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【新课标新思维】2026年中考物理一轮复习四步曲 学思讲测(通用版)
第11讲 浮力
中考课件
课标透视·考向预测
思维导图·知识领航
考点精研·易错明晰
题型归纳·技巧点拨
目录
CONTENTS
01
课标透析·考向预测
课标透析·考向预测
课标要求 2.2.9通过实验,认识浮力。探究并了解浮力大小与哪些因素有关。知道阿基米德原理,能运用物体的浮沉条件说明生产生活中的有关现象。 考查内容 一、浮力; 二、阿基米德原理; 三、物体沉浮的条件 考点分布 考查频率 命题趋势
01 浮力 ☆☆ 《浮力》是力学的重点内容,同时也是最难和易错的内容。浮力问题涉及到的知识点、概念和规律较多,综合性也最强,压轴题也大都出于此,所以对本单元的备考应下大力气,在认识基本概念的同时,熟悉浮力的基本规律,通过各种题型和考向的练习,加强这方面的训练。
本单元常考题型有:选择题、填空题、实验探究题、计算题和综合题等。
主要命题点有:浮力的概念、浮力的测量、影响浮力大小的因素、物体所受浮力与物体排开液体重力的关系、物体的沉浮条件及利用物体沉浮条件进行相关计算、压强与浮力综合和浮力在生活中的应用等
02 称重法测浮力 ☆☆☆ 03 探究影响浮力大小的因素 ☆☆☆ 04 实验验证阿基米德原理 ☆☆ 05 阿基米德原理原理的应用 ☆☆☆ 06 压强与浮力综合、浮力图像 ☆☆ 07 物体沉浮条件及应用 ☆☆☆ 8 利用物体沉浮条件进行综合计算 ☆☆
02
思维导图·知识领航
知识导图·思维引航
03
考点精研·易错明晰
考点精研·易错明晰
考点精研·易错明晰
考点一 浮力
一、浮力
浮力
浸在液体(或气体)中的物体受到竖直向上的力
浮力是因液体(或气体)对物体上、下表面压力不同产生的
浮力定义
产生
原因
竖直向上
浮力方向
施力物体
液体或气体
受力物体
浸在液体或气体中的物体
考点精研·易错明晰
考点一 浮力
二、称重法浮力
1.称重法测浮力的原理
将物体浸在液体中静止时,对物体进行受力分析,如图,弹簧测力计拉力为F ,物体重力为G物,则F浮=G物-F 。
因此,只要测出物体的重力G物和物体浸在液体中时弹簧测力计的示数F ,即可由F浮=G物-F 求出物体在液体中时所受浮力的大小。
考点精研·易错明晰
考点一 浮力
二、称重法浮力
2.称重法测浮力的步骤
①用弹簧测力计测出物体的重力G物;
②将挂在弹簧测力计下的物体浸在液体中,读出弹簧测力计的示数F ;
③物体在液体中所受浮力F浮=G物-F 。
注意:步骤①②若颠倒,会因物体沾带液体而产生误差。
若浸在液体中的柱状物体下表面和容器底部紧密接触(接触面间没有液体浸润),则液体对物体向上的压力F向上为零,物体将不受浮力作用。如图所示,和容器底紧密接触的物块D、浸入河底的桥墩,都不受浮力作用。
01
不是所有浸在液体中的物体都受到浮力作用
考点精研·易错明晰
考点一 浮力
三、浮力大小跟哪些因素有关
1.实验探究:浮力大小跟哪些因素有关
【提出问题】浮力的大小跟哪些因素有关?
【猜想与假设】
(1)游泳池里越往深水区走,所受的浮力越大,由此猜想:浮力的大小可能与物体浸在液体中的体积或浸没深度有关;
(2)鸡蛋在纯水中会下沉,但在浓盐水中却能漂浮,由此猜想:浮力大小可能与液体的密度有关;
(3)木头在水中漂浮,但铁块在水中下沉,由此猜想:浮力的大小可能与浸没在液体中的物体密度有关
考点精研·易错明晰
考点一 浮力
三、浮力大小跟哪些因素有关
1.实验探究:浮力大小跟哪些因素有关
实验目的
一、探究浮力的大小与物体浸没深度的关系
变量控制
同一物体浸在同一液体中,物体浸没的深度不同
图示
现象及分析:乙、丙两种情况下弹簧测力计的示数相同,即浮力相同
探究结论:浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关
考点精研·易错明晰
考点一 浮力
三、浮力大小跟哪些因素有关
1.实验探究:浮力大小跟哪些因素有关
【进行实验】
实验目的
二、探究浮力的大小与物体浸入液体的体积的关系
变量控制
液体的密度相同,同一物体浸入液体的体积不同
图示
现象及分析:乙、丙两种情况下弹簧测力计示数不同,即浮力不同,F1>F2
探究结论:物体受到的浮力与物体浸入液体的体积有关
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考点一 浮力
三、浮力大小跟哪些因素有关
1.实验探究:浮力大小跟哪些因素有关
【进行实验】
实验目的
三、探究浮力的大小与液体密度的关系
变量控制
同一物体浸在液体中的体积相同,液体密度不同
图示
现象及分析:乙、丙两种情况下弹簧测力计的示数不同,即浮力不同,F2>F1
探究结论:物体受到的浮力于液体的密度有关
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考点一 浮力
三、浮力大小跟哪些因素有关
1.实验探究:浮力大小跟哪些因素有关
【进行实验】
实验目的
四、探究浮力的大小与物体密度的关系
变量控制
两个体积相同、质量不同的物体,浸入在同一液体中
图示
现象及分析:甲、乙两种情况下弹簧测力计的示数差相同,即浮力相同
探究结论:物体所受的浮力与物体的密度无关
【归纳总结】浮力的大小只跟液体的密度和物体浸入液体的体积有关(与物体的形状、材料、浸没的深度、液体的多少无关)。在液体密度相同时,浸入液体的体积越大,物体受到的浮力越大;在浸入液体的体积相同时,液体的密度越大,物体受到的浮力越大。
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考点一 浮力
三、浮力大小跟哪些因素有关
2.实验中注意的问题
(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)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。
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考点一 浮力
【例1】如图所示,洗手盆底部的出水口塞着由橡胶制成的水堵头,则水堵头( )。
A.没有受到水的压力,但受到水的浮力 B.既没有受到水的压力,也没有受到水的浮力
C.受到水的压力,但没有受到水的浮力 D.既受到水的压力,也受到水的浮力
洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头,受到水向下的压力,但水堵头的下表面没有水,没有受到水向上的压力,所以水堵头不受浮力
C
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考点一 浮力
【变式1-1】在弹簧测力计下挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,
圆柱体浸没后继续下降,直到圆柱体底面与烧杯底部接触为止(水未溢出)。如
图所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图像,
(ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg)。下列说法正确的是( )。
A.圆柱体浸没在水中时所受的浮力是4N
B.圆柱体的质量是12kg
C.从B点到C点过程中,水对容器底部的压强逐渐变大
D.圆柱体下降过程中,绳子对圆柱体的拉力和圆柱体对绳子的拉力是一对平衡力
物体的重力
物体最大浮力:12N-4N=8N
圆柱体的高度4cm
圆柱体排开水的体积逐渐增大,由于水没有溢出容器,则液体深度变大
绳子对圆柱体的拉力和圆柱体对绳子的拉力作用在两个物体上,不是一对平衡力
C
考点精研·易错明晰
考点一 浮力
【变式1-2】(2025·成都)在探究“影响浮力大小的因素”实验中,小明选用体积相同的实心金属块甲和乙,实验过程如图所示,他探究的问题是( )。
A. 浮力大小与物体浸入液体深度的关系
B. 浮力大小与排开液体重力的关系
C. 浮力大小与液体密度的关系
D. 浮力大小与物体密度的关系
由题意可知,选用体积相同的实心金属块甲和乙,浸没在水中,则金属块排开水的体积相同,由阿基米德原理可知,排开液体的重力相同;液体的密度相同;由图可知,金属块在水中的深度相同,金属块的密度不同,由控制变量法可知,他探究的问题是浮力大小与物体密度的关系,故D符合题意,ABC不符合题意
D
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考点一 浮力
【变式1-3】(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______。
浮力增大
增大
排开液体的体积
3.8
示数等于物重
1.4
无
越大
e、f
不能探究浮力和深度的关系
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考点二 阿基米德原理
一、探究浮力大小与物体排开液体重力的关系
1.实验探究:浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
【提出问题】物体所受的浮力的大小与物体排开液体所受重力存在怎样的定量关系?
【猜想与假设】浮力的大小可能等于物体排开的液体所受的重力
【制定计划与设计实验】
(1)使用弹簧测力计利用称重法得出石块所受的浮力;
(2)收集实验中石块排开的水,测出被排开的水所受的重力,比较浮力和杯排开的水的重力的大小;
(3)换用不同质量的小石块,重复上面的实验,寻找规律
【实验器材】弹簧测力计、小石块、细线、溢水杯、小桶、水等
考点精研·易错明晰
考点二 阿基米德原理
一、探究浮力大小与物体排开液体重力的关系
1.实验探究:浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
【制定计划与设计实验】
第一步:测出小石块的重力;
第二步:测出空桶的重力;
第三步:将溢水杯装满水(液面与溢水口平齐),把小石块缓慢(不要晃动,以免排开水量偏多)放入杯中,读出此时弹簧测力计的示数,并用小桶收集溢出的水;
第四步:测出小桶和排开水的总重力,比较浮力和排开水的重力的关系;
第五步:换用不同质量的小石块,重复上述步骤(多次实验,使结论更具普遍性),记录实验数据。
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考点二 阿基米德原理
一、探究浮力大小与物体排开液体重力的关系
1.实验探究:浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
【记录数据】
次数 ①小石块的重力/N ②空桶的重力/N ③弹簧测力计的示数/N ④桶和水总重/N 浮力/N 排开水的重力/N
1 2.0 1.0 1.0 2.0 1.0 1.0
2 2.8 1.0 1.4 2.4 1.4 1.4
3 3.6 1.0 1.8 2.8 1.8 1.8
【实验结论】浸在液体中的物体,受到的浮力大小与它排开的液体所受的重力大小相等。
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考点二 阿基米德原理
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到的重力。
2.公式:F浮=G排=m排g=ρ液gV排。
注意:阿基米德原理也适用于气体,此时F浮=ρ气gV排。
“浸在液体中的物体”包含两种状态:①物体全部浸入液体中,即物体浸没在液体中,此时V排=V物;②物体的一部分浸入液体中,另一部分露在液面上,此时V排浸没和浸入的区别
02
考点精研·易错明晰
考点二 阿基米德原理
二、阿基米德原理
3.计算浮力大小的四种方法
称重法 压力差法 公式法 平衡法
浮力等于物体的重力G减去物体浸在液体中时弹簧测力计的拉力F,即F浮=G-F 浮力等于物体上、下表面受到的液体的压力差, 即F浮=F向上-F向下 根据阿基米德原理F浮=G排=m排g=ρ液gV排计算 物体漂浮或悬浮时,由二力平衡条件得浮力等于重力,
即F浮=G
4.利用阿基米德原理测量物体的密度
称重法测浮力的公式F浮=G-F。由阿基米德原理F浮=G排=m排g=ρ液gV排可知, 。若物体浸没在水中,则 ,此时
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考点二 阿基米德原理
【例2】下列A、B、C、D四幅图是“探究浮力的大小与
排开水所受重力关系”的过程情景。
(1)实验中所用圆柱体的重力为________N;
(2)在情景图B中存在的错误是_________;
(3)纠正错误后,继续实验,在情景C时圆柱体受到浮力
F浮为 N;
(4)圆柱体排开的水所受的重力G排为 N;
(5)实验结果表明浸在水中的物体受到的浮力________物体排开水所受到的重力。
(6)纠正错误后,圆柱体从刚接触水面到全部浸没水中,水对溢水杯底的压强__________。(选填“逐渐增大”、“逐渐减小”或“保持不变”)。
空气中称重
4.2
溢水杯必须先装满水
水未到溢水杯的溢水口
根据称重法可知浮力
1.2
由A、C可知排开水的重力
1.2
等于
水的深度不变,压强不变
不变
考点精研·易错明晰
考点二 阿基米德原理
【变式2-1】(2025·陕西省A)小明想测量一个长方体物块的密度,他用细线提着物块缓慢放入盛有水的杯中,如图-1所示,压力传感器的示数随物块浸入深度的变化关系如图-2所示。整个过程中物块受到浮力的变化情况是 ,已知物块的质量为2.4kg,则物块的密度为________kg/m3。剪断细线、当物块静止后压力传感器的示数为________N。(水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
[1]当物体还未浸没时,随着浸入的深度增大,物体浸入的体积增大;浮力变大,当浸没时,物体所受浮力不变,故浮力的变化情况是先变大后不变
先变大后不变
[2]根据浮力求物体体积,然后求密度
1.0×103
[3]物块受到的重力为G=2.4kg×10N/kg=24N
传感器的示数为F=34N+24N=58N
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考点精研·易错明晰
考点二 阿基米德原理
【变式2-2】(2025·山东省)小华在相同气球内装上不同配重做了两个“小鱼”。“小鱼”甲的质量大于“小鱼”乙的质量。注射器可以通过连接“小鱼”的软管对“小鱼”进行抽气和充气,从而改变“小鱼”的体积。初始时,两“小鱼”在水中处于静止状态,如图所示。忽略空气重力及软管对“小鱼”的作用力。“小鱼”所受浮力分别用F甲、F乙表示。下列说法正确的是( )。
A. 对甲充气,甲上浮,再次静止时F甲小于F乙
B. 对甲抽气,甲下沉,再次静止时F甲一定小于F乙
C. 对乙充气,乙再次静止时所受浮力比初始时的浮力小
D. 对乙抽气,乙再次静止时所受浮力可能等于初始时的浮力
根据物体的沉浮条件、阿基米德原理,和力的平衡关系确定
D
考点精研·易错明晰
考点二 阿基米德原理
【变式2-3】(2025·德阳)如图甲所示,“国之重器”起重船起吊重物时,需通过抽水机将一侧水舱里的水抽向另一侧水舱来保持起重船平衡。如图乙所示,小兰设计了一种采用力传感器感知抽水量的长方体水舱模型,水舱中装有V=0.014m3的水,其底面积S=0.04m2。A是固定在顶端的力传感器,能够显示A对B的压力或拉力的大小;B是质量和体积均可忽略的细直硬杆,不考虑B的形变,B的上端与力传感器A连接,下端与物体C连接;物体C是质量m=0.5kg、底面积SC=0.01m2的圆柱体。用抽水机将水抽出的过程中,力传感器示数F的大小随抽出水的体积变化的图像如图丙所示。当物体C的下端刚好露出水面,此时已抽出水的体积VC=0.01m3。已知ρ水=1.0×103kg/m3。求:
(1)物体C的重力;
(2)物体C完全浸没时排开水的体积;
(3)当力传感器示数为2N时,水对水舱模型底部的压强。
物体的重力
物体浸没时力的平衡关系
物体浸没时
2×10-3m3
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考点三 物体沉浮的条件
一、物体沉浮的条件
三种浮沉现象
上浮
物体上浮,最终漂浮在液面上
下沉
物体下沉,最终沉入底部
悬浮
1.液体中常见的三种浮沉现象
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考点三 物体沉浮的条件
一、物体沉浮的条件
2.物体的沉浮条件
(1)物体在液体中的浮与沉取决于浮力与重力的大小关系
状态 物体浸没在液体中 物体部分浸在液体中
上浮 悬浮 下沉 漂浮
条件 F浮>G F浮=G F浮示意图
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考点三 物体沉浮的条件
一、物体沉浮的条件
2.物体的沉浮条件
(2)密度与物体的沉浮:当物体浸没在液体中时,物体受到的浮力F=ρ液gV排,物体受到的重力G物=mg=ρ物gV物,比较F浮与G物的大小可得:
①当ρ液>ρ物,浸没时,F浮>G物,物体上浮直到漂浮在液面上;
②当ρ液<ρ物,浸没时,F浮③当ρ液=ρ物,浸没时,F浮=G物,物体悬浮。
该规律适用于实心物体,若物体是空心的,ρ物应为物体的平均密度(非材料的密度),V物为包含空心的全部体积,此时该规律也适用。
03
考点精研·易错明晰
考点三 物体沉浮的条件
一、物体沉浮的条件
3.对物体沉浮条件的理解
物体在液体中的沉浮不取决于受到浮力的大小,而是取决于物体所受浮力和重力的大小关系。
(1)当F浮>G物时,物体在液体中向上运动—上浮。随着物体不断上升,物体将有一部分露出液面,物体所受的浮力也随着减小,一直减小到F浮=G物时,物体就不再上浮并处于漂浮状态。由此可知,物体上浮是由不平衡状态演变为平衡状态的过程。
(2)当F浮考点精研·易错明晰
考点三 物体沉浮的条件
一、物体沉浮的条件
4.漂浮物体的“五规律”
规律一:“二力平衡”,即物体所受浮力等于物体的重力。
规律二:“质量相等”,即排开液体的质量等于物体自身质量。
规律三:“体积比与密度比有关”,即浸入液体的体积是物体体积的几分之几,物体的密度就是液体密度的几分之几,即
规律四:“浮力恒等”,即物体漂浮在不同液体中时,所受浮力相等(F1=F2=…=Fn=G物)。
规律五:“密大浸少”,即物体漂浮在不同液体中时,密度大的液体浸入液体中的体积较小。
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考点三 物体沉浮的条件
二、浮力的应用
由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,浸在液体中的物体受到的浮力大小由液体密度和排开的液体的体积决定,故可以从改变液体密度和改变排开的液体体积两方面改变浮力。
(1)增大浮力的方法:
增大液体的密度(在水中加盐并搅拌,可以使沉底的鸡蛋浮起来);
增大物体排开液体(或气体)的体积(如,飞艇、万吨巨轮等)。
(2)减小浮力的方法:
减小液体的密度(如,可以采用加清水的方法减小盐水的密度,使悬浮在盐水中的鸡蛋下沉);
减小物体排开液体(或气体)的体积(如,通过将辅助气囊中的气体放出,减小飞艇排开空气的体积,使飞艇降落)。
1.增大和减小浮力的方法
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考点三 物体沉浮的条件
二、浮力的应用
(1)轮船
采用空心的办法,增大排开水的体积,增大轮船受到的浮力。
轮船航行时处于漂浮状态,只要轮船的重力不变,无论轮船是在海里还是在河里,它受到的浮力都不变,只是海水、河水密度不同,轮船的吃水线不同(因为海水密度较大,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,轮船在海里航行时浸在水下的体积较小)。
状态:始终漂浮
满足条件:F浮=G
排水量:满载时排开水的质量:m排=m船+m货
载货量:满载时货物的质量:m货=m排-m船
2.浮力的应用实例
考点精研·易错明晰
考点三 物体沉浮的条件
二、浮力的应用
(2)潜水艇
靠改变自身重力,实现上浮和下沉。
浸没在水中的潜水艇排开的水的体积是始终不变的,所以潜水艇所受浮力始终不变。若要下沉,可吸水,使F浮G。
注意:在潜水艇浮出水面的过程中,因为排开水的体积逐渐减小,所以浮力逐渐减小。。
上浮:通过排水使G变小,F浮>G满足上浮条件
下沉:通过吸水使G变大,F浮2.浮力的应用实例
考点精研·易错明晰
考点三 物体沉浮的条件
二、浮力的应用
(3)气球和飞艇
气球和飞艇靠充入、排出密度较小的气体来实现升降。
特点:F浮=ρ空气gV排可知,G=ρ气gV+G壳,当F浮>G,气球(飞艇)可升上天空,若要使气球(飞艇)降回地面,可以放出一部分气体,使排开空气的体积减小,浮力减小;对于热气球,加热时内部空气膨胀,一部分空气排出,球内空气密度变小,使浮力大于重力而上升;停止加热,热空气冷却,使重力大于浮力而落地。
上浮:充入密度小的气体,F浮>G
下沉:排出密度小的气体,F浮2.浮力的应用实例
考点精研·易错明晰
考点三 物体沉浮的条件
二、浮力的应用
(4)密度计
用途:测量液体的密度。
构造:密度计是一根上部标有刻度,形状特殊的玻璃管;管下部的玻璃泡内封装小铅丸或水银(如图所示),使密度计能够直立在液体中。
原理:密度计在液体中呈漂浮状态,所受浮力大小不变,都等于它受到的重力。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,液体密度较大时,V排较小,密度计露出液体的体积较大,反之较小,因而在玻璃管上刻上刻度即可直接读出相应液体密度的大小。所以密度计上的刻度值是上面小、下面大。
读数:密度计上的数值表示待测液体密度是水的密度的倍数。
2.浮力的应用实例
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考点三 物体沉浮的条件
【例3】(2025·达州)小红在阳台种了儿株番茄苗,番茄成熟后,她将一个番茄先后浸没在盛有水和盐水的容器中静止,释放后发现番茄在水中下沉,在盐水中上浮。下列说法正确的是( )。
A. 番茄密度比水大
B. 番茄在水中受到的浮力较大
C. 番茄在盐水中受到的浮力小于它排开盐水的重力
D. 将番茄露出盐水部分切去,盐水对容器底部的压强将增大
番茄在水中下沉,番茄受到的浮力小于自身的重力
番茄水中沉底,浮力小于重力,在盐水中漂浮,浮力等于重力
根据阿基米德原理,浮力等于排开液体的重力
切去露出部分后,番茄仍漂浮,排开盐水的体积减少,液面下降,盐水深度减小
A
考点精研·易错明晰
考点三 物体沉浮的条件
【变式3-1】(2025·达州)在物理实践活动中,“奇思妙想”小组用一根粗细均匀上端开口、下端封闭的轻质塑料管制成一只密度计,管长10cm,配重质量5g。用相关食材调制出一种饮料,将该密度计分别放入水和饮料中,静止时如甲图和乙图(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。请计算:
(1)密度计在水中所受浮力大小;
(2)饮料密度;
(3)小组成员突发奇想:将适量饮料倒入甲图密度计内,静止时如丙图。将丙图密度计中饮料全部倒出,用体积、质量均不计的细线将配重悬挂在塑料管底部,放入饮料中,静止时如丁图(配重未接触容器底),此时塑料管底部受到的液体压强是多少?
密度计浮力等于重力:
375Pa
考点精研·易错明晰
考点三 物体沉浮的条件
【变式3-2】(2025·重庆)2025年4月28日,全球首艘高速可潜无人艇“蓝鲸号”下水,如图所示。其体积为12m3,依靠智能压载水舱系统进行浮沉调节,可实现数十米深的下潜、静态悬浮和水下航行。(近海海水密度取ρ水)求:
(1)“蓝鲸号”在近海悬浮时所受浮力;
(2)“蓝鲸号”在近海悬浮时,距海面20m处的顶部受到海水的压强;
(3)若“蓝鲸号”从近海水平潜行至远海,海水密度突变为1.03×103kg/3时,至少应增加多少自重才能防止上浮。
考点精研·易错明晰
考点三 物体沉浮的条件
【变式3-3】(2025·自贡)小张有一底面积S1=50cm2、高H=8cm的长方体物块,将物块悬挂在弹簧测力计下端,测力计读取如图甲。取来一底面积为S2=100cm2的薄壁圆柱形容器,盛入足量水静置于水平桌面上,将物块放入水中,物块静止时漂浮在水面上,如图乙。再将一小铁块放在物块上表面,静止时,物块上表面刚好与液面相平,如图丙。以上过程中没有水溢出且物块不吸水,g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3。求:
(1)漂浮状态的物块露出水面的高度h;
(2)小铁块放在物块上表面前后,水对容器底部压强的增加量Δp。
【小问1详解】先求物块体积,再求物块高度,即可求露出水面的高度
【小问2详解】先求铁块放上后液面升高的高度,再求压强增加量
2cm
100Pa
04
题型归纳·技巧点拨
题型归纳·技巧点拨
题型一 浮力
浮力
浮力是液体对物体向上和向下的压力差,如果物体下表面与液体不接触,没有受到向上的压力,则物体不受浮力。浮力的方向总是竖直向上的,与重力方向相反。
题型归纳·技巧点拨
题型一 浮力
1.(2025·湖南省)小勇在厨房煮鸡蛋时,由观察到的现象联想到的物理知识,正确的是( )。
A. 鸡蛋浸入水中的体积越大,所受浮力越大
B. 鸡蛋沉入水底静止时,所受浮力大于重力
C. 给水加热,主要是通过做功的方式增大水的内能
D. 锅盖被水蒸气顶起的过程与内燃机的压缩冲程,发生的能量转化相同
A
题型归纳·技巧点拨
题型一 浮力
2.(2025·乐山)如图所示,某同学用一个上端开口的圆柱形厚底空塑料瓶和装有水的圆柱形水槽制作了一个浮力秤,用于测量质量。空塑料瓶质量为120g,塑料瓶底面积为20cm2,水槽底面积为120cm2,瓶身能够浸入水中的最大长度为18cm,使用过程中水不溢出,塑料瓶始终漂浮且瓶身保持竖直。已知水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,不考虑塑料瓶侧壁的厚度。求:
(1)空载时塑料瓶受到的浮力;
(2)浮力秤的最大称量值;
(3)浮力秤空载时和最大称量时水槽内水面的高度差。
1.2N
0.24kg
0.02m
题型归纳·技巧点拨
题型二 称重法测浮力
称重法测浮力
明确两点测浮力:
(1)明确物体的重力G=mg;
(2)明确物体浸在液体中时弹簧测力计的示数F。
物体受到的浮力F浮=G-F。
题型归纳·技巧点拨
题型二 称重法测浮力
3.图甲为盛水的烧杯,上方有弹簧测力计悬挂的圆柱体,将圆柱体缓慢下降,直至将圆柱体逐渐进入水中。整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图像如图乙所示,g取10N/kg。下列说法正确的是(不考虑液面的变化)( )。
A.圆柱体受到的重力是8N
B.圆柱体受到的最大浮力是4N
C.圆柱体的密度是1.5×103kg/m3
D.当圆柱体刚好全部浸没时,下表面受到水的压强为700Pa
C
题型归纳·技巧点拨
题型二 称重法测浮力
4.用弹簧测力计测量同一金属块在空气中、1/3体积露出水面时的力的大小如图所示。下列分析正确的是( )。
A. 金属块的质量是20kg
B. 图乙中金属块受到的浮力大小为0.6N
C. 金属块的体积是9×10 5m3
D. 金属块的密度约为0.2×103kg/m3
BC
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题型三 探究影响浮力大小的因素
1.实验方法:控制变量法(在探究浮力大小与物体浸入液体体积关系时,让金属块在同种液体中,改变物体浸入液体的体积;在探究浮力大小与液体密度关系时,让金属块浸没在不同液体中;在探究浮力大小与物体在液体中深度关系时,让金属块在浸没在同种液体中,改变物体在液体中的深度);
2.浮力大小的测量:称重法:F浮=G-F弹(G是重力,F弹是弹簧测力计读数);弹簧测力计的示数越小,说明物体受到的浮力越大;
3.实验原理:称重法;
4.弹簧测力计自身重力和细线以及盐水的浓度会对实验产生一定的误差;
5.用手拉弹簧测力计的不知之处是:读取数据时易受晃动而影响测量结果;
6.通过实验可以得出影响浮力大小的根本因素是:排开液体的重力;
7.浮力与物体排开液体的体积有关,其他因素一定时,排开液体体积越大,浮力越大;
8.浮力与液体的密度有关,其他因素一定时,液体的密度越大,浮力越大;
9.浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关;
探究影响浮力大小的因素
题型归纳·技巧点拨
题型三 探究影响浮力大小的因素
10.浮力大小与浸入液体内部体积关系:物体浸入液体内部体积不变,浮力不变;浸入液体的体积增大,浮力增大;
11.浮力大小与浸入液体内部深度关系:物体全部浸入液体内部,浮力与深度无关;
12.浮力大小与液体密度的关系:体积不变时,液体密度越大,浮力越大;
13.浮力大小和物体形状的关系:浸入液体内体积不变,浮力不变,和物体形状无关;
14.物体所受浮力大小规律:等于物体排开液体所受到的重力;
15.实验中溢水杯倒水必须有水溢出后才能做实验,否则会出现什么结果:会出现浮力大于物体排开水的重力;
16.换用不同的物体和液体重复实验目的是:避免实验偶然性,得出影响浮力大小影响的普遍性规律;
17.实验时进行了多次实验并记录相关测量数据目的是:避免实验偶然性、使结论更具普遍性;
18.浮力大小的计算:F浮=ρ液gV排。
探究影响浮力大小的因素
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题型三 探究影响浮力大小的因素
5.如图所示,小明同学探究浮力大小与哪些因素有关
(1)由图1甲、丙、丁图可知,浮力大小和 无关,由图1甲、丁、戊图可知,浮力大小与 有关;
(2)如图2是小丽设计的用电子秤测量一塑料块密度的实验;
①如图2甲所示,用电子秤测出装有水的烧杯质量为110g;
②如图2乙所示,将塑料块放入装有水的烧杯后(水未溢出),电子秤的示数为146g;
③如图2丙所示,用细针将塑料块压入水中浸没(水未溢出)且不接触容器底,电子秤的示数为150g;根据小丽的测量可知:塑料块的质量是 g,塑料块的密度是 g/cm3。
物体浸没深度
液体密度
36
0.9
题型归纳·技巧点拨
题型三 探究影响浮力大小的因素
6.(2025·长沙)如图是探究浮力的大小是否跟物体浸没的深度有关的实验过程。
(1)实验时,应先将弹簧测力计在_______方向调零;
(2)乙图中物体所受浮力为_______N;
(3)请你分析实验数据,判断物体所受浮力的大小是否跟物体浸没的深度有关,并说明理由。_____________
竖直
0.4
无关
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题型四 实验验证阿基米德原理
实验验证阿基米德原理
1.浮力大小的测量:称重法:F浮=G-F弹(G是重力,F弹是弹簧测力计读数);弹簧测力计的示数越小,说明物体受到的浮力越大;
2.实验原理:称重法;
3.弹簧测力计自身重力和细线以及盐水的浓度会对实验产生一定的误差;
4.用手拉弹簧测力计的不知之处是:读取数据时易受晃动而影响测量结果;
5.通过实验可以得出影响浮力大小的根本因素是:排开液体的重力;
6.物体所受浮力大小规律:等于物体排开液体所受到的重力;
7.实验中溢水杯倒水必须有水溢出后才能做实验,否则会出现什么结果:会出现浮力大于物体排开水的重力;
8.实验前先称量小桶和最后称量小桶有何差异:最后称量小桶会因水未倒干净而产生误差;
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题型四 实验验证阿基米德原理
实验验证阿基米德原理
9.实验时进行了多次实验并记录相关测量数据目的是:避免实验偶然性、使结论更具普遍性;
10.实验中溢水杯倒水必须有水溢出后才能做实验,否则会出现什么结果:会出现浮力大于物体排开水的重力;
11.换用不同的物体和液体重复实验目的是:避免实验偶然性,得出影响浮力大小影响的普遍性规律;
12.浮力大小的计算:F浮=ρ液gV排。
题型归纳·技巧点拨
题型四 实验验证阿基米德原理
7.某物理兴趣小组利用弹簧测力计、水、小石块(不吸水)、溢水杯、小桶、细线等实验器材探究浮力的大小与排开液体所受到的重力的关系。
(1)如图所示的甲、乙、丙、丁四个实验步骤,最科学合理的实验顺序是___________;
(2)根据图中的实验数据可求出石块的密度为___________kg/m3;(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
(3)兴趣小组的同学换用不同的物体(不吸液体)或液体按科学合理的顺序进行了多次实验,由实验数据得出F浮_______G排(选填“>”、“<”或“=”),从而验证了阿基米德原理的正确性;
(4)图丁步骤中,小石块逐渐浸入液体过程中(未接触溢水杯),液体对杯底的压强___________(选填“逐渐变大”、“一直不变”或“逐渐变小”);
(5)如果换用密度小于液体密度的物体(不吸液体)来进行该实验,
则图___________步骤中可不使用弹簧测力计;
(6)其中一个同学每次进行图甲步骤时,都忘记将溢水杯中液体装满,
其他步骤无误,因而他会得出F浮___________G排(小桶中液体所受重
力)的结论。(选填“>”、“<”或“=”)
丙、甲、丁、乙
2.8×103
=
一直不变
丁
>
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题型四 实验验证阿基米德原理
8.完成下列两个有关浮力的实验探究题。
(1)探究浮力的大小跟哪些因素有关时的部分操作及装置,静止时测力计指针的位置如图所示。
①图乙中测力计的示数为 _____N,由如图甲、乙、丙所示实验可得出的结论是:在液体密度相同时,物体所受浮力的大小跟 ____ _ 有关;
②由如图丙、丁所示实验得出的结论是:物体排开液体体积相等时,浮力大小与 有关;
③由图中提供的数据,可以求出盐水的密度为 _kg/m3。
(2)某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材,按照图所示的步骤,探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”。
3.6
物体排开液体的体积
液体密度
1.1×103
题型归纳·技巧点拨
题型四 实验验证阿基米德原理
8.①先用弹簧测力计分别测出空桶和石块的重力,其中石块的重力大小为 _____N;
②把石块浸没在盛满水的溢水杯中,石块受到的浮力大小为 _____N。石块排开的水所受的重力可由 _____(填字母代号)两个步骤测出;
③由以上步骤可初步得出结论:没在水中的物体所受浮力的大小等于 _____;
④为了得到更普遍得结论,下列继续进行的操作中不合理的是 _____;
A.用原来的方案和器材多次测量取平均值
B.用原来的方案将水换成酒精进行实验
C.用原来的方案将石块换成体积与其不同的铁块进行实验
⑤另一实验小组在步骤C的操作中,只将石块的一部分浸在水中,其他步骤操作都正确,则 _____(选填“能”或“不能”)得到与(3)相同的结论。
3.8
1.4
AD
排开水的重力
A
能
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题型五 阿基米德原理的应用
(1)浮力变化的等量关系:根据物体间力的作用是相互的,液体对物体竖直向上的浮力等于物体对液体竖直向下的“压力”,因此:
1)当物体不沉底时,水对容器底部的压力的增大量△F在数值上等于物体所受浮力的大小,即有△F=F浮=G物;
2)当物体沉底时,水对容器底部的压力的增加量△F=F浮≠G物,设此时容器底对物体的支持力为F支,则G物=△F+F支=F浮+F支。
(2)利用浮力求密度,体积相等是桥梁:物体浸没时,物体的体积等于物体排开液体的体积,即V物=V排液,由此建立起相应的等式关系进行求解。
(3)用比例法求解液体的密度:由F浮=ρ液gV排可知,金属块在两种液体中都浸没时,即V排相同时,F浮与ρ液成正比,即:
阿基米德原理的应用
题型归纳·技巧点拨
题型五 阿基米德原理的应用
9.(2025·辽宁省)如图,装有适量水的柱形容器静止在水平桌面上,不计质量的弹簧悬挂一不吸水圆柱体,圆柱体浸入水中3cm且处于静止状态,此时弹簧伸长量为8cm。现向柱形容器注水,注水过程中圆柱体缓慢上升,当弹簧恰好恢复原长时,停止注水,圆柱体静止。
注水量为2.76kg且水没有溢出。已知:圆柱体高20cm、底面积100cm ,
柱形容器底面积200cm 。容器中的水面与注水前相比升高了__ __cm,圆
柱体的密度为____g/cm 。(,整个过程圆柱体始终未与容器壁接触)
19.6
0.73
题型归纳·技巧点拨
题型五 阿基米德原理的应用
10.(2025·内蒙古自治区)某同学想知道将船上的船锚抛入水中沉底后,会引起水面如何变化。他用玻璃杯和金属块模拟抛锚过程如下:先向底面积为( 0.1m2的长方体水槽中注入0.2m深的水;将一个质量为3kg、底面积为0.01m2的正方体金属块,放入水平放置的玻璃杯中,再将玻璃杯放入水槽中,玻璃杯漂浮在水面上静止,如图所示;然后将金属块从玻璃杯中取出放入水中沉底、待水面稳定后,分析水面变化。 (ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg,整个过程中没有水溢出)求:
(1)注水后,水对水槽底部的压强;
(2)金属块平放在玻璃杯中时,对玻璃杯底部的压强;
(3)金属块放在玻璃杯中漂浮时和放入水中沉底后,水面高度的变化量。
2000Pa
3000Pa
0.02m
题型归纳·技巧点拨
题型六 压强与浮力综合、浮力图像
压强与浮力综合、浮力图像
(1)压强和浮力综合:
1)物块浸没在水中时V排=V物,利用F浮=ρ液gV排计算物块受到的浮力;
2)利用p=ρgh计算水对容器底的压强。
(2)浮力和图像的综合
1)首先根据图像找出两个临界状态,即刚接触水面时和刚浸没时这两种情况,并正确选择计算公式;
2)“浸没”的含义条件是V排=V。结合F浮=ρ液gV排和F浮=G-F 可以求得物体或液体的密度。
题型归纳·技巧点拨
题型六 压强与浮力综合、浮力图像
11.(2025·上海)甲、乙是两个完全相同的足够高的薄壁圆柱形容器,放在水平地面上,底面积为0.01米2。甲中装有水,乙中装有某液体,并且浸没一个金属小球。此时甲、乙两容器对地面的压强分别为3824帕,6176帕。
(1)求甲对地面的压力;
(2)将乙中小球拿出,并浸没在甲中。乙的水面下降0.02m,小球更换位置后,两容器对地面的压强相等;求:
①放入小球后,甲中水对容器底的压强变化量。
②金属小球的密度。
38.24N
196Pa
6×103kg/m3
题型归纳·技巧点拨
题型六 压强与浮力综合、浮力图像
12.(2025·天津)在跨学科实践活动中,同学们制作了如图所示的“浮力秤”,用来称量物体的质量。圆柱形薄壁外筒足够高且内装足量的水,带有秤盘的圆柱形浮体竖直漂浮在水中,浮体浸入水中的深度为h0。已知浮体横截面积为S0,外筒横截面积为3S0,水的密度为ρ0。
(1)浮体和秤盘的总质量为______;
(2)秤盘中未放物体,在水面位于浮体的位置标为“0”刻度线;秤盘中放质量为m1的砝码,在水面位于浮体的位置标为“m1”刻度线。请推导出这两条刻度线间的距离Δh的表达式;
(3)为了测算该“浮力秤”的最大测量值,先把带有秤盘的浮体直立在外筒底部(图),再向外筒内缓慢注水,外筒底部受到水的压强与注入水质量的关系如图所示。当外筒底部受到水的压强至少为p1时,此“浮力秤”能够达到最大测量值,该最大测量值为______。
题型归纳·技巧点拨
题型七 物体沉浮条件及应用
(1)物体沉浮条件
1)比较浮力与重力:F浮>G物,物体上浮至漂浮;F浮=G物,物体不上浮也不下沉;F浮2)比较密度:ρ液=ρ物,物体会悬浮;ρ液<ρ物,物体会下沉;ρ液>ρ物,物体会上浮至漂浮。
(2)利用物体沉浮条件判断物体的沉浮状态
等效密度:判断物体在液体中上浮还是下沉,主要考虑物体的密度和物体浸入的液体的密度的关系。当物体是空心的或者是几个物体组合体时,需要计算出空心物体或组合体的“等效密度”,然后用“等效密度”去和液体的密度进行比较。
(3)利用物体沉浮条件解释生活中的现象
根据物体沉浮条件分析现象的步骤:1)物体排开液体的体积如何变化,或液体的密度如何变化;2)确定浮力如何变化;与重力的大小关系。
物体沉浮条件及应用
题型归纳·技巧点拨
题型七 物体沉浮条件及应用
13. (2025·泸州)在探究液体压强与容器形状关系的过程中,同学们建立了以下模型。甲、乙、丙三个容器的底面积相同而形状不同,容器中分别装有ρ甲<ρ乙<ρ丙且深度相同的三种液体,将完全相同的密闭小瓶按如图方式放入液体中,均能漂浮。则放入小瓶后,下列判断正确的是( )。
A. 各容器内液面上升高度h甲>h乙>h丙
B. 各容器内液面上升高度h甲C. 各容器底部受液体压力变化量ΔF甲>ΔF乙>ΔF丙
D. 各容器底部受液体压力变化量ΔF甲<ΔF乙<ΔF丙
AC
题型归纳·技巧点拨
题型七 物体沉浮条件及应用
14. (2025·眉山)水平桌面上的甲、乙两个相同圆柱形容器,内装不同液体。将两个相同小球分别放入甲、乙两容器中,小球静止时如图所示。若两容器底部所受液体压强相等,则下列判断正确的是( )。
A. 两容器中液体密度相等
B. 两容器所装液体的质量相等
C. 甲容器对桌面的压强小于乙容器对桌面的压强
D. 甲容器中小球所受浮力大于乙容器中小球所受浮力
B
题型归纳·技巧点拨
题型八 利用物体沉浮条件进行综合计算
15. (2025·南充)如图甲所示,一轻质弹簧上端固定,下端连接正方体物块,物块上表面恰与水面相平,物块的边长为10cm,水深为20cm,弹簧的上端与容器底部之间的高度为35cm,弹簧的弹力大小F与长度L的关系如图乙所示。下列选项正确的是(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,弹簧未超过弹性限度)( )。
A. 水对物块底部的压强为2000Pa
B. 弹簧的原长为5m
C. 此时弹簧对物块的压力为20N
D. 物块的密度为3×103kg/m3
D
题型归纳·技巧点拨
题型八 利用物体沉浮条件进行综合计算
16. (2025·广西)某同学探究不同密度的物块在液体中的特点,如图所示,现有质地均匀,不吸水的正方体物块A和B,其质量分别为1kg和0.6kg、边长分别为0.05m和0.1m,以及内部边长为0.2m的正方体玻璃容器。已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3。g取10N/kg。求:
(1)将物块A放置于玻璃容器底部中央,物块A对容器底部的压强;
(2)往容器内缓慢注水,物块A不上浮,当水深为0.4m时,水对容器底部的压强和注入水的体积;
(3)接着把物块B放在物块A的正上方。再将质量为5.615kg的水缓慢注入容器。在此过程中,水对物块B所做的功。
4000Pa
400Pa
1500cm3
0.516J
中考物理一轮复习四步曲 学思讲测(通用版)
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