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人教版初中物理八年级下册
第十章 浮力
第一节 浮力
——2024届中考物理一轮复习进阶课件【人教版】
考情分析
1
基础知识整合
2
重点难点复习
3
基本方法与技能复习
4
典型例题复习
5
目录
考情分析
本专题主要考查浮力的认识及测量、阿基米德原理、物体沉浮条件及其应用、探究浮力大小与哪些因素有关、验证阿基米德实验等。
压强是初中物理力学中一个基础的物理量,需要学生理解浮力的产生原因、通过压力差法计算浮力以及浮力的决定因素,阿基米德原理的理解,物体的浮沉条件及应用(例如轮船、潜水艇、密度计、气球和飞艇等),浮力法测密度,如何通过称重法、压力差法、原理法、平衡法计算浮力等。
一、浮力
1.浮力
(1)定义:浸在液体中的物体受到竖直向上的力,这个力叫浮力。
(2)方向:总是竖直向上。
(3)公式:。
(4)施力物体:液体(或气体)。
基础知识整合
2.“称重法”测量浮力
如图所示,将物体浸在液体中静止时,对物体进行受力分析可知:F浮+F=G,即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求出物体浸在液体中时所受浮力的大小。
3.浮力产生的原因
图示 受力面 深度 压强 压力 原因
前、后 相等 相等 F前=F后,二者是一对平衡力 液体(或气体)对浸在其中的物体产生的向上的压力差
左、右 相等 相等 F左=F右,二者是一对平衡力 上、下 h上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。
说明:①浮力的大小与物体浸在液体中的体积V浸有关,跟物体的体积V物无关。②物体浸没时所受浮力与物体浸在液体中的深度无关。
二、阿基米德原理
1.实验:探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
(1)操作过程:
(2)实验结论: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。
(3)表达式:
注意:①注入溢水杯中的水的液面必须至溢水口,只有这样,溢出的水的体积才等于物体排开水的体积。
②必须保证物体排开的水全部流入小桶中,才会有物体所受的浮力等于溢出的水所受的重力。
③将物体浸入溢水杯时,要缓慢浸入手不要晃动,直至水不再流出为止,为了使实验精确,最好把弹簧测力计固定在铁架台上。
④为减小实验误差,应先测空小桶的重力,再测小桶和排开的水的总重力。
2.使用阿基米德原理的注意事项
(1)适用于液体,也适用于气体。
(2)V排是指被物体排开的液体的体积。
三、物体的沉浮条件及应用
1.物体的沉浮条件
上浮 下沉 悬浮 漂浮 沉底
2.物体沉浮条件的应用
应用 原理和特点
木船 物体的密度小于液体的密度,可以漂浮在液体的表面上,做成空心的以增大可利用的浮力
轮船 物体的密度大于液体的密度,做成空心的可以漂浮在液体的表面上,也增大了可以利用的浮力;轮船载重大小用排水量表示,指轮船按照设计要求满载货物时排开水的质量
潜水艇 通过水舱吸水和排水的方式改变自身重力来实现上浮和下沉
气球和飞艇 靠充入密度小于空气密度的气体(如热空气、氢气及氦气等)来工作
密度计 根据物体漂浮时的受力平衡及阿基米德原理制成,用来测定液体密度的仪器;液面所对密度计刻度越靠下,液体密度越大。
一、实验:探究浮力大小与哪些因素有关
1.实验器材:弹簧测力计、五块、一杯清水、一杯盐水。
2.实验操作:如图所示,按照a,b,c,d,e的顺序进行实验。
重点难点复习
3.实验结论
物体在液体中所受浮力大小跟浸入液体中的体积、液体密度有关,浸入液体中的体积越大、液体密度越大,物体所受浮力越大。
4.交流与反思
(1)用“称重法”计算浮力:
(2)a、b、c说明浮力大小与物体浸入液体中的体积有关。
(3)a、c、d说明浮力大小与深度无关。
(4)a、d、e说明浮力大小与液体密度有关。
二、利用浮力求或测物体密度
应用浮力求或测物体的密度有以下两种方法。
(1)称重法:把物体挂在弹簧测力计上,记下弹簧测力计的示数G,再把物体浸没在水中,记下弹簧测力计的示数G,再把物体浸没在水中,记下弹簧测力计的示数F,则。又因为,可推得,则,这种方法主要适用于求或测密度比水大的物体的密度。
(2)漂浮法:用量筒、水、待测物体(密度比水小)、细针测物体密度。在量筒中装入体积为V1的水,让物体漂浮在量筒中,记下此时水的体积V2,将物体用细针按压使物体完全浸入量筒的水中,记下此时水的体积V3,计算物体的密度。
一、判断物体是否受浮力?
判断物体是否受到浮力,一般要从产生浮力的原因考虑,如果物体下表面与液体或气体接触,即受到液体或气体对物体向上的压力,则物体受到浮力的作用;如果物体下表面紧贴容器底或与容器底连成一体,物体下表面与液体或气体无法接触,即液体或气体不能产生对物体向上的压力,则物体不受浮力的作用。
基本方法与技能复习
二、探究浮力的大小跟哪些因素有关?
浮力的大小与液体的密度和物体浸在液体中的体积有关,在实验分析和判断时要注意运用控制变量法。在使用“称重法”(即F浮=G-F拉)测浮力时,要注意不能让物体与容器底或侧壁接触,否则,所测浮力值可能偏大;计算时,要注意物体的重力G是不变的,但是F拉是可以变化的。
三、怎样解阿基米德原理的应用问题?
(1)阿基米德原理说明了浮力的三要素:浮力作用在浸入液体中的物体上,浮力的方向都是竖直向上的,浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。(2)公式,其中表示物体排开液体的体积。当物体浸没在液体中时,;当物体只有一部分浸没在液体中时。(3)阿基米德原理也适用于气体,此时物体排开气体的体积即为物体的体积,即,故计算公式为。
四、怎样解物体浮沉条件的应用问题?
轮船总漂浮在水面上,则;潜水艇是靠改变自身重力实现浮沉的;密度计工作时总漂浮在液体中,由可知,浮力大小不变;热气球是靠改变气球中空气的密度来改变自身的重力实现升降的。
1.2021年3月400米长的集装箱货轮“长赐”号搁浅堵在埃及苏伊士运河的水道上,造成全球贸易混乱。货轮被搁浅(大半身已被淤泥浸没)而不能浮起来,这是因为( )
A.有浮力,但浮力小于重力
B.有浮力,且浮力等于重力
C.货轮底部没有水进入,不产生向上的浮力
D.机器坏了,不产生浮力
典型例题复习
答案:C
解析:货轮被搁浅(大半身已被淤泥浸没),即货轮底部没有水进入,不产生向上的压力,只有向下的压力,根据
可知,浮力为零,即不受浮力。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
2.在一只烧杯内装有密度为 的液体A,在一只轻薄透明塑料袋中装有大半袋密度为 的液体B,按如图所示方式,用弹簧测力计吊住塑料袋并将塑料袋缓慢浸入液体A,测力计示数一直减小,当示数减为零时(塑料袋不接触杯底),有以下两个判断:(1)若 ,则袋内液面与袋外液面相平;(2)若 ,则袋内液面高于袋外液面。这两个判断( )
A.只有(1)正确
B.只有(2)正确
C.(1)(2)都正确
D.(1)(2)都不正确
答案:C
解析:当弹簧测力计的示数为零时 , 浮力为
重力为 ,则
故 ,若 ,则
即袋内液面与袋外液面相平,故(1)正确;
若 , , ,则
袋内液面高于袋外液面,故(2)正确。
故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
3.图示为“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验,其中a是塑料块,b是金属块,它们的重力和体积均不相等。根据图示中实验结果,一定能得出浮力的大小与以下哪个量有关( )
A.物体浸在液体中的深度 B.物体浸在液体中的体积
C.液体的密度 D.物体的密度
答案:B
解析:A.比较乙、丙两图知,都是a物体,重力和体积都相同,物体浸没在水中,排开水的体积相同,弹簧测力计的示数相同,浮力相同,说明浮力与物体浸在液体中的深度无关,故A不符合题意;
B.比较甲、乙两图知,都是a物体,重力和体积都相同,物体排开水的体积不同,弹簧测力计的示数不相同,浮力不相同,说明浮力与物体浸在液体中的体积有关,故B符合题意;
C.要探究浮力大小与液体的密度是否有关,需要控制物体排开液体的体积相同,改变液体的密度,由图知乙、丙排开液体的体积相同,但液体的密度液相同,不能探究浮力大小与液体的密度是否有关,甲乙丙与丁的液体密度不同,但排开液体的体积也不相同,不能浮力大小与液体的密度是否有关,故C不符合题意;
D.要探究浮力大小与物体的密度是否有关!需要控制液体的密度相同、排开液体的体积相同,改变物体的密度,但由于a、b物体的体积不同,不能控制物体排开液体的体积相同,不能探究浮力大小与物体的密度是否有关,故D不符合题意。
故选B。
4.某实验小组的同学运用下图器材进行“探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系”的实验。以下情况对他们得出实验结论没有影响的是( )
A.整个实验过程中弹簧测力计没有校零
B.溢水杯中的水没有装满
C.从溢水杯中溢出的水洒了一些在桌上
D.步骤C中石块触碰到了容器底部
答案:A
解析:A.整个实验中,弹簧测力计没有校零,则测力计的读数会偏大,但求浮力时,,排开液体所受的重力,所以未调零的测力计,对于浮力及排开液体所受重力的求解无影响,对实验结论无影响,故A符合题意;
B.溢水杯中的水没装满,对浮力的大小无影响,但排开水的重力变小,会造成排开水的重力小于浮力,故B不符合题意;
C.从溢水杯中溢出的水洒了一些在桌上,则排开的水的重力变小,浮力不受到影响,造成排开水的重力小于浮力,故C不符合题意;
D.步骤C中石块触碰到了容器底,则石块受到四个力:竖直向下的重力和竖直向上的浮力、拉力和容器底的支持力的作用,处于平衡,此时测力计的示数偏小,所测的浮力偏大,大于排开水的重力,故D不符合题意。
故选A。
5.如图所示,装满水的甲、乙两个相同水槽,放在水平桌面上。甲水槽内放一个质量较小的鸭子A,乙水槽内放一个质量较大的鸭子B,则下列说法正确的是( )
A.甲、乙两水槽底部受到水的压强大小相等
B.鸭子A、B受到浮力大小相等
C.甲、乙两水槽对水平桌面的压强大小不相等
D.鸭子A、B排出水的质量相等
答案:A
解析:A.甲、乙两个完全相同的水槽装满了水,玩具鸭放入后水的深度h仍然相同,根据可知,水对水槽底的压强相等,故A正确;
B.由于鸭子漂浮,浮力等于鸭子的重力,由于鸭子A的质量较小,重力小,受到的浮力也小,故B错误;
C.由于鸭子漂浮,根据漂浮条件和阿基米德原理可知G物=F浮=G排,即鸭子的重力与溢出水的重力相等,则整个装置的重力是相同的,对桌面的压力也是相同的,由可知,甲、乙两水槽对水平桌面的压强大小相等,故C错误;
D.由于鸭子漂浮,鸭子的重力与溢出水的重力相等,由于鸭子A的质量小于鸭子B的质量,根据可知,鸭子A的重力小于鸭子B的重力,所以鸭子A排开水的重力小于鸭子B排开水的重力,由可知,鸭子A排开水的质量小于鸭子B排开水的质量,故D错误。
故选A。
6.一潜水艇从A海域潜行至B海域执行任务,已知A海域和B海域海水的密度关系是 ,若潜水艇在A海域受到的重力为GA(含水舱),受到的浮力为FA,在B海域重力为GB(含水舱),受到的浮力为FB,则GA__________GB,FA__________FB(均选填“>”“=”或“<”)。
答案:<;<
解析:潜水艇从A海域潜行至B海域时,潜水艇处于悬浮状态,排开水的体积等于潜水艇的体积,且排开水的体积保持不变,
根据
因为 ,所以潜水艇在A海域受到的浮力FA小于在B海域受到的浮力为FB;潜水艇在A海域潜和B海域时都处于悬浮状态,浮力等于重力,所以在A海域受到的重力GA小于在B海域受到的重力GB。
7.如图所示,将同一金属块挂在弹簧测力计下,分别浸没在水和酒精两种液体中静止( , );甲图中弹簧测力计的示数为F1,乙图中弹簧测力计的示数为F2。金属块在两种液体中受到的浮力F随浸入液体中的深度h变化图像如图丙所示,a、b相应的倾斜直线与横轴夹角分别为α、β。则甲烧杯中所盛液体为__________;图像丙中 __________;金属块密度__________kg/m3。
答案:酒精;5:4;
解析:金属块在甲液体中受到的浮力为
在乙液体中受到的浮力为
则 ,又因为金属块浸没在两种液体中,排开液体的体积相同,
由 可知,甲液体的密度小于乙液体的密度,即甲烧杯中所盛液体为酒精,所以a、b分别对应酒精和水。
物体浸没在液体中受到浮力、重力、拉力作用,其关系为
浸没在酒精中 , ①
浸没在水中 , ②由①②联立解得: , ,所以
由图乙可知
由公式
可知,金属块密度为
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