2024年中考物理一轮复习 考点精讲 学案 第12章 浮力（含答案）

第12章 浮力
【考情聚焦】
考试 命题 年份 重要考点 分值 题型 热度
2014~2023 比较浮力大小、探究影响浮力 大小的因素 3~6 选择题、 实验探究题、 计算应用题
利用浮力测密度
浮力的计算
课标 要求 1.通过实验认识浮力,探究浮力大小与哪些因素有关。 2.知道阿基米德原理,能运用物体的浮沉条件说明生产生活中的一些现象 (2022版课标与2011版课标要求基本相同)
【回归教材】
教材链接 人教:八下第十章P48~P60　教科:八下第十章P58~P65　北师大:八下第八章P75~P84
知识清单
考点1 浮力
1.定义:浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)对它 的力,这个力叫作浮力,方向 。
2.产生原因:浸没在液体中的物体,其上、下表面受到液体对它的压力 。F浮=F向上-F向下。
3.称重法测浮力:先在空气中用弹簧测力计测出物体重力G,再把物体浸在液体中读出弹簧测力计的示数F拉,则物体所受的浮力为F浮= 。
4.影响因素:物体在液体中所受浮力的大小,跟 和 有关,浸在液体中的体积越大,液体的密度越大,浮力就越 。
【提示】浸在液体中的物体不一定都受到浮力,如桥墩、拦河坝等,因其下底面同河床紧密黏合,水对它向上的压力F向上=0,故不受浮力作用。
【答案】考点1:1.向上　竖直向上
2.不同
3.G-F拉
4.它浸在液体中的体积　液体的密度　大
考点2 阿基米德原理
1.内容:浸在液体中的物体受到向 的浮力,浮力的大小 它排开的液体所受的重力。
2.公式
F浮= =m排g=
3.适用条件:物体受到液体或气体的浮力都可用阿基米德原理求解。
【提示】当物体浸没在液体中时,V排=V物;当物体的一部分浸在液体中,另一部分露在液面上时,V排【答案】考点2:1.上　等于
2.G排　ρ液V排g　液体　排开液体的体积　排开的液体所受的　排开的液体的
考点3 物体的浮沉条件及应用
1.物体的浮沉条件及判断
上浮 下沉 漂浮 悬浮 沉底
F浮① G物 F浮② G物 F浮③ G物 F浮④ G物 F浮+F支⑤ G物
ρ液⑥ ρ物 ρ液⑦ ρ物 ρ液⑧ ρ物 V排⑨ V物 ρ液⑩ ρ物 V排 V物 ρ液 ρ物 V排 V物
物体处于运动状态,受到的是非平衡力 是“上浮”的 最终状态 可以停留在液面下 任何地方且不触底 是“下沉”的最终状态
物体处于静止状态,受平衡力作用
2.浮力的应用
(1)轮船
①排水量:轮船排开水的 。
②原理:把密度大于水的材料做成空心,可以使排开水的体积增大,从而增大浮力。
③浮力的计算:F浮=m排g=G物。
(2)潜水艇:通过改变自身的 来实现浮沉。
(3)热气球和飞艇:充入的是密度比空气 的气体,利用充气和放气来控制体积,实现上升或下降。
(4)密度计:根据“物体漂浮时受到的浮力等于自身重力”和阿基米德原理F浮=G排=ρ液V排g制成。测量液体密度时,密度计浸入液体的体积越大,待测液体的密度就越小。
【答案】考点3:1.①>　②<　③=　④=　⑤=　⑥>　⑦<　⑧>　⑨<　⑩=　=　<　=
2.(1)①质量　(2)重量　(3)小
教材深挖
图说物理
教材图片 考查内容
如图,人之所以能浮在死海水面上,是因为人体密度① 海水密度。人静止时,人所受的浮力② 人所受的重力。(均选填“<”、“>”或“=”)
小明将自制的密度计分别放入盛有甲、乙两种液体的两个容器中,密度计两次静止时的情景如图所示,从小明观察到的现象可以判断:密度计两次静止时所受的浮力F甲③ F乙,两种液体的密度ρ甲④ ρ乙。(均选填“<”、“=”或“>”)
【答案】①<　②=　③=　④<
课堂延伸
1.(JKB教材八下P67“家庭实验室”改编)如图,小明自制了一个潜艇模型,为了让悬浮在水中的潜艇上浮,小明应该 (选填“向右拉”或“向左推”)注射器。在潜艇露出水面前,潜艇所受浮力 ,潜艇上表面所受液体压强 。(最后两空均选填“变大”、“变小”或“不变”)
2.(BSD教材八下P81“实验探究”改编)取一只鞋油管,一次将它挤瘪,另一次将它撑开,两次都拧紧盖后先后放入同一杯水中,如图所示。两次排开水的体积V甲和V乙的大小关系是V甲 V乙;两次所受的浮力F甲和F乙的大小关系是F甲 F乙。
3.(RJ教材八下P53“想想做做”改编)(多选)如图所示,把装有适量水(未满)的烧杯放在盘子里,再把空的饮料罐缓缓压入水中,在这个过程中 ( )
A.手对饮料罐的压力大小不变
B.烧杯中的水对烧杯底部的压力逐渐增大
C.烧杯底部对托盘的压力逐渐增大
D.水对饮料罐的浮力可能大于水所受的重力
【答案】课堂延伸1.向左推　不变　变小
2.小于　小于
3.BCD
核心突破
一、浮力的相关计算
方法归纳
方法 图示及公式 适用条件
公式法 F浮=ρ液gV排 已知ρ液、V排就可用
压力 差法 F浮=F上-F下 已知形状规则的物体的: (1)上下表面的压强及面积。 (2)上下表面的压力。 (3)上下表面积、浸入液体的深度和液体的密度。 注:满足一条即可
称 重 法 F浮=G物-F 已知物体的重力及在液体中受到测力计向上的拉力
平 衡 法 F浮=G物 适用于漂浮或悬浮的物体。 注:悬浮、沉底时,V排=V物; 漂浮时,V排例题1 如图所示,在容器底部固定一轻质弹簧,弹簧上端连有一边长为0.1 m的正方体物块A,当容器中水的深度为20 cm时,物块A体积的露出水面,此时弹簧恰好处于自然伸长状态。求:(ρ水=1.0×,g取10 N/kg)
(1)物块A受到的浮力;
(2)物块A的密度;
(3)往容器中缓慢加水,至物块A刚好浸没在水中,立即停止加水,弹簧伸长了3 cm,此时弹簧对木块A的作用力F。
变式训练
变情境 (变题型)(压力差法)边长为5 cm的立方体金属块,完全浸入水中,其上表面距离水面5 cm。则金属块上表面受到水的压力为 N;金属块下表面受到水的压力为 N;金属块受到的浮力为 N。(g取10 N/kg)
变设问 (平衡法)将一个质量为0.2 kg、体积为250 cm3的木块投入水中,g取10 N/kg。求:
(1)木块受到的重力;
(2)木块静止时受到水的浮力。
【答案】例1　(1)4 N　(2)0.4×103 kg/m3　(3)6 N
变情境　1.25　2.5　1.25
变设问　(1)2 N　(2)2 N
二、浮力的相关判断
例题2 (多选)甲、乙、丙、丁是四个体积、形状相同而材料不同的小球,它们在水中静止时的情况如图所示,则 ( )
A.所受浮力最小的是甲球
B.乙、丙两小球质量相同
C.乙、丙、丁所受浮力相同
D.所受浮力最小的是丁球
思维破冰　抓住题目中的条件(体积相等),运用阿基米德原理F浮=ρ液V排g可比较浮力的大小;物体漂浮或悬浮时,浮力等于自身的重力,可以根据G=mg比较小球的质量关系。
变式训练
变情境 (相同物体,不同液体)如果将同一个鸡蛋先后放入密度分别为ρ甲、ρ乙的两杯盐水中,鸡蛋静止时的状态如图所示,所受的浮力分别为F甲、F乙,下列判断正确的是 ( )
A.ρ甲<ρ乙　F甲=F乙
B.ρ甲<ρ乙　F甲C.ρ甲>ρ乙　F甲=F乙
D.ρ甲>ρ乙　F甲>F乙
【答案】例2　ABC
变情境　A　
【实验探究】
实验导航
实验1　探究浮力的大小与哪些因素有关
【实验装置】
【实验方法】
(1)探究浮力与物体浸在液体中的体积关系(控制液体 不变,改变物体浸在液体中的体积)。
(2)探究浮力的大小与液体密度的关系(控制 不变,改变液体的密度)。
(3)探究浮力与浸没的深度的关系(控制液体密度不变,使物体浸没在液体的不同深度处)。
【实验原理】
用称重法计算浮力(F浮= )
【实验结论】
物体在液体中所受浮力的大小,跟它浸在液体中的体积有关、跟液体的密度有关;物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大,浮力就越大。
实验母题串考点
1.小丽同学用如图所示的实验装置来探究浮力的大小跟哪些因素有关。
☆制订计划与设计实验
(1)本实验主要用到的科学探究方法是 法。
(2)确定了测量浮力的方法:用弹簧测力计先测出物重G,接着将物体浸入液体中静止,读出测力计对物体的拉力F拉,可计算出物体所受浮力F浮。
其测量原理利用了 。
A.F浮与G是一对平衡力
B.F浮与G是相互作用力
C.F浮与F拉是相互作用力
D.F浮、F拉和G是一组平衡力
☆进行实验与收集数据
(3)小丽测量物块重力时的数据如图a所示,则物块的重力为 N。
(4)接下来小丽继续完成相关实验,其测量数据如图所示,则物块浸没在水中时受到的浮力为 N。
☆分析论证
(5)分析a、b、c三次实验可知:浸在液体中的物体受到浮力的大小与 有关。
(6)若要探究浸没在液体中的物体受到浮力的大小与浸没深度的关系,可选用 图进行分析比较。
(7)分析a、d、e三次实验可知:浸在液体中的物体受到浮力的大小与 有关。
☆评估
(8)若先完成实验c,再完成实验a,则测得的浮力将 (选填“偏大”或“偏小”)。
拓展设问
(9)根据以上测得的数据,可以计算出该物块的密度是 kg/m3,液体的密度为 kg/m3。(已知ρ水=1.0×103 kg/m3)
【答案】实验导航　实验1　(1)密度　(2)物体浸在液体中的体积
【实验原理】G-F示
实验母题串考点
1.(1)控制变量　(2)D　(3)2.4　(4)1　(5)物体排开液体的体积　(6)a、c、d　(7)液体的密度　(8)偏大　(9)2.4×103　0.8×103
实验导航
实验2　探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
【实验装置】
【实验器材】
弹簧测力计、溢水杯、小桶等
(1)弹簧测力计的使用和读数。
(2)正确使用溢水杯(溢水杯必须装满,达到溢水口)。
【实验过程】
(3)测量物体排开液体的重力的方法(先测出 的重力G1,再测出 的重力G2,则排开的液体所受重力G排= )。
(4)用称重法测浮力(F浮=G-F拉)。
【实验结论】
浸在液体中的物体所受浮力的大小 它排开的液体所受的重力。
实验母题串考点
2.图1是亮亮同学利用弹簧测力计、溢水杯、金属块、小桶和水探究浮力大小与排开液体所受重力的关系的过程情景,其测量数据如图甲所示。
☆制订计划与设计实验
(1)要想测出金属块排开水的重力,溢水杯内水面必须 。
(2)图1甲中实验操作顺序合理的是 。
☆进行实验与收集数据
(3)图1甲中金属块浸没在水中受到的浮力为 N,排开水的重力为 N。
(4)通过实验可初步得到结论:浸在液体中的物体,受到的浮力大小等于 。
☆分析论证
(5)将烧杯中的水换成浓盐水,图1乙中弹簧测力计的示数F (选填“>”、“<”或“=”)3 N。
(6)金属块 (选填“一定”或“不一定”)要浸没在水中。
☆评估
(7)实验后亮亮又用酒精和浓盐水代替水重复实验,重复实验的目的是 (选填“减小误差”或“寻找普遍规律”)。
拓展设问
(8)实验结束后亮亮想利用阿基米德原理测量金属块的密度,实验步骤如图2:
①让小空筒漂浮在盛满水的溢水杯中,如图2甲;
②将金属块浸没在水中,测得溢出水的体积为18 mL,如图2乙;
③将烧杯中18 mL水倒掉,从水中取出金属块,如图2丙;
④将金属块放入小空筒,小空筒仍漂浮在水面,测得此时溢出水的体积为36 mL,如图2丁。
请回答下列问题:
A.被测金属块的密度是 g/cm3。
B.在实验步骤③和④中,将沾有水的金属块放入小空筒,测出的金属块密度将 (选填“偏大”、“不变”或“偏小”)。
【答案】实验导航　实验2　(3)空桶　桶和溢出水　G2-G1
【实验结论】等于
实验母题串考点
2.(1)到达溢水杯的溢水口　(2)④①②③　(3)1　1　(4)它排开的液体所受的重力　(5)<　(6)不一定　(7)寻找普遍规律　(8)3　不变
【真题精粹】
命题点1 阿基米德原理及浮沉条件的应用(10年5考)
1.(2023·河北)(多选)柱状容器内加入浓盐水,把一枚土豆轻轻放入其中,静止时土豆漂浮在水面上,如图甲所示;向容器中缓慢注入清水,土豆逐渐下沉;注入适量清水时,土豆悬浮在盐水中,如图乙所示;继续注入清水,土豆沉到容器底部,如图丙所示。下列说法正确的是( )
A.漂浮在水面上时,土豆受到的浮力与其重力大小相等
B.悬浮在盐水中时,土豆的密度与此时盐水的密度相等
C.沉到底部后,土豆受到的浮力可能大于漂浮时受到的浮力
D.沉到底部后,继续注入清水,土豆受到的浮力不再变化
2.(2018·河北)(多选)水平桌面上放置一底面积为S的薄壁圆筒形容器,内盛某种液体,将质量分别为mA、mB、mC,密度分别为ρA、ρB、ρC的均匀实心小球A、B、C放入液体中,A球漂浮,B球悬浮,C球下沉,如图所示,它们所受的浮力分别为FA、FB、FC,下列选项正确的是 ( )
A.若mA=mB=mC,则FA=FB>FC
B.将C球截去部分后,剩余部分可能上浮
C.只取出A球,容器中液面的高度降低了
D.三球放入液体前后,液体对容器底部的压强变化了(mA+mB+)·
命题点2 浮力相关的两个实验(10年1考)
3.(2019·河北)小明用如图所示的装置探究“影响浮力大小的因素”。(已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)小明利用图甲所示的实验装置,将圆柱体合金块慢慢浸入水中时,根据测得的实验数据,作出了弹簧测力计示数F示与合金块下表面所处深度h的关系图像(如图丁中①所示),实验过程中合金块所受浮力的变化情况是 。请在图丁中画出F浮随h变化的关系图像。分析图像可知,浸在水中的物体所受浮力的大小跟它排开水的体积成 。
(2)将合金块分别浸没在水和某液体中(如图乙、丙所示),比较图甲、乙、丙可知: 。
(3)合金块的密度ρ合金= g/cm3。
(4)若用此合金块制成一空心合金球,当合金球恰好悬浮于图丙的液体中时,空心部分的体积是 cm3。
真题变式
小明同学想探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”。
(1)实验步骤如图1所示,甲、乙、丙、丁中的弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4,物体受到的浮力F浮=　　　　。
(2)小明利用三个不同物体a、b、c进行实验探究,实验数据如下表:
物体 a b c
物重G/N 1.2 2 2.4
物体浸没在 水中测力计 的示数F/N 0.7 1.4 1.7
浮力F浮/N 0.5 0.6 0.7
空桶重G0/N 0.6 0.6 0.6
桶与排开水 的总重G1/N 1.1 1.2 1.2
排开水重G排/N 0.5 0.6 0.6
分析表中物体a、b的实验数据,小明得出的结论是: 。
(3)小明在探究物体c所受浮力的实验中,排除各种测量误差因素的影响,发现物体c排开水的重力明显小于它所受的浮力,请分析实验操作中造成这种结果的原因: 。
(4)小张利用身边的器材对小明的实验进行改进:两个相同的弹簧测力计A和B、重物、溢水杯(由饮料瓶和吸管组成)、薄塑料杯(质量忽略不计)等器材,装置如图2所示。实验时小张逐渐向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,观察到弹簧测力计A的示数逐渐　　　　,弹簧测力计B的示数逐渐　　　　,若弹簧测力计A的示数变化量为ΔFA,弹簧测力计B的示数变化量为ΔFB,则它们的大小关系是ΔFA　　　　(选填“>”、“=”或“<”)ΔFB;
【评估】针对两种实验方案,小张实验装置的优点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
命题点3 浮力相关的综合计算(10年2考)
4.(2020·河北节选)边长a为20 cm的薄壁正方形容器(质量不计)放在水平桌面上,将质地均匀的实心圆柱体竖直放在容器底部,其横截面积为200 cm2,高度为10 cm,如图甲所示,然后向容器内缓慢注入某种液体,圆柱体始终直立,圆柱体对容器底的压力与注入液体质量的关系如图乙所示。当圆柱体刚被浸没时,求它受到的浮力。 (g取10 N/kg)
5.(2017·河北)如图所示,薄壁圆柱形容器置于水平地面,容器的底面积S=8×1 m2,容器高0.2 m,内盛0.17 m深的水。A1和A2为两个均匀实心立方体物块(不吸水),A1的质量为0.185 kg,A2的体积为3.2×10-4 m3。(已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)水对容器底部的压力为多少
(2)将A1浸没在水中,静止后受到容器底对它的支持力为0.6 N,求A1的体积。
(3)将A2缓慢浸入水中,当水对容器底部的压强最大时,A2的密度至少为多少
【答案】1.AB　2.ACD　
3.(1)先增大后不变　如图所示:　正比
(2)物体所受浮力与液体的密度有关　(3)4　(4)400
真题变式　(1)F1-F3　(2)物体浸在液体中所受浮力大小等于它排开液体所受的重力　(3)将物体c浸入水中之前,溢水杯中没有加满水(或排开的水没有全部流入小桶)　(4)变小　变大　=
【评估】能同步观察弹簧测力计A、B示数的变化
4.20 N
5.(1)13.6 N　(2)1.25×1 m3　(3)0.75×103 kg/m3
本章拓展 利用浮力测密度
方法突破
利用浮力测密度的三种方法
方法 图示 步骤
双 提 法 (ρ物>ρ液) “一提”解决质量: m石= “二提”解决体积: F浮=G石-F拉 V石=V排= =
石块密度表达式:ρ石=
三 提 法 (ρ物>ρ液) F水浮=G石-F1拉 =ρ水gV石……① F液浮=G石-F2拉 =ρ液gV石……②
液体密度表达式:ρ液=ρ水
一 漂 一 沉 法 “一漂”得质量: G泥=F浮 =ρ水g(V2-V1) m泥==ρ水(V2-V1) “一沉”得体积: V泥=V3-V1
橡皮泥密度表达式:ρ泥==ρ水
【典例分析】
1.小晴在沙滩上捡到一小块鹅卵石,想用学过的浮力知识测量它的密度,于是把它拿到了实验室。她设计的用弹簧测力计、烧杯、水、细线等工具测量的方案如下:
A.用细线将鹅卵石系在弹簧测力计下,测出鹅卵石的重力,记为G;
B.在烧杯内装入适量水,并用弹簧测力计提着鹅卵石,使它浸没在水中,记下弹簧测力计的示数F;
C.鹅卵石密度的表达式为ρ石=　　　　(用G、F和ρ水表示)。
【拓展训练】
2.小明在家里测量土豆的密度(大于水),找来一个不吸水的正方体木块、一个圆柱形容器,还有待测土豆(不吸水)、刻度尺、细线等。实验操作和分析如下:
(1)将正方体木块放入装有适量水(液体)的容器中,如图甲,待其静止后用刻度尺测出露出水面的高度h1;
(2)将土豆放在木块中央,如图乙,静止后测出木块露出水面的高度为h2。比较甲、乙两次实验,分析可知木块所受浮力大小与 有关;
(3)如图丙,用质量可忽略不计的细线将土豆系在木块中央,慢慢放入同一容器中(土豆在下面未触底),静止后测出木块露出水面的高度为h3,静止后土豆受到的重力和它受到的浮力 (选填“是”或“不是”)一对平衡力;
(4) 乙、丙两次实验中,木块静止后容器内水面高度 (选填“相同”或“不相同”);
(5)实验中,小明按照如图甲、丙、乙的顺序操作,则测出土豆的密度值与真实值相比 (选填“偏大”、“偏小”或“不变”),原因是 。
3.小红用刻度尺、细线、一个厚底薄壁圆柱形的杯子(杯壁厚度不计)和一桶水测出了一块矿石的密度,步骤如下,请把她的步骤补充完整并写出矿石密度的表达式。
(1)将装有适量水的杯子放入桶内的水中,使杯子竖直漂浮在水面上,如图甲所示,用刻度尺测得杯子外侧浸入深度为h1、杯内水深为h2。
(2)把矿石投入杯内水中,杯子依然竖直漂浮在水面上,如图乙所示,此时测得 和杯内水深为h4。
(3)已知水的密度为ρ水,则矿石密度表达式是　　　　。
【答案】1.
2.(2)排开液体体积　(3)不是　(4)相同　(5)偏大　土豆上附着了水
3.(2)杯子外侧浸入深度为h3　(3)ρ水
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