(共35张PPT)
3.2 浮力
华师大版八年级科学上册
新知讲解
考点 1、浮力
图示 现象 原因 结论
放飞的氢气球飞向高空 在空气中的氢气球受到空气对其向上托举的力 浸没在液体或气体中的物体会受到液体或气体对其向上托的力
轮船在海面上航行 漂浮在海水中的轮船受到海水对其向上托的力 在水中搬石头感觉轻一些 浸没在水中的石头受到水对其向上托的力 新知讲解
2.浮力的定义:浸在液体(或气体)中的物体受到竖直向上的力,这个力叫做浮力。
注意:“浸在”包括“部分浸入”和“全部浸入(即浸没)”两种情况,也就是说浸没在液体内部和浮在液体表面的物体都受到浮力的作用。
3.浮力的方向:竖直向上。
无论物体的形状如何、是否运动,也无论液体(静止的液体)如何放置,浸在液体中的物体受到的浮力的方向总是竖直向上的。
新知讲解
4.浮力的施力物体与施力物体
(1)浮力的施力物体:液体(或气体)。
(2)浮力的受力物体:浸在液体(或气体)中的物体。
新知讲解
5.浮力的测量-称重法
(1)称重法测浮力的原理
将物体浸在液体中静止时,对物体进行受力分析,如图所示,弹簧测力计拉力为 F ,物体重力为 G,则 F 浮=G-F 。
因此,只要测出物体的重力 G 和物体浸在液体中时弹簧测力计的示数 F ,即可由 F 浮=G-F 求出物体在液体中时所受浮力的大小。
新知讲解
(2)称重法测浮力的步骤
①用弹簧测力计测出物体的重力 G;
②将挂在弹簧测力计下的物体浸在液体中,读出弹簧测力计的示数 F ;
③物体在液体中所受浮力 F 浮=G-F 。
注意:步骤①②若颠倒,会因物体沾带液体而产生误差。
新知讲解
6.浮力产生的原因
我们以浸在液体中的长方体为研究对象探究浮力产生的原因。浸没在液体中的长方体的六个面分别受到液体对其的压力,如表所示。
位置 深度 压强 压力 图示
前、后六个面 相等 相等 F向后、F向前是一对平衡力,合力为零
左、右六个面 相等 相等 F向左、F向右是一对平衡力,合力为零 上、下两个面 上表面深度小于下表面深度 上表面所受压强小于下表面所受压强 F向下(F1)新知讲解
考点 2、决定浮力大小的因素
1.实验探究:浮力的大小跟哪些因素有关
提出问题 浮力的大小跟哪些因素有关?
猜想与假设 (1)游泳池里越往深水区走,所受的浮力越大,由此猜想:浮力的大小可能与物体浸在液体中的体积或浸没深度有关;(2)鸡蛋在纯水中会下沉,但在浓盐水中却能漂浮,由此猜想:浮力大小可能与液体的密度有关;(3)木头在水中漂浮,但铁块在水中下沉,由此猜想:浮力的大小可能与浸没在液体中的物体密度有关
新知讲解
实验目的 变量控制 现象及分析 探究结论
探究浮力的大小与物体浸没深度的关系 同一物体浸在同一液体中,物体浸没的深度不同 乙、丙两种情况下弹簧测力计的示数相同,即浮力相同 浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关
探究浮力的大小与物体浸入液体的体积的关系 液体的密度相同,同一物体浸入液体的体积不同 乙、丙两种情况下弹簧测力计示数不同,即浮力不同,F1>F2 物体受到的浮力与物体浸入液体的体积有关
探究浮力的大小与液体密度的关系 同一物体浸在液体中的体积相同,液体密度不同 乙、丙两种情况下弹簧测力计的示数不同,即浮力不同,F2>F1 物体受到的浮力于液体的密度有关
探究浮力的大小与物体密度的关系 两个体积相同、质量不同的物体,浸入在同一液体中 甲、乙两种情况下弹簧测力计的示数差相同,即浮力相同 物体所受的浮力与物体的密度无关
新知讲解
探究归纳 浮力的大小只跟液体的密度和物体浸入液体的体积有关(与物体的形状、材料、浸没的深度、液体的多少无关)。在液体密度相同时,浸入液体的体积越大,物体受到的浮力越大;在浸入液体的体积相同时,液体的密度越大,物体受到的浮力越大。
2.实验中注意的问题
(1)在探究过程中,应注意沿竖直方向拉弹簧测力计,并且物体不能与容器底部或侧壁相接触;
(2)应等弹簧测力计示数稳定后再读数;
(3)实验时烧杯内的液体体积要适中,应以能浸没物体又不溢出为准;
(4)探究过程中,把物体浸入液体时要缓慢,以免溅出液体。
课堂练习
B
B
1.(2022秋 玉环市期末)下列物体没有受到浮力的是( )
A.漂浮在水面的树叶 B.太空中飞行的空间站
C.水中下沉的石块 D.空中上升的气球
2.(2022秋 长兴县期末)科学课上,老师将装满水的水槽放在斜面上,用细绳一端牵着浸没在水中的乒乓球(细绳的重力忽略不计),细绳的另一端固定在水槽底部,静止后乒乓球的状态最接近如图中的( )
A.① B.② C.③ D.④
课堂练习
C
3.(2022秋 仙居县期末)小朋友牵着气球在公园内游玩,图示气球所受浮力的方向正确的是( )
课堂练习
D
4.(2022秋 武义县期末)2021年12月9日天地信号接通,“天宫课堂”在中国空间站正式开讲。三位太空航天员教师展示了空间站工作生活场景,演示了微重力环境下(可近似当作完全失重)的一些科学实验,不考虑太空中微重力,下列物体受到浮力的是( )
课堂练习
A
5.(2022秋 鄞州区期末)以下情景中没有受到浮力的物体是( )
A.遨游太空的“天宫一号”
B.空中上升的热气球
C.海上航行的“辽宁号”
D.海中下潜的“蛟龙”号
课堂练习
C
6.(2022秋 余杭区期末)如图所示,绣山公园溪水中有一片落叶随着水流漂流而下。落叶所受浮力的方向是( )
A.F1 B.F2 C.F3 D.F4
课堂练习
C
7.(2022秋 滨江区期末)下列物体中,没有受到浮力的是( )
A.空中飞行的飞机
B.在教室里的学生
C.插入河床的桥墩
D.正在上升的热气球
课堂练习
C
8.(2022秋 永康市期末)小王假期在外婆家边上的一条小溪中看到有一个小球随着溪流漂流而下(如图),请帮他分析一下小球所受浮力的方向应是( )
A.F1 B.F2 C.F3 D.F4
课堂练习
C
9.(2023秋 越城区校级月考)将一个乒乓球放入倒置的饮料瓶中,然后向瓶内注入水将乒乓球浸没,如图所示,乒乓球保持静止状态则乒乓球( )
A.仍受水的浮力
B.不受水的浮力,也不受水对它的压力
C.不受水的浮力,但受水对它的压力
D.无法判断
课堂练习
C
10.(2022秋 鄞州区期末)如图所示,把铁块放在空容器中,沿容器壁缓慢向容器中加水至虚线处。加水过程中,铁块受到浮力。则在加水的全过程中,容器底对铁块的支持力F与时间t的关系图象是( )
课堂练习
D
11.(2022秋 海曙区期末)如图,体积相同的两物体A、B用不可伸长的细线系住,放入水中后,A有四分之一体积露出水面,细线被拉直。已知A重4N,B受到的浮力为8N,A、B密度之比为2:5。那么下列说法正确的是( )
A.A、B所受的重力之比为5:2
B.A、B所受的浮力之比为1:4
C.细线对A的拉力大小为1N
D.B对容器底部的压力为零
课堂练习
D
12.(2023秋 长兴县校级月考)如图所示是探究浮力的大小跟哪些因素有关的几个实验情景。实验甲、丙和丁中,弹簧测力计的示数分别为4牛、2.8牛和2.5牛。若盐水的密度为1.2×103千克/米3,则下列结论正确的是( )
A.物体A的密度为3.2×103千克/米3
B.实验乙中,物体A受到的拉力为1牛
C.实验丙中,弹簧测力计的示数比乙中小0.5N
D.实验丁中,容器底部受到的压力大于0.3牛
课堂练习
D
13.(2023秋 杭州月考)某大桥施工时,要向江中沉放大量的施工构件,假设一正方体构件被缓缓吊入江水中(如图甲),在沉入过程中,其下表面到水面的距离h逐渐增大,随着h的增大,正方体构件所受浮力F1、钢绳拉力F2的变化如图乙所示。下列判断正确的是( )
A.浮力F1随h变化的图线是图乙中的①
B.构件受到的重力为0.8×105N
C.构件所受的最大浮力为1.2×105N
D.构件的密度为2.5×103kg/m3
课堂练习
C
14.(2023秋 拱墅区校级月考)如图所示为某校校园艺术节时气球悬挂一幅竖标的情景。已知气球的体积为8m3,气球(含内部所充气体)、标语及细绳的总质量为9kg,空气的密度为1.29kg/m3.g取10N/kg,则系于地面拉住标语的细绳的拉力为:( )
A.103.2N B.90N C.13.2N D.193.2N
课堂练习
降低
增多
硝酸钾的溶液中有溶质析出,溶液的密度减小
15.(2023秋 拱墅区校级月考)如图所示,一木块漂浮于50℃的KNO3饱和溶液中,当温度改变时(不考虑由此引起的木块和溶液的体积变化),木块浸入液体的体积增大.
(1)由此推断出温度的改变方式是 (填“升高”、“不变”或“降低”)
(2)同时观察到烧杯底部KNO3晶体 (填“增多”、“不变”或“减少”).
(3)导致木块浸入液体体积增大的原因是 .
课堂练习
1
600
16.(2023秋 杭州月考)如图所示,台秤上放置一个装有适量水的烧杯,已知烧杯和水的总重力为2N,将一重力为1.2N的长方体实心物块A用细线吊着,将其一半浸入水中,台秤的示数为3N,则A受到的浮力为 N,长方体实心物块A的密度为 kg/m3。
课堂练习
小
17.(2022秋 嵊州市期末)如图甲所示,水平放置的长方体容器里有一个边长为10厘米的立方体物块M,M与容器底部不密合。以5克/秒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。
(1)物块M的密度比水的密度 。(选填“大”或“小”)
(2)当t=40秒时,物块M受到的浮力为多少牛?
(3)当t=140秒时,容器底部受到水的压力为多少牛?
课堂练习
课堂练习
D
18.(2023秋 西湖区校级月考)下列说法正确的是( )
A.图甲中橡皮泥船采用改变自重的办法来增加载货量
B.图乙中“蛟龙号”从海面潜入7000m深的海底是通过改变浮力大小来实现的
C.图丙中密度计在两种液体中所受浮力F甲=F乙,两种液体的密度ρ甲>ρ乙
D.图丁同一鸡蛋浸没在液体中,液体密度越大鸡蛋受到的浮力越大
课堂练习
大于
变小
变小
19.(2022秋 余姚市校级期末)如图所示,小球在绳子拉力作用下恰好浸没在水中,此时小球所受的浮力 小球的重力(选填“大于”、“小于”或“等于”),剪断绳子后,小球上升过程中所受的浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”,下同),水对烧杯底部的压强 。
课堂练习
小
20.(2023秋 临海市月考)小明运用浮力相关知识制作了可以用来测量物体质量的“浮力秤”,其构造如图所示。称量时,把待测物体放入秤盘后,指针下降浮筒上升,静止后,待测物体的质量就可以通过指针在刻度盘上的位置反映出来。请你回答下列问题(不计细线、指针的质量以及线与滑轮的摩擦)
(1)刻度盘上质量刻度线,越上面的刻度线指示的质量值越 。(填“大”或“小”)
(2)已知浮筒的横截面积为10cm2,秤盘上没放物体时的,浮筒上表面距离水面的距离是5cm,若将待测物体放在秤盘上,浮筒静止时其上表面距离水面的距离是10cm。若浮筒始终漂浮,则待测物体质量为多少?
课堂练习
上移,浮力不变,S 减小,浮筒浸入深度增加,指针上移
(3)若将原来的浮筒更换为长度相同、质量相同、横截面积更小的另一个浮筒,刻度面上的零刻度线应往上移还是往下移,请说明原因 。
课堂练习
21.(2022秋 嘉兴期末)为了探究“浮力大小的影响因素”,小明用装有一定量沙子的玻璃瓶(带有密封盖)开展了如图所示的实验。
课堂练习
浮力不变
BC 或 BD
大于
猜想1:浮力大小与物体的质量有关
清想2:浮力大小与物体排开液体的体积有关;
猜想3:浮力大小与液体的密度有关。
(1)为验证猜想1,小明将玻璃瓶中的沙子增加一部分,并擦干瓶外的水,按图A和D的操作得出浮力大小;再重复上述操作多次,若发现 ,可说明猜想1错误;
(2)为验证猜想2,可分析比较 两个实验(填字母);
(3)小明通过实验得到浮力大小与物体排开液体的体积和液体的密度有关。请判断E溶液的密度 水的密度。(填“大于”或“小于”)
谢谢
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八年级科学上册 3.2 浮力(原卷版)
考点1、浮力
1.感受浮力
图示 现象 原因 结论
放飞的氢气球飞向高空 在空气中的氢气球受到空气对其向上托举的力 浸没在液体或气体中的物体会受到液体或气体对其向上托的力
轮船在海面上航行 漂浮在海水中的轮船受到海水对其向上托的力
在水中搬石头感觉轻一些 浸没在水中的石头受到水对其向上托的力
2.浮力的定义:浸在液体(或气体)中的物体受到竖直向上的力,这个力叫做浮力。
注意:“浸在”包括“部分浸入”和“全部浸入(即浸没)”两种情况,也就是说浸没在液体内部和浮在液体表面的物体都受到浮力的作用。
3.浮力的方向:竖直向上。
无论物体的形状如何、是否运动,也无论液体(静止的液体)如何放置,浸在液体中的物体受到的浮力的方向总是竖直向上的。
4.浮力的施力物体与施力物体
(1)浮力的施力物体:液体(或气体)。
(2)浮力的受力物体:浸在液体(或气体)中的物体。
5.浮力的测量-称重法
(1)称重法测浮力的原理
将物体浸在液体中静止时,对物体进行受力分析,如图所示,弹簧测力计拉力为F ,物体重力为G,则F浮=G-F 。因此,只要测出物体的重力G和物体浸在液体中时弹簧测力计的示数F ,即可由F浮=G-F 求出物体在液体中时所受浮力的大小。
(2)称重法测浮力的步骤
①用弹簧测力计测出物体的重力G;
②将挂在弹簧测力计下的物体浸在液体中,读出弹簧测力计的示数F ;
③物体在液体中所受浮力F浮=G-F 。
注意:步骤①②若颠倒,会因物体沾带液体而产生误差。
6.浮力产生的原因
我们以浸在液体中的长方体为研究对象探究浮力产生的原因。浸没在液体中的长方体的六个面分别受到液体对其的压力,如表所示。
位置 深度 压强 压力 图示
前、后六个面 相等 相等 F向后、F向前是一对平衡力,合力为零
左、右六个面 相等 相等 F向左、F向右是一对平衡力,合力为零
上、下两个面 上表面深度小于下表面深度 上表面所受压强小于下表面所受压强 F向下(F1)【总结归纳】浮力是因液体(或气体)对物体上、下表面压力不同产生的。
考点2、决定浮力大小的因素
1.实验探究:浮力的大小跟哪些因素有关
提出问题 浮力的大小跟哪些因素有关?
猜想与假设 (1)游泳池里越往深水区走,所受的浮力越大,由此猜想:浮力的大小可能与物体浸在液体中的体积或浸没深度有关;(2)鸡蛋在纯水中会下沉,但在浓盐水中却能漂浮,由此猜想:浮力大小可能与液体的密度有关;(3)木头在水中漂浮,但铁块在水中下沉,由此猜想:浮力的大小可能与浸没在液体中的物体密度有关
进行实验 实验目的变量控制图示现象及分析探究结论探究浮力的大小与物体浸没深度的关系同一物体浸在同一液体中,物体浸没的深度不同乙、丙两种情况下弹簧测力计的示数相同,即浮力相同浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关探究浮力的大小与物体浸入液体的体积的关系液体的密度相同,同一物体浸入液体的体积不同乙、丙两种情况下弹簧测力计示数不同,即浮力不同,F1>F2物体受到的浮力与物体浸入液体的体积有关探究浮力的大小与液体密度的关系同一物体浸在液体中的体积相同,液体密度不同乙、丙两种情况下弹簧测力计的示数不同,即浮力不同,F2>F1物体受到的浮力于液体的密度有关探究浮力的大小与物体密度的关系两个体积相同、质量不同的物体,浸入在同一液体中甲、乙两种情况下弹簧测力计的示数差相同,即浮力相同物体所受的浮力与物体的密度无关
探究归纳 浮力的大小只跟液体的密度和物体浸入液体的体积有关(与物体的形状、材料、浸没的深度、液体的多少无关)。在液体密度相同时,浸入液体的体积越大,物体受到的浮力越大;在浸入液体的体积相同时,液体的密度越大,物体受到的浮力越大。
2.实验中注意的问题
(1)在探究过程中,应注意沿竖直方向拉弹簧测力计,并且物体不能与容器底部或侧壁相接触;
(2)应等弹簧测力计示数稳定后再读数;
(3)实验时烧杯内的液体体积要适中,应以能浸没物体又不溢出为准;
(4)探究过程中,把物体浸入液体时要缓慢,以免溅出液体。
浙江各地期末真题分类汇编
一.浮力产生的原因(共9小题)
1.(2022秋 玉环市期末)下列物体没有受到浮力的是( )
A.漂浮在水面的树叶 B.太空中飞行的空间站
C.水中下沉的石块 D.空中上升的气球
2.(2022秋 长兴县期末)科学课上,老师将装满水的水槽放在斜面上,用细绳一端牵着浸没在水中的乒乓球(细绳的重力忽略不计),细绳的另一端固定在水槽底部,静止后乒乓球的状态最接近如图中的( )
A.① B.② C.③ D.④
3.(2022秋 仙居县期末)小朋友牵着气球在公园内游玩,图示气球所受浮力的方向正确的是( )
A. B. C. D.
4.(2022秋 武义县期末)2021年12月9日天地信号接通,“天宫课堂”在中国空间站正式开讲。三位太空航天员教师展示了空间站工作生活场景,演示了微重力环境下(可近似当作完全失重)的一些科学实验,不考虑太空中微重力,下列物体受到浮力的是( )
A.如图天宫课堂中“悬浮”在水中的乒乓球
B.如图在太空中的中国空间站
C.如图太空转身实验时飘着的宇航员
D.如图上太空前进行水下训练的宇航员
5.(2022秋 鄞州区期末)以下情景中没有受到浮力的物体是( )
A.遨游太空的“天宫一号” B.空中上升的热气球
C.海上航行的“辽宁号” D.海中下潜的“蛟龙”号
6.(2022秋 余杭区期末)如图所示,绣山公园溪水中有一片落叶随着水流漂流而下。落叶所受浮力的方向是( )
A.F1 B.F2 C.F3 D.F4
7.(2022秋 滨江区期末)下列物体中,没有受到浮力的是( )
A.空中飞行的飞机 B.在教室里的学生
C.插入河床的桥墩 D.正在上升的热气球
8.(2022秋 永康市期末)小王假期在外婆家边上的一条小溪中看到有一个小球随着溪流漂流而下(如图),请帮他分析一下小球所受浮力的方向应是( )
A.F1 B.F2 C.F3 D.F4
9.(2023秋 越城区校级月考)将一个乒乓球放入倒置的饮料瓶中,然后向瓶内注入水将乒乓球浸没,如图所示,乒乓球保持静止状态则乒乓球( )
A.仍受水的浮力
B.不受水的浮力,也不受水对它的压力
C.不受水的浮力,但受水对它的压力
D.无法判断
二.浮力大小的计算(共8小题)
10.(2022秋 鄞州区期末)如图所示,把铁块放在空容器中,沿容器壁缓慢向容器中加水至虚线处。加水过程中,铁块受到浮力。则在加水的全过程中,容器底对铁块的支持力F与时间t的关系图象是( )
A. B. C. D.
11.(2022秋 海曙区期末)如图,体积相同的两物体A、B用不可伸长的细线系住,放入水中后,A有四分之一体积露出水面,细线被拉直。已知A重4N,B受到的浮力为8N,A、B密度之比为2:5。那么下列说法正确的是( )
A.A、B所受的重力之比为5:2 B.A、B所受的浮力之比为1:4
C.细线对A的拉力大小为1N D.B对容器底部的压力为零
12.(2023秋 长兴县校级月考)如图所示是探究浮力的大小跟哪些因素有关的几个实验情景。实验甲、丙和丁中,弹簧测力计的示数分别为4牛、2.8牛和2.5牛。若盐水的密度为1.2×103千克/米3,则下列结论正确的是( )
A.物体A的密度为3.2×103千克/米3
B.实验乙中,物体A受到的拉力为1牛
C.实验丙中,弹簧测力计的示数比乙中小0.5N
D.实验丁中,容器底部受到的压力大于0.3牛
13.(2023秋 杭州月考)某大桥施工时,要向江中沉放大量的施工构件,假设一正方体构件被缓缓吊入江水中(如图甲),在沉入过程中,其下表面到水面的距离h逐渐增大,随着h的增大,正方体构件所受浮力F1、钢绳拉力F2的变化如图乙所示。下列判断正确的是( )
A.浮力F1随h变化的图线是图乙中的①
B.构件受到的重力为0.8×105N
C.构件所受的最大浮力为1.2×105N
D.构件的密度为2.5×103kg/m3
14.(2023秋 拱墅区校级月考)如图所示为某校校园艺术节时气球悬挂一幅竖标的情景。已知气球的体积为8m3,气球(含内部所充气体)、标语及细绳的总质量为9kg,空气的密度为1.29kg/m3.g取10N/kg,则系于地面拉住标语的细绳的拉力为:( )
A.103.2N B.90N C.13.2N D.193.2N
15.(2023秋 拱墅区校级月考)如图所示,一木块漂浮于50℃的KNO3饱和溶液中,当温度改变时(不考虑由此引起的木块和溶液的体积变化),木块浸入液体的体积增大.
(1)由此推断出温度的改变方式是 (填“升高”、“不变”或“降低”)
(2)同时观察到烧杯底部KNO3晶体 (填“增多”、“不变”或“减少”).
(3)导致木块浸入液体体积增大的原因是 .
16.(2023秋 杭州月考)如图所示,台秤上放置一个装有适量水的烧杯,已知烧杯和水的总重力为2N,将一重力为1.2N的长方体实心物块A用细线吊着,将其一半浸入水中,台秤的示数为3N,则A受到的浮力为 N,长方体实心物块A的密度为 kg/m3。
17.(2022秋 嵊州市期末)如图甲所示,水平放置的长方体容器里有一个边长为10厘米的立方体物块M,M与容器底部不密合。以5克/秒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。
(1)物块M的密度比水的密度 。(选填“大”或“小”)
(2)当t=40秒时,物块M受到的浮力为多少牛?
(3)当t=140秒时,容器底部受到水的压力为多少牛?
三.浮力的利用(共3小题)
18.(2023秋 西湖区校级月考)下列说法正确的是( )
A.图甲中橡皮泥船采用改变自重的办法来增加载货量
B.图乙中“蛟龙号”从海面潜入7000m深的海底是通过改变浮力大小来实现的
C.图丙中密度计在两种液体中所受浮力F甲=F乙,两种液体的密度ρ甲>ρ乙
D.图丁同一鸡蛋浸没在液体中,液体密度越大鸡蛋受到的浮力越大
19.(2022秋 余姚市校级期末)如图所示,小球在绳子拉力作用下恰好浸没在水中,此时小球所受的浮力 小球的重力(选填“大于”、“小于”或“等于”),剪断绳子后,小球上升过程中所受的浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”,下同),水对烧杯底部的压强 。
20.(2023秋 临海市月考)小明运用浮力相关知识制作了可以用来测量物体质量的“浮力秤”,其构造如图所示。称量时,把待测物体放入秤盘后,指针下降浮筒上升,静止后,待测物体的质量就可以通过指针在刻度盘上的位置反映出来。请你回答下列问题(不计细线、指针的质量以及线与滑轮的摩擦)
(1)刻度盘上质量刻度线,越上面的刻度线指示的质量值越 。(填“大”或“小”)
(2)已知浮筒的横截面积为10cm2,秤盘上没放物体时的,浮筒上表面距离水面的距离是5cm,若将待测物体放在秤盘上,浮筒静止时其上表面距离水面的距离是10cm。若浮筒始终漂浮,则待测物体质量为多少?
(3)若将原来的浮筒更换为长度相同、质量相同、横截面积更小的另一个浮筒,刻度面上的零刻度线应往上移还是往下移,请说明原因 。
四.探究影响浮力大小因素的实验(共1小题)
21.(2022秋 嘉兴期末)为了探究“浮力大小的影响因素”,小明用装有一定量沙子的玻璃瓶(带有密封盖)开展了如图所示的实验。
猜想1:浮力大小与物体的质量有关
清想2:浮力大小与物体排开液体的体积有关;
猜想3:浮力大小与液体的密度有关。
(1)为验证猜想1,小明将玻璃瓶中的沙子增加一部分,并擦干瓶外的水,按图A和D的操作得出浮力大小;再重复上述操作多次,若发现 ,可说明猜想1错误;
(2)为验证猜想2,可分析比较 两个实验(填字母);
(3)小明通过实验得到浮力大小与物体排开液体的体积和液体的密度有关。请判断E溶液的密度 水的密度。(填“大于”或“小于”)
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华师大八年级科学上册 3.2 浮力(解析版)
一.浮力产生的原因(共9小题)
1.(2022秋 玉环市期末)下列物体没有受到浮力的是( )
A.漂浮在水面的树叶 B.太空中飞行的空间站
C.水中下沉的石块 D.空中上升的气球
【答案】B
【解答】解:浮力是浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)向上托起的力,漂浮在水面的树叶、水中下沉的石块、空中上升的气球都受到水(或空气)的向上托起的力,即受到浮力;
太空中没有空气,所以太空中飞行的空间站没有受到浮力,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选:B。
2.(2022秋 长兴县期末)科学课上,老师将装满水的水槽放在斜面上,用细绳一端牵着浸没在水中的乒乓球(细绳的重力忽略不计),细绳的另一端固定在水槽底部,静止后乒乓球的状态最接近如图中的( )
A.① B.② C.③ D.④
【答案】B
【解答】解:用细绳一端牵着浸没在水中的乒乓球,静止后乒乓球乒乓球受到竖直向下的拉力和竖直向下的重力、竖直向上的浮力的作用,由图可知,只有②图拉力方向是竖直向下的,故只有②正确。
故选:B。
3.(2022秋 仙居县期末)小朋友牵着气球在公园内游玩,图示气球所受浮力的方向正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解答】解:无论气球处于什么状态,气球所受空气浮力的方向总是竖直向上的,故C正确。
故选:C。
4.(2022秋 武义县期末)2021年12月9日天地信号接通,“天宫课堂”在中国空间站正式开讲。三位太空航天员教师展示了空间站工作生活场景,演示了微重力环境下(可近似当作完全失重)的一些科学实验,不考虑太空中微重力,下列物体受到浮力的是( )
A.如图天宫课堂中“悬浮”在水中的乒乓球
B.如图在太空中的中国空间站
C.如图太空转身实验时飘着的宇航员
D.如图上太空前进行水下训练的宇航员
【答案】D
【解答】解:
A、因为不考虑太空中微重力,乒乓球不会浸入水中,因此天宫课堂中“悬浮”在水中的乒乓球不受浮力作用,故A不符合题意;
B、太空中没有空气,故在太空中的中国空间站不受浮力作用,故B不符合题意;
C、太空中没有空气,故太空转身实验时飘着的宇航员不受浮力作用,故C不符合题意;
D、上太空前进行水下训练的宇航员浸在水中,因为水有流动性,因此水对浸没在其中的宇航员有向上的作用力和向下的压力作用,其中向上的压力大于向下的压力,这个压力差即宇航员受到的浮力,故D符合题意。
故选:D。
5.(2022秋 鄞州区期末)以下情景中没有受到浮力的物体是( )
A.遨游太空的“天宫一号”
B.空中上升的热气球
C.海上航行的“辽宁号”
D.海中下潜的“蛟龙”号
【答案】A
【解答】解:
A、太空中没有空气,故遨游太空的“天宫一号”不受到浮力作用,故A符合题意;
B、空中上升的热气球排开一定体积的气体,受到空气的浮力,故B不符合题意;
C、在海上航行的“辽宁号”航空母舰,漂浮在水面上,受到水的向上托起的力,即受到浮力,故C不符合题意;
D、下潜的“蛟龙”号在水中尽管下沉,但仍然受到浮力,故D不符合题意。
故选:A。
6.(2022秋 余杭区期末)如图所示,绣山公园溪水中有一片落叶随着水流漂流而下。落叶所受浮力的方向是( )
A.F1 B.F2 C.F3 D.F4
【答案】C
【解答】解:无论小球在水中处于什么状态,浮力方向总是竖直向上的,故浮力的方向是F3。
故选:C。
7.(2022秋 滨江区期末)下列物体中,没有受到浮力的是( )
A.空中飞行的飞机 B.在教室里的学生
C.插入河床的桥墩 D.正在上升的热气球
【答案】C
【解答】解:ABD、因为水或空气有流动性,因此水或空气对浸在其中的物体有向上的作用力和向下的压力作用,其中向上的压力大于向下的压力,这个压力差即物体受到的浮力,所以空中飞行的飞机、在教室里的学生、正在上升的热气球都受到了浮力的作用,故ABD不符合题意;
C、深入河底的柱形桥墩,下表面不能与水接触,因此桥墩没有受到水对其向上的压力,故桥墩不受浮力作用,故C符合题意。
故选:C。
8.(2022秋 永康市期末)小王假期在外婆家边上的一条小溪中看到有一个小球随着溪流漂流而下(如图),请帮他分析一下小球所受浮力的方向应是( )
A.F1 B.F2 C.F3 D.F4
【答案】C
【解答】解:无论小球在水中处于什么状态,浮力方向总是竖直向上的,故浮力的方向是F3。
故选:C。
9.(2023秋 越城区校级月考)将一个乒乓球放入倒置的饮料瓶中,然后向瓶内注入水将乒乓球浸没,如图所示,乒乓球保持静止状态则乒乓球( )
A.仍受水的浮力
B.不受水的浮力,也不受水对它的压力
C.不受水的浮力,但受水对它的压力
D.无法判断
【答案】C
【解答】解:浮力产生的原因是液体对物体向上和向下的压力差,图中小球下部没有水,不能产生向上的压力,因而不受浮力,上部有水,产生向下的压力,故C正确。
故选:C。
二.浮力大小的计算(共8小题)
10.(2022秋 鄞州区期末)如图所示,把铁块放在空容器中,沿容器壁缓慢向容器中加水至虚线处。加水过程中,铁块受到浮力。则在加水的全过程中,容器底对铁块的支持力F与时间t的关系图象是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解答】解:
(1)在铁块浸没水中之前,V排变大,因为F浮=ρ水V排g,所以铁块受到的浮力变大;
在铁块浸没水中之后,V排不变,因为F浮=ρ水V排g,所以铁块受到的浮力不变;可见铁块受到的浮力是先变大、后不变;
(2)∵F支=G﹣F浮,F浮先变大、后不变;
∴F支先变小、后不变;
图C说明容器底对铁块的支持力F随时间的增大,先变小、后不变,所以图C符合支持力的变化规律,
故选:C。
11.(2022秋 海曙区期末)如图,体积相同的两物体A、B用不可伸长的细线系住,放入水中后,A有四分之一体积露出水面,细线被拉直。已知A重4N,B受到的浮力为8N,A、B密度之比为2:5。那么下列说法正确的是( )
A.A、B所受的重力之比为5:2 B.A、B所受的浮力之比为1:4
C.细线对A的拉力大小为1N D.B对容器底部的压力为零
【答案】D
【解答】解:A、由题知,A、B密度之比ρA:ρB=2:5,VA:VB=1:1,
由G=mg=ρVg可得A、B所受的重力之比:
GA:GB=ρAVAg:ρBVBg=ρA:ρB=2:5,故A错误;
B、已知A、B的体积相同,设均为V,A有四分之一体积露出水面,则A排开水的体积V排A=V,B排开水的体积V排B=V,
则A、B所受的浮力之比:
F浮A:F浮B=ρ水V排Ag:ρ水V排Bg=V:V=3:4,故B错误;
C、由题知,B受到的浮力F浮B=8N,
因F浮A:F浮B=3:4,
则A受到的浮力:F浮A=F浮B=×8N=6N,
A受到向上的浮力、向下的重力和拉力,
由力的平衡条件可得细线对A的拉力大小:
F拉=F浮A﹣GA=6N﹣4N=2N,故C错误;
D、因为GA:GB=2:5,且GA=4N,
所以GB=GA=×4N=10N,
B对容器底部的压力:F压=F浮B+F拉﹣GB=8N+2N﹣10N=0N,故D正确。
故选:D。
12.(2023秋 长兴县校级月考)如图所示是探究浮力的大小跟哪些因素有关的几个实验情景。实验甲、丙和丁中,弹簧测力计的示数分别为4牛、2.8牛和2.5牛。若盐水的密度为1.2×103千克/米3,则下列结论正确的是( )
A.物体A的密度为3.2×103千克/米3
B.实验乙中,物体A受到的拉力为1牛
C.实验丙中,弹簧测力计的示数比乙中小0.5N
D.实验丁中,容器底部受到的压力大于0.3牛
【答案】D
【解答】解:
A、实验甲、丙中,弹簧测力计的示数分别为4.0N、2.8N,
由F浮=G﹣F拉可得,
F浮=ρ盐水g V排,
物体A全部浸没,所以V排等于V物,则:
ρ盐水gV排=G﹣F拉,
V排=V物=,
将ρ盐水=1.2×103kg/m3、G=4N、F拉=2.8N代入上式可得:
V排=V物=1×10﹣4m3,
物体A的质量m===0.4kg,
物体A的密度ρ===4×103kg/m3,故A错误;
B、物体A在水中受到的浮力,
F浮水=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣4m3=1N,
在乙中物体A受到的拉力:F=G﹣F浮水=4N﹣1N=3N,故B错误;
C、在实验丙中,弹簧测力计的示数:F丙拉=2.8N,在乙中物体A受到的拉力:F=3N,
弹簧测力计的示数比乙中小:3N﹣2.8N=0.2N,故C错误;
D、由甲、丙,F浮盐水=G﹣F丙拉=4N﹣2.8N=1.2N,根据实验丁中物体A对烧杯底部的压力等于支持力,F支=G﹣F浮﹣F丁拉=4N﹣1.2N﹣2.5N=0.3N,容器底部也受到盐水对它的压力,故压力大于0.3N,故D正确。
故选:D。
13.(2023秋 杭州月考)某大桥施工时,要向江中沉放大量的施工构件,假设一正方体构件被缓缓吊入江水中(如图甲),在沉入过程中,其下表面到水面的距离h逐渐增大,随着h的增大,正方体构件所受浮力F1、钢绳拉力F2的变化如图乙所示。下列判断正确的是( )
A.浮力F1随h变化的图线是图乙中的①
B.构件受到的重力为0.8×105N
C.构件所受的最大浮力为1.2×105N
D.构件的密度为2.5×103kg/m3
【答案】D
【解答】解:
(1)由图可知,构件在浸入水中的过程是排开的水的体积变大,所以浮力逐渐变大;当构件浸没后排开水的体积不变,所以浮力不变,因此浮力F1随h变化的图线是图乙中的②;故A错误;
(2)从乙图中可以看出,当构件完全淹没时受到的浮力小于1.2×105 N;故C错误;
(3)构件完全淹没时,V排=2m×2m×2m=8m3,F2=1.2×105 N;则有:
F浮=G﹣F2,
ρ水gV排=ρgV﹣F2,
1×103kg/m3×10N/kg×8m3=ρ×10N/kg×8m3﹣1.2×105 N
ρ=2.5×103kg/m3.故D正确;
(4)从乙图中可以看出,当构件完全淹没时的高度为2m,则构件边长为2m,构件体积V=8m3,由ρ=可得,m=ρV=2.5×103kg/m3×8m3=2×104kg,
则构件的重力G=mg=2×104kg×10N/kg=2×105N;故B错误。
故选:D。
14.(2023秋 拱墅区校级月考)如图所示为某校校园艺术节时气球悬挂一幅竖标的情景。已知气球的体积为8m3,气球(含内部所充气体)、标语及细绳的总质量为9kg,空气的密度为1.29kg/m3.g取10N/kg,则系于地面拉住标语的细绳的拉力为:( )
A.103.2N B.90N C.13.2N D.193.2N
【答案】C
【解答】解:F浮=ρgv=1.29kg/m3×10N/kg×8m3=103.2N
G=Mg=9kg×10N/kg=90N
根据力的平衡得:F拉=F浮力﹣G=103.2N﹣90N=13.2N
故选:C。
15.(2023秋 拱墅区校级月考)如图所示,一木块漂浮于50℃的KNO3饱和溶液中,当温度改变时(不考虑由此引起的木块和溶液的体积变化),木块浸入液体的体积增大.
(1)由此推断出温度的改变方式是 降低 (填“升高”、“不变”或“降低”)
(2)同时观察到烧杯底部KNO3晶体 增多 (填“增多”、“不变”或“减少”).
(3)导致木块浸入液体体积增大的原因是 硝酸钾的溶液中有溶质析出,溶液的密度减小 .
【解答】解:(1)当温度降低时,硝酸钾的溶解度降低,会有溶质析出,溶液的密度减小.
而浮力不变,所以V排增大.故答案为:降低;
(2)温度降低,硝酸钾的溶解度减小,有溶质析出,所以烧杯底部晶体增多.故答案为:增多.
(3)温度降低时,硝酸钾的溶解度降低,会有溶质析出,溶液的密度减小.
而浮力不变,所以V排增大;
故答案为:硝酸钾的溶液中有溶质析出,溶液的密度减小.
16.(2023秋 杭州月考)如图所示,台秤上放置一个装有适量水的烧杯,已知烧杯和水的总重力为2N,将一重力为1.2N的长方体实心物块A用细线吊着,将其一半浸入水中,台秤的示数为3N,则A受到的浮力为 1 N,长方体实心物块A的密度为 600 kg/m3。
【解答】解:
(1)长方体实心物块A的一半浸入水中时,台秤的示数F示=G总+F压,
所以长方体实心物块A对水向下的作用力:
F压=F示﹣G总=3N﹣2N=1N,
根据力的作用的相互性可知,长方体实心物块A受到的浮力:F浮=F压=1N;
(2)由F浮=ρ水gV排得,长方体实心物块A排开水的体积V排===1××10﹣4m3,
长方体物块的A的体积V=2V排=2××10﹣4m3,
长方体物块的A的密度===600kg/m3。故答案为:1;600。
17.(2022秋 嵊州市期末)如图甲所示,水平放置的长方体容器里有一个边长为10厘米的立方体物块M,M与容器底部不密合。以5克/秒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。
(1)物块M的密度比水的密度 小 。(选填“大”或“小”)
(2)当t=40秒时,物块M受到的浮力为多少牛?
(3)当t=140秒时,容器底部受到水的压力为多少牛?
【解答】解:
(1)以5克/秒的恒定水流向容器内注水,由图象可知:前40s水的深度变化较快,40s以后水的深度变化较慢,由于8cm小于立方体物体的边长,所以水深8cm时没有全部浸没,物体M处于漂浮状态,由浮沉条件可知物块M的密度比水的密度小;
(2)立方体物块的边长a=10cm=0.1m,
当t=40秒时,物块M受到的浮力为:
F浮=ρ水gV排=ρ水ga2h=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.1m)2×8×10﹣2m=8N;
(3)由于物体漂浮,所以物体的重力等于物体受到的浮力,即G=F浮=8N,
当t=140s时,注入水的质量为:
m水=vt=5g/s×140s=700g=0.7kg,
注入水的重力为:G水=m水g=0.7kg×10N/kg=7N;
因为容器是柱形容器且物块在水中漂浮,所以此时水对底部的压力为:
F=G水+GM=7N+8N=15N。
三.浮力的利用(共3小题)
18.(2023秋 西湖区校级月考)下列说法正确的是( )
A.图甲中橡皮泥船采用改变自重的办法来增加载货量
B.图乙中“蛟龙号”从海面潜入7000m深的海底是通过改变浮力大小来实现的
C.图丙中密度计在两种液体中所受浮力F甲=F乙,两种液体的密度ρ甲>ρ乙
D.图丁同一鸡蛋浸没在液体中,液体密度越大鸡蛋受到的浮力越大
【答案】D
【解答】解:
A.图甲中橡皮泥船采用空心的办法增大排开水的体积,从而增大浮力来增加橡皮泥船的载货量,故A错误;
B.图乙中“蛟龙号”从海面潜入7000m深的海底是通过改变自身重力来实现的,故B错误;
C.图丙中密度计在两种液体中均漂浮,受到的浮力和自身的重力相等,由于密度计的重力不变,所以浮力关系为F甲=F乙,由图可知V排甲>V排乙,由F浮=ρgV排可得,两种液体的密度ρ甲<ρ乙,故C错误;
D.根据阿基米德原理可知,浮力与液体的密度、排开液体的体积有关,图丁同一鸡蛋浸没在液体中,排开液体的体积相等,但浓盐水的密度大于水的密度,所以鸡蛋受到盐水的浮力大于受到水的浮力,即图丁同一鸡蛋浸没在液体中,液体密度越大鸡蛋受到的浮力越大,故D正确。
故选:D。
19.(2022秋 余姚市校级期末)如图所示,小球在绳子拉力作用下恰好浸没在水中,此时小球所受的浮力 大于 小球的重力(选填“大于”、“小于”或“等于”),剪断绳子后,小球上升过程中所受的浮力 变小 (选填“变大”、“变小”或“不变”,下同),水对烧杯底部的压强 变小 。
【解答】解:
(1)小球在绳子拉力作用下恰好浸没在水中,小球受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力作用,此时在竖直向下的拉力作用下处于静止,则根据物体受力平衡可知:F浮=G+F;所以,小球所受的浮力大于小球的重力。
(2)剪断绳子后,小球会上升,由于原来小球恰好浸没在水中,所以上升后就会露出水面,则上升过程中排开水的体积变小,根据阿基米德原理可知所受的浮力变小,水的液面下降,根据p=ρgh可知水对烧杯底部的压强变小。
故答案为:大于;变小;变小。
20.(2023秋 临海市月考)小明运用浮力相关知识制作了可以用来测量物体质量的“浮力秤”,其构造如图所示。称量时,把待测物体放入秤盘后,指针下降浮筒上升,静止后,待测物体的质量就可以通过指针在刻度盘上的位置反映出来。请你回答下列问题(不计细线、指针的质量以及线与滑轮的摩擦)
(1)刻度盘上质量刻度线,越上面的刻度线指示的质量值越 小 。(填“大”或“小”)
(2)已知浮筒的横截面积为10cm2,秤盘上没放物体时的,浮筒上表面距离水面的距离是5cm,若将待测物体放在秤盘上,浮筒静止时其上表面距离水面的距离是10cm。若浮筒始终漂浮,则待测物体质量为多少?
(3)若将原来的浮筒更换为长度相同、质量相同、横截面积更小的另一个浮筒,刻度面上的零刻度线应往上移还是往下移,请说明原因 上移,浮力不变,S减小,浮筒浸入深度增加,指针上移 。
【解答】解:(1)由图知当秤盘上的物体质量越大时,秤盘下降越多,指针下移越多,刻度盘上质量值越大,相反当秤盘上的物体质量越小时,秤盘下降越少,指针下移越少,刻度盘上质量值越小,所以刻度盘上质量刻度线,越上面的刻度线指示的质量值越小;
(2)已知S=10cm2=0.001m2,h1=5cm=0.05m,h2=10cm=0.1m,
物体的质量为:m物=Δm===ρ水ΔV排=ρ水SΔh=ρ水S(h2﹣h1)=1×103kg/m3×0.001m2×(0.1m﹣0.05m)=0.05kg=50g;
(3)当浮筒受到的重力和浮力是一对平衡力时,指针指的是零刻度线,根据题意,即是要使浮力不变,也就是在水的V排不变,根据V=Sh,当浮筒横截面积变小,h变大,也就是指针会上移。
答:(1)小;
(2)待测物体质量为50g;
(3)上移,浮力不变,S减小,浮筒浸入深度增加,指针上移。
四.探究影响浮力大小因素的实验(共1小题)
21.(2022秋 嘉兴期末)为了探究“浮力大小的影响因素”,小明用装有一定量沙子的玻璃瓶(带有密封盖)开展了如图所示的实验。
猜想1:浮力大小与物体的质量有关
清想2:浮力大小与物体排开液体的体积有关;
猜想3:浮力大小与液体的密度有关。
(1)为验证猜想1,小明将玻璃瓶中的沙子增加一部分,并擦干瓶外的水,按图A和D的操作得出浮力大小;再重复上述操作多次,若发现 浮力不变 ,可说明猜想1错误;
(2)为验证猜想2,可分析比较 BC或BD 两个实验(填字母);
(3)小明通过实验得到浮力大小与物体排开液体的体积和液体的密度有关。请判断E溶液的密度 大 水的密度。(填“大于”或“小于”)
【解答】解:(1)为验证猜想1,小明将玻璃瓶中的沙子增加一部分,并擦干瓶外的水,按图A和D的操作得出浮力大小,再重复上述操作多次,若发现浮力不变,可说明猜想1错误;
(2)为了验证猜想2,即探究浮力大小与排开液体的体积关系时,应该控制玻璃瓶的质量和液体密度相同,而改变排开液体的体积,故选实验BC或BD;
(3)根据F浮力=G﹣F拉可知,瓶子在E中受到的浮力大于在水中受到的浮力,而二者排开液体的体积相同。根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排可知,液体E的密度大于水的密度。
故答案为:(1)浮力;不变;(2)BC或BD;(3)大。
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