2024年湖北省武汉市中考物理复习课件 (共64张PPT) 第十讲 浮力

(共64张PPT)
第十讲　浮力
第1课时　浮力　阿基米德原理
目
录
1
回归教材 掌握必备知识
2
对照课标 突破核心考点
3
实验探究 一题三阶通关
通过实验，认识浮力。探究并了解浮力大小与哪些因素有关。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有关现象。
1．浮力的定义：浸在液体里的物体受到液体对它__________的力叫做浮力，同样，在气体中的物体，也受到______对它的浮力。
(1)浮力的施力物体是____________，浮力的方向总是__________的。
必备知识 认识浮力
1
向上托起
气体
液体或气体
竖直向上
(2)可用弹簧测力计测量浮力。比如：在弹簧测力计下悬挂一个铝块，测得重力为G，再将铝块浸没在水中，测得拉力为F示，则铝块此时受到浮力的大小等于弹簧测力计示数__________，公式表示为：F浮＝__________。
减小的值
G－F示
G = F0
F0
F示
F示
F浮
F示+F浮= G
2．浮力的产生原因：浸在液体(或气体)里的物体，其上下表面受到液体(或气体)对它的______不同。
液体(或气体)对物体向上和向下的压力差即为浮力，公式表示为：F浮＝F向上－F向下。
压力
柱形物体浸在液体中时，注意如图所示的两种特殊情形：
(1)漂浮：F向下＝0，则F浮＝F向上；
(2)沉底且与容器底密合：F向上＝0，则F浮＝0。
漂浮　密合
物体漂浮时，F浮=F向上。
3．浮力大小的影响因素：物体在液体中所受浮力的大小，跟____________
__________有关、跟____________有关，跟物体的密度______、跟物体浸没在液体中的深度______。
物体浸在液体
中的体积
液体的密度
无关
无关
对点练习1　两个物体分别挂在弹簧测力计上，将它们同时浸没在水中，发现两个弹簧测力计的示数不为零，但减小值相同。由此可以判断(　　)
A．两个物体一定处在液体中相同深度
B．两物体所受的浮力相同
C．在水中时，弹簧测力计示数是相同的
D．在空气中时，弹簧测力计示数是相同的
B
对点练习2　关于浸入水中的物体受到的浮力，下列说法正确的是(　　)
A．漂在水面的物体受到浮力，下沉的物体不受浮力
B．物体在水中的深度越大，受到的浮力越大
C．液体密度越大，物体受到的浮力越大
D．物体浸入水中的体积越大，受到的浮力越大
D
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______。
2．公式：F浮＝_______________________(适用条件：液体、气体)。
必备知识 阿基米德原理
2
重力
G排＝m排g＝ρ液gV排
【注意】 “浸在”包括：浸没，V排＝V物；部分浸入，V排＜V物。
对点练习3　教材习题改编在弹簧测力计下悬挂一个金属零件，弹簧测力计示数是7.5 N。当把金属零件浸没在水中时，弹簧测力计的示数是6.5 N，则金属零件受到的浮力是___N，其体积是__________m3。再将金属零件浸没在未知液体中，弹簧测力计的示数变为6.7 N，则未知液体的密度为___________kg/m3。(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g＝10 N/kg)
1
1×10－4
0.8×103
正方体实心铜块A和B、实心铝块C和D质量均相同，将铜块A和铝块C放入水中，铜块B和铝块D放入煤油中，如图所示。(已知铜的密度大于铝的密度，水的密度大于煤油的密度)则下列说法正确的是(　　)
A．铜块A所受浮力等于铝块C所受浮力
B．铜块B所受浮力大于铝块D所受浮力
C．铜块A所受浮力大于铜块B所受浮力
D．铝块C所受浮力等于铝块D所受浮力
核心考点 利用阿基米德原理比较浮力大小
1
C
点拨：根据阿基米德原理比较F浮时，需要已知ρ液和V排这两个量的大小关系：若ρ液一定，则V排越大，F浮越大；若V排一定，则ρ液越大，F浮越大。
将一半径为R的实心金属球，用细线拉着，匀速地放入水深为2R的盛水容器中，直至容器底部，水未溢出。下图能反映金属球从与水面刚接触开始至容器底部过程中所受浮力的大小F与金属球浸入水中深度h的关系的是(　　)
C
点拨：球匀速放入水中时,它浸入水中的深度变化是均匀的,但球面的对应半径先变大再变小,所以它排开水的体积的增加速度先变大再变小,根据阿基米德原理可知,它所受浮力增加速度也有同样的规律,表现在曲线中是斜率先变大再变小,最后完全沉没水中后就不变了。又因为金属是球形,所以曲线也应该是平滑的。
如图所示，一个棱长为10 cm的正方体竖直浸没在某液体中，上表面受到液体的压力F1为5 N，下表面受到液体的压力F2为13 N。下列说法错误的是(　　)
A．正方体受到的浮力为8 N
B．液体的密度为0.8×103 kg/m3
C．正方体上表面到液面的距离h1＝5 cm
D．液体对物体下表面的压强为1.3×103 Pa
核心考点 浮力产生的原因与阿基米德原理的相关计算
2
C
(2022·武汉)如图所示，三个相同的柱形容器中盛有体积相同的水或盐水，将重为3 N的圆柱体依次放入这三个容器中。(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g＝10 N/kg)下列说法错误的是(　　)
A．图乙和图甲中圆柱体下表面受到水的压力之差大于0.7 N
B．图丙和图乙中容器底上表面受到的压力之差等于0.1 N
C．图丙中盐水的密度是1.1×103 kg/m3
D．圆柱体的密度是3×103 kg/m3
B
如图甲所示，弹簧测力计下面挂一实心圆柱体，将圆柱体从盛有水的容器上方离水面某一高度处缓缓下降(其底面始终与水面平行，不计水面高度变化)，使其逐渐浸没入水中某一深度处。如图乙所示是整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的数据图象。(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g＝10 N/kg)
核心考点 浮力的测量与阿基米德原理的综合计算
3
(1)圆柱体的重力为____N，浸没在水中时受到的浮力为___N。
(2)圆柱体的密度为__________kg/m3。
(3)当圆柱体最终沉底静止后，弹簧测力计的示数变为0，此时圆柱体对容器底的压力为___N，压强为_____Pa。
12
8
1.5×103
4
200
F示为4 N
h
在“探究浮力的大小与哪些因素有关”时，同学们提出了如下的猜想：
A．可能与物体浸没在液体中的深度有关；
B．可能与物体的密度有关；
C．可能与物体的体积有关；
D．可能与物体浸在液体中的体积有关；
E．可能与液体的密度有关。
实验 探究浮力的大小与哪些因素有关
1
为了验证上述猜想，小明利用下列器材做了如图甲所示的实验，所用器材：体积相等的铁块、铜块(均为空心)，弹簧测力计，一杯水，一杯盐水，细绳。(ρ水＝1．0×103 kg/m3，g＝10 N/kg)
甲
(1)分析比较实验________________，可以验证猜想D是正确的。
(2)分析比较实验④⑤，可以验证猜想A是______的。
(3)分析比较实验⑥⑦可得：当______________________一定时，____________越大，则物体受到的浮力越大。
③④(或①③④)
错误
物体浸在液体中的体积
液体的密度
(4)同组的小丽通过比较⑤与⑥两次实验，发现弹簧测力计的示数不相等，于是认为猜想B是正确的。她的观点是______的，理由是_______________
_____________________________________________________________________________________________。
错误
浸在液体中的物体所受的浮力应等于物体浸入液体前后弹簧测力计的示数之差，不是物体浸没在液体中弹簧测力计的示数
(5)分析图中的实验数据，可以得出：步骤③中，铁块受到的浮力为___N；步骤④中，铁块下表面所受水的压力为___N。
(6)分析图中的实验数据，还可得出：铁块的密度为__________kg/m3；步骤⑦中盐水的密度为___________kg/m3。
1
2
1.5×103
1.2×103
(7)在实验中，当铁块从接触水面开始到浸没于水中，直至浸没到更深位置(未触底)的过程中，在图乙中能表示出铁块所受浮力F浮与浸入水中深度h关系的图线是____；能表示出弹簧测力计示数F拉与浸入水中深度h关系的图线是____。
乙
②
①
实验小组利用铁块、水、溢水杯、小桶、弹簧测力计等器材，探究浮力的大小与排开液体的重力的关系，如图甲所示。已知弹簧测力计在①②③④四个步骤中的示数分别为G物、F1、F2、G空桶。
实验 探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
2
(1)为了减小实验误差，最合理的操作步骤为__________(填序号)。
(2)按照最合理的操作顺序，当实验中的测量结果满足__________________
(用上述物理量符号表示)的关系式时，可初步得出结论：浸在水中的物体所受浮力的大小等于__________________________。
④①②③
G物－F1＝F2－G空桶
物体排开的水所受到的重力
(3)为了得到更普遍的结论，下列继续进行的操作中不合理的是____(选填字母代号)。
A．用原来的方案和器材多次测量求平均值
B．将水换成酒精
C．将铁块换成体积与其不同的铝块
A
(4)若用能够漂浮在水面的木块(不吸水)代替铁块做此实验，则步骤____需要改进，你的改进方法是____________________________。
(5)按最合理顺序操作，以下影响验证结果的是______(多选，选填字母代号)。
A．步骤①中溢水杯内未装满水
B．步骤②中铁块未浸没在水中
C．步骤②中铁块与容器底接触且对容器底有压力
D．步骤④中小桶内有少量水
②
把木块直接放入溢水杯中漂浮
AC
(6)另一实验小组利用两个相同的弹簧测力计A和B、溢水杯、薄塑料袋D(质量忽略不计)对实验进行改进，装置如图乙所示。
乙
①将装满水的溢水杯放在升降台F上，当逐渐缓慢调高升降台时，发现弹簧测力计A的示数______(选填“变大”“变小”或“不变”)，且其变化量______(选填“大于”“小于”或“等于”)B示数的变化量，从而证明了F浮＝G排。在这个过程中溢水杯E对升降台F的压力______(选填“变大”“变小”或“不变”)；
变小
等于
不变
A示数变化量等于浮力的变化
B示数变化量等于排出液体所受重力的变化
②上述实验也证明了阿基米德原理的成立________(选填“需要”或“不需要”)以物体全部浸入液体为前提，该实验方案的优点是________________
____________________________________(写出一条即可)。
不需要
可以随时观察比较
弹簧测力计A、B示数的变化量的关系
第十讲　浮力
第2课时 物体的浮沉条件
及应用
目
录
1
回归教材 掌握必备知识
2
对照课标 突破核心考点
浸在液体中的物体同时受到浮力和重力的作用，物体在液体中的浮与沉取决于______与______的关系，归根结底取决于____________与___________
的关系：
必备知识 物体的浮沉条件
1
上浮 下沉 悬浮 漂浮 沉底
浮力
重力
液体的密度
物体的密度
上浮 下沉 悬浮 漂浮 沉底
F浮____G F浮____G F浮____G F浮____G F浮＋FN____G
ρ液____ρ物 ρ液____ρ物 ρ液____ρ物 ρ液____ρ物 ρ液____ρ物
物体的运动状态不断改变，受非平衡力作用 物体可以停留在液面下任何位置处 是上浮的最终状态 是下沉的最终状态
物体处于静止状态，受平衡力作用
＞
＜
＝
＝
＝
＞
＜
＝
＞
＜
对点练习1　教材素材改编如图所示，放在同一水平桌面上的两个相同容器，分别盛有甲、乙两种液体，现将同一鸡蛋分别放入两容器中，当鸡蛋静止时两容器中液面相平，则鸡蛋所受浮力F甲____F乙，甲、乙两种液体对容器底部的压强p甲____ p乙。(均选填“＞”“＜”或“＝”)
＜
＜
对点练习2　跨学科·化学如图所示，有一物体悬浮在饱和的氯
化钠溶液中，小科在恒温条件下向溶液中加入少量氯化钠后充
分搅拌，物体将__________；小科继续往该烧杯中加入少量蔗
糖后充分搅拌，物体将______。(均选填“上浮”“下沉”或“继续悬浮”)
继续悬浮
上浮
【点拨】 在饱和氯化钠溶液中加入少量氯化钠，氯化钠不能溶解，溶液密度不变，物体排开液体的体积不变，根据阿基米德原理可知物体所受浮力的变化情况，再根据物体的浮沉条件判断物体的状态；继续往该烧杯中加入少量蔗糖后充分搅拌，蔗糖能溶解，溶液的密度变大，物体排开液体的体积不变，可再次根据阿基米德原理和物体的浮沉条件判断物体的状态。
对点练习3　一个重为2 N的物体，浸没在水中时受到的浮力为3 N，则它将______(选填“上浮”“下沉”或“悬浮”)，物体静止后所受到的浮力为___N。
上浮
2
必备知识 浮沉条件的应用
2
实例 原理和特点
轮船 把密度大于水的材料做成空心，增大其排开水的体积，从而增大浮力使其能够漂浮在水面上。轮船的大小用排水量表示，即轮船满载时排开水的______
潜水艇 通过向水舱中充水或排水来改变自身的______，从而实现上浮﹑悬浮或下潜
质量
重力
F浮= m排g，而 F浮=G，故轮船满载时排开水的质量：m排=m船+m货
实例 原理和特点
气球、飞艇 通过充入气体的密度______空气密度的方法，从而使其升空
密度计 在液体中处于______状态，受到的浮力等于重力。浸入液体的体积越大，说明液体的密度越____
盐水选种 配制盐水，使其密度______优质种子的密度而______劣质种子的密度
小于
漂浮
小
小于
大于
[密度计的刻度分布不均匀，自上而下刻度值逐渐增大]
对点练习4　原创妈妈生日那天，小红给妈妈煮饺子时发现，当把生饺子放入沸腾的水中后，生饺子下沉到锅底，当被煮熟后又上浮，最终漂浮在水面上。不考虑饺子的吸水性，下列分析错误的是(　　)
A．生饺子刚放入沸腾的水中时，受到的浮力小于它所受的重力
B．煮熟的饺子上浮过程中，受到的浮力大于它所受的重力
C．饺子在被煮熟的过程中，饺子受到的浮力大小不变
D．煮熟的饺子在水面漂浮时，受到的浮力等于它所受的重力
C
对点练习5　教材素材改编小红学习了浮力知识以后，对如图所示的热气球的运动产生了兴趣。以下是她对热气球运动所做的猜想，其中正确的是(　　)
A．热气球加速上升时，所受浮力大小等于重力大小
B．热气球悬在空中时，所受浮力大小大于重力大小
C．热气球是通过改变自身重力大小实现升降
D．热气球是通过改变浮力大小实现升降
C
对点练习6　(2023·泰州)2022年6月17日，我国第三艘国产航空母舰“福建号”成功下水，其满载时排水量为88 000 t，如图所示。该航母满载时，受到的浮力为__________N；当舰载机飞离航母后，航母所受浮力大小______，舱底所受海水压强大小______，此时航母排开的海水体积改变了26 m3，则该舰载机的质量是__________kg。(ρ海水＝1.0×103 kg/m3，g＝10 N/kg)
8.8×108
变小
变小
2.6×104
对点练习7　教材习题改编用同一简易密度计测量液体密度时，该密度计在液体中______(选填“漂浮”“悬浮”或“沉底”)。如图所示，若密度计所受浮力分别为F甲、F乙，两液体密度分别为ρ甲、ρ乙，则F甲____F乙(选填“＞”“＜”或“＝”，下空同)，ρ甲____ρ乙。
甲 　 乙
漂浮
＝
＜
如图所示，将甲、乙、丙三个体积相同的小球放入装有水的容器内，静止时的情形如图所示，请比较下列各物理量的大小关系(从大到小的顺序排列)：
(1)若三个小球受到的浮力分别是F甲、F乙、F丙，则：__________________；
(2)若三个小球排开水的质量分别是m甲排、m乙排、m丙排，则：_____________________；
核心考点 利用浮沉条件比较浮力大小
1
F乙＝F丙＞F甲
m乙排＝m丙排＞m甲排
(3)若三个小球的质量分别是m甲、m乙、m丙，则：_______________；
(4)若三个小球的密度分别是ρ甲、ρ乙、ρ丙，则：__________________。
m丙＞m乙＞m甲
ρ丙＞ρ乙＞ρ甲
如图所示，将甲、乙、丙三个质量相同的小球放入装有水的容器内，静止时的情形如图所示，请比较下列各物理量的大小关系(从大到小的顺序排列)：
(1)若三个小球受到的浮力分别是F甲、F乙、F丙，则：_______________；
(2)若三个小球排开水的质量分别是m甲排、m乙排、m丙排，则：_____________________；
(3)若三个小球的体积分别是V甲、V乙、V丙，则：__________________；
(4)若三个小球的密度分别是ρ甲、ρ乙、ρ丙，则：_______________。
F甲＝F乙＞F丙
m甲排＝m乙排＞m丙排
V甲＞V乙＞V丙
ρ丙＞ρ乙＞ρ甲
如图所示，将同一个小球分别放入甲、乙、丙三种不同液体中，静止时的情形如图所示。如果用ρ甲、ρ乙、ρ丙分别表示三种液体的密度，用F甲、F乙、F丙分别表示小球在三种液体中受到的浮力大小，则下列说法正确的是(　　)
A．ρ甲＞ρ乙＝ρ丙，F甲＞F乙＝F丙
B．ρ甲＝ρ乙＞ρ丙，F甲＝F乙＞F丙
C．ρ甲＞ρ乙＞ρ丙，F甲＝F乙＞F丙
D．ρ甲＜ρ乙＜ρ丙，F甲＞F乙＝F丙
C
利用浮沉条件比较浮力大小
情境(物体在液体中漂浮、悬浮、沉底) 等量关系 分析思路和方法
不同物体， 同一液体 物体体积相同时 ①根据阿基米德原理，利用V排比较F浮；
②根据浮沉条件，利用F浮比较G物；
③根据重力公式，利用G物比较m物，再根据密度公式，利用V物相同比较ρ物(或根据浮沉条件，利用ρ液相同比较ρ物)
不同物体，同一液体 物体质量相同时 ①根据浮沉条件，利用G物相同比较F浮；
②根据阿基米德原理，利用F浮比较V排；
③根据浸没和部分浸入，利用V排比较V物，再根据密度公式比较ρ物(或根据浮沉条件，利用ρ液相同比较ρ物)
同一物体，不同液体 物体质量、重力、密度、体积均相同时 ①根据浮沉条件，利用G物相同比较F浮；
②根据浸没和部分浸入，利用V物相同比较V排；
③根据阿基米德原理，利用F浮和V排比较ρ液(或根据浮沉条件，利用ρ物相同比较ρ液)
(2023·黄冈、孝感、咸宁)物理课上，老师将整个橙子放入水中，漂浮在水面上，如图甲。将其切成大小两块，再次投入水中，发现大块仍漂浮，小块缓慢沉入水底，如图乙。下列说法正确的是(　　)
A．整个橙子的密度等于水的密度
B．大块橙子受到的浮力大于其重力
C．小块橙子缓慢沉入水底的过程中受到的浮力逐渐变小
D．两块橙子受到浮力之和不可能大于整个橙子受到的浮力
D
(2023·荆州)如图甲所示的密闭容器，壁厚忽略不计。其底部是边长为5 cm的正方形，容器中装有高度为8 cm的水，此时水对容器底的压强为_____Pa。将容器倒置并使其在水中竖直漂浮，如图乙所示，容器内外水面的高度差为2 cm，该容器的质量为____g。(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g＝10 N/kg)
核心考点 浮沉条件与阿基米德原理的综合计算
2
800
50
(2023·齐齐哈尔)有甲、乙两个溢水杯，甲溢水杯中盛满酒精，乙溢水杯中盛满某种液体。将一个不吸收任何液体的小球轻轻地放入甲溢水杯中，小球浸没在酒精中，溢出酒精的质量是80 g；将小球从甲溢水杯中取出后擦干，再轻轻地放入乙溢水杯中，溢出液体的质量是80 g，小球露出液面的体积与浸入液体中的体积之比为1∶2。已知ρ酒精＝0.8×103 kg/m3，则小球的密度是___________kg/m3；乙溢水杯中液体的密度是___________kg/m3。
0.8×103
1.2×103
【点拨】由题意可知，小球漂浮在乙溢水杯中，由物体的浮沉条件可知：F浮乙＝G排乙＝m排乙g＝G球；小球浸没在甲溢水杯中，F浮甲＝G排甲＝m排甲g＝G排乙＝G球；由此可知，小球在甲中悬浮，小球的密度等于酒精的密度；小球浸入乙液体中的体积为小球体积的 ，则小球的密度等于乙液体密度的 。
一个质量为1 kg且质地均匀的长方体物块，底面是边长为10 cm的正方形。(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g＝10 N/kg)
(1)物块漂浮在水面上时，浸入在水中的体积占物块总体积的 ，此时物块所受到的浮力大小是多大？
解：物块漂浮在水面上时，由物体的浮沉条件可得，此时物块所受到的浮力：F浮＝G＝mg＝1 kg×10 N/kg＝10 N；
(2)用手缓慢下压物块，当物块上表面与液面刚好相平时，需要施加压力是多大？
解法1：当物块上表面与液面刚好相平时，受到的浮力：F′浮＝ρ水gV′排＝ρ水gV＝1．0×103 kg/m3×10 N/kg×1.25×10－3 m3＝12.5 N，此时施加的压力：F＝F浮′－G＝12．5 N－10 N＝2.5 N；
解法2：由力的平衡条件可知，需要施加压力等于刚浸没与漂浮这两个平衡状态下浮力的变化量，即F＝ΔF浮＝ρ水gΔV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×
×1.25×10－3 m3＝2.5 N。
本课时内容结束