第九章 浮力
第一节 认识浮力
知能·提升训练
知能提升
1.浸在液体中的物体如果受到浮力作用,那么施力物体是( )
A.地球 B.物体本身
C.盛液体的容器 D.液体
2.如图情景中没有受到浮力的物体是( )
3.下列关于浮力的说法,正确的是( )
A.只有浸在液体里的物体才受到浮力,在空气中的物体不受到浮力
B.乒乓球和玻璃球浸在水中,乒乓球受到浮力,玻璃球不受浮力
C.物体浸在液体中,由于受到浮力,物体的重力要变小
D.铁球浸没在水中缓慢下沉时,弹簧测力计示数不变,说明铁球所受浮力不变
4.有一铜块挂在弹簧测力计上,将铜块浸入水中时,弹簧测力计的示数表示( )
A.铜块的体积
B.铜块的重力
C.铜块受到的浮力
D.铜块的重力与浮力之差
5.一个物理实验小组的同学利用一只可乐瓶与一只乒乓球做“研究浮力产生原因”的实验,如图所示。将一只塑料可乐瓶剪去底部,把一只乒乓球放在瓶内,从上面倒入水,观察到有少量水从乒乓球与瓶颈缝隙中流出(如图甲),但乒乓球并不上浮,这是因为 。若用手堵住瓶口(如图乙),可观察到乒乓球浮起,这是因为 。
6.如图所示,浸没在水中小球所受浮力的方向应为图中 的方向(选填序号),这是因为 。
7.用一弹簧测力计挂着一实心圆柱体,圆柱体的底面刚好与水面接触(未浸入水),如图甲,然后将其逐渐浸入水中,图乙所示是弹簧测力计示数随圆柱体逐渐浸入水中深度的变化情况,则圆柱体受到的最大浮力是 。
8.一正方体铁块,在水下某深度时,上表面受到15 N的压力,下表面受到20 N的压力,则此时铁块受到的浮力是 N;当铁块下沉到某位置时,上表面受到的压力增大为20 N时,下表面受到的压力是 N。
9.如图所示,画出气球在空中所受浮力的示意图。
10.下图为认识浮力的探究实验。
(1)将物体悬挂在弹簧测力计下端,如a实验所示,物重G= N。
(2)当用手向上托物体时,如b实验所示,手对物体向上的托力F= N。
(3)当物体浸入水后,如c实验所示。将c实验与a、b实验对照,说明水对物体也有向上的托力,即浮力。水对物体的浮力F浮= N。
(4)该实验是通过 物理方法,建立起浮力概念的。
探究创新
11.学过“浮力产生的原因”后,某同学知道了浸没在水中的物体,受到浮力的大小等于物体受到向上和向下的压力差,根据公式F=pS=ρ水ghS,由此猜想:“浸没在水中的物体受到浮力的大小应跟物体浸入液体中的深度有关”。现在请你设计一个实验方案,用实验结果检验这位同学的猜想对还是错,要求:(1)写出简要的实验步骤;(2)根据实验数据你怎样判断猜想的对错 请说明。
参考答案
知能提升
1.D 2.A 3.D 4.D
5.乒乓球不受浮力 乒乓球受到浮力的作用
6.1 浮力的方向总是竖直向上的
7.0.6 N
8.5 25
9.如图所示
10.(1)5 (2)3 (3)2 (4)对比
探究创新
11.(1)如图所示,先记下在空气中弹簧测力计的示数G1,用弹簧测力计挂着石块浸没在水中的不同深度,分别记下弹簧测力计示数G2、G3、G4。
(2)根据F浮=G1-G2(或G3、G4)比较G2、G3、G4大小关系即可。若G2、G3、G4相等则说明浸没在水中的物体受到浮力的大小应跟物体浸入液体中的深度无关;若G2、G3、G4不等则说明浸没在水中的物体受到浮力的大小应跟物体浸入液体中的深度有关。第三节 物体的浮与沉
知能·提升训练
知能提升
1.将一小石块浸没在水中,放手后小石块沉入水底,在小石块下沉过程中,下列分析正确的是( )
A.浮力变大 B.浮力变小
C.浮力大于重力 D.浮力小于重力
2.右图是体积相同的甲、乙、丙三个物体浸没在水中的浮沉情况,此时甲、乙、丙三个物体所受的浮力分别为F甲、F乙、F丙,则下面关系正确的是( )
A.F甲>F乙>F丙 B.F甲C.F甲=F乙=F丙 D.F甲=F乙>F丙
3.把重8 N、体积为1.0×10-3 m3的物体投入水中,当物体静止时,物体的状态和所受浮力是( )
A.漂浮,F浮=10 N
B.悬浮,F浮=8 N
C.漂浮,F浮=8 N
D.沉在水底,F浮=10 N
4.小关与同学们去游览桂林两江四湖,登上游船后,船会下沉一些,那么( )
A.船的重力将减小
B.水对船的浮力将减小
C.水对船的浮力将增大
D.水对船的浮力将保持不变
5. (2021·云南昆明中考)一个气球下挂一个铁块置于水中某一位置,处于静止状态,如图所示。现用手轻轻向下推一下气球,那么手离开气球后,气球和铁块的运动情况是( )
A.加速向下运动
B.匀速向下运动
C.减速向下运动
D.仍然处于静止状态
6.甲、乙两个完全相同的杯子盛有不同浓度的盐水,将同一个鸡蛋先后放入其中,当鸡蛋静止时,两个杯子中液面恰好相平,鸡蛋所处的位置如图所示,则( )
A.甲杯中的盐水密度较大
B.乙杯底部所受的液体压强较大
C.甲杯底部所受的液体压力较大
D.鸡蛋在乙杯中受到的浮力较大
7.某同学制作了如图所示的潜艇模型,下列说法错误的是( )
A.潜艇模型是通过改变潜艇的重力实现沉浮的
B.向内推注射器活塞,水会被压入试管中,可实现潜艇下沉
C.向外拉注射器活塞,试管内水量适当时,可实现潜艇悬浮
D.潜艇模型的试管上绕些铁丝,可保持试管稳定
8.在一根表面涂蜡的细木棍的一端绕着适量的铁丝,把它放到甲、乙、丙三种密度不同的液体中,木棍浸入液体里的情况如图所示,则木棍在三种液体里受到的浮力F的大小及三种液体密度ρ之间的关系,正确的是 ( )
A.F甲>F乙>F丙,ρ甲>ρ乙>ρ丙
B.F甲C.F甲=F乙=F丙,ρ甲>ρ乙>ρ丙
D.F甲=F乙=F丙,ρ甲<ρ乙<ρ丙
9.如图所示,一质量分布均匀的物体漂浮在水面上,有的体积露出水面,将露出水面部分切去后,剩余浸在水中的部分将( )
A.上浮 B.悬浮
C.下沉 D.无法确定
10.小明将重为3 N的石块挂在弹簧测力计下端,先后浸没在水和盐水中,石块静止时弹簧测力计的示数如图甲、乙所示,则石块在水中所受浮力为 N;从图中还可看出石块所受浮力的大小与液体的 有关。若剪断图中的细线,石块将 (选填“上浮”“悬浮”或“下沉”)。
11. (2021·云南中考)如图所示,水中有一支长14 cm、底部嵌有铁块的蜡烛,露出水面的长度为1 cm,点燃蜡烛,至蜡烛熄灭时,水对容器底部产生的压强 (选填“变大”“变小”或“不变”)。熄灭时蜡烛所剩长度为 cm。(ρ蜡=0.9×103 kg/m3)
12.“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 m3,空载时质量约为22 t,最大荷载240 kg。
(1)“蛟龙号”空载漂浮在水面上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 kg/m3,g取10 N/kg)
13.(2022·云南中考)研究物体的沉浮条件时,一实验小组将一质量为54 g的橡皮泥放入盛水的水槽中,橡皮泥下沉。老师请大家思考能否让橡皮泥漂浮在水面上呢 他们经过思考后将橡皮泥捏成了如图所示的厚度均匀的半球状“小碗”,将碗口朝上轻轻放在水面上,小碗漂浮。(ρ泥=1.2 g/cm3,ρ水=1.0 g/cm3,半球的体积公式是V=πR3, π取3,取1.65,g取10 N/kg)
(1)橡皮泥放入水槽前,水的深度是0.1 m,求水对水槽底部的压强。
(2)求橡皮泥的体积。
(3)橡皮泥“小碗”漂浮在水面上受到的浮力是多少
(4)橡皮泥“小碗”的厚度d要满足什么条件,才能够漂浮在水面上
探究创新
14.小明和小华用如图所示的器材做探究物体浮沉条件的实验。请在下面横线上填入相应的正确内容。
(1)他们首先探究物体下沉的条件,过程如下:
A.将部分螺母放入塑料瓶中,旋紧瓶盖,浸没水中松手后,观察到小瓶下沉。
B.取出小瓶, 。
C.将小瓶挂在弹簧测力计下,见图a,测出其重力为 N。
D.将小瓶浸没在水中,弹簧测力计示数见图b,则小瓶受到的浮力为 N。
E.分析比较数据得出物体下沉的条件是 。
(2)他们接着探究物体上浮的条件,过程如下:
A.取出小瓶, ,旋紧瓶盖并用毛巾将小瓶外部的水擦干。
B.用弹簧测力计测出空瓶的重力。
C.将小瓶浸没水中松手后,观察到小瓶上浮,在小瓶露出水面前,它受到的浮力为 N,依据是
。
D.分析比较数据得出物体上浮的条件是 。
参考答案
知能提升
1.D 2.C 3.C 4.C 5.A 6.B 7.B 8.C 9.A
10.1 密度 下沉
11.变小 4
12.(1)2.2×105 N (2)7.76 m3
13.(1)1 000 Pa (2)45 cm3
(3)0.54 N (4)小于1.35 cm
探究创新
14.(1)用布把小瓶擦干 2.4 0.6 重力大于浮力
(2)取出螺母 0.6 小瓶排开水的体积不变 重力小于浮力第二节 阿基米德原理
知能·提升训练
知能提升
1.如图所示,把锥体浸没在水中,当锥尖朝上和朝下时,锥体受到的浮力( )
A.锥尖朝上时大
B.锥尖朝下时大
C.一样大
D.一样大,但等于零
2.如图所示,悬吊的实心金属球缓慢浸没于倾斜的盛满水的大烧杯中,沉到底部,则从大烧杯中溢出的流入小烧杯中的水和此金属球的关系是( )
A.两者体积相等,水的质量较小
B.两者体积相等,水的质量较大
C.两者体积不相等,但是质量相等
D.两者体积不相等,质量也不相等
3.在浅海中潜入海底观光是人们旅游休闲的方式之一。人从水下2 m继续下潜的过程中受到海水的浮力和压强变化的情况是( )
A.浮力逐渐变小 B.浮力逐渐变大
C.压强逐渐变小 D.压强逐渐变大
4.如图所示,用量筒和水测量小石头体积时,小石头在水里下沉的过程中,下列判断正确的是( )
A.水的密度变大
B.水对小石头的压强不变
C.小石头受到的浮力不变
D.量筒对桌面的压力变大
5.将质量为0.5 kg的物体,轻轻放入盛满清水的溢水杯中,溢出0.2 kg的水,则此物体受到的浮力是(g取10 N/kg)( )
A.5 N B.0.5 N C.2 N D.0.2 N
6.将两物体分别挂在弹簧测力计下,让它们同时浸没在水中时,两弹簧测力计示数的减小值相同,则这两物体必定有相同的( )
A.密度 B.体积 C.质量 D.重力
7.把一只盛有水的薄塑料袋用细线扎紧袋口,用弹簧测力计测得其重力为9 N,再将这个装水的塑料袋浸入水中,当弹簧测力计示数为7 N时,袋内水面与袋外水面相比较( )
A.塑料袋内水面比袋外水面高
B.塑料袋内水面比袋外水面低
C.塑料袋内水面与袋外水面相平
D.塑料袋内水面与袋外水面高低无法判断
8.下图是“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4.0 N、2.8 N和2.5 N。若盐水的密度为1.2×103 kg/m3,则下列结论正确的是( )
A.物体A的密度为3.2×103 kg/m3
B.实验乙中,物体A受到的拉力为1.0 N
C.实验丙中,弹簧测力计的示数比乙中小0.5 N
D.实验丁中,容器底部受到的物体A的压力等于0.3 N
9.体积为2×10-3 m3的金属块浸没在水中,受到浮力的大小为 N,方向竖直向 。距水面0.1 m深处水的压强为 Pa。(g取10 N/kg)
10.有一体积为0.2 m3的铁块,将它完全浸没在水池中,此时水的深度为1 m,则铁块受到的浮力是 N,水对池底的压强是 Pa。(g取10 N/kg)
11.翔翔在家探究鸡蛋受到的浮力大小与哪些因素有关,如图所示。请仔细观察图示并回答下列问题:
(1)从A、B两图可知,鸡蛋浸没在水中时受到的浮力大小是 N。
(2)根据B、C两实验,他就得出鸡蛋受到的浮力大小与液体的密度有关,你认为对吗 ,理由是 。
(3)在如图实验中,你还可以观察到什么现象 (写出一个) 。
12.今年“五一”节期间,小昭和妈妈到无锡旅游,买了一只宜兴茶壶,她听说宜兴茶壶是宜兴特有的泥土制成的,就想利用所学的物理知识测出这种泥土的密度。她用天平分别测得壶盖的质量为44.4 g,空茶壶的总质量为158 g,装满水后其总质量为650 g,然后再把壶盖浸没在盛满水的溢水杯中,测得溢出的水的质量是14.8 g。已知茶壶底与水平桌面的接触面积是60 cm2,则壶盖在溢水杯中受到的浮力是 N,茶壶装水前后对桌面的压强之差是 Pa,制成茶壶的泥土密度是 kg/m3。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
13.(2021·云南中考)某小组探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
图1
图2
(1)弹簧测力计使用前要先进行 。
(2)实验步骤如图1所示,甲、乙、丁、戊中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4。由图甲和丁可知物体受到的浮力F浮= 。
(3)以下选项中若 成立,则可以得出浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
A.F1-F2=F3-F4
B.F1-F3=F4-F2
C.F3-F2=F1-F4
(4)另一小组利用两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋(质量忽略不计)对实验进行改进,装置如图2所示。向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,观察到A的示数逐渐 ,B的示数逐渐 ,且A、B示数的变化量 (选填“相等”或“不相等”)。
(5)(多选)比较两种实验方案,改进后的优点是 。
A.弹簧测力计A的示数就是物体所受浮力的大小
B.实验器材生活化,测力计固定,示数更稳定
C.能同步观察弹簧测力计A、B示数的变化
14.如图所示,放在水平面上装满水的一溢水杯,水深为20 cm。弹簧测力计挂着重为10 N的物块。现将物块浸没在装满水的溢水杯中,静止后溢出水的质量为0.4 kg(g取10 N/kg)。求:
(1)弹簧测力计的示数;
(2)物体的密度。
15.用弹簧测力计悬挂一实心物块,物块下表面与水面刚好接触,如图甲所示。从此处匀速下放物块,直至浸没于水中并继续匀速下放(物块未与水底接触)。物块下放过程中,弹簧测力计示数F与物块下表面浸入水的深度h的关系如图乙。g取10 N/kg,水的密度是1.0×103 kg/m3。求:
(1)物块受到的重力;
(2)物块完全浸没在水中时受到的浮力;
(3)物块的密度。
16.如图所示,用细绳将质量为200 g的木块系住,使木块浸没在水中,当木块静止时细绳对木块的拉力为1 N,容器底部水的深度为20 cm,已知容器底面积为40 cm2,求:(g取10 N/kg)
(1)木块受到的浮力;
(2)水对容器底部的压力和压强。
探究创新
17.浸没在液体中的物体受到的浮力,实质上是由于液体对其上、下表面的压力不同造成的。在液体中,深度越深,液体压强越大,物体受到的压力也越大。浸没在液体中的物体所受到的浮力大小与浸没在液体中的深度是否有关呢 为探究这个问题,实验室准备了弹簧测力计、天平、石块、木块、细线、烧杯和水。请你根据需要选择器材,完成以下题目。
(1)提出问题:
(2)实验器材:
(3)实验步骤:
(4)分析与论证:
(5)交流与合作:与同学进行交流时,有同学提出实验过程中未保证物体“浸没”在水中,不能得到正确的结论。为什么
参考答案
知能提升
1.C 2.A 3.D 4.C 5.C 6.B 7.A 8.D
9.20 上 1.0×103
10.2 000 1×104
11.(1)0.5 (2)不对 实验中没有控制鸡蛋排开液体的体积相同 (3)浸没在水中的鸡蛋看起来比在空气中的大(或鸡蛋浸入盐水中的部分看起来比空气中的大)
12.0.148 820 3×103
13.(1)校零 (2)F1-F3 (3)B (4)变小 变大 相等 (5)BC
14.6 N 2.5×103 kg/m3
15.(1)18 N (2)8 N (3)2.25×103 kg/m3
16.(1)3 N (2)8 N 2 000 Pa
探究创新
17.(1)提出问题:浸没在液体中的物体所受浮力的大小与浸没的深度有关吗
(2)实验器材:弹簧测力计、石块、细线、烧杯、水。
(3)实验步骤:
①在烧杯中加适量水;
②用细线拴好石块,用弹簧测力计测出石块的重力;
③将石块浸没在水中,记录弹簧测力计的示数;
④多次改变石块浸没在水中的深度,分别记录弹簧测力计的示数。
(4)分析与论证:计算出石块浸没在水中不同深度所受的浮力,比较它们的大小。若相等,说明浸没在液体中的物体所受浮力与浸没深度无关;若不相等,说明浸没在液体中的物体所受浮力与浸没深度有关。
(5)交流与合作:因为只有“浸没”才能保证物体排开液体的体积不变。
