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2022年中考科学
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第18讲 浮力
考点扫描
1．定义：浸在液体(或气体)中的物体，受到液体(或气体)向____托的力称作浮力。
2．产生原因：浸没在液体(或气体)中的物体，其________表面受到液体(或气体)对它的压力不同，这就是浮力产生的原因。
(F浮＝F向上－F向下)
3．方向：如图所示，浮力的方向总是_____________。
4．施力物体：液体(或气体)。
考点一 浮力(八上教材P11)
上
上、下
竖直向上
1．内容：浸在液体里的物体，受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体受到的________。
2．公式：
F浮＝G排液＝ρ液gV排
考点二 阿基米德原理(八上教材P12)
重力
3．适用范围：液体、气体。
4．阿基米德原理的理解
(1)“浸在液体中的物体”包含两种状态：a.物体浸没在液体里V排＝V物；b.物体的一部分浸入在液体里V排＜V物。
(2)F浮＝G排表示受到的浮力大小等于被排开的液体所受的重力大小。
(3)由F浮＝G排＝ρ液gV排可知，浮力的大小只跟液体的密度和被排开液体的体积有关，跟物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度等因素无关。
1．物体在液体中的浮沉条件(取决于F浮与G物的大小)
考点三 物体浮沉条件(八上教材P14)
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<
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＞
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＜
＝
2．沉浮条件的应用：潜水艇是通过改变___________来实现浮沉的；密度计的工作原理是物体的_______条件，其刻度是上小下大，上疏下密；用硫酸铜溶液测血液的密度的原理是物体的_______条件。
自身重力
漂浮
悬浮
1．直接运用阿基米德原理：F浮＝G排＝__________。
2．称重法：F浮＝________，其中F′为物体浸入液体时弹簧测力计的读数。
注意：称重法分析浮力时需注意测力计的示数不是浮力的大小而是拉力的大小。
3．平衡条件法：__________，一般用于物体在液体中处于悬浮或漂浮状态的计算。
考点四 有关浮力的分析与计算
ρ液gV排
G物－F′
F浮＝G排
重点突破
1．物体漂浮、悬浮类浮力相关计算
例1 小金学了浮力的知识后，想制造一台浮力秤。他将一段密度为0.5×103千克/米3，粗细均匀的木料，先进行不吸水处理，再将其竖立水中，如图所示。这段木料长为40厘米，横截面积为0.1米2，其上表面可以作为秤盘(g＝10牛/千克)。问：
(1)质量为0的刻度线的位置在哪里？
(2)距离上表面10厘米处的刻度对应的质量为多少？
2．注水、排水类浮力相关计算
例2 如图所示，将密度为0.6克/厘米3、高度为10厘米、底面积为20厘米2的圆柱体放入底面积为50厘米2的容器中，并向容器内加水。(g取10牛/千克)
(1)当水加到2厘米时，求圆柱体对容器底的压力大小。
(2)继续向容器中加水，当圆柱体对容器底压力
为0时，求圆柱体在液面上方和下方的长度之比。
解：(1)以圆柱体为研究对象进行受力分析：
F支＝G物－F浮＝ρ物gV物－ρ水gV排＝(ρ物h物－ρ水h浸)gS柱＝(0.6×103千克/米3×0.1米－1.0×103千克/米3×0.02米)×10牛/千克×20×10－4米2＝0.8牛，
∵容器底对圆柱体的支持力和圆柱体对容器底的压力是一对相互作用力，
∴圆柱体对容器底的压力F压＝F支＝0.8 N。
变式 有一足够大的水池，在其水平池底中竖直放置一段圆木。圆木可近似看作一个圆柱体，底面积为0.8 m2，高5 m，密度为0.7×103 kg/m3。(g＝10 N/kg)
(1)未向池内注水时，圆木对池底的压力和压强分别为多大？
(2)向水池内缓慢注水，在水位到达1 m时圆木受到水的浮力和圆木对池底的压力分别为多大？
(3)当向水池内注水深度达到4 m时，圆木受到的浮力又为多大？
诊断自测
1．(2020，台州)下图表示跳水运动员从入水到露出水面的过程，其中运动员受到水的浮力不断增大的阶段是( )
A．①→② B．②→③ C．③→④ D．④→⑤
浮力大小的判断
A
2．杯子放在水平桌面上，放入茶叶，再倒入开水，茶叶先漂浮在水面上，过一段时间，茶叶逐渐下沉到杯底。
(1)茶叶漂浮在水面，是因为浮力________重力(选填“大于”“小于”或“等于”)；
(2)茶叶匀速下沉阶段(不考虑水的蒸发)，茶杯对桌面的压力将_______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
等于
不变
3．小胡同学在水槽中洗碗，一个大的瓷碗正漂浮在水槽中。小胡用水槽中的水把碗装满，碗就会沉入水槽底部，此时碗所受到的浮力比漂浮时碗所受到的浮力________(选填“大”“小”或“不变”)，水槽中的水面将会_______(选填“上升”“下降”或“不变”)。
小
下降
4．“彩球温度计”是一种现代居家饰品，其结构模型如图所示。该“彩球温度计”是由体积相同(保持恒定)、质量不同的小球和密度随温度的升高而减小的液体组成。当环境温度升高时，浸没在液体中的小球受到的浮力将_______________。在某一环境温度下，四个小球处于如图位置，此时B小球受到的浮力与D小球受到的浮力的大小关系为____________________。
变小(或减小)
FB＝FD(合理即可)
5．如图是探究浮力大小影响因素的实验。
(1)丙图中圆柱体所受浮力为____牛。
(2)换用饱和食盐水或酒精重复上述实验，可以探究浮力大小跟________________________的关系。
浮力相关实验
5
液体密度(或液体种类)
(3)要探究浮力大小和排开液体的重力的关系，还应进行的实验操作是__________________________________________________
______________________________________________________。
先用测力计测出空桶的重，再测出圆柱体浸入水中时桶
和排开水的总重
6．小敏对“物体在水中浸没前受到的浮力是否与浸入深度有关”进行了研究。
(1)将一长方体金属块横放，部分体积浸入水中时，在液面所对的烧杯壁作一标记线，读出弹簧测力计的示数F甲(如图甲)为_______牛；再把金属块竖放浸入同一杯水中，当_________________时，读出弹簧测力计示数F乙(如图乙)。比较发现F乙＝F甲，小敏得出：浸没前物体受到
的浮力与浸入深度无关。
(2)图中两种状态时，金属块底部受到水的压
强p甲_______p乙(选填“大于”“等于”或“小于”)。
1.6
水面与标记线相平
小于
7．(2020，金华)如图为金鱼吐出的某个气泡在温度恒定的水中上升过程的示意图。该过程中气泡密度和受到浮力的变化情况，叙述正确的是( )
A．密度和浮力都不变
B．密度和浮力都变大
C．密度变小，浮力不变
D．密度变小，浮力变大
物体浮沉条件的应用
D
8．三个相同的轻质弹簧，一端固定在容器底部，另一端分别与三个体积相同的实心球相连，向容器内倒入某液体，待液体和球都稳定后，观察到如图所示情况，乙球下方的弹簧长度等于原长。这三个球受到的浮力大小关系是______(选填字母)。
A．F甲＜F乙＜F丙
B．F甲＞F乙＞F丙
C．F甲＝F乙＝F丙
这三个小球的密度大小关系是______(选填字母)。
A．ρ甲＜ρ乙＜ρ丙 B．ρ甲＞ρ乙＞ρ丙 C．ρ甲＝ρ乙＝ρ丙
其中_______球(选填“甲”“乙”或“丙”)的密度与液体密度相同。
C
A
乙
9．物块在空气中和浸没在水中时，弹簧测力计示数如图所示。下列判断正确的是(取10牛/千克)( )
A．物块受到的浮力是1牛
B．物块的体积是2×10－4米3
C．物块的密度是3×103千克/米3
D．物块浸没在水中时，所受浮力随深度
增加而增大
有关浮力的计算
B
11．(2021，丽水)如图是小科自制的简易水陆两栖车模型，整“车”质量0.1千克。
(1)接通电路后，尾部叶片转动，推动车子向前，这说明物体间力的作用是_________的；
(2)当它在水中处于漂浮状态时，受到的浮力为_____牛。
相互
1
12．(2020，湖州)2019年12月17日，由我国自主建造的第一艘国产航母——山东舰(如图甲)，正式交付海军。该舰标准排水量为5万吨，可同时停放36架歼—15舰载机，若每架舰载机质量为25吨。(海水的密度取1.03×103千克/立方米)
(1)舰载机起飞时(如图乙)，以舰载机为参照物，航母是_______
(选填“运动”或“静止”)。
运动
(2)在标准排水量时，航母所受的浮力为___________。
(3)当36架舰载机全部飞离航母后，航母排开海水的体积减少了_________立方米。(结果保留一位小数)
5×108 N
873.8
13．将一密度比水小的木块，系好绳子后放入甲图容器中，并把绳子的另一端固定在容器底部的中央。然后沿器壁缓慢匀速倒入水(忽略其他因素影响)，容器中水与木块位置变化如乙图。请你在丙图中画出木块从加水开始到被完全浸没后的过程中浮力随时间的变化情况图，并说出各段变化的理由。(温馨提示：t1时木块恰好离开杯底，t2时绳子刚好拉直，t3时木块刚好完全浸没)
答：由F浮＝ρ液gV排得，ρ液、g不变，V排越大，F浮越大。从0～t1匀速加水的过程中，木块没有离开杯底，木块排开水的体积增大，其所受的浮力增大；从t1～t2加水过程中，木块离开杯底处于漂浮状态，所受浮力大小等于木块自身重力大小，所以排开水的体积不变，浮力不变；从t2～t3加水过程中，绳子已经拉直，木块排开水的体积又不断变大，浮力再次变大；从t3～t4加水过程中，木块完全浸没，排开水的体积不再发生变化，浮力也不再发生变化。如图所示。
14．“蛟龙号”是我国首台自主设计、自主集成研制、世界上下潜最深的作业型深海载人潜水器。“蛟龙号”体积约为30米3，空载时质量约22吨，最大荷载240千克。
(1)“蛟龙号”空载漂浮在水面时受到的浮力为多大？
(2)若“蛟龙号”某次满载时下沉是采用注水方式实现的，则至少注入多少立方米的水？(海水密度取1.0×103千克/米3，g取10牛/千克)
解：(1)设“蛟龙号”空载时质量为m空，由于“蛟龙号”漂浮，
则F浮＝G＝m空g＝22×103千克×10牛/千克＝2.2×105牛。
15．气体的密度与压强有关。为测量实验室内空气的密度，小明在实验室按如图所示步骤进行实验：
(1)如图甲，将一打足气的足球，放入装满水的容器中，测得溢出水的体积为426毫升。
(2)如图乙，将500毫升装满水的量筒倒置于水槽中，用气针和乳胶管将足球中的气体慢慢排入该量筒，同时调整量筒的位置，当量筒内外水面都与500毫升刻度线相平时，停止排气。共排气10次。
(3)如图丙，拔除气针和乳胶管，把排气后的足球放入装满水的容器中，测得溢出水的体积为420毫升。
①图乙中，当量筒内外水面都与500毫升刻度线相平时停止排气，其目的是____________________________________。
②根据测得的数据，计算实验室中空气的密度。(g取10牛/千克)
使量筒内的气压等于外界大气压
16．如图甲是小明设计的“空气浮力演示器”：将一空心金属球与配重通过细线悬挂在定滑轮上，调节配重质量使二者保持静止，用气泵往玻璃容器内缓慢压入空气，可根据现象证明空气浮力的存在。已知金属球重5牛，体积为5×10－3米3。(滑轮和细线的重力、配重的体积及各种摩擦均忽略不计)(g取10牛/千克)
(1)用气泵向甲装置玻璃容器内压入空气，观察到什么现象可以说明金属球受到空气浮力的作用？_______________________。
(2)制作该演示器中的空心金属球，用了体积为5×10－5米3的金属材料，求该金属材料的密度。
金属球上升(配重下降)
(3)小明想通过最小刻度为0.1牛的弹簧测力计反映空气浮力大小的变化，他设想将该演示器改进成如图乙所示装置。压入空气前，容器内原有的空气密度为1.2千克/米3，现通过气泵向玻璃容器内压入空气，使容器内空气密度增大到3.0千克/米3，能否使演示器中的弹簧测力计示数变化值大于0.1牛，请通过计算说明。
(3)压入空气前金属球受的浮力F浮1＝ρ气1gV球＝1.2千克/米3×10牛/千克×5×10－3米3＝0.06牛，压入空气后金属球所受浮力F浮2＝ρ气2gV球＝3.0千克/米3×10牛/千克×5×10－3米3＝0.15牛，则两次弹簧测力计示数分别为F1＝2×(G球－F浮1)＝2×(5牛－0.06牛)＝9.88牛，
F2＝2×(G球－F浮2)＝2×(5牛－0.15牛)＝9.7牛，因为ΔF拉＝0.18牛＞0.1牛，
所以能使弹簧测力计示数变化值大于0.1牛(其他合理解法也可)。
17．(2020，杭州)如图甲、乙所示，水平桌面上有两个高为30 cm的柱形容器，现将两个完全相同的圆柱形金属块(重120 N、高20 cm、底面积100 cm2)分别置于柱形容器底部。其中，乙图的金属块与容器底部之间用少量蜡密封(不计蜡的质量)。(取g＝10 N/kg)
(1)计算甲图中金属块对容器底部的压强。
(2)乙图中，向容器内加水至液面高度为10 cm，求金属块对容器底部的压力。(取大气压强p0＝1.0×105 Pa)
(3)若向甲图中容器内加水，画出从开始加水至容器装满水的过程中金属块对容器底部压力F随容器中液面高度h变化的图像(需标注相应的数据)。
(3)如图所示。
实验突破
实验：探究影响浮力大小的相关因素
一、提出问题
浮力的大小跟哪些因素有关？
二、建立猜想
浮力的大小可能跟物体浸入液体的深度、物体排开液体的体积、液体的密度有关。
三、实验设计与实施
实验1：探究浮力大小与物体浸在液体中的体积是否有关
改变：物体浸在液体中的体积
控制：物体浸没的深度、液体的密度相同
操作：
(1)将物体悬挂在弹簧测力计下，静止时记录弹簧测力计的示数为F1，即G物＝F1；
(2)将同一物体一部分浸入水中，物体不接触容器，静止时记录弹簧测力计的示数为F2；
(3)增大物体浸入在水中的体积，物体不接触容器，静止时记录弹簧测力计的示数为F3。
实验2：探究浮力大小与液体的密度是否有关
改变：液体的密度
控制：物体浸入的深度、物体浸入的体积相同
操作：
(1)将物体悬挂在弹簧测力计下，静止时记录弹簧测力计的示数为F1，即___________；
(2)__________________________________，静止时记录弹簧测力计的示数为F2′；
(3)_________________________________________________
________________，静止时记录弹簧测力计的示数为F3′。
G物＝F1
将同一物体恰好浸没在液体1(水)中
将同一物体恰好浸没在(与液体1深度相同的)液体2(盐
水)中
四、分析数据与交流
实验1：若F1－F2____F1－F3，则浮力大小与物体浸在液体中的体积有关。
实验2：若F1－F2′____F1－F3′，则浮力大小与液体的密度有关。
五、得出结论
1．浸入在液体中的物体，其所受浮力的大小与其排开液体的体积和液体的密度有关；
2．液体密度一定时，排开液体的体积_______，物体受到的浮力越大；
3．排开液体的体积一定时，液体的密度越大，物体受到的浮力________。
≠
≠
越大
越大
【例】 (2021，河南)在“探究影响浮力大小的因素”实验中，同学们根据生活经验，提出了浮力大小可能与下列因素有关的猜想：
①与物体浸入液体中的深度有关；
②与物体排开液体的体积有关：
③与液体的密度有关。
(1)请你写出能够支持猜想③的一个生活现象：______________________________________________________。
(2)进行探究时，实验步骤和弹簧测力计的示数如图所示。其中序号b中物体P所受浮力大小为________N。
(3)分析a、c、d三次实验，可知浮力大小与物体浸没在液体中的深度________(选填“有关”或“无关”)；分析__________________三次实验，可知浮力大小与物体排开液体的体积有关；分析a、d、e三次实验，可知在物体排开液体的体积一定时，液体密度越大，物体受到的浮力_______(选填“越大”或“越小”)。
向清水中加盐能使鸡蛋上浮
1.4
无关
a、b、c或a、b、d
越大
(4)本实验不仅可以探究影响浮力大小的因素，从实验数据还可求出物体P的密度为____________kg/m3。(已知ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)
2.4×103(共18张PPT)
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第18讲 浮力
1．端午节那天，小明发现煮熟后的咸鸭蛋有的沉在水底，有的浮在水面(如图所示)。若甲的体积比乙小，则下列分析合理的是( )
A．甲的质量比乙大
B．甲受到的浮力等于重力
C．甲的密度比乙大
D．乙受到的浮力大于重力
B
2．(2021，陕西)如图所示，物理小组利用体积为170 cm3的潜水艇模型(忽略进气、排气管的体积)，探究潜水艇在水中如何实现上浮或下沉，下列说法不正确的是(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)( )
A．模型浸没在水中受到的浮力为1.7 N
B．模型浸没后继续下沉的过程中受到
的浮力大小不变
C．若要让悬浮的模型上浮应使模型中进水
D．潜水艇能上浮或下沉是通过改变自重实现的
C
3．质量相等的A、B两实心物块，密度之比ρA∶ρB＝3∶2，分别放入足够多的水中，物块所受浮力分别为FA和FB，当两物块静止时所受浮力FA与FB之比不可能的是( )
A．1∶1 B．2∶3 C．ρ水∶ρA D．ρ水∶ρB
D
4．(2021，山西)如图是“寻梦”学习小组制作的潜水艇模型，通过胶管从烧瓶中吸气或向烧瓶中吹气，就可使烧瓶下沉或上浮。若从烧瓶中吸气，使其从如图所示的位置下沉(胶管在水中的体积忽略不计)。下列分析正确的是( )
A．“潜水艇”所受的浮力逐渐变小
B．“潜水艇”排开水的重力保持不变
C．“潜水艇”顶部受到水的压强保持不变
D．“潜水艇”是通过改变浮力的大小来
实现下沉的
B
5．(2021，广安)如图所示，甲、乙、丙三个完全相同的烧杯中均装有适量的水，将质地均匀，且不吸水的a、b两实心体分别放入甲、乙烧杯中，当a、b静止时，a有五分之二的体积露出水面，b悬浮于水中，此时两烧杯液面刚好相平。若将b置于a上一起放入丙烧杯中，静止时a的上表面刚好与液面相平，整个过程中水均未溢出，下列说法正确的是( )
A．a的密度是0.4×103 kg/m3
B．a、b的重力之比为5∶3
C．a、b的体积之比为5∶2
D．图中，甲、乙烧杯对桌面的压力之比为3∶2
C
6．(2021，达州)如图所示，底面积为100 cm2的圆柱形容器置于水平桌面上，柱形物体被细线拉住静止在水中，该物体下表面受到的压力为22 N，上表面受到的压力为10 N。剪断细线物体静止后，液体对容器底部的压强比剪断细线前减少了300 Pa。g取10 N/kg，下列判断正确的是( )
A．剪断细线后，容器对水平桌面的
压强变小
B．该物体的密度为0.75×103 kg/m3
C．剪断细线后，物体静止时所受浮力大小为3 N
D．物体的质量为1 kg
B
7．(2021，北京)测量工具为我们的工作和生活带来了极大的便利，而成功制作测量工具需要科技人员的创造性劳动，小慧通过自制密度计，体验动手与动脑相结合的劳动过程。她在粗细均匀的木棒一端缠绕一些细铜丝制成简易密度计(未标刻度)。该密度计放在水和酒精中时均竖直漂浮，露出液面的长度用L表示(如图所示)，已知酒精的密度为0.8 g/cm3，水的密度为1.0 g/cm3。为了给简易密度计标刻度，小慧将该密度计放入酒精中，密度计静止时L为6 cm，她在密度计上距顶端6 cm处标记刻度线，该刻度线对应的密度值为0.8 g/cm3。小慧将该密度计放入水中，密度计静止时L为8 cm，她在密度计上距顶端8 cm处标记刻度线，
该刻度线对应的密度值为1.0 g/cm3。利用上述数据，可计算出该密度计上对应密度值为1.25 g/cm3的刻度线到密度计顶端的距离为(忽略铜丝的体积)( )
A．9.2 cm B．9.6 cm C．10 cm D．10.4 cm
B
8．(2021，攀枝花)如图，体积相同的两个物体A、B用不可伸长的细线系住，放入水中后，A刚好完全浸没入水中，细线被拉直。已知A重6 N，B受到的浮力为8 N，A、B密度之比为3∶5。以下说法中不正确的是(ρ水＝1.0×103 kg/m3)( )
A．B受到的重力为10 N
B．细线对A的拉力为1 N
C．A的密度为0.75×103 kg/m3
D．B对容器底部的压力为零
B
9．(2021，宁波)将密度为0.9 g/cm3、边长为10 cm的立方体冰块，放入盛有水的柱状容器中，静止时冰块有2 cm露出水面，如图所示。对容器缓慢加热，直至冰块完全熔化。在冰熔化过程中，下列判断与事实不符的是( )
A．冰吸收热量，温度保持不变
B．水面高度始终保持不变
C．冰块漂浮之后，受到的浮力逐渐变小
D．水对容器底部的压力最多增大1.0 N
B
10．小吴同学为探究力之间的关系做了如图所示的实验，将弹簧测力计下端吊着的铝块逐渐浸入台秤上盛有水的烧杯中，直至刚没入水中(不接触容器，无水溢出)。在该过程中，下列有关弹簧测力计和台秤示数的说法正确的是( )
A．弹簧测力计的示数减小，台秤示数不变
B．弹簧测力计的示数不变，台秤示数也不变
C．弹簧测力计的示数减小，台秤示数增大
D．弹簧测力计的示数不变，台秤示数增大
C
11．如图为中国新一代通用型导弹驱逐舰169号(武汉舰)，它是052B型导弹驱逐舰。其满载时的排水量约为7×103 t，当驱逐舰以72 km/h的速度匀速直线航行时，受到的阻力是自身总重力的0.01倍。求：(海水密度近似取1.0×103 kg/m3)
(1)在水面下3 m深处，船体受到的海水的压强是多少？
(2)驱逐舰满载时，受到的浮力是多少？
解：(1)船体受到的海水的压强：
p＝ρ海水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×3 m＝3×104 Pa。
(2)满载时，驱逐舰受到浮力：
F浮＝G排＝m排g＝7×103 ×103 kg×10 N/kg＝7×107 N。
(3)驱逐舰满载时，排开海水的体积是多少？
(4)驱逐舰满载时以72 km/h的速度匀速航行，受到的牵引力是多少？
12．如图甲所示，水平放置的方形容器里有一个重为8 N、边长为10 cm的立方体物块M，M与容器底部不密合。以5 mL/s的恒定水流向容器内注水，容器中水的深度h随时间t的变化关系如图乙所示。请解答下列问题：
(1)当t＝140 s时，物块M在水
中处于________(选填“沉底”
“悬浮”或“漂浮”)状态。
(2)当t＝140 s时，水对容器底部的压力大小是多少？
(3)图乙中a的值是多少？
(4)在0～40 s和40 s～140 s两个阶段，浮力对物体做功分别是多少？
漂浮
解：(2)当t＝140 s时，容器内的水重为G水＝ρ水gV水＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×5×10－6 m3/s×140 s＝7 N，此时水对容器底部的压力大小为F＝G物＋G水＝8 N＋7 N＝15 N。
(4)0～40 s阶段：W＝F浮s＝F浮×0 m＝0 J(或物体没有运动，做功为0 J)，
40 s～140 s阶段：浮力恒为8 N，浮力做功W′＝F浮′s′＝
8 N×(0.12 m－0.08 m)＝0.32 J。
