng)小于下表面所受壓強(qiáng)F向下(F1)<F向上(F2)F浮=F向上-F向下【總結(jié)歸納】浮力是因液體(或氣體)對物體向上、向下壓力差產(chǎn)生的,即:F浮=F向上-F向下2.兩種特殊情況下浮力的計算(1)當(dāng)物體部分浸入液體中時,如圖甲所示,上表面不受液體壓力,則F浮=F向上(2)若浸沒在液體中的物體下表面和容器底緊密接觸,如圖乙所示,則液體對物體向上的壓力F為零,物體將不受浮力的作用,只受向下的壓力,如在水率的橋墩、深陷在淤泥中的沉船等01判斷物體是否受到浮力【典例1】如圖所示,洗手盆底部的出水口寒著橡膠制成的水堵頭,則正確的是()A.水堵頭不受水的壓力作用,但受到水的浮力作用B.水堵頭不受水的壓力作用,也不受水的浮力作用C.水堵頭受水的壓力作用,不受水的浮力作用D.此時水堵頭受到非平衡力的作用【變式1-1】下列物體沒有受到浮力作用的是()A.在水中嬉戲的小鴨 B.在水中下沉的石頭C.在深海潛游的鯨魚 D.深入河底的橋墩【變式1-2】如圖所示情景中沒有受到浮力的物體是()A.
遨游的“天宮一號” B.
航行的“遼寧號”C.下潛的“蛟龍?zhí)枴?D.
上升的熱氣球02浮力的方向及產(chǎn)生的原因【典例2】為了探究浮力產(chǎn)生的原因,小明做了以下實(shí)驗(yàn):取一個大的塑料瓶子,用剪刀剪去底部(如圖甲),將一個乒乓球放在里面(如圖乙),輕輕向瓶中倒水,水已沒過乒乓球,發(fā)現(xiàn)有水緩慢流出瓶口,但乒乓球不浮上來(如圖丙),此時乒乓球(選填“受”或“不受”)浮力作用。用瓶蓋蓋緊瓶口,當(dāng)乒乓球下方充滿水之后(如圖丁所示),乒乓球迅速上浮,這是因?yàn)槠古仪颍ㄟx填“受”或“不受”)浮力作用。【變式2-1】取一個雪碧瓶,去掉其底部,把一只乒乓球放到瓶口處,然后向瓶內(nèi)注水,會發(fā)現(xiàn)水從瓶口流出,乒乓球不上浮,如圖甲;用手指堵住瓶口,乒乓球上浮起來,如圖乙、丙。乒乓球不上浮的原因是:乒乓球下表面(選填“受到”或“不受”)水對它的壓強(qiáng)。乒乓球上浮的原因是:水對乒乓球上表面的壓強(qiáng)(選填“大于”“小于”或“等于”)水對乒乓球下表面的壓強(qiáng)?!咀兪?-2】如圖所示,將完全相同的a、b兩個長方體分別水平與豎直放置在盛水的容器中(h1<h2),恰好能懸浮在水中,它們上、下表面所受水的壓強(qiáng)差ΔpaΔpb,上下表面所受水的壓力差為FaFb(兩空均選填“小于”、“等于”或“大于”)。03稱重法測浮力的大小【典例3】一重為6N的物體掛在彈簧測力計下,將它全部浸沒在酒精中時,測力計示數(shù)是如圖所示,則物體受到的浮力是N,浮力的方向?!咀兪?-1】如圖所示,重12牛的小球靜止在水中,彈簧測力計的示數(shù)為4牛,則小球受到的浮力為牛,方向?yàn)椋焕^續(xù)增大小球浸入水中的深度,它受到的浮力(選填“增大”“減小”或“不變”)?!咀兪?-2】一個實(shí)心球形物體,用彈簧測力計在空氣中稱重時,測力計的示數(shù)為;當(dāng)把物體的一半體積浸入水中時,測力計的示數(shù)為。把物體從測力計上取下投入水中靜止時,物體受到的浮力是()A. B. C. D.04根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因計算浮力的大小【典例4】如圖所示,一個長方體浸沒在水中,其上表面受到水的壓力為4N,下表面受到的壓力為7N,則長方體受到水的浮力為()A.3N B.4N C.7N D.11N【變式4-1】如圖所示,將兩端扎有繃緊程度相同的橡皮膜的玻璃圓筒浸沒在水中,當(dāng)玻璃圓筒沿水平方向放置時,水對玻璃圓筒兩端橡皮膜的壓力F向左F向右;當(dāng)玻璃圓筒沿豎直方向放置時,水對玻璃圓筒兩端橡皮膜的壓力F向上F向下(前兩空選填“大于”“等于”或“小于”),通過以上實(shí)驗(yàn)可知,浮力產(chǎn)生的原因是液體對物體的上下兩個表面有,若玻璃圓筒沿豎直方向放置時,上端的橡皮膜受到的壓力為8N,下端的橡皮膜受到的壓力為18N,則玻璃圓筒受到的浮力為N?!咀兪?-2】如圖所示,Q為一銅制零件,其上部為邊長L=0.3m的立方體,下部為邊長l=0.2m的立方體,Q的下表面與容器底面完全粘合,且水面正好與Q的上表面相平,則容器底部所受壓強(qiáng)為Pa,零件受到的浮力為N。知識點(diǎn)3:決定浮力大小的因素1.實(shí)驗(yàn)探究:浮力的大小跟哪些因素有關(guān)提出問題浮力的大小跟哪些因素有關(guān)?猜想與假設(shè)(1)游泳池里越往深水區(qū)走,所受的浮力越大,由此猜想:浮力的大小可能與物體浸在液體中的體積或浸沒深度有關(guān);(2)雞蛋在純水中會下沉,但在濃鹽水中卻能漂浮,由此猜想:浮力大小可能與液體的密度有關(guān);(3)木頭在水中漂浮,但鐵塊在水中下沉,由此猜想:浮力的大小可能與浸沒在液體中的物體密度有關(guān)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康淖兞靠刂茍D示現(xiàn)象及分析探究結(jié)論探究浮力的大小與物體浸沒深度的關(guān)系同一物體浸在同一液體中,物體浸沒的深度不同乙、丙兩種情況下彈簧測力計的示數(shù)相同,即浮力相同浮力的大小與物體浸沒在液體中的深度無關(guān)探究浮力的大小與物體浸入液體的體積的關(guān)系液體的密度相同,同一物體浸入液體的體積不同乙、丙兩種情況下彈簧測力計示數(shù)不同,即浮力不同,F(xiàn)1>F2物體受到的浮力與物體浸入液體的體積有關(guān)探究浮力的大小與液體密度的關(guān)系同一物體浸在液體中的體積相同,液體密度不同乙、丙兩種情況下彈簧測力計的示數(shù)不同,即浮力不同,F(xiàn)2>F1物體受到的浮力于液體的密度有關(guān)探究浮力的大小與物體密度的關(guān)系兩個體積相同、質(zhì)量不同的物體,浸入在同一液體中甲、乙兩種情況下彈簧測力計的示數(shù)差相同,即浮力相同物體所受的浮力與物體的密度無關(guān)探究歸納浮力的大小只跟液體的密度和物體浸入液體的體積有關(guān)(與物體的形狀、材料、浸沒的深度、液體的多少無關(guān))。在液體密度相同時,浸入液體的體積越大,物體受到的浮力越大;在浸入液體的體積相同時,液體的密度越大,物體受到的浮力越大。2.實(shí)驗(yàn)中注意的問題(1)在探究過程中,應(yīng)注意沿豎直方向拉彈簧測力計,并且物體不能與容器底部或側(cè)壁相接觸;(2)應(yīng)等彈簧測力計示數(shù)穩(wěn)定后再讀數(shù);(3)實(shí)驗(yàn)時燒杯內(nèi)的液體體積要適中,應(yīng)以能浸沒物體又不溢出為準(zhǔn);(4)探究過程中,把物體浸入液體時要緩慢,以免濺出液體。05探究浮力大小的影響因素【典例5】在“探究浮力的大小跟哪些因素有關(guān)”實(shí)驗(yàn)中,小明提出如下四個猜想。猜想1:浮力的大小可能與液體的密度有關(guān)。猜想2:浮力的大小可能與物體的重力有關(guān)。猜想3:浮力的大小可能與物體的形狀有關(guān)。猜想4:浮力的大小可能與物體浸在液體中的體積有關(guān)。(1)如圖甲所示,用手把空的飲料罐按入水中,飲料罐浸入水中越深,手會感到越吃力。這個事實(shí)可以支持以上的猜想(選填序號)。(2)為了研究猜想1和猜想2,使用了體積相同的A、B、C三個圓柱體,測得重力分別為4N、4.5N和5N。然后進(jìn)行如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)。①在序號a的實(shí)驗(yàn)中圓柱體所受的浮力為N。②比較序號、、e的三次實(shí)驗(yàn),可初步得出結(jié)論:浮力大小與液體密度有關(guān)。③進(jìn)一步分析可知:其他條件一定時,液體的密度越大,物體所受的浮力越。④比較序號a、b、c的三次實(shí)驗(yàn),可得出結(jié)論:浮力的大小與物體的重力關(guān)。(3)為了研究猜想3,小明將兩塊相同的橡皮泥分別捏成圓錐體和圓柱體進(jìn)行如圖丙所示的實(shí)驗(yàn),由此小明得出的結(jié)論是:浮力的大小與物體的形狀有關(guān)。小珍認(rèn)為該結(jié)論不可靠,主要原因是?!咀兪?-1】在探究“浮力的大小與什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中,張亮同學(xué)的實(shí)驗(yàn)步驟如圖所示(水的密度為1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。(1)金屬塊在步驟B中受到的浮力為N;(2)通過步驟B和C可以探究浮力的大小與的關(guān)系,通過步驟C和D可以發(fā)現(xiàn)浮力的大小與物體浸沒的深度(選填“有關(guān)”或“無關(guān)”);(3)若步驟B中掛鉤下的細(xì)線突然斷了,金屬塊在下沉過程中,所受浮力將(選填“不變”“變大”“先不變后變大”或“先變大后不變”)。(4)張亮根據(jù)此實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還測出了該金屬塊的密度為kg/m3。【變式5-2】在“探究影響浮力大小的因素”實(shí)驗(yàn)中,同學(xué)們根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn),提出了浮力大小可能與:①物體浸入液體中的深度有關(guān);②與物體排開液體的體積有關(guān);③與液體的密度有關(guān)。為了驗(yàn)證上述猜想,小明做了如圖所示的實(shí)驗(yàn):(1)b圖中物體P所受浮力大小N;e圖中物體P所受浮力大小N;(2)為探究浮力大小與物體排開液體的體積是否有關(guān),應(yīng)分析a、三次實(shí)驗(yàn),可得結(jié)論:;(3)為探究浮力大小與物體浸沒在液體中的深度是否有關(guān),應(yīng)分析a、三次實(shí)驗(yàn),可知浮力大小與物體浸沒在液體中的深度(選填“有關(guān)”或“無關(guān)”);(4)分析三次實(shí)驗(yàn),可知在物體排開液體的體積一定時,液體密度越大,物體受到的浮力(選填“越大”或“越小”);【基礎(chǔ)演練】一、單選題1.如圖所示,當(dāng)洗手盆底部的下水口處裝置由塞子和水堵頭組成,當(dāng)水堵頭處于圖示位置時,關(guān)于水堵頭受力的說法中,正確的是(
)
A.只受到水的壓力,沒有受到水的浮力 B.只受到水的浮力,沒有受到水的壓力C.既受到水的壓力,也受到水的浮力水堵頭 D.沒有受到水的壓力,也沒有受到水的浮力2.如圖所示,用細(xì)繩吊著柱體浸沒在水中,柱體所受浮力為F浮,柱體上、下表面受到水的壓力分別為F向下、F向上。下列關(guān)系式一定成立的是()A.F浮=F向下 B.F?。糉向上 C.F浮>F向下 D.F?。綟向上3.如圖所示,將重為10N的鋁塊掛在彈簧測力計上,當(dāng)它浸沒在水中時,彈簧測力計的示數(shù)為2N。則鋁塊所受的浮力大小為()
A.2N B.8N C.10N D.12N4.如圖所示,一個體積為V、重為G的金屬圓柱體掛在彈簧測力計上(圓柱體底面與水面平行),手提彈簧測力計使圓柱體浸入水中處于靜止?fàn)顟B(tài)。圓柱體上表面受到水向下的壓力為F1,圓柱體下表面受到水向上的壓力為F2,圓柱體受到的浮力為F浮,彈簧測力計的示數(shù)為T,則下列表達(dá)式不正確的是()
A.G=T+F浮 B.T=G-F2 C.F浮=F2-F1 D.F2=G-T+F15.如圖所示,一彈簧上端與物塊相連接,下端固定在容器底部。已知物塊所受重力大小為5牛,彈簧受到物體給它的力大小為3N,則物體所受的浮力大?。ǎ?/p>
A.可能為8牛 B.一定為8牛 C.一定為2牛 D.可能為3牛6.在如圖的物體中不受浮力作用的是()A.
航行的“遼寧號”航母 B.
升空的“圓夢號”飛艇C.
遨游的“天宮號”空間站 D.
下潛的“蛟龍?zhí)枴?.下列說法正確的是()A.浸在水中的圓柱形橋墩同樣會受到水的浮力B.浮力就是液體對物體的壓力差,浮力的方向是垂直向上C.沉到水底的物體,當(dāng)它的底部與水底容器緊密接觸沒有空隙時仍受到浮力D.一般情況下浸在任何液體中的物體都會受到浮力的作用8.下列情境中的物體,不受浮力的是()A.漂浮在死海中悠閑閱讀的人 B.在大氣層中上升的熱氣球C.遨游太空的中國空間站 D.在水中下潛的“奮斗者號”二、填空題9.一個物體懸浮在水中,若它上表面受到水的壓力為7N,下表面受到水的壓力為15N,則物體受到的浮力為N;若在水中慢慢加鹽且不斷攪拌,看到物體會(選填“上浮”或“下沉”)。10.將甲、乙、丙三個體積相同、質(zhì)量和形狀不同的物體浸沒在水中,靜止時的情形如圖所示,則它們所受的浮力大小為(選填“甲最大”“乙最大”“丙最大”或“一樣大”)。11.如圖所示,用細(xì)繩將一個重為5N的長方體系在容器底部,若長方體所受浮力為8N,則繩對長方體的拉力為N,如果長方體上表面受到水的壓力為7N,則長方體下表面受到水的壓力為N。
12.小華將一個小石塊用細(xì)線系掛在彈簧測力計下,彈簧測力計的示數(shù)為4.5N,將小石塊浸沒水中,彈簧測力計的示數(shù)為3.5N。石塊受到的浮力為N,方向。13.如圖所示,用彈簧測力計測物體受到的浮力,由圖(a)可知,物體受到的重力為牛;如圖(b),當(dāng)部分浸入水中時,物體受到的浮力為牛;若如圖(c)所示將物體全部浸沒在水中,彈簧測力計的示數(shù)將(選填“變大”、“不變”或“變小”)。三、作圖題14.將細(xì)線一端固定在燒杯底部,另一端固定在乒乓球上。燒杯加水后靜止在斜面上,如圖所示。不計乒乓球的重力,請以球心為作用點(diǎn)畫出乒乓球受到的浮力和拉力的示意圖。15.如圖所示,物體上系一細(xì)線,細(xì)線右端固定,物體靜止時細(xì)線恰好水平,請作出物體受力的示意圖?!咎嵘胃摺恳弧芜x題1.如圖所示,甲、乙、丙、丁是用同一金屬塊探究浮力大小跟哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)。下列分析不正確的是()A.圖乙中金屬塊受到的浮力大小為0.6NB.利用甲、乙、丙,可以探究浮力的大小與物體浸在液體中的體積的關(guān)系C.利用甲、乙、丙,可以探究浮力的大小與物體浸沒在液體中深度的關(guān)系D.利用甲、丙、丁,可以探究浮力的大小與液體密度的關(guān)系2.如圖,小馬同學(xué)用彈簧測力計懸掛一個圓柱體物塊,使物塊下表面與水面剛好接觸,如圖甲所示:然后勻速放下物塊,此過程中彈簧測力計示數(shù)F與物塊下表面浸入水中的深度h的關(guān)系如圖乙所示,彈簧測力計始終在水面上方,水未溢出,g取10N/kg,水的密度是。下列說法中正確的是()A.物塊受到的重力是10NB.物塊剛好浸沒時,在水中所受到的浮力大小是2NC.物塊剛好浸沒時,水對物體下表面壓力大小是1ND.物塊完全浸沒后,繼續(xù)向下運(yùn)動,所受浮力增大3.如圖所示,體積相同的兩圓錐體浸入水中,則兩圓錐體受到的水的壓力差相比()A.底面朝下時受到的壓力差較大 B.底面朝上時受到的壓力差較大C.底面朝上和朝下時受到的壓力差一樣大 D.底面朝上和朝下時受到的壓力差大小無法比較4.如圖所示將同一長方體分別水平與豎直放置在水中,它們所受到的(
)
A.長方體水平放置時,若深度增加則壓力差增加B.向上、向下壓強(qiáng)差不等,向上、向下壓力差不等C.向左、向右壓強(qiáng)差相等,向左、向右壓力差不等D.向上、向下壓強(qiáng)差不等,向上、向下壓力差相等二、填空題5.如圖所示,彈簧秤下吊著重為16N的正方形金屬塊,當(dāng)它完全浸沒在水中時,彈簧秤的示數(shù)為10N,則金屬塊受到的浮力為N。若金屬塊上表面所受水的壓力為20N,則金屬塊下表面所受水的壓力為N。6.一個棱長為10cm的正方體物體浸沒在水中,下表面距水面30cm,物體上表面受到水的壓強(qiáng)是Pa,物體下表面受到水的壓強(qiáng)是Pa,物體上表面受到水的壓力是N,物體下表面受到水的壓力是N,物體受到的浮力是N。(g取10N/kg)7.如圖甲所示,取一個瓶口內(nèi)徑略小于乒乓球直徑的礦泉水瓶,去掉其底部,擰下瓶蓋,把一乒乓球由底部放入瓶內(nèi),然后由瓶底向瓶里注水,會發(fā)現(xiàn)水從瓶口流出,乒乓球(填“會”或“不會”)上浮。如圖乙,若用手指堵住瓶口,觀察到乒乓球(填“會”或“不會”)上浮。該實(shí)驗(yàn)是為了驗(yàn)證產(chǎn)生的原因。8.在天宮一號空間站內(nèi),物體處于失重狀態(tài),如果把一個乒乓球慢慢漫浸在裝有水的燒杯里,松手后乒乓球(選填“會”或“不會”)受浮力;一立在水中的橋柱子,浸在水中的體積為500m3,它所的浮力為N。9.有一個邊長為a的實(shí)心正方體物體,密度為ρ1,當(dāng)它浸沒在密度為ρ2的某種液體中時,靜止時如圖所示,已知正方體上表面距液面的深度為h,則正方體物體的重力為,它的下表面受到液體的壓強(qiáng)為,正方體物體的上下表面受到液體對它的壓力差為(以上答案均用所給的字母a、ρ1、ρ2、h、g來表示)。
10.某物塊用細(xì)線系在彈簧測力計下,在空氣中時示數(shù)是15N,浸沒在水中稱時示數(shù)是5N,則此時物塊受到水的浮力為N。若物塊上表面所受水的壓力為3N,則物塊下表面所受水的壓力是N。11.如圖所示,用細(xì)繩將一物體系在容器底部,若物體上表面受到水的壓力為4N,物體下表面受到的壓力為14N,則物體所受的浮力為N。12.如圖所示,A、B是自由移動的物體。C、D是容器自身凸起的一部分,現(xiàn)往容器里注入一些水,則受浮力,不受浮力。(填“A”“B”“C”“D”)
三、實(shí)驗(yàn)題13.探究浮力的大小跟哪些因素有關(guān)——控制變量法(1)探究浮力與物體浸在液體中體積的關(guān)系(ABC):在同一液體中,物體浸在液體中的體積越大,所受到的浮力;(2)探究浮力與物體浸沒后深度的關(guān)系(ACD):浮力的大小與物體浸沒在同種液體中的深度;(3)探究浮力與液體密度的關(guān)系(ACE):物體排開液體體積一定時,液體密度越大,浮力;(4)結(jié)論:物體在液體中所受的浮力大小,跟它浸在液體中的體積,跟液體的密度。物體浸在液體中的體積、液體的密度,物體所受浮力就越大。四、計算題14.由浮力產(chǎn)生的原因可知:浮力是由于液體對物體向上和向下的壓力差產(chǎn)生的.如圖所示,一個勻質(zhì)長方體浸沒在液體中,已知它的上、下表面積都為S,上表面所處深度為,下表面所處深度為,液體的密度為。求:(1)長方體上表面受到的壓力和下表面受到的壓力;(2)長方體受到的浮力。15.如圖將一塊木塊放入水中,已知木塊的下表面到水面的距離是10cm,木塊的下表面面積是。(g取10N/kg)求:(1)木塊下表面受到的壓強(qiáng)多大?(2)木塊受到的浮力多大?
10.1浮力TOC\o"1-3"\h\u知識點(diǎn)1:浮力 2知識點(diǎn)2:浮力產(chǎn)生的原因 401判斷物體是否受到浮力 402浮力的方向及產(chǎn)生的原因 603稱重法測浮力的大小 7知識點(diǎn)3:決定浮力大小的因素 1005探究浮力大小的影響因素 11【基礎(chǔ)演練】 15【提升拔高】 22
1.浮力(1)定義:一切浸在液體(或氣體)中的物體受到液體或氣體對其有一個豎直向上的力,這個力叫做浮力(2)方向:豎直向上(3)施力物體:液體或氣體(4)產(chǎn)生的原因:液體(或氣體)對物體上下表面的壓力差不同產(chǎn)生的2.大小計算(1)稱重法(實(shí)驗(yàn)法):F浮=G-F示(2)原理法(或壓力差法):F浮=F向上-F向下知識點(diǎn)1:浮力現(xiàn)象探究:什么是浮力圖示現(xiàn)象放飛的氫氣球飛向高空按在水中的木塊,松手后上浮輪船浮在海面上在水中搬石頭感覺輕一點(diǎn)原因在空氣中的氫氣球受到空氣對其向上托舉的力浸在水中的木頭受到誰向上的托力漂浮在海水中的輪船受到海水對其向上托的力浸在水中的石頭受到水對其向上托的力結(jié)論浸沒在液體或氣體中的物體會受到液體或氣體對其向上托的力2.浮力的定義:一切浸在液體(或氣體)中的物體受到豎直向上的力,這個力叫做浮力?!军c(diǎn)撥】浸在的理解【點(diǎn)撥】浸在的理解“浸在”包括“部分浸入”和“全部浸入(即浸沒)”兩種情況,也就是說浸沒在液體內(nèi)部和浮在液體表面的物體都受到浮力的作用。3.浮力的方向:豎直向上?!军c(diǎn)撥】浮力的認(rèn)識【點(diǎn)撥】浮力的認(rèn)識無論物體的形狀如何、是否運(yùn)動,也無論液體(靜止的液體)如何放置,浸在液體中的物體受到的浮力的方向總是豎直向上的。4.浮力的施力物體與施力物體(1)浮力的施力物體:液體(或氣體)。(2)浮力的受力物體:浸在液體(或氣體)中的物體。5.浮力的測量-稱重法(1)稱重法測浮力的原理將物體浸在液體中靜止時,對物體進(jìn)行受力分析,如圖所示,彈簧測力計拉力為F′,物體重力為G,則F浮=G-F′。因此,只要測出物體的重力G和物體浸在液體中時彈簧測力計的示數(shù)F′,即可由F浮=G-F′求出物體在液體中時所受浮力的大小。(2)稱重法測浮力的步驟①用彈簧測力計測出物體的重力G;②將掛在彈簧測力計下的物體浸在液體中,讀出彈簧測力計的示數(shù)F′;③物體在液體中所受浮力F浮=G-F′。注意:步驟①②若顛倒,會因物體沾帶液體而產(chǎn)生誤差。知識點(diǎn)2:浮力產(chǎn)生的原因1.探究:浮力產(chǎn)生的原因我們以浸在液體中的長方體為研究對象探究浮力產(chǎn)生的原因。浸沒在液體中的長方體的六個面分別受到液體對其的壓力,如表所示。位置深度壓強(qiáng)壓力圖示前、后六個面相等相等F向后、F向前是一對平衡力,合力為零左、右六個面相等相等F向左、F向右是一對平衡力,合力為零上、下兩個面上表面深度小于下表面深度上表面所受壓強(qiáng)小于下表面所受壓強(qiáng)F向下(F1)<F向上(F2)F浮=F向上-F向下【總結(jié)歸納】浮力是因液體(或氣體)對物體向上、向下壓力差產(chǎn)生的,即:F浮=F向上-F向下2.兩種特殊情況下浮力的計算(1)當(dāng)物體部分浸入液體中時,如圖甲所示,上表面不受液體壓力,則F浮=F向上(2)若浸沒在液體中的物體下表面和容器底緊密接觸,如圖乙所示,則液體對物體向上的壓力F為零,物體將不受浮力的作用,只受向下的壓力,如在水率的橋墩、深陷在淤泥中的沉船等01判斷物體是否受到浮力【典例1】如圖所示,洗手盆底部的出水口寒著橡膠制成的水堵頭,則正確的是()A.水堵頭不受水的壓力作用,但受到水的浮力作用B.水堵頭不受水的壓力作用,也不受水的浮力作用C.水堵頭受水的壓力作用,不受水的浮力作用D.此時水堵頭受到非平衡力的作用【答案】C【詳解】ABC.洗手盆底部的出水口塞著橡膠制成的水堵頭,受到水向下的壓力,但水堵頭的下表面沒有水,沒有受到水向上的壓力,所以水堵頭不受浮力,故AB錯誤,C正確;D.水堵頭靜止,處于平衡狀態(tài),所以此時水堵頭受到平衡力的作用,故D錯誤。故選C。【變式1-1】下列物體沒有受到浮力作用的是()A.在水中嬉戲的小鴨 B.在水中下沉的石頭C.在深海潛游的鯨魚 D.深入河底的橋墩【答案】D【詳解】ABC.在水中嬉戲的小鴨、在水中下沉的石頭、在深海潛游的鯨魚,都受到液體或氣體向上的壓力差,由浮力的產(chǎn)生原因可知,它們都受到浮力作用,故ABC不符合題意;D.橋墩由于底面埋在地下,其底面不與水接觸,因此橋墩沒有受到水對其向上的壓力差,則橋墩不受浮力作用,故D符合題意。故選D。【變式1-2】如圖所示情景中沒有受到浮力的物體是()A.
遨游的“天宮一號” B.
航行的“遼寧號”C.下潛的“蛟龍?zhí)枴?D.
上升的熱氣球【答案】A【詳解】A.太空中沒有空氣,所以太空中遨游的“天宮一號”沒有受到浮力,故A符合題意;B.浮力是浸在液體(或氣體)中的物體受到液體(或氣體)向上托起的力,航行的“遼寧號”受到水的向上托起的力,即受到浮力,故B不符合題意;C.下潛的“蛟龍?zhí)枴痹谒斜M管下沉,但仍然受到浮力,故C不符合題意;D.空中上升的熱氣球,由于受到空氣的浮力而升空,故D不符合題意。故選A。02浮力的方向及產(chǎn)生的原因【典例2】為了探究浮力產(chǎn)生的原因,小明做了以下實(shí)驗(yàn):取一個大的塑料瓶子,用剪刀剪去底部(如圖甲),將一個乒乓球放在里面(如圖乙),輕輕向瓶中倒水,水已沒過乒乓球,發(fā)現(xiàn)有水緩慢流出瓶口,但乒乓球不浮上來(如圖丙),此時乒乓球(選填“受”或“不受”)浮力作用。用瓶蓋蓋緊瓶口,當(dāng)乒乓球下方充滿水之后(如圖丁所示),乒乓球迅速上浮,這是因?yàn)槠古仪颍ㄟx填“受”或“不受”)浮力作用?!敬鸢浮坎皇苁堋驹斀狻縖1]題圖丙中乒乓球下面沒有水,則乒乓球沒有受到液體向上的壓力,故乒乓球沒有受到浮力作用.[2]題圖丁中乒乓球下方充滿水,則乒乓球受到液體向上的壓力,此時乒乓球受到浮力作用?!咀兪?-1】取一個雪碧瓶,去掉其底部,把一只乒乓球放到瓶口處,然后向瓶內(nèi)注水,會發(fā)現(xiàn)水從瓶口流出,乒乓球不上浮,如圖甲;用手指堵住瓶口,乒乓球上浮起來,如圖乙、丙。乒乓球不上浮的原因是:乒乓球下表面(選填“受到”或“不受”)水對它的壓強(qiáng)。乒乓球上浮的原因是:水對乒乓球上表面的壓強(qiáng)(選填“大于”“小于”或“等于”)水對乒乓球下表面的壓強(qiáng)?!敬鸢浮坎皇苄∮凇驹斀狻縖1]開始時乒乓球受到上表面液體壓強(qiáng)的作用,而下方?jīng)]有液體,即下表面不受液體壓強(qiáng),向上的壓強(qiáng)小于向下的壓強(qiáng),向上的壓力小于向下的壓力,乒乓球不能上浮。[2]當(dāng)用手堵住瓶口,乒乓球下表面也有水,乒乓球下表面受到液體壓強(qiáng)。根據(jù)可知,由于深度不同,上表面的液體壓強(qiáng)小于下表面的液體壓強(qiáng),產(chǎn)生了一個豎直向上的壓力差,所以乒乓球上浮?!咀兪?-2】如圖所示,將完全相同的a、b兩個長方體分別水平與豎直放置在盛水的容器中(h1<h2),恰好能懸浮在水中,它們上、下表面所受水的壓強(qiáng)差ΔpaΔpb,上下表面所受水的壓力差為FaFb(兩空均選填“小于”、“等于”或“大于”)?!敬鸢浮啃∮诘扔凇驹斀狻縖1]液體內(nèi)部壓強(qiáng)隨深度增加而增大,豎直放置比水平放置時的高度差大,所以長方體物塊豎直放置比水平放置上下表面受到水的壓強(qiáng)差大,即Δpa小于Δpb。[2]圖中兩種放置方式木塊都處于懸浮狀態(tài),說明受到水的浮力相等,而浮力等于物體上下表面受到水的壓力差,所以長方體上下表面受到水的壓力差相等,即Fa=Fb。03稱重法測浮力的大小【典例3】一重為6N的物體掛在彈簧測力計下,將它全部浸沒在酒精中時,測力計示數(shù)是如圖所示,則物體受到的浮力是N,浮力的方向。【答案】2.2豎直向上【詳解】[1]由圖可知,彈簧測力計的分度值為0.2N,彈簧測力計的示數(shù)為3.8N,即物體此時受到的拉力為3.8N,根據(jù)稱重法可知物塊受到的浮力[2]物體受到浮力方向是豎直向上的?!咀兪?-1】如圖所示,重12牛的小球靜止在水中,彈簧測力計的示數(shù)為4牛,則小球受到的浮力為牛,方向?yàn)?;繼續(xù)增大小球浸入水中的深度,它受到的浮力(選填“增大”“減小”或“不變”)?!敬鸢浮?N豎直向上不變【詳解】[1][2]根據(jù)力的平衡可知,小球受到的浮力為浮力的方向豎直向上。[2]由繼續(xù)增大小球浸入水中的深度,排開液體的體積不變,液體的密度不變,它受到的浮力不變。【變式3-2】一個實(shí)心球形物體,用彈簧測力計在空氣中稱重時,測力計的示數(shù)為;當(dāng)把物體的一半體積浸入水中時,測力計的示數(shù)為。把物體從測力計上取下投入水中靜止時,物體受到的浮力是()A. B. C. D.【答案】D【解析】略04根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因計算浮力的大小【典例4】如圖所示,一個長方體浸沒在水中,其上表面受到水的壓力為4N,下表面受到的壓力為7N,則長方體受到水的浮力為()A.3N B.4N C.7N D.11N【答案】A【詳解】長方體受到水的浮力為F浮=F下表面﹣F上表面=7N﹣4N=3N故A符合題意,BCD不符合題意。故選A?!咀兪?-1】如圖所示,將兩端扎有繃緊程度相同的橡皮膜的玻璃圓筒浸沒在水中,當(dāng)玻璃圓筒沿水平方向放置時,水對玻璃圓筒兩端橡皮膜的壓力F向左F向右;當(dāng)玻璃圓筒沿豎直方向放置時,水對玻璃圓筒兩端橡皮膜的壓力F向上F向下(前兩空選填“大于”“等于”或“小于”),通過以上實(shí)驗(yàn)可知,浮力產(chǎn)生的原因是液體對物體的上下兩個表面有,若玻璃圓筒沿豎直方向放置時,上端的橡皮膜受到的壓力為8N,下端的橡皮膜受到的壓力為18N,則玻璃圓筒受到的浮力為N?!敬鸢浮康扔诖笥趬毫Σ?0【詳解】[1]玻璃圓筒沿水平方向放置時,水對玻璃圓筒兩端橡皮膜的深度相同,由可知,液體壓強(qiáng)相同,受力面積相同,由可知,水對玻璃圓筒兩端橡皮膜的壓力相同。[2]當(dāng)玻璃圓筒沿豎直方向放置時,因?yàn)橄鹌つは卤砻娴纳疃缺容^深,由可知,則橡皮膜下表面受到的液體壓強(qiáng)比較大,由可知,受到的向上的壓力比較大。[3]通過以上實(shí)驗(yàn)可知,浮力產(chǎn)生的原因是液體對物體的上下兩個表面有壓力差,且向上的壓力大于向下的壓力,故產(chǎn)生向上的浮力。[4]玻璃圓筒受到的浮力為【變式4-2】如圖所示,Q為一銅制零件,其上部為邊長L=0.3m的立方體,下部為邊長l=0.2m的立方體,Q的下表面與容器底面完全粘合,且水面正好與Q的上表面相平,則容器底部所受壓強(qiáng)為Pa,零件受到的浮力為N。【答案】5×103150【詳解】[1]容器的水平高度為h=L+l=0.3m+0.2m=0.5m容器底部所受壓強(qiáng)為[2]因?yàn)橄虏苛⒎襟w的下表面與容器底面完全粘合,所以水沒有產(chǎn)生向上的壓力;上部立方體的下表面積的一部分(與水接觸)受到向上的壓力,所以上部立方體的下表面受到的壓強(qiáng)p=ρgh'=ρgL=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3000Pa水面正好與Q的上表面相平,則零件上表面沒有受到水向下的壓力,由浮力產(chǎn)生的原因可知該零件受到的浮力為F浮=F向上=pS=3000Pa×0.05m2=150N知識點(diǎn)3:決定浮力大小的因素1.實(shí)驗(yàn)探究:浮力的大小跟哪些因素有關(guān)提出問題浮力的大小跟哪些因素有關(guān)?猜想與假設(shè)(1)游泳池里越往深水區(qū)走,所受的浮力越大,由此猜想:浮力的大小可能與物體浸在液體中的體積或浸沒深度有關(guān);(2)雞蛋在純水中會下沉,但在濃鹽水中卻能漂浮,由此猜想:浮力大小可能與液體的密度有關(guān);(3)木頭在水中漂浮,但鐵塊在水中下沉,由此猜想:浮力的大小可能與浸沒在液體中的物體密度有關(guān)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康淖兞靠刂茍D示現(xiàn)象及分析探究結(jié)論探究浮力的大小與物體浸沒深度的關(guān)系同一物體浸在同一液體中,物體浸沒的深度不同乙、丙兩種情況下彈簧測力計的示數(shù)相同,即浮力相同浮力的大小與物體浸沒在液體中的深度無關(guān)探究浮力的大小與物體浸入液體的體積的關(guān)系液體的密度相同,同一物體浸入液體的體積不同乙、丙兩種情況下彈簧測力計示數(shù)不同,即浮力不同,F(xiàn)1>F2物體受到的浮力與物體浸入液體的體積有關(guān)探究浮力的大小與液體密度的關(guān)系同一物體浸在液體中的體積相同,液體密度不同乙、丙兩種情況下彈簧測力計的示數(shù)不同,即浮力不同,F(xiàn)2>F1物體受到的浮力于液體的密度有關(guān)探究浮力的大小與物體密度的關(guān)系兩個體積相同、質(zhì)量不同的物體,浸入在同一液體中甲、乙兩種情況下彈簧測力計的示數(shù)差相同,即浮力相同物體所受的浮力與物體的密度無關(guān)探究歸納浮力的大小只跟液體的密度和物體浸入液體的體積有關(guān)(與物體的形狀、材料、浸沒的深度、液體的多少無關(guān))。在液體密度相同時,浸入液體的體積越大,物體受到的浮力越大;在浸入液體的體積相同時,液體的密度越大,物體受到的浮力越大。2.實(shí)驗(yàn)中注意的問題(1)在探究過程中,應(yīng)注意沿豎直方向拉彈簧測力計,并且物體不能與容器底部或側(cè)壁相接觸;(2)應(yīng)等彈簧測力計示數(shù)穩(wěn)定后再讀數(shù);(3)實(shí)驗(yàn)時燒杯內(nèi)的液體體積要適中,應(yīng)以能浸沒物體又不溢出為準(zhǔn);(4)探究過程中,把物體浸入液體時要緩慢,以免濺出液體。05探究浮力大小的影響因素【典例5】在“探究浮力的大小跟哪些因素有關(guān)”實(shí)驗(yàn)中,小明提出如下四個猜想。猜想1:浮力的大小可能與液體的密度有關(guān)。猜想2:浮力的大小可能與物體的重力有關(guān)。猜想3:浮力的大小可能與物體的形狀有關(guān)。猜想4:浮力的大小可能與物體浸在液體中的體積有關(guān)。(1)如圖甲所示,用手把空的飲料罐按入水中,飲料罐浸入水中越深,手會感到越吃力。這個事實(shí)可以支持以上的猜想(選填序號)。(2)為了研究猜想1和猜想2,使用了體積相同的A、B、C三個圓柱體,測得重力分別為4N、4.5N和5N。然后進(jìn)行如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)。①在序號a的實(shí)驗(yàn)中圓柱體所受的浮力為N。②比較序號、、e的三次實(shí)驗(yàn),可初步得出結(jié)論:浮力大小與液體密度有關(guān)。③進(jìn)一步分析可知:其他條件一定時,液體的密度越大,物體所受的浮力越。④比較序號a、b、c的三次實(shí)驗(yàn),可得出結(jié)論:浮力的大小與物體的重力關(guān)。(3)為了研究猜想3,小明將兩塊相同的橡皮泥分別捏成圓錐體和圓柱體進(jìn)行如圖丙所示的實(shí)驗(yàn),由此小明得出的結(jié)論是:浮力的大小與物體的形狀有關(guān)。小珍認(rèn)為該結(jié)論不可靠,主要原因是?!敬鸢浮?1ad大無沒有控制物體浸入液體中的體積相同【詳解】(1)[1]由題意知,把空的飲料罐用手按入水中,在按入的過程中,水面會升高,空飲料罐排開水的體積增大,同時手感到越吃力,說明飲料罐受到的浮力越大,由此得出猜想:浮力的大小與物體排開液體的體積有關(guān),故這個事實(shí)可以支持猜想4。(2)①[2]由圖乙知,a中彈簧測力計的示數(shù)為3N,根據(jù)稱重法可知,圓柱體所受的浮力為F浮A=GA-F示=4N-3N=1N②[3][4]要探究浮力大小與液體密度的關(guān)系,根據(jù)控制變量法可知,需要控制排開液體的體積相同、形狀相同(同一物體),改變液體的密度,故符合要求的實(shí)驗(yàn)是a、d、e三次實(shí)驗(yàn)。③[5]分析a、d、e三次實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)可得,a圖物體A浸沒在水中,受到的浮力為d圖物體A浸沒在酒精中,受到的浮力為e圖中物體A浸沒在鹽水中,受到的浮力為則同一物體在鹽水浮力最大、酒精中受到的浮力最小,又因?yàn)辂}水的密度最大,酒精的密度最小,所以可以得出:液體的密度越大,物體所受的浮力越大。④[6]比較a、b、c三次實(shí)驗(yàn)可知,體積相同的A、B、C三個圓柱體,測得重力分別為4N,4.5N和5N,浸入液體中的體積和液體的密度均相同,根據(jù)稱重法可得,三個圓柱體受到的浮力分別為由此可見,A、B、C三個圓柱體受到的浮力相等,可得出結(jié)論:浮力的大小與物體的重力無關(guān)。(3)[7]根據(jù)控制變量法可知,要研究浮力大小與物體形狀的關(guān)系,必須保證排開液體的體積和液體的密度不變,小明實(shí)驗(yàn)中改變了形狀,但沒有讓二者全浸入水中,即沒有控制排開水的體積相同,所以小明的結(jié)論不可靠,不可靠的主要原因?yàn)闆]有控制排開液體的體積相同。【變式5-1】在探究“浮力的大小與什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中,張亮同學(xué)的實(shí)驗(yàn)步驟如圖所示(水的密度為1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。(1)金屬塊在步驟B中受到的浮力為N;(2)通過步驟B和C可以探究浮力的大小與的關(guān)系,通過步驟C和D可以發(fā)現(xiàn)浮力的大小與物體浸沒的深度(選填“有關(guān)”或“無關(guān)”);(3)若步驟B中掛鉤下的細(xì)線突然斷了,金屬塊在下沉過程中,所受浮力將(選填“不變”“變大”“先不變后變大”或“先變大后不變”)。(4)張亮根據(jù)此實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還測出了該金屬塊的密度為kg/m3?!敬鸢浮?排開液體的體積無關(guān)先變大后不變4×103【詳解】(1)[1]金屬塊在步驟B中受到的浮力為F浮=G﹣F=8N﹣7N=1N(2)[2]通過步驟B和C可以知道,液體的密度相同,排開液體的體積不同,可以探究浮力的大小與排開液體的體積的關(guān)系。[3]通過步驟C和D可以知道,物體全面浸入水中,排開液體的體積和液體的密度相同,深度不同,彈簧測力計的示數(shù)相同,由稱重法可知浮力相同,說明浮力的大小與物體浸沒的深度無關(guān)。(3)[4]若步驟B中掛鉤下的細(xì)線突然斷了,金屬塊在下沉過程中,排開水的體積先變大后不變,由阿基米德原理可知所受浮力將先變大后不變。(4)[5]金屬塊完全浸沒在水中時受到的浮力為F浮'=G﹣F'=8N﹣6N=2N根據(jù)阿基米德原理,金屬塊的體積為金屬塊的密度為【變式5-2】在“探究影響浮力大小的因素”實(shí)驗(yàn)中,同學(xué)們根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn),提出了浮力大小可能與:①物體浸入液體中的深度有關(guān);②與物體排開液體的體積有關(guān);③與液體的密度有關(guān)。為了驗(yàn)證上述猜想,小明做了如圖所示的實(shí)驗(yàn):(1)b圖中物體P所受浮力大小N;e圖中物體P所受浮力大小N;(2)為探究浮力大小與物體排開液體的體積是否有關(guān),應(yīng)分析a、三次實(shí)驗(yàn),可得結(jié)論:;(3)為探究浮力大小與物體浸沒在液體中的深度是否有關(guān),應(yīng)分析a、三次實(shí)驗(yàn),可知浮力大小與物體浸沒在液體中的深度(選填“有關(guān)”或“無關(guān)”);(4)分析三次實(shí)驗(yàn),可知在物體排開液體的體積一定時,液體密度越大,物體受到的浮力(選填“越大”或“越小”);【答案】1.42.4b、c液體密度相同時,物體排開水的體積越大,所受浮力越大c、d無關(guān)a、d、e越大【詳解】(1)[1]b圖中物體P所受浮力大小為F浮水=G-F示水=4.8N-3.4N=1.4N[2]e圖中物體P所受浮力大小F浮鹽水=G-F示鹽水=4.8N-2.4N=2.4N(2)[3][4]b、c兩圖中液體密度相同,排開水的體積不同,且排開水的體積越大,浮力越大,故為探究浮力大小與物體排開液體的體積是否有關(guān),應(yīng)分析a、b、c三次實(shí)驗(yàn),可得結(jié)論:液體密度相同時,物體排開水的體積越大,所受浮力越大。(3)[5][6]c、d兩圖中物體均浸沒在水中,液體密度和排開液體的體積均相同,深度不同,結(jié)果所受浮力相等,故為探究浮力大小與物體浸沒在液體中的深度是否有關(guān),應(yīng)分析a、c、d三次實(shí)驗(yàn),可知浮力大小與物體浸沒在液體中的深度無關(guān)。(4)[7][8]de兩圖中物體排開液體的體積相同,液體密度不同,鹽水密度大,物體在鹽水中所受浮力大,故分析a、d、e三次實(shí)驗(yàn),可知在物體排開液體的體積一定時,液體密度越大,物體受到的浮力越大?!净A(chǔ)演練】一、單選題1.如圖所示,當(dāng)洗手盆底部的下水口處裝置由塞子和水堵頭組成,當(dāng)水堵頭處于圖示位置時,關(guān)于水堵頭受力的說法中,正確的是(
)
A.只受到水的壓力,沒有受到水的浮力 B.只受到水的浮力,沒有受到水的壓力C.既受到水的壓力,也受到水的浮力水堵頭 D.沒有受到水的壓力,也沒有受到水的浮力【答案】A【詳解】洗手盆底部的出水口塞著橡膠制成的水堵頭,受到水向下的壓力,但水堵頭的下表面沒有水,沒有受到水向上的壓力,所以水堵頭不受浮力,故A正確,BCD錯誤。故選A。2.如圖所示,用細(xì)繩吊著柱體浸沒在水中,柱體所受浮力為F浮,柱體上、下表面受到水的壓力分別為F向下、F向上。下列關(guān)系式一定成立的是()A.F浮=F向下 B.F浮<F向上 C.F浮>F向下 D.F?。綟向上【答案】B【詳解】浮力產(chǎn)生的原因就是浸在液體中的物體受到的向上和向下的壓力差,因此,該正方體所受浮力為即F?。糉向上故B符合題意,ACD不符合題意。故選B。3.如圖所示,將重為10N的鋁塊掛在彈簧測力計上,當(dāng)它浸沒在水中時,彈簧測力計的示數(shù)為2N。則鋁塊所受的浮力大小為()
A.2N B.8N C.10N D.12N【答案】B【詳解】物體浸沒在水里時,物體受到的浮力加上拉力彈簧測力計的示數(shù)等于物體重力,即所以,鋁塊所受的浮力為故ACD不符合題意,B符合題意。故選B。4.如圖所示,一個體積為V、重為G的金屬圓柱體掛在彈簧測力計上(圓柱體底面與水面平行),手提彈簧測力計使圓柱體浸入水中處于靜止?fàn)顟B(tài)。圓柱體上表面受到水向下的壓力為F1,圓柱體下表面受到水向上的壓力為F2,圓柱體受到的浮力為F浮,彈簧測力計的示數(shù)為T,則下列表達(dá)式不正確的是()
A.G=T+F浮 B.T=G-F2 C.F浮=F2-F1 D.F2=G-T+F1【答案】B【詳解】AB.對金屬圓柱體受力分析可知:圓柱體受重力、拉力、浮力,由稱重法可知
①變形后可得,故A正確,不符合題意,B錯誤,符合題意;CD.由浮力產(chǎn)生的原因可得
聯(lián)立可得故CD正確,不符合題意。故選B。5.如圖所示,一彈簧上端與物塊相連接,下端固定在容器底部。已知物塊所受重力大小為5牛,彈簧受到物體給它的力大小為3N,則物體所受的浮力大?。ǎ?/p>
A.可能為8牛 B.一定為8牛 C.一定為2牛 D.可能為3?!敬鸢浮緼【詳解】由題意可知G物=5N,對物體受力分析可知,其受到重力、浮力以及彈簧對其的彈力作用。當(dāng)物體壓著彈簧時,彈簧對物體的力表現(xiàn)為支持力,方向向上,大小為3N,此時物體受到向下的重力、向上的浮力和支持力作用,受力平衡可得則此時物體所受的浮力大小為當(dāng)物體向上拉著彈簧時,彈簧對物體的力表現(xiàn)為拉力,方向向下,大小為3N,此時物體受到向上的浮力、向下的重力和拉力作用,受力平衡可得則此時物體所受的浮力大小為所以物體受到的浮力可能為2N或者8N。故A符合題意,BCD不符合題意。故選A。6.在如圖的物體中不受浮力作用的是()A.
航行的“遼寧號”航母 B.
升空的“圓夢號”飛艇C.
遨游的“天宮號”空間站 D.
下潛的“蛟龍?zhí)枴薄敬鸢浮緾【詳解】A.航行的“遼寧號”航母,能浮在海水面上,就是因?yàn)槭艿降母×Φ扔谥亓?,故A不符合題意;B.升空的熱氣球,受到空氣的浮力,熱氣球之所以上升,就是因?yàn)槭艿降母×Υ笥谥亓?,故B不符合題意;C.太空中沒有空氣,故遨游的“天宮號”不受浮力,故C符合題意;D.下潛的“蛟龍?zhí)枴苯]在水中,受到水的浮力,故D不符合題意。故選C。7.下列說法正確的是()A.浸在水中的圓柱形橋墩同樣會受到水的浮力B.浮力就是液體對物體的壓力差,浮力的方向是垂直向上C.沉到水底的物體,當(dāng)它的底部與水底容器緊密接觸沒有空隙時仍受到浮力D.一般情況下浸在任何液體中的物體都會受到浮力的作用【答案】D【詳解】A.浸在水中的圓柱形橋墩底部沒有和水接觸,不受水對橋墩豎直向上的壓力,因此橋墩不受水的浮力,故A錯誤;B.浮力就是液體對物體上下表面的壓力差,浮力的方向是豎直向上,故B錯誤;C.沉到水底的物體,當(dāng)它底部與水底容器緊密接觸沒有空隙時,不受水對物體向上的壓力,因此此時物體不受浮力,故C錯誤;D.一般情況下浸沒在任何液體中的物體,上下表面所處的深度不同,上下表面受到的壓力不同,因此會受到浮力的作用,故D正確。故選D。8.下列情境中的物體,不受浮力的是()A.漂浮在死海中悠閑閱讀的人 B.在大氣層中上升的熱氣球C.遨游太空的中國空間站 D.在水中下潛的“奮斗者號”【答案】C【詳解】A.漂浮在死海中的人浸在海水中,受到海水的浮力的作用,故A不符合題意;B.在大氣層中上升的熱氣球,浸在空氣中,受到空氣向上的浮力的作用,故B不符合題意;C.遨游在太空的空間站,因?yàn)樘帐钦婵?,空間站不受到浮力的作用,故C符合題意;D.在水中下潛的“奮斗者號”,浸沒在水中,受到豎直向上的浮力的作用,因?yàn)槠渌艿母×π∮谥亓?,所以下潛,故D不符合題意。故選C。二、填空題9.一個物體懸浮在水中,若它上表面受到水的壓力為7N,下表面受到水的壓力為15N,則物體受到的浮力為N;若在水中慢慢加鹽且不斷攪拌,看到物體會(選填“上浮”或“下沉”)?!敬鸢浮?上浮【詳解】[1]物體受到的浮力F浮=F下表面-F上表面=15N-7N=8N[2]物體懸浮在水中,則物體的密度等于水的密度,在水中慢慢加鹽,水的密度變大,此時物體密度小于液體密度,所以物體會上浮。10.將甲、乙、丙三個體積相同、質(zhì)量和形狀不同的物體浸沒在水中,靜止時的情形如圖所示,則它們所受的浮力大小為(選填“甲最大”“乙最大”“丙最大”或“一樣大”)。【答案】一樣大【詳解】甲、乙、丙的體積相同,浸沒在水中排開水的體積相同,由F浮=ρ水gV排可得它們所受的浮力大小為一樣大。11.如圖所示,用細(xì)繩將一個重為5N的長方體系在容器底部,若長方體所受浮力為8N,則繩對長方體的拉力為N,如果長方體上表面受到水的壓力為7N,則長方體下表面受到水的壓力為N。
【答案】315【詳解】[1]物體處于靜止?fàn)顟B(tài),受力平衡,受到豎直向下的重力、豎直向下的拉力、豎直向上的浮力,則拉力的大小為F=F浮-G=8N-5N=3N[2]根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因可知,長方體下表面受到水的壓力F下表面=F上表面+F浮=7N+8N=15N12.小華將一個小石塊用細(xì)線系掛在彈簧測力計下,彈簧測力計的示數(shù)為4.5N,將小石塊浸沒水中,彈簧測力計的示數(shù)為3.5N。石塊受到的浮力為N,方向?!敬鸢浮?豎直向上【詳解】[1][2]浮力是液體對浸在其中的物體產(chǎn)生的向上向下的壓力差,其方向豎直向上,根據(jù)稱重法,石塊受到的浮力為13.如圖所示,用彈簧測力計測物體受到的浮力,由圖(a)可知,物體受到的重力為牛;如圖(b),當(dāng)部分浸入水中時,物體受到的浮力為牛;若如圖(c)所示將物體全部浸沒在水中,彈簧測力計的示數(shù)將(選填“變大”、“不變”或“變小”)。【答案】4.81.4變小【詳解】[1]由圖(a)可知,彈簧測力計分度值為0.2N,示數(shù)為4.8N,則物體的重力為4.8N。[2]如圖(b),當(dāng)部分浸入水中時,物塊在水中受到的浮力為[3]若如圖(c)所示將物體全部浸沒在水中,排開水的體積變大,物體受到的浮力變大,由稱重法可知,彈簧測力計的示數(shù)將變小。三、作圖題14.將細(xì)線一端固定在燒杯底部,另一端固定在乒乓球上。燒杯加水后靜止在斜面上,如圖所示。不計乒乓球的重力,請以球心為作用點(diǎn)畫出乒乓球受到的浮力和拉力的示意圖。【答案】【詳解】由圖知道,不計乒乓球的重力,受到浮力和繩子拉力是一對平衡力,浮力豎直向上,拉力豎直向下,且兩力大小相等,浮力和拉力的示意圖如下圖15.如圖所示,物體上系一細(xì)線,細(xì)線右端固定,物體靜止時細(xì)線恰好水平,請作出物體受力的示意圖。【答案】【詳解】由題知,物體靜止在水中時細(xì)線恰好水平,物體受力平衡,豎直方向只受到浮力和重力,浮力等于重力,過物體重心分別豎直向上和豎直向下作出浮力和重力,如圖所示:【提升拔高】一、單選題1.如圖所示,甲、乙、丙、丁是用同一金屬塊探究浮力大小跟哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)。下列分析不正確的是()A.圖乙中金屬塊受到的浮力大小為0.6NB.利用甲、乙、丙,可以探究浮力的大小與物體浸在液體中的體積的關(guān)系C.利用甲、乙、丙,可以探究浮力的大小與物體浸沒在液體中深度的關(guān)系D.利用甲、丙、丁,可以探究浮力的大小與液體密度的關(guān)系【答案】C【詳解】A.乙圖金屬塊浸在水中時,根據(jù)稱重法測浮力可知,受到浮力的大小為故A正確,不符合題意;BC.根據(jù)甲、乙、丙可知,物體浸在液體的體積不同,彈簧測力計的示數(shù)不同,故所受浮力不同,所以可以探究浮力的大小與物體浸在液體中的體積的關(guān)系;若要探究浮力的大小與物體浸沒在液體中深度的關(guān)系,應(yīng)再設(shè)置一組實(shí)驗(yàn),讓物體浸沒但處在不同深度,觀察彈簧測力計示數(shù),比較浮力大小,故B正確,不符合題意,C錯誤,符合題意;D.根據(jù)甲、丙、丁可知,同一個物體浸沒在不同液體中,排開的液體的體積相同,液體的密度不同,彈簧測力計示數(shù)不同,故浮力不同,所以可以探究浮力的大小與液體密度的關(guān)系,故D正確,不符合題意。故選C。2.如圖,小馬同學(xué)用彈簧測力計懸掛一個圓柱體物塊,使物塊下表面與水面剛好接觸,如圖甲所示:然后勻速放下物塊,此過程中彈簧測力計示數(shù)F與物塊下表面浸入水中的深度h的關(guān)系如圖乙所示,彈簧測力計始終在水面上方,水未溢出,g取10N/kg,水的密度是。下列說法中正確的是()A.物塊受到的重力是10NB.物塊剛好浸沒時,在水中所受到的浮力大小是2NC.物塊剛好浸沒時,水對物體下表面壓力大小是1ND.物塊完全浸沒后,繼續(xù)向下運(yùn)動,所受浮力增大【答案】B【詳解】A.當(dāng)物塊下表面浸入水中的深度h為0cm,此時物體并沒有浸入液體中,此時彈簧測力計測量物體的重力,故物體所受的重力為12N,故A錯誤;BC.物塊剛好浸沒時,在水中所受到的浮力大小是故B正確,C錯誤;D.物塊完全浸沒后,繼續(xù)向下運(yùn)動,物體排開液體的體積不變,液體的密度不變,由F浮=ρ液V排g可知,所受浮力不變,故D錯誤。故選B。3.如圖所示,體積相同的兩圓錐體浸入水中,則兩圓錐體受到的水的壓力差相比()A.底面朝下時受到的壓力差較大 B.底面朝上時受到的壓力差較大C.底面朝上和朝下時受到的壓力差一樣大 D.底面朝上和朝下時受到的壓力差大小無法比較【答案】C【詳解】底面朝下和底面朝上兩種浸法排開液體的體積相同,由可知,兩種情況下錐體受到水的浮力的大小相同,由浮力產(chǎn)生的原因可知,受到水的上下壓力差的大小相同。故選C。4.如圖所示將同一長方體分別水平與豎直放置在水中,它們所受到的(
)
A.長方體水平放置時,若深度增加則壓力差增加B.向上、向下壓強(qiáng)差不等,向上、向下壓力差不等C.向左、向右壓強(qiáng)差相等,向左、向右壓力差不等D.向上、向下壓強(qiáng)差不等,向上、向下壓力差相等【答案】D【詳解】ABCD.長方體物塊懸浮在水中,說明受到水的浮力不變,而浮力等于物體上下表面受到水的壓力差,所以長方體物塊上下表面受到水的壓力差相等,由于兩次放置上下表面所處的深度不同,根據(jù)液體壓強(qiáng)公式可知,兩次放置的物體受到水對其向上、向下、向左、向右壓強(qiáng)差均不相等,故ABC不符合題意,D故符合題意。故選D。二、填空題5.如圖所示,彈簧秤下吊著重為16N的正方形金屬塊,當(dāng)它完全浸沒在水中時,彈簧秤的示數(shù)為10N,則金屬塊受到的浮力為N。若金屬塊上表面所受水的壓力為20N,則金屬塊下表面所受水的壓力為N。【答案】626【詳解】[1]由稱重法可知,物體受到的浮力為[2]根據(jù)壓力差法可知,金屬塊下表面所受水的壓力為6.一個棱長為10cm的正方體物體浸沒在水中,下表面距水面30cm,物體上表面受到水的壓強(qiáng)是Pa,物體下表面受到水的壓強(qiáng)是Pa,物體上表面受到水的壓力是N,物體下表面受到水的壓力是N,物體受到的浮力是N。(g取10N/kg)【答案】2×1033×103203010【詳解】[1][2][3][4][5]物體上表面的深度h1=0.3m-0.1m=0.2m物體上表面受到水的壓強(qiáng)p1=ρgh1=1×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa物體上表面受到水的壓力F1=p1S=2×103Pa×10×10×10-4m2=20N物體下表面受到水的壓強(qiáng)p2=ρgh2=1×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3×103Pa物體下表面受到水的壓力F2=p2S=3×103Pa×10×10×10-4m2=30N物體所受的浮力F浮=F2-F1=30N-20N=10N7.如圖甲所示,取一個瓶口內(nèi)徑略小于乒乓球直徑的礦泉水瓶,去掉其底部,擰下瓶蓋,把一乒乓球由底部放入瓶內(nèi),然后由瓶底向瓶里注水,會發(fā)現(xiàn)水從瓶口流出,乒乓球(填“會”或“不會”)上浮。如圖乙,若用手指堵住瓶口,觀察到乒乓球(填“會”或“不會”)上浮。該實(shí)驗(yàn)是為了驗(yàn)證產(chǎn)生的原因?!敬鸢浮坎粫×Α驹斀狻縖1]取一個瓶口內(nèi)徑略小于乒乓球直徑的礦泉水瓶,去掉其底部,擰下瓶蓋,把一乒乓球由底部放入瓶內(nèi),然后由瓶底向瓶里注水,會發(fā)現(xiàn)水從瓶口流出,下方?jīng)]有穩(wěn)定的液體,下方不受液體的壓強(qiáng),故不受浮力,因而乒乓球不會上浮。[2][3]當(dāng)用手堵住瓶口,則乒乓球上面和下面都有水,由于乒乓球上、下兩面所處的深度不同,下面所處的深度大于上面的深度,下面受到的壓強(qiáng)大于上面受到的壓強(qiáng),因此水對乒乓球產(chǎn)生的向上的壓力與向下的壓力不相等,實(shí)際上,這兩個壓力的合力就是水對乒乓球施加的向上托的力,這個力習(xí)慣上稱為浮力,當(dāng)乒乓球受到的浮力大于其自身重力時,乒乓球上浮起來,所以此實(shí)驗(yàn)說明了浮力產(chǎn)生的原因。8
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