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基础过关
力
第九讲 浮力 第1课时 浮力 阿基米德原理
知识点1 认识浮力
(1)浸在液体(气体)中的物体受到向上的力,这个力叫作浮力,用符号F浮 表示。
(2)浮力的方向: 。
(3)称重法测浮力:F浮=G-F拉。
竖直向上
知识点2 浮力产生的原因
如图,浸没在液体中的长方体,分析它受力的情况。
(1)由于液体内部向各个方向都有压强,同一深度处的压强 且随 深度增加压强会 。
相等
变大
(2)长方体两个相对的侧面所受液体的压力相互平衡,对物体水平方向的 受力没有影响。
(3)长方体上、下表面所处的深度分别记为h1、h2,h2>h1,因而下表面 的压强p2要大于上表面的压强p1,又因为S1=S2,根据F=pS,可得F2> F1,即F浮=F2-F1,这就是浮力产生的原因。
(1)物体在液体中所受浮力的大小,跟它浸在液体中的 有关、 跟 有关。
(2)物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大,浮力就越大。
体积
液体的密度
知识点3 决定浮力大小的因素
知识点4 阿基米德原理
(2)公式:F浮= = 。
向上
它排开液
体所受到的重力
G排
ρ液gV排
(3)对关于阿基米德原理的理解
①G排是物体排开液体的重力而不是物体自身的重力;
②ρ液指液体的密度,而不是物体的密度;
③物体浸在液体中的体积等于物体排开液体的体积,即V浸入=V排;(V排 是排开液体的体积,不一定等于物体的体积)
④浮力的大小只与 和 有关,与 物体的形状和密度,浸没在液体中的深度及物体在液体中是否运动等 因素无关。
排开液体的体积
液体的密度
核心考点1 浮力大小的决定因素
例1:如图1所示,小米和小名将物体A分别浸没在甲、乙两种液体 中,物体 A均静止在烧杯底部。比较物体A在甲、乙两种液体中受到 的浮力大小。
图2
图1
图3
可行,物体在两种液体中均浸没,所以V排相等,根据F浮=G排=
ρ液gV排可得ρ液越大,F浮也越大
(2)小名认为只利用测力计也可以比较物体A在甲、乙两种液体中受到的 浮力大小,如图2所示。
①请在图3中画出物体A在甲液体中所受到的力的示意图。(用“·”表示 物体A)
核心考点1 浮力大小的决定因素
例1:如图1所示,小米和小名将物体A分别浸没在甲、乙两种液体 中,物体 A均静止在烧杯底部。比较物体A在甲、乙两种液体中受到 的浮力大小。
图2
图1
图3
可行
甲
由于物体A
静止,根据受力分析可知,G=F浮+F拉,物体A受到的重力不变,它在
甲液体中时受到的拉力F拉较小,所以它在甲液体中受到的浮力F浮较大
核心考点1 浮力大小的决定因素
例1:如图1所示,小米和小名将物体A分别浸没在甲、乙两种液体 中,物体 A均静止在烧杯底部。比较物体A在甲、乙两种液体中受到 的浮力大小。
图2
图1
图3
解题思路:(1)影响浮力大小的因素分别是物体浸入液体的体积和液体的 密度。当物体浸入液体的体积相同时,液体的密度越大,物体所受的浮 力越大。(2)物体A静止,处于平衡状态,根据受力分析可得,G=F浮+F 拉,物体A所受的重力不变,通过比较拉力的大小可以比较浮力的大小, 即F浮=G-F拉,这种测量浮力的方法也称作“称重法”。
[练习](2023 广东)在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中:
练习图
(1)观察弹簧测力计的零刻度线、 和分度值;调零时,弹簧测力 计应在 (选填“竖直”或“水平”)方向上调零。
量程
竖直
(2)如图甲所示,在弹簧测力计下悬挂一个高为6 cm的长方体物块(可 塑),测出重力,将它缓慢浸入水中,记录悬停在A、B、C、D、E这五个 位置弹簧测力计的示数和深度h,请根据实验数据,在图乙中画出物块所 受浮力F浮随h变化的图像。
[练习](2023 广东)在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中:
练习图
(3)分析图像可知:浸没前,h增加,F浮 ;浸没后,h增加,
F浮 。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
变大
不变
(4)若把此物块捏成高为6 cm的圆锥体,重复上述实验。两次实验所得的 F浮随h变化的图像 (选填“相同”或“不同”)。
不同
[练习](2023 广东)在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中:
不
同密度的液体
A
例2图
A. 受到浮力大小变小 B. 受到浮力大小变大
C. 排开液体重力不变 D. 排开液体重力变大
解题思路:本题主要考查对阿基米德原理内容的理解,需要从情境中 提取信息:ρ液减小,V排不变,利用F浮=G排=ρ液gV排直接分析即可 解答此题。
C
核心考点3 阿基米德原理的综合应用
例3:(2018广州)小明每天测量同一个鸡蛋的质量,再把鸡蛋放入水中, 观察它的浮沉情况后,取出放好。下表是他记录的部分数据及现象。(鸡 蛋的体积保持不变,g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
天数 第1天 第8天 第29天 第57天 第58天 第70天
质量m/g 66.8 66.2 64.4 62.0 61.9 60.8
鸡蛋在水
中的位置
沉底
沉底
沉底
悬浮
漂浮
漂浮
(1)求第57天鸡蛋所受浮力及鸡蛋的体积;
解:(1)由图可知,鸡蛋在第57天时处于悬浮状态,悬浮时浮力等于重力
F浮=G=mg=0.062kg×10N/kg=0.62N
根据阿基米德原理可知,鸡蛋的体积为
例3:(2018广州)小明每天测量同一个鸡蛋的质量,再把鸡蛋放入水中, 观察它的浮沉情况后,取出放好。下表是他记录的部分数据及现象。(鸡 蛋的体积保持不变,g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
天数 第1天 第8天 第29天 第57天 第58天 第70天
质量m/g 66.8 66.2 64.4 62.0 61.9 60.8
鸡蛋在水
中的位置
沉底
沉底
沉底
悬浮
漂浮
漂浮
(2)比较第1天和第70天鸡蛋受到浮力的大小,写出判断依据;
(2)第70天鸡蛋受到的浮力小于第1天受到的浮力。根据公式F浮=ρ液gV排,
第70天鸡蛋排开水的体积比第1天少,而ρ液g不变,可知第70天鸡蛋
受到的浮力小于第1天受到的浮力。
例3:(2018广州)小明每天测量同一个鸡蛋的质量,再把鸡蛋放入水中, 观察它的浮沉情况后,取出放好。下表是他记录的部分数据及现象。(鸡 蛋的体积保持不变,g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
天数 第1天 第8天 第29天 第57天 第58天 第70天
质量m/g 66.8 66.2 64.4 62.0 61.9 60.8
鸡蛋在水
中的位置
沉底
沉底
沉底
悬浮
漂浮
漂浮
(3)根据表格的现象你如何判断鸡蛋存放时间的长短?
(3)把鸡蛋放入水中,沉在水底并且平躺着的,存放时间很短;若鸡蛋会
微微倾斜,存放了一段时间;若鸡蛋完全立起来,存放的时间较长;若
鸡蛋漂浮,存放的时间很长。
A
练习图
A. 往烧杯里加些酒精
B. 往烧杯里加些盐
C. 往烧杯里加水
D. 把弹簧测力计向上提一下,但金属块不露出水面
1. 乌鸦叼来两块体积都是2 cm3的石块和木块放进水中,最终石块浸没在 水底,木块则浮在水面(如图所示)。(已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
第1题图
石块
ρ液和g相同,V石排>
V木排,根据F浮=G排=ρ液gV排,可得石块受到的浮力大于木块受到的浮力
(2)根据已知条件,能否算出木块和石块分别受到的浮力?如果能算出浮 力,请把它的大小算出来。
答:不能算出木块受到的浮力,只能算出石块受到的浮力,则有
F石浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2×10-6 m3=0.02 N
1. 乌鸦叼来两块体积都是2 cm3的石块和木块放进水中,最终石块浸没在 水底,木块则浮在水面(如图所示)。(已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
第1题图
(3)在图中画出木块的受力示意图。
1. 乌鸦叼来两块体积都是2 cm3的石块和木块放进水中,最终石块浸没在 水底,木块则浮在水面(如图所示)。(已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
第1题图
(4)若已知木块的密度ρ木=0.5×103 kg/m3,则木块受到的浮力 是 。木块露出水面的体积是 。
1 cm3
A. 甲的体积为40 cm3
B. 甲受到的浮力为0.4 N
C. 乙排开水的体积小于20 mL
D. 乙受到的浮力小于甲受到的浮力
第2题图
B
A. 甲所受浮力更大
B. 乙所受浮力更大
C. 甲、乙所受浮力一样大
D. 不知道液体密度无法比较浮力大小
第3题图
C
4. (2016广州)如图所示,质量为3×104 kg的鲸静止在海里,g取10 N/kg,海水密度不变。
第4题图
(1)在方框内画出此时鲸的受力示意图(以点代替鲸);
(2)求此时鲸受到的浮力大小;
解:(2)由图可知,鲸静止在海水中,处于悬浮状态,则鲸受到的重力和
浮力是一对平衡力,大小相等,即F浮=G=mg=3×104kg×10N/kg=
3×105N
4. (2016广州)如图所示,质量为3×104 kg的鲸静止在海里,g取10 N/kg,海水密度不变。
第4题图
(3)鲸在下潜过程中,海水的压力会让鲸的胸腔塌陷,使鲸体积逐渐变 小,分析鲸在下潜过程中所受浮力的变化。
解:(3)根据F浮=ρ海水gV排,下潜过程中,海水密度不变,鲸排开海水的
体积减小,所以鲸受到的浮力变小。
4. (2016广州)如图所示,质量为3×104 kg的鲸静止在海里,g取10 N/kg,海水密度不变。
第4题图
5. (2015广州)除图中的器材外,还可提供足够的水(密度为ρ水),测量漂 浮在水面的玩具鸭所受重力。简要写出合理方案(可用画图或文字表述), 并用题目所给及所测出的物理量推导出玩具鸭所受重力的表达式(玩具鸭 不能放入量筒)。
第5题图
解:实验方案:测玩具鸭排开水的体积。
(1)标记下玩具鸭漂浮在水面时的水位;
(2)把玩具鸭取出;
(3)用量筒量取水倒入水槽中(可能要用量筒分多次取水),让水位恢复原
标记位置,记录倒入水的体积V,V就是玩具鸭排开的水的体积。
因为玩具鸭处于静止状态,只受到浮力和重力,根据二力平衡,F浮=
G鸭,而F浮=ρ水gV排,所以G鸭=ρ水gV。