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2026人教版新教材物理八年级下册同步精讲精炼学案(全国通用)
第十章 浮力
专题16 浮力
1.物理观念:了解浮力的概念和产生原因,理解浮力的方向是竖直向上的。
2.科学思维:知道力的合成和平衡力的条件,会运用控制变量法解决疑难。
3.科学探究:(1)学习并掌握利用称重法测量浮力的大小。
(2)通过探究影响浮力大小的因素,培养学生的发现问题、提出问题、猜想能力、设计实验以及归纳总结等能力。
4.培养学生的归纳总结并表达能力,同时树立学生合作意识,使学生具有积极进取与勤于思考精神,进而培养学生物理素养。
知识点1.浮力的概念及产生的原因
1. 定义:浸在液体或气体里的物体受到液体或气体向上的力,这个力称为浮力。
(1)方向:竖直向上。
(2)施力物体:液体或气体。
2. 浮力产生的原因:
(1)浮力产生的原因:浸在液体(气体)中的物体,其受到液体(气体)向上的压力总大于向下的压力,这个压力差就等于浮力。即F浮=F向上-F向下
特别注意:在分析物体在液体里受力时,浮力等于两个压力之差,那么说物体受到浮力了,就不要再说还受两个压力了。
3.浮力示意图画法:用带箭头的线段表示物体所受到的力。线段起点表示力的作用点;线段长度表示力的大小;箭头表示力的方向。浮力的方向总是竖直向上.浮力的作用点一般画在重心上。
知识点2.浮力的测量(称重法测浮力)
1. 器材:弹簧测力计、铝块、烧杯、水、细线。
2. 测量过程:
①用弹簧测力计测出铝块在空气中的重力G;
②用弹簧测力计测出铝块浸在水中的拉力F拉;
③计算铝块受到的浮力
对铝块浸在水中进行受力分析(如上图)可知,物体在竖直方向受到竖直向下的重力G和竖直向上的拉力和浮力,根据同一直线上二力的合成知:铝快受到向上的合力为F合=F拉+F浮
铝快受到向下的力为重力G
据二力平衡可得:F合=G
即F合=F拉+F浮=G
所以
知识点3.探究影响浮力大小因素的实验 ( physics / ques / javascript:void(0)" \o "探究影响浮力大小因素的实验 )
说明:1.比较图B和C可知,物体受到的浮力大小与排开液体的体积有关。
2.比较图C和E可知,物体受到的浮力大小与液体的密度有关。
3.比较图C和图D可知,浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
4.图E中物体受到浮力大小为0.8N。
5.比较图C和E可知,水对杯底部的压强大于酒精对杯底部的压强。
结论:物体在液体中所受的浮力大小,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,物体所受浮力就越大。
重要解题方法总结:
计算浮力的两种方法
方法一:已知物体上下的表面积和深度,就用“压力差法”,上下表面的压力差就是浮力的大小:
F浮=F向上-F向下
方法二:给了你弹簧测力计,那就用“称重法”,称两次的示数相减,就是浮力的大小:
F浮=G-F拉2=F拉1-F拉2
易错点:浸在水中的物体与容器底部紧密接触,且接触处无水渗入时,物体是否受到浮力存在模糊认识
浸在水中的物体与容器底部紧密接触,且接触处无水渗入(即不受水对其有向上的压力)时,如图,甲不受浮力,乙受浮力。
甲物体形状规则,左右前后受到水的压力合力为0,上表面受到水的压力,但下表面不受水的压力,整体而言物体受到的压力差为负值,这时我们说物体不受浮力,但物体整体而言受水向下的压力作用,也受容器底向上的支持力作用,当然也受重力,这样的三个力使物体保持静止状态。
乙物体形状不规则,上表面受到水的压力,侧面整体受到向上的压力不为0,所以乙物体受到浮力。这时物体乙能保持静止的原因是它受到向上的浮力、竖直向下的重力、向上的支持力三个力作用,三力合力为0。
考点1. 浮力与浮力产生的原因 ( javascript:void(0)" \o "浮力与浮力产生的原因 )(含作图)
1. 浸在液体(或气体)里的物体受到液体(或气体)向上托的力。叫做浮力。
2.浮力的方向是竖直向上。
3.浮力产生的原因:浸在液体里的物体上下表面受到的压力差。用公式表示即
F浮=F下- F上。
4. 关于浮力的两个特殊位置
①如图甲所示,当物体部分浸入液体时,物体的上表面不受液体的作用,则F浮=F向上。
②如图乙所示,当物体浸没在液体中,并且物体的下表面与容器底部紧密接触时,物体的下表面不受液体的作用,即F浮为0,此时物体不受浮力的作用。如:水中的桥墩、陷在淤泥中的物体等都不受浮力的作用。沉底的物体,下表面不与容器底密合时受到浮力。
5.浮力示意图要求
(1)要做到“三定二标”:定作用点、定方向、定长度,标箭头和力的符号。
(2)用实心小圆点标出作用点:浮力的作用点一般画在重心上。
(3)用箭头标出力的方向:浮力的方向竖直向上。
(4)用英文字母标出力的符号:如浮力用符号F浮表示。
【例题1】如图所示,重为8N的长方体木块悬浮在液体中,两个相对的侧面所受液体的压力合力为 N。如果上表面受到液体压力F1=5N,则下表面受到液体压力F2= N。
【答案】0 13
【解析】长方体木块两个侧面的面积相等,水对这两个侧面的平均压强相等,根据可以知道,水对这两个侧面的压力是相等的,但方向相反,故这两个压力的合力为0。
木块重8N,悬浮在水中,受到的浮力为8N。浮力等于液体对物体上下两个表面的压力差,则水对木块下表面的压力为
(考点1的变式练1)如图,作出漂浮在水面上的物体所受的重力和浮力的示意图。
(考点1的变式练2)如图所示,将乒乓球置于去底塑料瓶口处,然后向瓶里注水,当有少量水从瓶口流出时,乒乓球不上浮;若用手堵住瓶口,可观察到乒乓球上浮起来,此实验说明了( )
A. 连通器工作原理
B. 浮力产生的原因
C. 大气存在着压强
D. 液压机工作原理
考点2. 称重法求浮力
称重法测浮力基本思路:浮力等于物体重减去物体在液体中的弹簧秤读数,即F浮= G—F弹
【例题2】如图所示,用弹簧测力计测物体受到的浮力,由图(a)可知,物体受到的重力为 牛;如图(b),当部分浸入水中时,物体受到的浮力为 牛;若如图(c)所示将物体全部浸没在水中,弹簧测力计的示数将 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。
【答案】4.8 1.4 变小
【解析】由图(a)可知,弹簧测力计分度值为0.2N,示数为4.8N,则物体的重力为4.8N。
如图(b),当部分浸入水中时,物块在水中受到的浮力为
若如图(c)所示将物体全部浸没在水中,排开水的体积变大,物体受到的浮力变大,由称重法可知,弹簧测力计的示数将变小。
(考点2的变式练1)探究浮力实验时,小青将重为6N的长方体铝块浸在水中,如图所示,铝块上表面刚好与水面相平,此时弹簧测力计示数为2.8N,长方体铝块下表面受水的压力为( )
A.8.8N B.2.8N C.3.2N D.6N
(考点2的变式练2)在“测量浮力大小”的实验中,由图甲可知金属块受到的重力是______N,现将金属块完全浸没到水中,弹簧测力计的示数变为如图乙所示,则金属块受到水的浮力是______N。
考点3. 探究浮力大小与哪些因素有关 ( javascript:void(0)" \o "探究浮力大小与哪些因素有关 )
解决浮力的大小跟哪些因素有关的探究实验基本思路样例
【提出问题】浮力的大小跟哪些因素有关?
【猜想与假设】
(1)浮力的大小可能跟物体浸在液体中的深度、体积有关。
(2)浮力的大小可能跟液体的密度有关。
(3)浮力的大小可能跟物体的密度有关。
【设计实验】取弹簧测力计、体积相同的铁球和铜球、盛有相同体积盐水和水的烧杯,利用称重法测量不同情况下铁球或铜球受到的浮力,来验证猜想。
【进行实验与收集数据】
(1)探究浮力的大小跟物体浸没在液体中的深度的关系
按下图所示,测出铁球的重力和浸没在相同液体中的不同深度时弹簧测力计的拉力,并记录在表格中。
实验结果:
浸没深度 小球重力G/N 拉力/N 浮力/N 结论
较浅 8 6 2 浮力的大小跟物体浸没在液体中的深度无关。
较深 8 6 2
(2)探究浮力的大小跟物体浸在液体中的体积的关系
按下图所示,测出铁球的重力和浸在相同液体中体积不同时弹簧测力计的拉力,并记录在表格中。
实验结果:
浸入体积 小球重力G/N 拉力/N 浮力/N 结论
较小 8 7.6 0.4 浮力的大小跟物体浸在液体中的体积有关,物体浸在液体中的体积越大,物体所受的浮力就越大。
较大 8 7.2 0.8
全部 8 7 1
(3)探究浮力的大小跟液体的密度的关系
按下图所示,测出铁球的重力和浸没在密度不同的液体中时弹簧测力计的拉力,并记录在表格中。(注意铁球浸没的深度相同)
实验结果:
液体密度 小球重力G/N 拉力/N 浮力/N 结论
小 8 7 1 浮力的大小跟液体的密度有关,液体的密度越大,物体所受的浮 力就越大
大 8 6.8 1.2
(4)探究浮力的大小跟物体的密度的关系
按下图所示,分别测出体积相同的铜球和铁球的重力以及浸没在水中时弹簧测力计的拉力,并记录在表格中。(注意浸没的深度相同)
实验结果:
物体密度 小球重力G/N 拉力/N 浮力/N 结论
小 9 8 1 浮力的大小跟物体的密度无关
大 8 7 1
【实验结论】物体在液体中所受的浮力的大小,跟它浸在液体中的体积和液体的密度有关。物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大,物体所受的浮力就越大。
【注意事项】(1)在探究过程中,应注意沿竖直方向拉弹簧测力计,并且物体不能与容器底部或侧壁相接触。
(2)读数时,应等弹簧测力计示数稳定后再读数。
(3)实验时烧杯内的液体体积要适中,应以能浸没物体又不溢出液体为准。
(4)探究过程中,把物体浸入液体时要缓慢,以免溅出液体。
【例题3】(2025云南省)实验小组探究浮力大小与哪些因素有关的实验过程如图所示。
(1)a中将铁块缓慢浸入水中,随着深度增加,弹簧测力计示数逐渐变小,铁块受到的浮力逐渐______,表明浮力与深度有关;铁块浸没后,继续增加深度,弹簧测力计示数不变,表明浮力与深度无关,前后结论不一致。分析发现以上实验某过程中同时改变了深度和______;
(2)改用b中的物块继续探究,此物块重______N,c、d中物块所受浮力均为______N.由此可知,浸在同种液体中的物体所受浮力大小与浸在液体中的深度______关;
(3)根据b、d、e三次实验可知,浸在同种液体中的物体所受浮力大小与排开液体的体积有关,排开液体的体积越大,所受浮力______。分析b、______三次实验可知,排开液体的体积相同时,物体所受浮力大小与液体密度有关;
(4)若将b中的物体换成相同材料的球体,则不能完成b、c、d三次实验的探究,具体理由是______。
【答案】(1) 变大 排开液体体积 (2) 3.8 1.4 无 (3) 越大 e、f (4)见解析
【解析】(1)a中将铁块缓慢浸入水中,随着深度增加,弹簧测力计示数逐渐变小,通过称重法计算可知,铁块受到的浮力逐渐变大,说明浮力与深度有关。
铁块浸没后,继续增加深度,弹簧测力计示数不变,通过称重法计算可知,浮力不变,说明浮力与深度无关。
(2)由图b可知,弹簧测力计的分度值是0.1N,弹簧测力计的示数是3.8N,物块的重力是3.8N。
c、d中物块所受拉力都是2.4N,物块所受浮力均为F浮c= F浮d=G-Fc=3.8N-2.4N=1.4N
c、d图中物块浸入液体中的深度不同,浮力相同,说明浸在同种液体中的物体所受浮力大小与浸在液体中的深度无关。
(3) b、d、e三次实验,e图中物体排开液体的体积最大,弹簧测力计的示数最小,由称重法可知浮力最大,可以得到浸在同种液体中的物体所受浮力大小与排开液体的体积有关,排开液体的体积越大,所受浮力越大。
探究浮力和液体的密度的关系,保持排开液体的体积相同,液体的密度不同,选择b、e、f三次实验,e、f图中弹簧测力计的示数不同,由称重法可知浮力不同,可以得到排开液体的体积相同时,物体所受浮力大小与液体密度有关。
(4)若将b中的物体换成相同材料的球体,球体的形状规则,深度不同时排开液体的体积也不同,不能探究浮力和深度的关系。
(考点3的变式练1) 探究“影响浮力大小的因素”时,小红做了如图所示的实验。请根据她的实验探究,回答下列问题:
(1)比较图B和C可知,物体受到的浮力大小与排开液体的________有关。
(2)比较图C和E可知,物体受到的浮力大小与液体的________有关。
(3)比较图C和________可知,浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(4)图E中物体受到浮力大小为________N。
(5)比较图C和E可知,水对杯底部的压强_____(选填“大于”“小于”或“等于”)酒精对杯底部的压强。
(考点3的变式练2)如图是小明“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验情形。
(1)通过甲、丙、丁三个图进行比较,说明浮力的大小与 无关。
(2)乙图中物体受到的浮力是 。
(3)比较 三个图可得出结论:浮力的大小与液体密度有关。
(4)他还想探究“物体受到的浮力大小与其形状是否有关”,于是找来橡皮泥、烧杯和水进行实验,实验步骤如下:
步骤一,将橡皮泥放入盛水的烧杯中,橡皮泥下沉至杯底;
步骤二,将橡皮泥捏成“碗状”再放入盛水的烧杯中,让它漂浮在水面上。
通过分析可知,第一次橡皮泥受到的浮力 (填“大于”、“小于”或“等于”)第二次橡皮泥受到的浮力;
小明得到的结论是:物体受到的浮力大小与其形状有关,他得出错误结论的原因是 。
1. 以下事例中没有受到浮力的物体是( )
A.遨游的空间站 B.航行的福建舰 C.下潜的“奋斗者”号 D.上升的热气球
2. 如图所示物体没有受到浮力的是( )
A. 沉在水底的铁球 B. 水面戏水的天鹅
C. 打入水底的木桩 D. 在水中游动的小鱼
3. 如图所示,有一个重力为G的长方体浸没在液体中,其受到的浮力为F浮,液体对长方体向下和向上的压力分别为F1和F2,下列说法正确的是( )
A.长方体只有上下表面受到液体压力
B.F1和F2的大小关系是F1>F2
C. F1、F2和F浮的大小关系是F2-F1=F浮
D.若物体浸没于更深的位置,与图示位置相比,F1、F2大小均不变
4. 如图是某同学进行“探究浮力的大小跟哪些因素有关”时其中的一次实验情景。根据图示可以知道,该同学这次操作的目的是( )
A. 探究浮力与液体质量的关系 B. 探究浮力与液体体积的关系
C. 探究浮力与液体密度的关系 D. 探究浮力与液体深度的关系
5. 在“天宫课堂”中,航天员王亚平展示了“浮力消失”的实验。在中国空间站微重力环境中,她用吸管把乒乓球轻轻压入水中,取出吸管后,观察到乒乓球静止不动,如图甲所示。在中国科技馆的同学们做了同样的实验,乒乓球却迅速上浮直至漂浮,如图乙所示。下列说法中正确的是( )
A. 图甲中,乒乓球的质量为零
B. 图甲中,水所受的重力几乎为零,因此“浮力消失”
C. 图乙中,乒乓球上浮时所受的浮力小于所受的重力
D. 图乙中,乒乓球上浮时水对容器底部的压强变大
6. 探究浮力的大小跟哪些因素有关的实验情形如图所示,其中所用金属块a和塑料块b的密度不同,但重力均为1.6N。下列分析正确的是( )
A. 金属块a浸没在水中时,受到浮力的大小为0.3N
B. 利用甲、乙,可以探究浮力的大小与物体体积的关系
C. 利用乙、丙,可以探究浮力的大小与物体密度的关系
D. 利用丙、丁,可以探究浮力的大小与液体密度的关系
7.浸在液体中物体一定受到浮力吗?老师做了如图所示的实验:取一只去底的矿泉水透明塑料瓶,瓶口朝下,瓶口略小于乒乓球。放入乒乓球,往塑料瓶里面注水,发现有水从塑料瓶口漏出,乒乓球没有浮起,出现这一现象的原因: ;用瓶塞(或手)堵住漏水的瓶口,一段时间后你能观察的现象: 。
8. 弹簧测力计通过细线吊着一个合金块,静止时弹簧测力计的示数如图甲所示,将合金块浸没在水中如图乙所示,则合金块的重力是 N,浸没在水中时受到浮力是 N。若剪断细线,合金块下沉,最终沉底时,合金块对容器底的压力是 N。
9. 小浦用一个弹簧测力计竖直悬空拉着一个物体,此时弹簧测力计的示数为3.0N。他将物体浸没在水中,此时弹簧测力器的示数变为2.0牛,则浮力的大小是________牛,方向为________;若将物体继续向下移动,则弹簧测力计的示数大小________(选填“变大”或“不变”或“变小”)。
10. 一实心铜块挂在弹簧测力计上,在空气中称时,弹簧测力计的示数是4.8N,把它一半浸入水中称时,弹簧测力计的示数为2.6N,则铜块全部浸入水中受到的浮力是 牛,方向 。两个物体分别挂在两个完全相同的弹簧测力计下,将它们同时浸没在同一杯水中,两个弹簧测力计的示数减小值相同,那么这两个物体必有相同的 (填物理量)。
11.一均匀的长方体浸没在液体中,如图所示.已知它的底面积为S,上表面所处深度为h1,下表面所处深度为h2,则长方体下表面所受到液体的压力表达式为_________,浮力表达式为__________.(液体密度ρ液和g为已知量)
12. 不计海水阻力,请在图中画出潜水艇在海水中沿竖直方向加速上浮时的受力示意图(O表示艇的重心)。
13. 如图所示,容器中盛有水,用细线吊着一个实心铁块静止在水中。请在图中画出铁块所受力的示意图。
14. 如图所示,小球悬浮在水中,作出小球受到的重力与浮力的示意图。
15. 按要求作图,请保留作图痕迹。图中小球在水中处于静止状态,画出小球所受力的示意图。
16. 如图甲所示,将两实心正方体金属块A和B(mA=mB,VA17. 在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中;
(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;
(2)如题图甲所示,在弹簧测力计下悬挂一个高为6cm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;___________
(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”)
(4)若把此物块捏成高为6cm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”);
(5)若继续探究浮力的大小与液体密度的关系,还需添加一种材料:___________。
18. 同学们在“探究影响浮力大小的因素”实验中,根据日常生活经验提出了以下猜想:
①浮力大小与物体浸入液体中的深度有关;
②浮力大小与物体排开液体的体积有关;
③浮力大小与液体的密度有关。
实验步骤和数据如图所示(,g取10N/kg)
(1)根据实验数据,小聪计算出该物体浸没在水中受到的浮力大小是________N。
(2)为了验证猜想①,分析A与C、D三次实验,得出的结论是:浸没在液体中的物体所受浮力大小与浸入液体中的深度________(选填“有”或“无”)关。
(3)为了验证猜想②,分析A与________三次实验,得出的结论是:浸在液体中的物体所受浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(4)小聪为了验证猜想③,分析A与B、E三次实验,得出的结论是:浸在液体中的物体所受浮力大小与液体的密度有关。你认为这样操作是________(选填“正确”或“错误”)的,理由是________。
(5)细心的小红利用实验数据还计算出步骤E中所用盐水的密度是________。
19. 如图甲是科技兴趣小组探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验装置(在物体未浸入水中时,溢水杯中盛满水或酒精,g取)。
(1)物体完全浸没在水中时所受浮力为________;
(2)由图甲中A、C、D可知,浮力与物体浸入液体的深度________(选填“有关”或“无关”);
(3)由图甲中A、D、E可知,浮力与液体的密度________(选填“有关”或“无关”);
(4)由实验数据可知,物体的密度为________;
(5)完成实验后,小组成员想通过实验找到浮力与排开液体重力的关系,借来了木块、天平、量筒和溢水杯等器材。首先将溢水杯放到天平的左盘,并向溢水杯内缓慢加水,直至液面到达溢水杯杯口。在右盘添加砝码直至天平平衡。将量筒放到溢水杯杯口下方,将木块缓慢放入溢水杯,待水不流出时,天平依然平衡,说明__________________。
20.如图所示,把一个底面积为S,体积为V的长方体浸没在密度为ρ的液体中,上、下表面分别距液面为h1和h2,浸入液体中的物体的上下表面在液体中的深度不同,所受的压力不同,下表面受到向上压力F2,上表面受到向下压力F1,回答以下问题:
(1)请简述浮力产生的原因和方向;
(2)请从浮力产生原因的角度推导出。
21. 李静同学进行了如图所示的实验:她先测量出容器中水深为20cm,然后将一挂在弹簧测力计下的长方体物块缓慢地浸入水中(完全浸没时水不会溢出)。实验过程中,并测量出对应情况下容器中水的深度h,实验数据如表:
实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8
F/N 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0 1.0 1.0
h/cm 20.0 20.5 21.0 21.5 22.0 22.5 22.5 22.5
(g取10N/kg,)
(1)物块的重力是多大?
(2)在物块完全浸入水中时,其受到的浮力为多大?
22.如图将一块木块放入水中,已和木块的下表面到水面的距离是10cm,木块的下表面面积是0.04m2。求:
(1)木块下表面受到的压强多大?
(2)木块下表面受到的压力多大?
(3)木块受到的浮力多大?
核心素养学习目标
知识解读易错警示示
注意!
考点例题精讲确确考向
课节重点难点精练达标培优
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第十章 浮力
专题16 浮力
1.物理观念:了解浮力的概念和产生原因,理解浮力的方向是竖直向上的。
2.科学思维:知道力的合成和平衡力的条件,会运用控制变量法解决疑难。
3.科学探究:(1)学习并掌握利用称重法测量浮力的大小。
(2)通过探究影响浮力大小的因素,培养学生的发现问题、提出问题、猜想能力、设计实验以及归纳总结等能力。
4.培养学生的归纳总结并表达能力,同时树立学生合作意识,使学生具有积极进取与勤于思考精神,进而培养学生物理素养。
知识点1.浮力的概念及产生的原因
1. 定义:浸在液体或气体里的物体受到液体或气体向上的力,这个力称为浮力。
(1)方向:竖直向上。
(2)施力物体:液体或气体。
2. 浮力产生的原因:
(1)浮力产生的原因:浸在液体(气体)中的物体,其受到液体(气体)向上的压力总大于向下的压力,这个压力差就等于浮力。即F浮=F向上-F向下
特别注意:在分析物体在液体里受力时,浮力等于两个压力之差,那么说物体受到浮力了,就不要再说还受两个压力了。
3.浮力示意图画法:用带箭头的线段表示物体所受到的力。线段起点表示力的作用点;线段长度表示力的大小;箭头表示力的方向。浮力的方向总是竖直向上.浮力的作用点一般画在重心上。
知识点2.浮力的测量(称重法测浮力)
1. 器材:弹簧测力计、铝块、烧杯、水、细线。
2. 测量过程:
①用弹簧测力计测出铝块在空气中的重力G;
②用弹簧测力计测出铝块浸在水中的拉力F拉;
③计算铝块受到的浮力
对铝块浸在水中进行受力分析(如上图)可知,物体在竖直方向受到竖直向下的重力G和竖直向上的拉力和浮力,根据同一直线上二力的合成知:铝快受到向上的合力为F合=F拉+F浮
铝快受到向下的力为重力G
据二力平衡可得:F合=G
即F合=F拉+F浮=G
所以
知识点3.探究影响浮力大小因素的实验 ( physics / ques / javascript:void(0)" \o "探究影响浮力大小因素的实验 )
说明:1.比较图B和C可知,物体受到的浮力大小与排开液体的体积有关。
2.比较图C和E可知,物体受到的浮力大小与液体的密度有关。
3.比较图C和图D可知,浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
4.图E中物体受到浮力大小为0.8N。
5.比较图C和E可知,水对杯底部的压强大于酒精对杯底部的压强。
结论:物体在液体中所受的浮力大小,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,物体所受浮力就越大。
重要解题方法总结:
计算浮力的两种方法
方法一:已知物体上下的表面积和深度,就用“压力差法”,上下表面的压力差就是浮力的大小:
F浮=F向上-F向下
方法二:给了你弹簧测力计,那就用“称重法”,称两次的示数相减,就是浮力的大小:
F浮=G-F拉2=F拉1-F拉2
易错点:浸在水中的物体与容器底部紧密接触,且接触处无水渗入时,物体是否受到浮力存在模糊认识
浸在水中的物体与容器底部紧密接触,且接触处无水渗入(即不受水对其有向上的压力)时,如图,甲不受浮力,乙受浮力。
甲物体形状规则,左右前后受到水的压力合力为0,上表面受到水的压力,但下表面不受水的压力,整体而言物体受到的压力差为负值,这时我们说物体不受浮力,但物体整体而言受水向下的压力作用,也受容器底向上的支持力作用,当然也受重力,这样的三个力使物体保持静止状态。
乙物体形状不规则,上表面受到水的压力,侧面整体受到向上的压力不为0,所以乙物体受到浮力。这时物体乙能保持静止的原因是它受到向上的浮力、竖直向下的重力、向上的支持力三个力作用,三力合力为0。
考点1. 浮力与浮力产生的原因 ( javascript:void(0)" \o "浮力与浮力产生的原因 )(含作图)
1. 浸在液体(或气体)里的物体受到液体(或气体)向上托的力。叫做浮力。
2.浮力的方向是竖直向上。
3.浮力产生的原因:浸在液体里的物体上下表面受到的压力差。用公式表示即
F浮=F下- F上。
4. 关于浮力的两个特殊位置
①如图甲所示,当物体部分浸入液体时,物体的上表面不受液体的作用,则F浮=F向上。
②如图乙所示,当物体浸没在液体中,并且物体的下表面与容器底部紧密接触时,物体的下表面不受液体的作用,即F浮为0,此时物体不受浮力的作用。如:水中的桥墩、陷在淤泥中的物体等都不受浮力的作用。沉底的物体,下表面不与容器底密合时受到浮力。
5.浮力示意图要求
(1)要做到“三定二标”:定作用点、定方向、定长度,标箭头和力的符号。
(2)用实心小圆点标出作用点:浮力的作用点一般画在重心上。
(3)用箭头标出力的方向:浮力的方向竖直向上。
(4)用英文字母标出力的符号:如浮力用符号F浮表示。
【例题1】如图所示,重为8N的长方体木块悬浮在液体中,两个相对的侧面所受液体的压力合力为 N。如果上表面受到液体压力F1=5N,则下表面受到液体压力F2= N。
【答案】0 13
【解析】长方体木块两个侧面的面积相等,水对这两个侧面的平均压强相等,根据可以知道,水对这两个侧面的压力是相等的,但方向相反,故这两个压力的合力为0。
木块重8N,悬浮在水中,受到的浮力为8N。浮力等于液体对物体上下两个表面的压力差,则水对木块下表面的压力为
(考点1的变式练1)如图,作出漂浮在水面上的物体所受的重力和浮力的示意图。
【答案】如图所示
【解析】漂浮在水面上的物体受到的浮力和重力是一对平衡力,大小相等,方向相反:重力竖直向下,浮力竖直向上,且在同一条直线上,如图所示。
(考点1的变式练2)如图所示,将乒乓球置于去底塑料瓶口处,然后向瓶里注水,当有少量水从瓶口流出时,乒乓球不上浮;若用手堵住瓶口,可观察到乒乓球上浮起来,此实验说明了( )
A. 连通器工作原理
B. 浮力产生的原因
C. 大气存在着压强
D. 液压机工作原理
【答案】B
【解析】开始时乒乓球受到上面液体压强和大气压的作用,下部没有液体只受大气压的作用,向上的压强小于向下的压强,向上的压力小于向下的压力,乒乓球不能上浮;当用手堵住瓶口,乒乓球下面有水,乒乓球下面也受到液体压强和大气压的作用;向上的液体压强大于向下的液体压强,乒乓球上浮,由此说明浮力产生的原因是液体对物体上、下表面产生压力差。故B符合题意,ACD不符合题意。故选B。
考点2. 称重法求浮力
称重法测浮力基本思路:浮力等于物体重减去物体在液体中的弹簧秤读数,即F浮= G—F弹
【例题2】如图所示,用弹簧测力计测物体受到的浮力,由图(a)可知,物体受到的重力为 牛;如图(b),当部分浸入水中时,物体受到的浮力为 牛;若如图(c)所示将物体全部浸没在水中,弹簧测力计的示数将 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。
【答案】4.8 1.4 变小
【解析】由图(a)可知,弹簧测力计分度值为0.2N,示数为4.8N,则物体的重力为4.8N。
如图(b),当部分浸入水中时,物块在水中受到的浮力为
若如图(c)所示将物体全部浸没在水中,排开水的体积变大,物体受到的浮力变大,由称重法可知,弹簧测力计的示数将变小。
(考点2的变式练1)探究浮力实验时,小青将重为6N的长方体铝块浸在水中,如图所示,铝块上表面刚好与水面相平,此时弹簧测力计示数为2.8N,长方体铝块下表面受水的压力为( )
A.8.8N B.2.8N C.3.2N D.6N
【答案】C
【解析】浮力等于物体上下表面所受的压力之差,物体上表面无液体,所以下表面所受的压力
故C符合题意,ABD不符合题意。故选 C。
(考点2的变式练2)在“测量浮力大小”的实验中,由图甲可知金属块受到的重力是______N,现将金属块完全浸没到水中,弹簧测力计的示数变为如图乙所示,则金属块受到水的浮力是______N。
【答案】 1.4 0.4
【解析】由图甲可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,其示数F=1.4N,此时金属块处于空气中,由二力平衡条件可得,金属块受到的重力
G=F=1.4N
由图乙可知,金属块浸没时弹簧测力计的示数F'=1.0N,即金属块受到的拉力为1.0N,则金属块受到水的浮力
F浮=G-F'=1.4N-1.0N=0.4N
考点3. 探究浮力大小与哪些因素有关 ( javascript:void(0)" \o "探究浮力大小与哪些因素有关 )
解决浮力的大小跟哪些因素有关的探究实验基本思路样例
【提出问题】浮力的大小跟哪些因素有关?
【猜想与假设】
(1)浮力的大小可能跟物体浸在液体中的深度、体积有关。
(2)浮力的大小可能跟液体的密度有关。
(3)浮力的大小可能跟物体的密度有关。
【设计实验】取弹簧测力计、体积相同的铁球和铜球、盛有相同体积盐水和水的烧杯,利用称重法测量不同情况下铁球或铜球受到的浮力,来验证猜想。
【进行实验与收集数据】
(1)探究浮力的大小跟物体浸没在液体中的深度的关系
按下图所示,测出铁球的重力和浸没在相同液体中的不同深度时弹簧测力计的拉力,并记录在表格中。
实验结果:
浸没深度 小球重力G/N 拉力/N 浮力/N 结论
较浅 8 6 2 浮力的大小跟物体浸没在液体中的深度无关。
较深 8 6 2
(2)探究浮力的大小跟物体浸在液体中的体积的关系
按下图所示,测出铁球的重力和浸在相同液体中体积不同时弹簧测力计的拉力,并记录在表格中。
实验结果:
浸入体积 小球重力G/N 拉力/N 浮力/N 结论
较小 8 7.6 0.4 浮力的大小跟物体浸在液体中的体积有关,物体浸在液体中的体积越大,物体所受的浮力就越大。
较大 8 7.2 0.8
全部 8 7 1
(3)探究浮力的大小跟液体的密度的关系
按下图所示,测出铁球的重力和浸没在密度不同的液体中时弹簧测力计的拉力,并记录在表格中。(注意铁球浸没的深度相同)
实验结果:
液体密度 小球重力G/N 拉力/N 浮力/N 结论
小 8 7 1 浮力的大小跟液体的密度有关,液体的密度越大,物体所受的浮 力就越大
大 8 6.8 1.2
(4)探究浮力的大小跟物体的密度的关系
按下图所示,分别测出体积相同的铜球和铁球的重力以及浸没在水中时弹簧测力计的拉力,并记录在表格中。(注意浸没的深度相同)
实验结果:
物体密度 小球重力G/N 拉力/N 浮力/N 结论
小 9 8 1 浮力的大小跟物体的密度无关
大 8 7 1
【实验结论】物体在液体中所受的浮力的大小,跟它浸在液体中的体积和液体的密度有关。物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大,物体所受的浮力就越大。
【注意事项】(1)在探究过程中,应注意沿竖直方向拉弹簧测力计,并且物体不能与容器底部或侧壁相接触。
(2)读数时,应等弹簧测力计示数稳定后再读数。
(3)实验时烧杯内的液体体积要适中,应以能浸没物体又不溢出液体为准。
(4)探究过程中,把物体浸入液体时要缓慢,以免溅出液体。
【例题3】(2025云南省)实验小组探究浮力大小与哪些因素有关的实验过程如图所示。
(1)a中将铁块缓慢浸入水中,随着深度增加,弹簧测力计示数逐渐变小,铁块受到的浮力逐渐______,表明浮力与深度有关;铁块浸没后,继续增加深度,弹簧测力计示数不变,表明浮力与深度无关,前后结论不一致。分析发现以上实验某过程中同时改变了深度和______;
(2)改用b中的物块继续探究,此物块重______N,c、d中物块所受浮力均为______N.由此可知,浸在同种液体中的物体所受浮力大小与浸在液体中的深度______关;
(3)根据b、d、e三次实验可知,浸在同种液体中的物体所受浮力大小与排开液体的体积有关,排开液体的体积越大,所受浮力______。分析b、______三次实验可知,排开液体的体积相同时,物体所受浮力大小与液体密度有关;
(4)若将b中的物体换成相同材料的球体,则不能完成b、c、d三次实验的探究,具体理由是______。
【答案】(1) 变大 排开液体体积 (2) 3.8 1.4 无 (3) 越大 e、f (4)见解析
【解析】(1)a中将铁块缓慢浸入水中,随着深度增加,弹簧测力计示数逐渐变小,通过称重法计算可知,铁块受到的浮力逐渐变大,说明浮力与深度有关。
铁块浸没后,继续增加深度,弹簧测力计示数不变,通过称重法计算可知,浮力不变,说明浮力与深度无关。
(2)由图b可知,弹簧测力计的分度值是0.1N,弹簧测力计的示数是3.8N,物块的重力是3.8N。
c、d中物块所受拉力都是2.4N,物块所受浮力均为F浮c= F浮d=G-Fc=3.8N-2.4N=1.4N
c、d图中物块浸入液体中的深度不同,浮力相同,说明浸在同种液体中的物体所受浮力大小与浸在液体中的深度无关。
(3) b、d、e三次实验,e图中物体排开液体的体积最大,弹簧测力计的示数最小,由称重法可知浮力最大,可以得到浸在同种液体中的物体所受浮力大小与排开液体的体积有关,排开液体的体积越大,所受浮力越大。
探究浮力和液体的密度的关系,保持排开液体的体积相同,液体的密度不同,选择b、e、f三次实验,e、f图中弹簧测力计的示数不同,由称重法可知浮力不同,可以得到排开液体的体积相同时,物体所受浮力大小与液体密度有关。
(4)若将b中的物体换成相同材料的球体,球体的形状规则,深度不同时排开液体的体积也不同,不能探究浮力和深度的关系。
(考点3的变式练1) 探究“影响浮力大小的因素”时,小红做了如图所示的实验。请根据她的实验探究,回答下列问题:
(1)比较图B和C可知,物体受到的浮力大小与排开液体的________有关。
(2)比较图C和E可知,物体受到的浮力大小与液体的________有关。
(3)比较图C和________可知,浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(4)图E中物体受到浮力大小为________N。
(5)比较图C和E可知,水对杯底部的压强_____(选填“大于”“小于”或“等于”)酒精对杯底部的压强。
【答案】(1)体积 (2)密度 (3)图D (4)0.8 (5)大于
【解析】(1)图B中物体排开液体的体积较小,浮力为4.0N-3.5N=0.5N;图C排开液体的体积较大,受到的浮力为4.0N-3.0N=1.0N;可知物体受到的浮力大小与排开液体的体积有关。
(2)图C中物体完全浸没在水中,受到浮力为4.0N-3.0N=1.0N;图E完全浸没在酒精中,受到的浮力为4.0N-3.2N=0.8N,可知物体受到的浮力大小与液体的密度有关。
(3)利用控制变量的方法分析,图C和图D中,物体都是完全浸没在水中,液体的密度相同,深度不同,但受到的浮力不变,可知浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(4)利用称重法求出图E中物体受到浮力大小为4.0N-3.2N=0.8N。
(5)比较图C和图E可知,液体到容器底部的高度相同,水的密度大于酒精的密度,根据p=ρgh,可知水对杯底部的压强大于酒精对杯底部的压强。
(考点3的变式练2)如图是小明“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验情形。
(1)通过甲、丙、丁三个图进行比较,说明浮力的大小与 无关。
(2)乙图中物体受到的浮力是 。
(3)比较 三个图可得出结论:浮力的大小与液体密度有关。
(4)他还想探究“物体受到的浮力大小与其形状是否有关”,于是找来橡皮泥、烧杯和水进行实验,实验步骤如下:
步骤一,将橡皮泥放入盛水的烧杯中,橡皮泥下沉至杯底;
步骤二,将橡皮泥捏成“碗状”再放入盛水的烧杯中,让它漂浮在水面上。
通过分析可知,第一次橡皮泥受到的浮力 (填“大于”、“小于”或“等于”)第二次橡皮泥受到的浮力;
小明得到的结论是:物体受到的浮力大小与其形状有关,他得出错误结论的原因是 。
【答案】(1)深度(2) 1.4(3) 甲、丁、戊 (4) 小于 没有控制物体排开液体的体积相同
【解析】(1)根据图片可知,甲、丙、丁中深度发生改变,但是测力计的示数不变,即物体受到的浮力保持不变,说明浮力大小与深度无关。
(2)根据题意可知,乙图中A物体受到的浮力为
F浮=G-F拉=4.8N-2.4N=1.4N
(3)探究浮力大小与液体密度有关时,需要控制排开液体的体积相同,只改变液体密度,故选实验 甲、丁、戊 。
(4)①第一次橡皮泥在水里下沉,则浮力小于重力;第二次橡皮泥在水里漂浮,则浮力等于重力,那么第一次橡皮泥受到的浮力小于第二次橡皮泥受到的浮力。
②小明得到的结论是:物体受到的浮力大小与其形状有关,他得出错误结论的原因是:没有控制物体排开液体的体积相同。
1. 以下事例中没有受到浮力的物体是( )
A.遨游的空间站 B.航行的福建舰 C.下潜的“奋斗者”号 D.上升的热气球
【答案】A
【解析】A.浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)竖直向上托起的力叫浮力。太空中没有气体(真空),遨游的空间站不受浮力的作用,故A符合题意;
BCD.在海面上航行的福建舰、在海水中下潜的“奋斗者”号和在空气中上升的热气球浸在水(或空气)中,因为水(或空气)受到重力的作用且有流动性,因此水(或空气)对浸在其中的物体有力的作用力,其中向上的压力大于向下的压力,从而产生浮力,则BCD选项中的物体均受浮力作用,故BCD不符合题意。故选A。
2. 如图所示物体没有受到浮力的是( )
A. 沉在水底的铁球 B. 水面戏水的天鹅
C. 打入水底的木桩 D. 在水中游动的小鱼
【答案】C
【解析】A.沉在水底的铁球底面受到水的压力,受到浮力,A不符合题意;
B.水面上的天鹅受到浮力的作用,B不符合题意;
C.打入水底的木桩,下面没有受到水向上的压力,不受浮力,C符合题意;
D.水中的鱼受到浮力的作用,D不符合题意.
3. 如图所示,有一个重力为G的长方体浸没在液体中,其受到的浮力为F浮,液体对长方体向下和向上的压力分别为F1和F2,下列说法正确的是( )
A.长方体只有上下表面受到液体压力
B.F1和F2的大小关系是F1>F2
C. F1、F2和F浮的大小关系是F2-F1=F浮
D.若物体浸没于更深的位置,与图示位置相比,F1、F2大小均不变
【答案】C
【解析】A.长方体的六个表面都会受到液体压力,故A错误;
B.液体内部压强的大小与深度有关,深度越深,压强越大,根据F=pS可知,F2>F1,故B错误;
C.根据浮力产生的原因可知,浮力等于物体上下表面的压力差,即浮力为,故C正确;
D.若物体浸没于更深的位置,受到的压强增大,受力面积不变,受到的压力增大,F1、F2大小均变大,故D错误。故选C。
4. 如图是某同学进行“探究浮力的大小跟哪些因素有关”时其中的一次实验情景。根据图示可以知道,该同学这次操作的目的是( )
A. 探究浮力与液体质量的关系 B. 探究浮力与液体体积的关系
C. 探究浮力与液体密度的关系 D. 探究浮力与液体深度的关系
【答案】C
【解析】根据图示可以知道两图中两物的体积相同,两物体都完全浸没在液体中,所以排开的液体体积相同,而一种液体是水、另一种是酒精,两种液体的密度不同,它们所受的浮力不同,所以该同学这次操作的目的是:探究物体所受浮力与液体密度的关系。故选:。
5. 在“天宫课堂”中,航天员王亚平展示了“浮力消失”的实验。在中国空间站微重力环境中,她用吸管把乒乓球轻轻压入水中,取出吸管后,观察到乒乓球静止不动,如图甲所示。在中国科技馆的同学们做了同样的实验,乒乓球却迅速上浮直至漂浮,如图乙所示。下列说法中正确的是( )
A. 图甲中,乒乓球的质量为零
B. 图甲中,水所受的重力几乎为零,因此“浮力消失”
C. 图乙中,乒乓球上浮时所受的浮力小于所受的重力
D. 图乙中,乒乓球上浮时水对容器底部的压强变大
【答案】B
【解析】A.质量是物体所含物质的多少,跟物体所处的位置无关,所以乒乓球在太空时的质量不变,故A错误;
B.在微重力的环境下,水受到的重力几乎为零,由于此时乒乓球静止不动,即处于平衡状态,所以此时乒乓球所受浮力等于重力,也几乎为零,即浮力消失,故B正确;
C.由题意可知,乒乓球迅速上浮,说明乒乓球所受的合外力不为零,且方向向上,即此时乒乓球所受浮力大于其所受重力,故C错误;
D.乒乓球在上浮过程中,还没露出水面前,V排不变,即此时容器内液面的高度不变,根据液压公式可知,此时水对容器底部的压强不变;当乒乓球逐渐露出水面后,V排变小,即此时容器内液面的高度下降,根据液压公式可知,此时水对容器底部的压强变小,故D错误。故选B。
6. 探究浮力的大小跟哪些因素有关的实验情形如图所示,其中所用金属块a和塑料块b的密度不同,但重力均为1.6N。下列分析正确的是( )
A. 金属块a浸没在水中时,受到浮力的大小为0.3N
B. 利用甲、乙,可以探究浮力的大小与物体体积的关系
C. 利用乙、丙,可以探究浮力的大小与物体密度的关系
D. 利用丙、丁,可以探究浮力的大小与液体密度的关系
【答案】D
【解析】A.由图乙可知,金属块a浸没在水中时,弹簧测力计的示数为1.0N,根据称重法可得金属块浸没在水中受到的浮力
故A错误;
B.要探究浮力的大小与物体体积的关系,需要控制物体排开水的体积相同,改变物体的体积;甲、乙两图中物体排开水的体积不同,故B错误;
C.要探究浮力的大小与物体密度的关系,需要控制物体排开水的体积相同,改变物体的密度;乙、丙两图中物体排开水的体积不同,故C错误;
D.要探究浮力的大小与液体密度的关系,需要控制物体排开液体的体积相同,改变浸入液体的密度;丙、丁两图可以完成该探究,故D正确。
故选D。
7.浸在液体中物体一定受到浮力吗?老师做了如图所示的实验:取一只去底的矿泉水透明塑料瓶,瓶口朝下,瓶口略小于乒乓球。放入乒乓球,往塑料瓶里面注水,发现有水从塑料瓶口漏出,乒乓球没有浮起,出现这一现象的原因: ;用瓶塞(或手)堵住漏水的瓶口,一段时间后你能观察的现象: 。
【答案】 乒乓球只有上部受到水的压力 乒乓球上浮
【解析】当有水从乒乓球与瓶颈之间的缝隙中流出,乒乓球下面的水向下流,下表面受到的压力为0,上表面受到的水的压力不为0,受到的合力方向向下,乒乓球不能上浮。
用瓶塞或手堵住漏水的瓶口,乒乓球浸没水中,因为乒乓球上下表面产生了压力差,受到了浮力,浮力大于重力,所以乒乓球上浮。
8. 弹簧测力计通过细线吊着一个合金块,静止时弹簧测力计的示数如图甲所示,将合金块浸没在水中如图乙所示,则合金块的重力是 N,浸没在水中时受到浮力是 N。若剪断细线,合金块下沉,最终沉底时,合金块对容器底的压力是 N。
【答案】 4 1.2 2.8
【解析】甲图中测力计的分度值为,其示数为4N,即合金块的重力是4N。
将合金块浸没在水中如图乙所示,静止时弹簧测力计示数为,根据称重法可知合金块所受的浮力
若剪断细线,合金块下沉,最终沉底时,合金块对容器底的压力
9. 小浦用一个弹簧测力计竖直悬空拉着一个物体,此时弹簧测力计的示数为3.0N。他将物体浸没在水中,此时弹簧测力器的示数变为2.0牛,则浮力的大小是________牛,方向为________;若将物体继续向下移动,则弹簧测力计的示数大小________(选填“变大”或“不变”或“变小”)。
【答案】 1 竖直向上 不变
【解析】由题意可知,物体的重力为3N,将物体浸没在水中,物体受到竖直向上的浮力,由称重法可知,浮力的大小
物体完全浸没在水中,若将物体继续向下移动,物体排开水的体积不变,由可知,物体受到的浮力不变,由
可知,弹簧测力计的示数大小不变。
10. 一实心铜块挂在弹簧测力计上,在空气中称时,弹簧测力计的示数是4.8N,把它一半浸入水中称时,弹簧测力计的示数为2.6N,则铜块全部浸入水中受到的浮力是 牛,方向 。两个物体分别挂在两个完全相同的弹簧测力计下,将它们同时浸没在同一杯水中,两个弹簧测力计的示数减小值相同,那么这两个物体必有相同的 (填物理量)。
【答案】 2.4 竖直向上 体积
【解析】弹簧测力计在空气中的示数就是物体所受重力的大小,所以物体的重力为4.8N,根据称重法得铜块的一半浸入水中时受到的浮力
则铜块全部浸入水中受到的浮力是铜块的一半浸入水中时受到的浮力的两倍,即为2.4N,浮力的方向始终竖直向上。
浮力大小与液体的密度、排开液体的体积有关。两个物体分别挂在两个完全相同的弹簧测力计下,将它们同时浸没在同一杯水中,两个弹簧测力计的示数减小值相同,说明两个物体受到的浮力大小相等,液体的密度相等,则两个物体浸没在水中时,排开液体的体积相等,那么这两个物体的体积相等。
11.一均匀的长方体浸没在液体中,如图所示.已知它的底面积为S,上表面所处深度为h1,下表面所处深度为h2,则长方体下表面所受到液体的压力表达式为_________,浮力表达式为__________.(液体密度ρ液和g为已知量)
【答案】ρ液gh2S;ρ液g(h2﹣h1)S.
【解析】由液体压强公式p=ρgh及压强公式的变形公式F=pS得:
长方体上表面受到液体向下的压力F1=p1S=ρ液gh1S;
长方体下表面受到液体向上的压力F2=p2S=ρ液gh2S,
长方体受到的浮力F浮=F2﹣F1=ρ液gh2S﹣ρ液gh1S=ρ液g(h2﹣h1)S.
12. 不计海水阻力,请在图中画出潜水艇在海水中沿竖直方向加速上浮时的受力示意图(O表示艇的重心)。
【答案】如图所示
【解析】潜水艇受到竖直向下的重力,竖直向上的浮力,因为潜艇加速上升,竖直方向上合力应该向上,故浮力应大于重力,如图所示:
13. 如图所示,容器中盛有水,用细线吊着一个实心铁块静止在水中。请在图中画出铁块所受力的示意图。
【答案】如图所示。
【解析】实心铁块用细线吊着浸没在水中,铁块受到竖直向下的重力G、竖直向上的拉力F和浮力F浮的共同作用,作用点在重心。如下图所示。
14. 如图所示,小球悬浮在水中,作出小球受到的重力与浮力的示意图。
【答案】如图所示。
【解析】物体在水中悬浮,浮力等于重力,两个力是一对平衡力,大小相等,方向相反.所以从物体的重心分别沿竖直方向向上和向下画带箭头的线段,并标上浮力F和重力G。
15. 按要求作图,请保留作图痕迹。图中小球在水中处于静止状态,画出小球所受力的示意图。
【答案】如图所示
【解析】小球在水中处于静止状态时,小球受到平衡力的作用,受到的重力和浮力,大小相等,小球所受的浮力和浮力都作用在球上,浮力方向竖直向上,重力方向竖直向下,如图:
16. 如图甲所示,将两实心正方体金属块A和B(mA=mB,VA【答案】如图所示
【解析】由题意知,实心正方体金属块A和B的体积VA17. 在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中;
(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;
(2)如题图甲所示,在弹簧测力计下悬挂一个高为6cm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;___________
(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”)
(4)若把此物块捏成高为6cm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”);
(5)若继续探究浮力的大小与液体密度的关系,还需添加一种材料:___________。
【答案】 (1)量程 竖直 (2)见详解 (3) 变大 不变 (4)不相同 (5)酒精
【解析】(1)使用弹簧测力计前,应该先观察弹簧测力计的零刻度线、量程和分度值;调零时,应该在竖直方向下拉动弹簧测力计,防止卡壳。
(2)由甲图可得,物块重力G=1.0N,当物块慢慢浸入水中时,在竖直方向上只受竖直向上的拉力,浮力和竖直向下的重力作用,即
当浸入水中深度为2cm时,此时弹簧测力计的示数为0.8N,则浮力为
同理,当深度为4cm和6cm时,浮力分别为0.4N和0.6N;当物块完全浸入水中后,根据
随着浸入水中的深度增加,排开水的体积保持不变,所以浮力大小保持不变,如图所示
(3)分析图像可知,物块浸没前,根据
深度h增加,物块排开水的体积增加,浮力变大。
物块浸没后,根据
深度h增加,物块排开水的体积等于物块的体积,此时排开水的体积保持不变,浮力大小不变。
(4)若把此物块捏成高为6cm的圆锥体,物块的高度和体积不变,但物块在浸入水中的过程中,排开水的体积增加的速率变小,最后浸没水中时浮力依然会保持不变,故两次实验所得的F浮随h变化的图像会不相同。
(5)若继续探究浮力的大小与液体密度的关系,只需要增加密度不等于水的液体,重复上述实验,形成对比数据。
18. 同学们在“探究影响浮力大小的因素”实验中,根据日常生活经验提出了以下猜想:
①浮力大小与物体浸入液体中的深度有关;
②浮力大小与物体排开液体的体积有关;
③浮力大小与液体的密度有关。
实验步骤和数据如图所示(,g取10N/kg)
(1)根据实验数据,小聪计算出该物体浸没在水中受到的浮力大小是________N。
(2)为了验证猜想①,分析A与C、D三次实验,得出的结论是:浸没在液体中的物体所受浮力大小与浸入液体中的深度________(选填“有”或“无”)关。
(3)为了验证猜想②,分析A与________三次实验,得出的结论是:浸在液体中的物体所受浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(4)小聪为了验证猜想③,分析A与B、E三次实验,得出的结论是:浸在液体中的物体所受浮力大小与液体的密度有关。你认为这样操作是________(选填“正确”或“错误”)的,理由是________。
(5)细心的小红利用实验数据还计算出步骤E中所用盐水的密度是________。
【答案】(1)4 (2)无关 (3)B、C (4)错误 没有控制排开液体的体积相等 (5)
【解析】(1)由图可知,物体的重力为6N,浸没在水中时弹簧测力计的示数为2N,根据称重法测浮力可知,物体浸没在水中受到的浮力大小为
(2)A与C、D三次实验中物体浸入液体的深度不同,根据称重法测浮力可知,A与C、D三次实验中弹簧测力计的示数相等,则浮力大小相等,故可以得出的结论:浸没在液体中的物体所受浮力大小与浸入液体中的深度无关。
(3)验证浮力大小与物体排开液体的体积有关,则需要保持液体的密度相同,改变物体排开液体的体积,故选择A与B、C三次实验,得出的结论是:浸在液体中的物体所受浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(4)验证浮力大小与液体的密度有关,则需要保持物体排开液体的体积相等,改变液体的密度,A与B、E三次实验中,液体的密度不同,物体排开液体的体积也不同,未控制单一变量,故该操作时错误的,无法得出该结论。
(5)由(1)可知,物体浸没在水中时浮力为4N,则物体的体积为
物体在盐水中所受的浮力为
则步骤E中所用盐水的密度
19. 如图甲是科技兴趣小组探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验装置(在物体未浸入水中时,溢水杯中盛满水或酒精,g取)。
(1)物体完全浸没在水中时所受浮力为________;
(2)由图甲中A、C、D可知,浮力与物体浸入液体的深度________(选填“有关”或“无关”);
(3)由图甲中A、D、E可知,浮力与液体的密度________(选填“有关”或“无关”);
(4)由实验数据可知,物体的密度为________;
(5)完成实验后,小组成员想通过实验找到浮力与排开液体重力的关系,借来了木块、天平、量筒和溢水杯等器材。首先将溢水杯放到天平的左盘,并向溢水杯内缓慢加水,直至液面到达溢水杯杯口。在右盘添加砝码直至天平平衡。将量筒放到溢水杯杯口下方,将木块缓慢放入溢水杯,待水不流出时,天平依然平衡,说明__________________。
【答案】 (1)1 (2)无关 (3) 有关 (4) 4×103 (5) 见解析
【解析】(1)C图中物体完全浸没在水中,根据称重法可得物体浸没在水中受到的浮力为
(2)图甲中A、C、D可知,物体浸没在水中的深度不同,弹簧测力计的示数相同,由称重法可知,受到的浮力相同,因此可得物体受到的浮力与进入液体中的深度无关。
(3)图甲中A、D、E可知,物体排开液体的体积相同,液体的密度越大,弹簧测力计的示数越小,物体受到的浮力越大,说明物体受到的浮力与液体的密度有关。
(4)物体浸没在水中排开液体的体积与物体的体积大小相等,则物体的体积为
物体的密度为
(5)上述实验过程中,天平依然平衡,说明物体受到的浮力等于其排开液体的重力。
20.如图所示,把一个底面积为S,体积为V的长方体浸没在密度为ρ的液体中,上、下表面分别距液面为h1和h2,浸入液体中的物体的上下表面在液体中的深度不同,所受的压力不同,下表面受到向上压力F2,上表面受到向下压力F1,回答以下问题:
(1)请简述浮力产生的原因和方向;
(2)请从浮力产生原因的角度推导出。
【答案】(1)液体浮力是由于液体对物体上下表面压力差形成的,竖直向上;(2)见解析
【解析】(1)浮力产生的原因: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,即液体浮力是由于液体对物体上下表面压力差形成的,浮力的方向是竖直向上。
(2)由题意可知,下表面受到向上压力F2,上表面受到向下压力F1,而物体受到的浮力大小等于液体对物体上下表面压力差的大小,即
长方体的底面积为S,设下表面受到向上压强是p2,上表面受到向下压强是p1,可得到、,上、下表面分别距液面为h1和h2,液体密度为ρ,根据液体压强公式可知、,则浮力的大小
这条式子,里面的,是长方体的底面积与长方体的高度之积,即是长方体的体积V,所以
答:(1)浮力产生的原因是由于液体对物体上下表面压力差形成的,浮力方向竖直向上;
(2)见解析。
21. 李静同学进行了如图所示的实验:她先测量出容器中水深为20cm,然后将一挂在弹簧测力计下的长方体物块缓慢地浸入水中(完全浸没时水不会溢出)。实验过程中,并测量出对应情况下容器中水的深度h,实验数据如表:
实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8
F/N 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0 1.0 1.0
h/cm 20.0 20.5 21.0 21.5 22.0 22.5 22.5 22.5
(g取10N/kg,)
(1)物块的重力是多大?
(2)在物块完全浸入水中时,其受到的浮力为多大?
【答案】(1)1.7N;(2)0.5N
【解析】(1)由表格中数据可知,第一次实验时,弹簧测力计的示数为1.5N,此时物块还未进入水中,因此物体的重力。
(2)由表格中数据可知,第次实验中,测力计的示数不在发生变化,说明物块乙全部浸没在水中,则物块完全浸入水中时,其受到的浮力为
答:(1)物块的重力是1.5N。
(2)物块完全浸入水中时,其受到的浮力为0.5N。
22.如图将一块木块放入水中,已和木块的下表面到水面的距离是10cm,木块的下表面面积是0.04m2。求:
(1)木块下表面受到的压强多大?
(2)木块下表面受到的压力多大?
(3)木块受到的浮力多大?
【答案】(1)1000Pa;(2)40N;(3)40N
【解析】(1)木块下表面受到的压强为
(2)木块下表面受到的压力为
(3)因为木块漂浮在水面,则上表面受到水的压力为0N,所以木块受到的浮力为
答:(1)木块下表面受到的压强为1000Pa;
(2)木块下表面受到的压力为40N;
(3)木块受到的浮力为40N。
核心素养学习目标
知识解读易错警示示
注意!
考点例题精讲确确考向
课节重点难点精练达标培优
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