第十讲 浮力
第1节 浮力及物体的浮沉条件(必考)
一、浮力
1.概念：浸在液体中的物体受到竖直向上的力.
2.产生的原因：浸没在液体中的物体，其上、下表面受到液体对它的压力不同.
3.决定浮力大小的因素：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.
二、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.
2.公式：F浮=G排=ρ液V排g.变形公式：ρ液==(求液体密度)；V排=(求排开液体的体积).
【特别提醒】(1)V排是表示被物体排开的液体的体积，而不是物体的体积，当物体全部浸没在液体中时，V排 =V物；当物体只有一部分浸入液体中时，则V排 ＜V物.(2)由F浮=G排=ρ液V排g可以看出，浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积这两个因素有关，而跟物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度、在液体中是否运动、液体的多少等因素无关.
【即时训练】
池塘中有一块体积为450 cm3的不规则石头，浸没在水中时受到的浮力为4.5N.(g取10 N/kg，ρ水=1.0×103 kg/m3)
三、物体的浮沉条件及其应用
1.物体的浮沉条件
(1)物体浸没在液体中时：①若 F浮G物，物体上浮；③若 F浮=G物，物体悬浮.
(2)对于漂浮在液面上的物体有F浮=G物.
【特别提醒】对于实心的物体，当物体漂浮于液面上时，物体排开液体的体积必然小于物体本身的体积，即V排ρ液.综上所述：当ρ物< ρ液时，物体漂浮；当ρ物= ρ液时，物体悬浮；当ρ物> ρ液时，物体下沉.
【即时训练】
一只轻质极薄的小塑料袋，袋内装满水(袋内无空气)且水的质量为200 g，将其浸没在水中，静止时如图所示，则此时盛水的小塑料袋受到了竖直向上的浮力作用，其大小为2N.(g取10 N/kg)
2.浮力的应用
(1)轮船：采用“空心”法来增大排开水的体积从而增大浮力，使其浮在水面上.
(2)潜水艇：通过向水舱中充水或排水来改变自身重力从而实现上浮、悬浮或下潜.
(3)气球和飞艇：通过填充密度小于空气的气体(氢气、热空气或氦气)，改变气球和飞艇中气体的体积，从而改变所受浮力的大小来实现升降.
(4)密度计：利用物体漂浮在液面的条件工作.测量液体密度时，密度计浸入液体的体积越大，表明待测液体的密度越小.
浮力的四种计算方法
1.压力差法：浮力等于物体受到液体对它向上和向下的压力差，即F浮=F下 -F上.
2.称重法：浮力等于物体的重力减去物体浸在液体中称得的拉力，即F浮=G物-F拉.
3.阿基米德原理法：根据阿基米德原理计算：F浮=G排=ρ液 V排g.
4.平衡法：根据物体漂浮或悬浮的条件F浮=G物，应用二力平衡求物体受到的浮力.
【针对训练】浮力的四种计算方法
1.(压力差法)用细线悬挂并浸没在水中的长方体金属块，上、下表面受到水的压力分别为2 N、10 N，该金属块受到的浮力为8N，金属块的体积为8×10-4m3.若上表面距离水面的深度为0.4 m，现用3 N的力把金属块提升0.1 m，则此力对金属块做的功为0.3J，此时金属块受到的浮力将不变(填“变大”“变小”或“不变”).(ρ水=1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)
2.(称重法)某物理兴趣小组做了如图所示的实验来测量物体浸在液体中受到的浮力，则由图可知，物体受到的浮力为1N，其排开液体的重力为1N.
第2题图 第3题图
3.(阿基米德原理法)两个量筒均装有20 mL的水，往量筒分别放入甲、乙两个不吸水的物块，物块静止后如图所示，水的密度为1 g/cm3，g取10 N/kg，则甲物块受到的浮力为0.4N，乙物块受到的浮力为0.5N.
4.(平衡法)丽丽使用电子秤称得一个鸡蛋的质量为55 g，将其放入水中后沉入水底，如图所示.逐渐向水中加盐，待鸡蛋悬浮于水中静止时，鸡蛋所受浮力大小为0.55N；沉底时鸡蛋受到的浮力为F1，悬浮时鸡蛋受到的浮力为F2，则F1浮力的计算阿基米德原理(必考)
1.(2023省卷6题3分)2023年4月23日，在我国海军建军70周年纪念日上举行了海军阅兵仪式，展示了我国海军的军威.下列说法正确的是 (D)
A.舰艇雷达发射和接收的是超声波
B.舰艇甲板上有凹凸不平的纹路是为了减小摩擦
C.舰艇对水的压力与水对舰艇的浮力是一对平衡力
D.舰艇上加装质量为50 t的装备，排水体积约增加50 m3
2.(2018省卷6题3分)如图所示，用量筒和水测量小石头体积时，小石头在水里下沉的过程中，下列判断正确的是 (C)
A.水的密度变大
B.水对小石头的压强不变
C.小石头受到的浮力不变
D.量筒对桌面的压力变大
3.(2023省卷15题2分)科技制作活动中，小明将金属夹夹在吸管一端使其密闭，制成简易密度计，如图所示.为了给密度计标刻度，他将密度计分别放入水和煤油中，密度计均竖直漂浮，吸管露出液面的长度为d.密度计在水中时d为12 cm,浮力大小为F1；在煤油中时d为10 cm,浮力大小为F2,则F1=F2(填“＞”“＜”或“=”).若将密度计放入密度为1.25 g/cm3的液体中，则d为13.6cm.(ρ水=1.0 g/cm3，ρ煤油=0.8 g/cm3)
第3题图 第4题图
4.(2023省卷18题2分)如图所示，水中有一支长14 cm、底部嵌有铁块的蜡烛，露出水面的长度为1 cm.点燃蜡烛，至蜡烛熄灭时，水对容器底部产生的压强变小(填“变大”“变小”或“不变”).熄灭时蜡烛所剩长度为4cm.(ρ蜡=0.9×103 kg/m3)
5.(2023省卷25题8分)某水底打捞作业中，需将一长方体石柱从水底匀速打捞出水，如图是吊车钢丝绳拉力F随石柱下表面距水底深度h变化的图象(水的阻力忽略不计，ρ水=1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg).求：
(1)石柱浸没在水中受到的浮力；
(2)石柱未露出水面前，在水中上升2 m钢丝绳拉力所做的功；
(3)在水底时石柱上表面受到的水的压强.
解：（1）石柱浸没在水中受到的浮力：
F浮=G-F=12 500 N-7 500 N=5 000 N；
（2）石柱未露出水面前，在水中上升2 m钢丝绳拉力所做的功：
W=Fs=7 500 N×2 m=15 000 J；
（3）由图象知在水底时石柱上表面距水面的深度：
h ′=h2-h1=5 m-2 m=3 m，
在水底时石柱上表面受到的水的压强：
p=ρgh′=1×103 kg/m3×10 N/kg×3 m=3×104 Pa.第十讲 浮力
第1节 浮力及物体的浮沉条件(必考)
一、浮力
1.概念：浸在液体中的物体受到 的力.
2.产生的原因：浸没在液体中的物体，其上、下表面受到液体对它的压力 .
3.决定浮力大小的因素：物体在液体中所受浮力的大小，跟它浸在液体中的 有关，跟液体的 有关.物体浸在液体中的体积越 ， 液体的密度越 ，浮力就越大.
二、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 .
2.公式：F浮=G排= .变形公式：ρ液==(求液体密度)；V排=(求排开液体的体积).
【特别提醒】(1)V排是表示被物体排开的液体的体积，而不是物体的体积，当物体全部浸没在液体中时，V排 =V物；当物体只有一部分浸入液体中时，则V排 ＜V物.(2)由F浮=G排=ρ液V排g可以看出，浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积这两个因素有关，而跟物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度、在液体中是否运动、液体的多少等因素无关.
【即时训练】
池塘中有一块体积为450 cm3的不规则石头，浸没在水中时受到的浮力为 N.(g取10 N/kg，ρ水=1.0×103 kg/m3)
三、物体的浮沉条件及其应用
1.物体的浮沉条件
(1)物体浸没在液体中时：①若 F浮 G物，物体下沉；②若 F浮 G物，物体上浮；③若 F浮 G物，物体悬浮.
(2)对于漂浮在液面上的物体有F浮 G物.
【特别提醒】对于实心的物体，当物体漂浮于液面上时，物体排开液体的体积必然小于物体本身的体积，即V排ρ液.综上所述：当ρ物< ρ液时，物体漂浮；当ρ物= ρ液时，物体悬浮；当ρ物> ρ液时，物体下沉.
【即时训练】
一只轻质极薄的小塑料袋，袋内装满水(袋内无空气)且水的质量为200 g，将其浸没在水中，静止时如图所示，则此时盛水的小塑料袋受到了竖直向上的 作用，其大小为 N.(g取10 N/kg)
2.浮力的应用
(1)轮船：采用“空心”法来增大排开水的体积从而增大浮力，使其浮在水面上.
(2)潜水艇：通过向水舱中充水或排水来改变 从而实现上浮、悬浮或下潜.
(3)气球和飞艇：通过填充密度 空气的气体(氢气、热空气或氦气)，改变气球和飞艇中气体的体积，从而改变所受浮力的大小来实现升降.
(4)密度计：利用物体漂浮在液面的条件工作.测量液体密度时，密度计浸入液体的体积越大，表明待测液体的密度越 .
浮力的四种计算方法
1.压力差法：浮力等于物体受到液体对它向上和向下的压力差，即F浮=F下 -F上.
2.称重法：浮力等于物体的重力减去物体浸在液体中称得的拉力，即F浮=G物-F拉.
3.阿基米德原理法：根据阿基米德原理计算：F浮=G排=ρ液 V排g.
4.平衡法：根据物体漂浮或悬浮的条件F浮=G物，应用二力平衡求物体受到的浮力.
【针对训练】浮力的四种计算方法
1.(压力差法)用细线悬挂并浸没在水中的长方体金属块，上、下表面受到水的压力分别为2 N、10 N，该金属块受到的浮力为 N，金属块的体积为 m3.若上表面距离水面的深度为0.4 m，现用3 N的力把金属块提升0.1 m，则此力对金属块做的功为 J，此时金属块受到的浮力将 (填“变大”“变小”或“不变”).(ρ水=1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)
2.(称重法)某物理兴趣小组做了如图所示的实验来测量物体浸在液体中受到的浮力，则由图可知，物体受到的浮力为 N，其排开液体的重力为 N.
第2题图 第3题图
3.(阿基米德原理法)两个量筒均装有20 mL的水，往量筒分别放入甲、乙两个不吸水的物块，物块静止后如图所示，水的密度为1 g/cm3，g取10 N/kg，则甲物块受到的浮力为 N，乙物块受到的浮力为 N.
4.(平衡法)丽丽使用电子秤称得一个鸡蛋的质量为55 g，将其放入水中后沉入水底，如图所示.逐渐向水中加盐，待鸡蛋悬浮于水中静止时，鸡蛋所受浮力大小为 N；沉底时鸡蛋受到的浮力为F1，悬浮时鸡蛋受到的浮力为F2，则F1 F2(填“＞”“＜”或“=”).
浮力的计算阿基米德原理(必考)
1.(2023省卷6题3分)2023年4月23日，在我国海军建军70周年纪念日上举行了海军阅兵仪式，展示了我国海军的军威.下列说法正确的是 ( )
A.舰艇雷达发射和接收的是超声波
B.舰艇甲板上有凹凸不平的纹路是为了减小摩擦
C.舰艇对水的压力与水对舰艇的浮力是一对平衡力
D.舰艇上加装质量为50 t的装备，排水体积约增加50 m3
2.(2018省卷6题3分)如图所示，用量筒和水测量小石头体积时，小石头在水里下沉的过程中，下列判断正确的是 ( )
A.水的密度变大
B.水对小石头的压强不变
C.小石头受到的浮力不变
D.量筒对桌面的压力变大
3.(2023省卷15题2分)科技制作活动中，小明将金属夹夹在吸管一端使其密闭，制成简易密度计，如图所示.为了给密度计标刻度，他将密度计分别放入水和煤油中，密度计均竖直漂浮，吸管露出液面的长度为d.密度计在水中时d为12 cm,浮力大小为F1；在煤油中时d为10 cm,浮力大小为F2,则F1 F2(填“＞”“＜”或“=”).若将密度计放入密度为1.25 g/cm3的液体中，则d为 cm.(ρ水=1.0 g/cm3，ρ煤油=0.8 g/cm3)
第3题图 第4题图
4.(2023省卷18题2分)如图所示，水中有一支长14 cm、底部嵌有铁块的蜡烛，露出水面的长度为1 cm.点燃蜡烛，至蜡烛熄灭时，水对容器底部产生的压强 (填“变大”“变小”或“不变”).熄灭时蜡烛所剩长度为 cm.(ρ蜡=0.9×103 kg/m3)
5.(2023省卷25题8分)某水底打捞作业中，需将一长方体石柱从水底匀速打捞出水，如图是吊车钢丝绳拉力F随石柱下表面距水底深度h变化的图象(水的阻力忽略不计，ρ水=1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg).求：
(1)石柱浸没在水中受到的浮力；
(2)石柱未露出水面前，在水中上升2 m钢丝绳拉力所做的功；
(3)在水底时石柱上表面受到的水的压强.
