10.2 阿基米德原理 第2课时 浮力的计算 同步练 （含答案）2024-2025学年物理人教版八年级下册
文档属性
| 名称 | 10.2 阿基米德原理 第2课时 浮力的计算 同步练 （含答案）2024-2025学年物理人教版八年级下册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 193.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-01-15 22:07:33 | ||
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文档简介
第2课时 浮力的计算
浮力的计算
1.如图所示为跳水运动员从入水到露出水面的过程,其中运动员受到水的浮力不断增大的阶段是( )
A.①→② B.②→③
C.③→④ D.④→⑤
2.一个苹果的质量为160 g,密度约为0.8×103 kg/m3,苹果的体积是 m3,用手将苹果浸没在水中时,苹果受到的浮力是 N。(水的密度为1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
3.将物块竖直挂在弹簧测力计下,在空气中静止时弹簧测力计的示数F1=2.6 N。将物块的一部分浸在水中,静止时弹簧测力计的示数F2=1.8 N,如图所示,已知水的密度ρ水=1.0×103 kg/m3,g取
10 N/kg。求:
(1)物块受到的浮力。
(2)物块浸在水中的体积。
4.如图甲,在水平桌面上放置一个底面积为100 cm2、质量为400 g的圆筒,筒内装有16 cm深的某种液体。弹簧测力计的下端挂着一个底面积为40 cm2、高为8 cm的金属柱,当金属柱从液面上方逐渐浸入液体中直到浸没时,弹簧测力计的示数F与金属柱浸入液体中的深度h的关系如图乙所示。(圆筒壁厚度忽略不计,筒内液体没有溢出,g取10 N/kg)
(1)当金属柱有一半的体积浸在液体中时,受到液体的浮力是多少
(2)圆筒内所装液体的密度是多少
(3)当金属柱有一半的体积浸在液体中时,圆筒对桌面的压强是多少
甲 乙
1.如图,为了验证阿基米德原理,小明在一只塑料袋(塑料袋很轻很薄)中装入大半袋水,用弹簧测力计测出盛有水的塑料袋所受重力的大小。再将塑料袋慢慢浸入水中,观察到弹簧测力计的示数变 ,说明盛水的塑料袋排开 越大,受到的浮力越大。继续将塑料袋慢慢浸入水中,当观察到 的现象时,弹簧测力计的示数为零,由此验证了阿基米德原理。小华准备将塑料袋装满水做同样的实验,操作时发现,塑料袋尚未完全浸入水中弹簧测力计的示数已为零,这是 的缘故。
2.如图甲所示,某正方体物块系在弹簧测力计下端,在空气中称量时弹簧测力计的示数是5 N,将其体积的浸入装水的容器中不动(不触底),如图乙,弹簧测力计的示数减少2 N,则物块浸没在水中受到的浮力为 N,物块的密度为 kg/m3。(水的密度为1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
甲 乙
3.如图甲所示,小聪课余时间用弹簧测力计做浮力实验。他用弹簧测力计挂着实心圆柱体,圆柱体浸没在水中且不与容器壁接触,然后将其缓慢拉出水面,弹簧测力计示数随圆柱体上升距离的变化情况如图乙,g取10 N/kg,水的密度为1.0×103 kg/m3,则圆柱体的重力为 N,圆柱体受到的最大浮力是 N。
甲 乙
4.如图所示,带阀门的圆柱形容器,底面积是200 cm2,装有12 cm深的水,正方体M的棱长为10 cm,重20 N,用细绳悬挂放入水中,有的体积露出水面。求:
(1)正方体M的密度。
(2)正方体M受到的浮力以及此时水对容器底部的压强。
(3)若从图示状态开始,通过阀门K缓慢放水,当容器中水面下降了2 cm时,细绳刚好被拉断,则细绳能承受的最大拉力。(g取10 N/kg,水的密度为1.0×103 kg/m3)
5.(科学探究)实验小组利用弹簧测力计、实心圆柱体A、烧杯等器材,探究浮力的大小跟哪些因素有关,如图所示。
① ② ③ ④
⑤ ⑥
(1)由图中数据可得②中圆柱体A受到水的浮力为 N。
(2)分析 三次实验,可知浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(3)比较③④两图,可知浮力大小与物体浸没的深度 。
(4)比较④⑤两图,可知浮力大小与 有关。
(5)如图⑥所示,圆柱体A所受浮力随其浸入深度h的变化图像是 (选填“a”或“b”),完全浸没时,圆柱体A所受的浮力是 N。
(6)圆柱体A的密度为 kg/m3。
【详解答案】
课堂达标
1.A
2.2×10-4 2 解析:由ρ=可得,苹果的体积:V===2×10-4 m3;用手将苹果浸没在水中后,V排=V=2×10-4 m3,则苹果浸没时受到的浮力为F浮=G排=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2×10-4 m3=2 N。
3.解:(1)由称重法可得物块受到的浮力:F浮=F1-F2=2.6 N-1.8 N=0.8 N。
(2)由F浮=ρ水gV排可得,物块浸在水中的体积:
V排===8×10-5 m3。
答:(1)物块受到的浮力为0.8 N;
(2)物块浸在水中的体积为8×10-5 m3。
4.解:(1)由图乙知,当h=0时,测力计的示数等于金属柱的重力,所以G=10 N,当金属柱有一半的体积浸在液体中时,h1=h=×8 cm=4 cm,此时拉力F1=6 N,金属柱受到的浮力:
F浮1=G-F1=10 N-6 N=4 N。
(2)当金属柱有一半的体积浸在液体中时,排开液体的体积:
V排1=S物h1=40 cm2×4 cm=160 cm3=1.6×10-4 m3,
由F浮=ρ液gV排得,圆筒内所装液体的密度:
ρ液===2.5×103 kg/m3。
(3)由ρ=得,液体的质量:m液=ρ液V液=2.5×103 kg/m3×100×10-4 m2×0.16 m=4 kg,
容器和液体的总重力:
G总=(m容器+m液)g=(0.4 kg+4 kg)×10 N/kg=44 N,
当金属柱的一半浸入液体中时,圆筒对桌面的压力:
F=G总+F浮1=44 N+4 N=48 N,
对桌面的压强:
p===4.8×103 Pa。
答:(1)当金属柱有一半的体积浸在液体中时,受到液体的浮力是4 N;
(2)圆筒内所装液体的密度是2.5×103 kg/m3;
(3)圆筒对桌面的压强是4.8×103 Pa。
课后提升
1.小 水的体积 袋内水面与烧杯中的水面相平 塑料袋中水没有装满
解析:在塑料袋慢慢浸入水里的过程中(袋内水面与烧杯中的水面相平之前),由于塑料袋排开水的体积增大,根据F浮=ρ水gV排可知,水对塑料袋的浮力F浮增大;弹簧测力计的示数F'=G-F浮,由于G不变、F浮增大,则弹簧测力计的示数将变小;当袋内水面与烧杯中的水面相平时,其排开水的体积等于袋内水的体积,即V排=V水,则排开水的重力等于袋内水的重力,即G排=G水,此时测力计的示数为零(F示=0),根据称重法测浮力可得塑料袋所受的浮力:F浮=G水;综上分析可得,F浮=G排,由此验证了阿基米德原理。小华将塑料袋装满水做同样的实验,塑料袋尚未完全浸入水中弹簧测力计的示数已为零,说明袋内水面与烧杯内水面已相平,由于塑料袋尚未完全浸入水中,所以塑料袋中水没有装满,水的上方有空气。
2.4 1.25×103 解析:在空气中称量时弹簧测力计的示数是5 N,则物块的重力G=F1=5 N,物块体积的浸入水中时,物块受到的浮力:F浮1=G-F2=ΔF=2 N;由F浮=ρ水V排g可得,此时物块排开水的体积:V排1==
=2×10-4 m3,则物块的体积:V=2V排1=2×2×10-4 m3=4×10-4 m3,所以物块浸没在水中受到的浮力:F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×4×10-4 m3=4 N;由G=mg=ρVg可得,物块的密度:ρ===1.25×103 kg/m3。
3.2.0 0.4 解析:由图乙可知,当上升高度为20 cm时,圆柱体脱离水面,弹簧测力计示数F示1=2.0 N,此时圆柱体处于空气中,圆柱体的重力G=F示1=2.0 N;由图乙可知,圆柱体上升高度在0~10 cm时,圆柱体完全浸没在水中,此时弹簧测力计示数F示2=1.6 N,此时圆柱体受到的浮力最大,其大小为F浮最大=G-F示2=2.0 N-1.6 N=0.4 N。
4.解:(1)正方体M的质量:
m===2 kg,
正方体的体积:V=L3=(10 cm)3=1 000 cm3=1×10-3 m3,
正方体的密度:
ρ===2×103 kg/m3。
(2)由于将正方体M用细绳悬挂放入水中,有的体积露出水面,则M排开水的体积:
V排1=(1-)V=×1×10-3 m3=8×10-4 m3,
正方体M受到的浮力:
F浮1=ρ水gV排1=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×8×10-4 m3=8 N。
设M放入水中后水深为h',则有Sh'=Sh+V排1,
则h'=h+=0.12 m+=0.16 m,
此时水对容器底部的压强:p=ρ水gh'=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.16 m=1.6×103 Pa。
(3)原来正方体M浸入水中的深度:
h1=(1-)L=×10 cm=8 cm,
水面下降2 cm时正方体M浸入水中的深度:
h2=h1-2 cm=8 cm-2 cm=6 cm,
则此时正方体M排开水的体积:
V排2=h2L2=6 cm×(10 cm)2=600 cm3=6×10-4 m3,
受到的浮力:F浮2=ρ水gV排2=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×6×10-4 m3=6 N,
当细绳刚被拉断时有Fmax+F浮2=G,
所以细绳能承受的最大拉力:
Fmax=G-F浮2=20 N-6 N=14 N。
答:(1)正方体M的密度为2×103 kg/m3;
(2)正方体M受到的浮力为8 N,此时水对容器底部的压强为1.6×103 Pa;
(3)细绳能承受的最大拉力为14 N。
5.(1)0.8 (2)①②③ (3)无关
(4)液体的密度 (5)a 1.2
(6)3×103
解析:(1)由称重法测浮力可知,②中圆柱体A受到水的浮力为F浮2=G-F2=3.6 N-2.8 N=0.8 N。(2)探究浮力大小与物体排开液体的体积的关系,要保持液体的密度不变,改变物体排开液体的体积,由图可知,①②③三次实验满足实验要求。(3)比较③④两图,液体密度和排开液体的体积相同,实心圆柱体A浸没的深度不同,弹簧测力计的示数不变,由称重法可知浮力不变,说明浮力大小与物体浸没的深度无关。(4)比较④⑤两图,圆柱体A排开液体的体积相同,液体的密度不同,弹簧测力计的示数不同,由称重法可知浮力大小不同,说明浮力大小与液体的密度有关。(5)因为在物体全部浸没前,物体浸入液体中的深度越深,排开液体的体积越大,浮力越大;物体全部浸没后,排开液体的体积不变,根据F浮=ρ液gV排可知,浮力不再变化;所以图像a符合圆柱体A所受浮力和其浸入深度的关系;图像b是弹簧测力计对圆柱体A的拉力随其浸入深度变化的图像,物体没有浸入到水中时的拉力即为物体的重力G=F=3.6 N;由图a可知,完全浸没时,圆柱体A所受的浮力是1.2 N。(6)圆柱体A完全浸没在水中时受到的浮力为F浮'=G-F3=3.6 N-2.4 N=1.2 N,根据阿基米德原理可知,圆柱体A的体积为V=V排===1.2×10-4 m3,圆柱体A的密度为ρ====3×103 kg/m3。
浮力的计算
1.如图所示为跳水运动员从入水到露出水面的过程,其中运动员受到水的浮力不断增大的阶段是( )
A.①→② B.②→③
C.③→④ D.④→⑤
2.一个苹果的质量为160 g,密度约为0.8×103 kg/m3,苹果的体积是 m3,用手将苹果浸没在水中时,苹果受到的浮力是 N。(水的密度为1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
3.将物块竖直挂在弹簧测力计下,在空气中静止时弹簧测力计的示数F1=2.6 N。将物块的一部分浸在水中,静止时弹簧测力计的示数F2=1.8 N,如图所示,已知水的密度ρ水=1.0×103 kg/m3,g取
10 N/kg。求:
(1)物块受到的浮力。
(2)物块浸在水中的体积。
4.如图甲,在水平桌面上放置一个底面积为100 cm2、质量为400 g的圆筒,筒内装有16 cm深的某种液体。弹簧测力计的下端挂着一个底面积为40 cm2、高为8 cm的金属柱,当金属柱从液面上方逐渐浸入液体中直到浸没时,弹簧测力计的示数F与金属柱浸入液体中的深度h的关系如图乙所示。(圆筒壁厚度忽略不计,筒内液体没有溢出,g取10 N/kg)
(1)当金属柱有一半的体积浸在液体中时,受到液体的浮力是多少
(2)圆筒内所装液体的密度是多少
(3)当金属柱有一半的体积浸在液体中时,圆筒对桌面的压强是多少
甲 乙
1.如图,为了验证阿基米德原理,小明在一只塑料袋(塑料袋很轻很薄)中装入大半袋水,用弹簧测力计测出盛有水的塑料袋所受重力的大小。再将塑料袋慢慢浸入水中,观察到弹簧测力计的示数变 ,说明盛水的塑料袋排开 越大,受到的浮力越大。继续将塑料袋慢慢浸入水中,当观察到 的现象时,弹簧测力计的示数为零,由此验证了阿基米德原理。小华准备将塑料袋装满水做同样的实验,操作时发现,塑料袋尚未完全浸入水中弹簧测力计的示数已为零,这是 的缘故。
2.如图甲所示,某正方体物块系在弹簧测力计下端,在空气中称量时弹簧测力计的示数是5 N,将其体积的浸入装水的容器中不动(不触底),如图乙,弹簧测力计的示数减少2 N,则物块浸没在水中受到的浮力为 N,物块的密度为 kg/m3。(水的密度为1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
甲 乙
3.如图甲所示,小聪课余时间用弹簧测力计做浮力实验。他用弹簧测力计挂着实心圆柱体,圆柱体浸没在水中且不与容器壁接触,然后将其缓慢拉出水面,弹簧测力计示数随圆柱体上升距离的变化情况如图乙,g取10 N/kg,水的密度为1.0×103 kg/m3,则圆柱体的重力为 N,圆柱体受到的最大浮力是 N。
甲 乙
4.如图所示,带阀门的圆柱形容器,底面积是200 cm2,装有12 cm深的水,正方体M的棱长为10 cm,重20 N,用细绳悬挂放入水中,有的体积露出水面。求:
(1)正方体M的密度。
(2)正方体M受到的浮力以及此时水对容器底部的压强。
(3)若从图示状态开始,通过阀门K缓慢放水,当容器中水面下降了2 cm时,细绳刚好被拉断,则细绳能承受的最大拉力。(g取10 N/kg,水的密度为1.0×103 kg/m3)
5.(科学探究)实验小组利用弹簧测力计、实心圆柱体A、烧杯等器材,探究浮力的大小跟哪些因素有关,如图所示。
① ② ③ ④
⑤ ⑥
(1)由图中数据可得②中圆柱体A受到水的浮力为 N。
(2)分析 三次实验,可知浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(3)比较③④两图,可知浮力大小与物体浸没的深度 。
(4)比较④⑤两图,可知浮力大小与 有关。
(5)如图⑥所示,圆柱体A所受浮力随其浸入深度h的变化图像是 (选填“a”或“b”),完全浸没时,圆柱体A所受的浮力是 N。
(6)圆柱体A的密度为 kg/m3。
【详解答案】
课堂达标
1.A
2.2×10-4 2 解析:由ρ=可得,苹果的体积:V===2×10-4 m3;用手将苹果浸没在水中后,V排=V=2×10-4 m3,则苹果浸没时受到的浮力为F浮=G排=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2×10-4 m3=2 N。
3.解:(1)由称重法可得物块受到的浮力:F浮=F1-F2=2.6 N-1.8 N=0.8 N。
(2)由F浮=ρ水gV排可得,物块浸在水中的体积:
V排===8×10-5 m3。
答:(1)物块受到的浮力为0.8 N;
(2)物块浸在水中的体积为8×10-5 m3。
4.解:(1)由图乙知,当h=0时,测力计的示数等于金属柱的重力,所以G=10 N,当金属柱有一半的体积浸在液体中时,h1=h=×8 cm=4 cm,此时拉力F1=6 N,金属柱受到的浮力:
F浮1=G-F1=10 N-6 N=4 N。
(2)当金属柱有一半的体积浸在液体中时,排开液体的体积:
V排1=S物h1=40 cm2×4 cm=160 cm3=1.6×10-4 m3,
由F浮=ρ液gV排得,圆筒内所装液体的密度:
ρ液===2.5×103 kg/m3。
(3)由ρ=得,液体的质量:m液=ρ液V液=2.5×103 kg/m3×100×10-4 m2×0.16 m=4 kg,
容器和液体的总重力:
G总=(m容器+m液)g=(0.4 kg+4 kg)×10 N/kg=44 N,
当金属柱的一半浸入液体中时,圆筒对桌面的压力:
F=G总+F浮1=44 N+4 N=48 N,
对桌面的压强:
p===4.8×103 Pa。
答:(1)当金属柱有一半的体积浸在液体中时,受到液体的浮力是4 N;
(2)圆筒内所装液体的密度是2.5×103 kg/m3;
(3)圆筒对桌面的压强是4.8×103 Pa。
课后提升
1.小 水的体积 袋内水面与烧杯中的水面相平 塑料袋中水没有装满
解析:在塑料袋慢慢浸入水里的过程中(袋内水面与烧杯中的水面相平之前),由于塑料袋排开水的体积增大,根据F浮=ρ水gV排可知,水对塑料袋的浮力F浮增大;弹簧测力计的示数F'=G-F浮,由于G不变、F浮增大,则弹簧测力计的示数将变小;当袋内水面与烧杯中的水面相平时,其排开水的体积等于袋内水的体积,即V排=V水,则排开水的重力等于袋内水的重力,即G排=G水,此时测力计的示数为零(F示=0),根据称重法测浮力可得塑料袋所受的浮力:F浮=G水;综上分析可得,F浮=G排,由此验证了阿基米德原理。小华将塑料袋装满水做同样的实验,塑料袋尚未完全浸入水中弹簧测力计的示数已为零,说明袋内水面与烧杯内水面已相平,由于塑料袋尚未完全浸入水中,所以塑料袋中水没有装满,水的上方有空气。
2.4 1.25×103 解析:在空气中称量时弹簧测力计的示数是5 N,则物块的重力G=F1=5 N,物块体积的浸入水中时,物块受到的浮力:F浮1=G-F2=ΔF=2 N;由F浮=ρ水V排g可得,此时物块排开水的体积:V排1==
=2×10-4 m3,则物块的体积:V=2V排1=2×2×10-4 m3=4×10-4 m3,所以物块浸没在水中受到的浮力:F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×4×10-4 m3=4 N;由G=mg=ρVg可得,物块的密度:ρ===1.25×103 kg/m3。
3.2.0 0.4 解析:由图乙可知,当上升高度为20 cm时,圆柱体脱离水面,弹簧测力计示数F示1=2.0 N,此时圆柱体处于空气中,圆柱体的重力G=F示1=2.0 N;由图乙可知,圆柱体上升高度在0~10 cm时,圆柱体完全浸没在水中,此时弹簧测力计示数F示2=1.6 N,此时圆柱体受到的浮力最大,其大小为F浮最大=G-F示2=2.0 N-1.6 N=0.4 N。
4.解:(1)正方体M的质量:
m===2 kg,
正方体的体积:V=L3=(10 cm)3=1 000 cm3=1×10-3 m3,
正方体的密度:
ρ===2×103 kg/m3。
(2)由于将正方体M用细绳悬挂放入水中,有的体积露出水面,则M排开水的体积:
V排1=(1-)V=×1×10-3 m3=8×10-4 m3,
正方体M受到的浮力:
F浮1=ρ水gV排1=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×8×10-4 m3=8 N。
设M放入水中后水深为h',则有Sh'=Sh+V排1,
则h'=h+=0.12 m+=0.16 m,
此时水对容器底部的压强:p=ρ水gh'=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.16 m=1.6×103 Pa。
(3)原来正方体M浸入水中的深度:
h1=(1-)L=×10 cm=8 cm,
水面下降2 cm时正方体M浸入水中的深度:
h2=h1-2 cm=8 cm-2 cm=6 cm,
则此时正方体M排开水的体积:
V排2=h2L2=6 cm×(10 cm)2=600 cm3=6×10-4 m3,
受到的浮力:F浮2=ρ水gV排2=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×6×10-4 m3=6 N,
当细绳刚被拉断时有Fmax+F浮2=G,
所以细绳能承受的最大拉力:
Fmax=G-F浮2=20 N-6 N=14 N。
答:(1)正方体M的密度为2×103 kg/m3;
(2)正方体M受到的浮力为8 N,此时水对容器底部的压强为1.6×103 Pa;
(3)细绳能承受的最大拉力为14 N。
5.(1)0.8 (2)①②③ (3)无关
(4)液体的密度 (5)a 1.2
(6)3×103
解析:(1)由称重法测浮力可知,②中圆柱体A受到水的浮力为F浮2=G-F2=3.6 N-2.8 N=0.8 N。(2)探究浮力大小与物体排开液体的体积的关系,要保持液体的密度不变,改变物体排开液体的体积,由图可知,①②③三次实验满足实验要求。(3)比较③④两图,液体密度和排开液体的体积相同,实心圆柱体A浸没的深度不同,弹簧测力计的示数不变,由称重法可知浮力不变,说明浮力大小与物体浸没的深度无关。(4)比较④⑤两图,圆柱体A排开液体的体积相同,液体的密度不同,弹簧测力计的示数不同,由称重法可知浮力大小不同,说明浮力大小与液体的密度有关。(5)因为在物体全部浸没前,物体浸入液体中的深度越深,排开液体的体积越大,浮力越大;物体全部浸没后,排开液体的体积不变,根据F浮=ρ液gV排可知,浮力不再变化;所以图像a符合圆柱体A所受浮力和其浸入深度的关系;图像b是弹簧测力计对圆柱体A的拉力随其浸入深度变化的图像,物体没有浸入到水中时的拉力即为物体的重力G=F=3.6 N;由图a可知,完全浸没时,圆柱体A所受的浮力是1.2 N。(6)圆柱体A完全浸没在水中时受到的浮力为F浮'=G-F3=3.6 N-2.4 N=1.2 N,根据阿基米德原理可知,圆柱体A的体积为V=V排===1.2×10-4 m3,圆柱体A的密度为ρ====3×103 kg/m3。