广东省2024年中考物理一轮复习考点探究 学案 第9讲 浮力（含答案）

第9讲 浮力
【回归教材】
知识清单
考点1 浮力
1.定义:浸在液体中的物体受到的 的托力,这个力叫作浮力。
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 不同。
3.方向: 。
4.影响浮力大小的因素:物体受到的浮力大小与物体浸在液体中的 和液体的 有关;与物体的密度和物体浸没在液体中的深度无关。
考点公关
例题1 关于浮力的说法你认为不正确的是 ( )
A.将一石块抛入水中,石块在下沉过程中不受浮力
B.在水中上升的木块受到浮力
C.在海边游泳的人受到海水对他产生的浮力
D.在空中上升的氢气球受到空气对它的浮力
思路点拨
浮力产生的原因是浸在液体(气体)里的物体受到的向上和向下的压力存在着压力差,根据这个产生原因去分析此题。
【答案】1.向上
2.压力
3.竖直向上
4.体积　密度
例题1　A
考点2 阿基米德原理
1.内容:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力大小。
2.公式:F浮=G排=
3.变形公式:求液体密度ρ液=,求排开液体的体积V排=。(注意:阿基米德原理也可以用于计算物体在气体中所受的浮力大小)
考点公关
例题2 把一石块放入盛满酒精的杯子中溢出酒精24 g,把这石块放入盛满水的杯子中溢出的水的质量是( )
A.大于24 g B.等于24 g
C.小于24 g D.无法判断
思路点拨
首先判断石块的浮沉状态,获得V物与V排的关系;再根据阿基米德原理找到排出液体质量的表达式m排=ρ液V排;最后在V排相同的情况下,由ρ水>ρ酒精得到排出水的质量要大于排出酒精的质量。
【答案】2.ρ液gV排
例题2　A
考点3 物体的浮沉条件
上浮 下沉 漂浮 悬浮 沉底
F浮>G F浮实心体 ρ液>ρ物 ρ液<ρ物 ρ液>ρ物 V排处于动态(运动状态不断改变),受力不平衡 是“上浮”的最终状态 可以停留在液体的任何深度处 是“下沉”的最终状态
处于静态,受平衡力作用
考点4 物体的浮沉条件的运用
1.轮船:采用“空心”的方法来增大排开液体的体积从而增大浮力。轮船的满载排水量就是轮船满载时排开水的质量。
2.潜水艇:通过向水舱中充水或从水舱中排水来改变自身的重力,从而实现上浮、悬浮或下沉。
3.气球和飞艇:其气囊中充的是密度小于空气密度的气体,可以通过改变气球或气囊中气体的体积(或质量)来改变气球和飞艇受到的浮力大小,从而实现升降。
4.密度计:测定液体密度的仪器,在液体中处于漂浮状态,同一密度计漂浮在不同的液体中,受到的浮力相同,密度计浸入液体的体积越大(小),该液体的密度越小(大)。
考点公关
例题3 094型战略核潜艇是我国自主研发的目前国内最先进的核潜艇,下列有关该潜艇说法正确的是 ( )
A.核潜艇通过改变浮力大小来实现上浮和下沉
B.浸没在水中的核潜艇所受浮力的方向是竖直向下
C.浸没在水中的核潜艇下潜时,深度越深浮力越大
D.漂浮在水面的核潜艇所受的浮力与自身重力是一对平衡力
思路点拨
(1)核潜艇是通过改变自身重力来实现上浮和下沉的;(2)浸没在水中的核潜艇所受浮力的方向是竖直向上;(3)浸没在水中的核潜艇下潜时,排开水的体积不变,水的密度不变,根据F浮=ρ液gV排可知所受浮力的变化情况;(4)物体在两个力的作用下保持平衡,则这两个力是一对平衡力。
【答案】例题3　D
核心突破
物体的浮沉条件及其应用
例题 两个相同的实心小球,分别放入甲、乙两个装有不同液体的烧杯中,如图所示,此时小球受到的浮力分别为F甲、F乙,液体密度分别为ρ甲、ρ乙,则 ( )
A.F甲B.F甲>F乙　ρ甲>ρ乙
C.F甲=F乙　ρ甲=ρ乙
D.F甲=F乙　ρ甲>ρ乙
解题思维导图
变式训练
1.小明看到清淤作业人员正在将水塘底部的淤泥搬运到船上。他想:水面高度会变化吗 于是进行了探究:首先,将石块a放入装有水的烧杯中,如图所示;然后,将石块a从水中拿出并轻轻放在不吸水的木块b上,它们处于漂浮状态,则水面高度将( )
A.下降 B.上升
C.不变 D.无法判断
2.在研究物体浮沉条件时,实验小组的同学将一个新鲜鸡蛋投入清水中,逐渐向水中加盐并轻轻搅拌,使鸡蛋由沉底至悬浮最终处于漂浮状态。下列说法正确的是( )
A.鸡蛋在清水中受到的浮力大小等于重力
B.鸡蛋悬浮时受到的浮力大于受到的重力
C.鸡蛋在出水的过程中受到的浮力逐渐变大
D.鸡蛋悬浮与漂浮时受到的浮力大小相等
【答案】例题　D
变式训练　
1.B　【解析】 由图可知,b漂浮,=Gb,a沉底,+,即将石块a放在木块b上置于装有水的烧杯中,排开水的体积比原来大了,则水面高度将升高。
2.D　【解析】鸡蛋在清水中沉底时,受到的浮力小于重力,故A错误;根据物体在液体中的浮沉条件可知,鸡蛋悬浮时受到的浮力等于受到的重力,故B错误;鸡蛋在出水的过程中鸡蛋排开液体的体积变小,由F浮=ρ液gV排可知,鸡蛋所受浮力变小,直到受到的浮力等于受到的重力,鸡蛋最终漂浮在水面,故C错误;根据物体在液体中的浮沉条件可知:鸡蛋悬浮和漂浮在水面时,受到的浮力等于受到的重力,由于鸡蛋的重力不变,则鸡蛋悬浮与漂浮时受到的浮力大小相等,故D正确。
【实验探究】
回归教材——图说物理
教材图片 考查内容
如图,一重为0.5 N的鸡蛋沉在水底,向水中加入食盐并搅拌,鸡蛋仍沉在水底,此过程中鸡蛋受到的浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”);继续加入食盐并搅拌,鸡蛋上浮,上浮过程中鸡蛋受到的浮力 (选填“>”、“=”或“<”)0.5 N;最终静止时,鸡蛋排开的盐水所受重力 (选填“>”、“=”或“<”)0.5 N
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浮力F甲 (选填“<”、“=”或“>”)F乙,两种液体的密度ρ甲 ρ乙
【答案】变大　>　=　=　<
围绕课标——课标重点实验
实验导航
实验一:探究浮力的大小与哪些因素有关
实验步骤
(1)探究浮力大小是否跟物体浸没的深度有关。
如图所示,把弹簧测力计悬挂的物体浸没在同一种液体中,并分别停在液体内不同的深度,观察弹簧测力计的示数是否相同。
(2)探究浮力的大小是否跟物体浸在液体中的体积有关。
如图所示,把一个柱状物体竖直悬挂在弹簧测力计下,使物体浸在液体中的体积逐渐增大,观察弹簧测力计示数的变化。
(3)探究浮力大小是否跟液体的密度有关。
把悬挂在弹簧测力计下的同一物体先后浸没在不同液体的同一深度,观察弹簧测力计的示数变化。
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,受到的浮力就越大。
实验母题串考点
母题 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　。
(2)用弹簧测力计先测出物重G,接着将物体浸入液体中静止时,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,则物块浸没在水中受到浮力为 N。
分析与论证
(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
根据以上测得的数据,可以计算出该物块的密度是 kg/m3,e中液体的密度为
kg/m3。(已知ρ水=1×103 kg/m3)
【答案】(1)控制变量法
(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
拓展设问　2.4×103　0.8×103
实验导航
实验二:探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
实验步骤
(1)如图甲所示,用弹簧测力计测出物体所受的重力。
(2)如图乙所示,用弹簧测力计测出小桶所受的重力。
(3)如图丙所示,把被测物体浸没在盛满水的溢水杯中,读出这时弹簧测力计的示数。同时用小桶收集物体排开的水。
(4)如图丁所示,测出小桶和物体排开水所受的总重力。
实验结论
浸没在液体中的物体所受的浮力等于它排开液体所受到的重力。
实验误差分析
(1)先将物体放入水中测拉力,再测物体的重力(物体沾水所测重力偏大,所测浮力偏大)。
(2)先测桶和排开液体的重力,再测桶的重力(所测桶沾水重力偏大,所测排开液体的重力偏小)。
(3)溢水杯中没有装满水(所测排开液体的重力偏小)。
实验母题串考点
母题甲、乙两图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的重力的关系”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的水所受的重力,溢水杯内水面必须 。
(2)图甲中实验操作顺序合理的是　。
进行实验与收集数据
(3)图甲中金属块浸没在水中受到的浮力为 N,排开水受到的重力为 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它　。
分析与论证
(5)将烧杯中的水换成盐水,图乙中弹簧测力计的示数F (选填“>”、“<”或“=”)3 N。
(6)实验后小组成员又进行了交流,要验证阿基米德原理,金属块 (选填“一定”或“不一定”)要浸没在水中。
评估
(7)实验后该同学又用酒精和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”)。
【答案】(1)到达溢水杯的溢水口
(2)④①②③
(3)1　1
(4)排开的液体受到的重力
(5)<
(6)不一定
(7)寻找普遍规律
【真题精粹】
考向1 物体的浮沉条件应用(6年4考)
1.(2022·江西)如图所示,在家庭小实验中,某同学想让沉底的鸡蛋漂浮在水面上,下列操作可行的是 ( )
A.向杯子中加盐 B.向杯子中加水
C.倒出少量的水 D.轻轻摇晃杯子
2.(2020·江西)如图所示,A、B两物块以不同方式组合,分别静止在甲、乙两种液体中,由此可判断ρ甲 ρ乙;若A物块在两种液体中受到的浮力分别为F甲、F乙,则F甲 F乙。(均选填“>”、“<”或“=”)
3.(2019·江西)“远征号”潜水艇在南海执行任务,根据任务的要求,潜水艇需要在不同深度处悬浮,若海水密度保持不变,则下列说法错误的是 ( )
A.潜水艇排开海水的体积相等
B.潜水艇所受的重力大小不相等
C.潜水艇所受的浮力大小相等
D.潜水艇所受的浮力与重力大小相等
4.(2019·江西)(多选)只用量筒、长方体小木块、长细针、水、密度未知的盐水,能测出的物理量是(温馨提示:长方体小木块不吸水,ρ木<ρ水) ()
A.木块的质量 B.木块的密度
C.木块的高度 D.盐水的密度
5.(2023·济南)把一块石头和一个西红柿同时放入水中,它们静止时西红柿漂在水面上,而石头沉入了水底,如图所示。石头和西红柿在水中受到的浮力的大小相比较 ( )
A.石头受到的浮力更大些
B.西红柿受到的浮力更大些
C.石头和西红柿受到的浮力一样大
D.无法比较石头和西红柿受到的浮力大小
【答案】1.A　【解析】鸡蛋沉底,说明鸡蛋受到的浮力小于其重力,即F浮2.>　>
【解析】由于A、B两物块两次静止时分别处于漂浮和悬浮状态,所以受到的浮力都等于物块受到的重力,即F浮=G;由图知,物块A、B排开液体的体积V乙排>V甲排,由F浮=ρ液gV排可知ρ甲>ρ乙,图中A物块在两种液体中都浸没,排开液体的体积相同,根据F浮=ρ液gV排知,A物块在甲液体中受到的浮力大于A物块在乙液体中受到的浮力,即F甲>F乙。
3.B　【解析】潜水艇在不同深度处悬浮,排开海水的体积相同;根据阿基米德原理可得所受的浮力也相等;浮力等于重力,所以重力也相等。
4.ABD　【解析】用量筒可以用来测量小木块漂浮在水面上时排开水的体积,根据阿基米德原理计算出小木块受到的浮力,浮力等于重力,即可计算出小木块的质量,故A正确;然后用长细针将小木块压入水中,可测出小木块的体积,根据质量除以体积得出小木块的密度,故B正确;因为无法测量木块的底面积,因此无法测量木块的高度,故C错误;再用量筒测出小木块放入盐水中漂浮时的体积,根据阿基米德原理可计算出盐水的密度,故D正确。
5.A
考向2 浮力大小的影响因素(6年2考)
6.(2023·江西)【探究名称】探究浮力大小与物体的形状是否有关
【问题】某同学探究完浮力大小与液体密度和物体排开液体体积的关系后,还想知道浮力大小是否与物体的形状有关。于是,该同学进行了如下探究。
【证据】该同学用一块橡皮泥(不吸水)、一个弹簧测力计、烧杯、水和细线,按如下步骤进行实验。
①如图a所示,用弹簧测力计测出橡皮泥的重力为 N;
②如图b所示,将橡皮泥捏成实心长方体浸没在水中,读出弹簧测力计的示数;
③如图c所示,将同一块橡皮泥捏成实心圆柱体浸没在水中,读出弹簧测力计的示数;
④如图d所示,将同一块橡皮泥捏成实心球体浸没在水中,读出弹簧测力计的示数。
【解释】
(1)图b中橡皮泥受到的浮力大小为 N;
(2)由以上实验可知,浮力大小与物体的形状 。
【交流】
(1)本实验在其他因素都相同的前提下,只改变物体的形状来进行探究。在物理学中,这种研究方法称为 。
(2)在第④步实验中,将橡皮泥从图d位置向下移放到图e位置时,深度增加,橡皮泥所受浮力大小 (选填“变大”、“变小”或“不变”),说明浮力大小与 无关。
(3)若用刻度尺和弹性较好的橡皮筋来替代弹簧测力计,能否完成本实验的探究 。
【答案】6.【证据】①4
【解释】(1)2
(2)无关
【交流】(1)控制变量法
(2)不变　深度
(3)能
【解析】【证据】①由图可知,弹簧测力计的分度值为0.2 N,则橡皮泥的重力为4 N。
【解释】(1)由a图可知,物体的重力为G=4 N,由b图可知橡皮泥浸没在水中弹簧测力计的示数为F=2 N,则此时橡皮泥受到的浮力为F浮=G-F=4 N-2 N=2 N。
(2)由以上实验可知,同一橡皮泥捏成不同形状的物体浸没在水中,弹簧测力计的示数相同,根据称重法可知,受到的浮力相等,所以说明浮力大小与物体的形状无关。
【交流】(1)本实验在其它因素都相同的前提下,只改变物体的形状来进行探究。在物理学中,这种研究方法称为控制变量法。
(2)在第④步实验中,将橡皮泥从图d位置向下移放到图e位置时,深度增加,但水的密度、排开水的体积不变,由F浮=ρ液gV排可知它受到的浮力不变,根据F=G-F浮,弹簧测力计的示数不变,由此说明浮力的大小与深度无关。
(3)用刻度尺和弹性较好的橡皮筋来替代弹簧测力计,用橡皮筋吊着橡皮泥浸入水中,记录橡皮筋的长度,比较每次橡皮筋的长度可以知道拉力的大小,从而可以比较橡皮泥受到的浮力大小,所以能完成本实验的探究。
考向3 浮力的计算(6年1考)
7.(2021·江西)地球气候变暖,冰川熔化加剧,是造成海平面变化的原因之一。小明同学根据所学知识,通过比较冰川完全熔化成水后水的体积与冰川熔化前排开海水的体积,就能推断海平面的升降。如图所示,这是冰川漂浮在海面上的情景,若冰川的质量为m冰,海水的密度为ρ海,水的密度为ρ水,且ρ海>ρ水,g用符号表示。求:
(1)冰川熔化前受到的浮力;
(2)冰川熔化前排开海水的体积;
(3)冰川完全熔化成水后水的体积;
(4)推断海平面的升降,并说明理由。
8.(2023·宜宾)如图甲,用轻质细线将一不吸水的木块悬挂在弹簧测力计下,静止时测力计读数为3 N;如图乙,将该木块静置于平放的盛水容器中,木块有的体积露出水面;如图丙,用竖直向下的力F压该木块时,木块刚好全部浸入水中且静止。已知水的密度为1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。求:
(1)图乙中木块所受的浮力大小;
(2)木块的体积;
(3)木块的密度;
(4)图丙中F的大小。
【答案】7.【解】(1)因为冰川漂浮,所以冰川熔化前受到的浮力等于重力,即F浮=G=m冰g
(2)根据阿基米德原理F浮=ρ海V排g知,冰川熔化前排开海水的体积:V排====
(3)因为冰川熔化成水后质量不变,所以m水=m冰,若冰川中的冰全部熔化成水,水的体积:V水==
(4)因ρ海>ρ水,所以由V排=和V水=可知,V排8.【解】(1)由图甲可知,木块的重力G=3 N;图乙中木块为漂浮状态,所以木块受到的浮力F浮=G=3 N;
(2)图乙中木块排开水的体积:
V排===3×10-4 m3
由题意可知,V排=(1-)V木,
则:V木=V排=×3×10-4 m3=5×10-4 m3
(3)木块的质量:m===0.3 kg
木块的密度:ρ===0.6×103 kg/m3
(4)图丙中木块浸没时受到的浮力:
F浮1=ρ水gV排1=1×103 kg/m3×10 N/kg×5×10-4 m3=5 N
此时木块受平衡力,则:
F=F浮1-G=5 N-3 N=2 N
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