(共15张PPT)
第九章 浮力
第二节 探究:浮力大小与哪些因素有关
探究影响浮力大小的因素
1. (2024 济南模拟)将充足气的篮球和套扎在气针尾端
的气球一起挂于杠杆左端,调整杠杆右端钩码的悬挂位
置,使杠杆平衡如图甲所示。然后再将扎在气球上的气
针头插入篮球的气门内,气球随即膨胀,杠杆如图乙所
示。针对此现象,提出一个有探究价值且易于探究的问
题( C )
A. 浸在空气中的气球所受浮力的大小与哪些因素有关
B. 浸在空气中的气球所受浮力的大小与排开空气的体积
的关系
C. 浸在气体中的物体所受浮力的大小与排开气体的体积
的关系
D. 浸在气体中的物体所受浮力的大小与排开气体的体积
和浸在气体的密度的关系
答案:C
2. (2024 重庆改编)小渝和同学们利用一长方体物块来
探究影响浮力大小的因素。
(1)将物块竖放后挂在弹簧测力计上,测出物块受到的
重力为2.7 N,然后将物块部分浸入水中,发现弹簧测力
计示数减小的同时水面升高了,说明此时物块受到了竖
直向 的浮力,并且水对容器底部的压强与放入物
块前相比 ;当弹簧测力计示数如图甲所示时,
物块受到的浮力为 N。
上
变大
0.3
(2)接下来小渝继续按图乙、丙、丁所示进行实验,由
甲、乙、丙的数据可知:在同种液体中,物体排开液体
的体积 ,受到的浮力越大;由丙、丁的数据可
知:物体浸没在同种液体中时所受浮力大小跟深度
。
越大
无
关
(3)同组的小王同学还想进一步探究物体在浸没前,所
受浮力大小与物体浸在液体中的深度是否有关。于是他
将物块横放后挂在弹簧测力计下,使其露出水面高度与
图乙相同,弹簧测力计示数为2.3 N,与图乙数据对比,
小王得出结论:物体在浸没前,所受浮力大小与物体浸
在液体中的深度有关。该方案是否合理,并说明理
由: 。
不合理,未控制排开水的体积相同
3. (2024 内蒙古)在“探究浮力的大小跟哪些因素有
关”的实验中,使用的器材有弹簧测力计、带盖的玻璃
瓶(瓶盖的质量、体积和形变忽略不计)、柱形容器
等,操作过程如下。
(1)在容器中装入适量的水,将玻璃瓶装满水后悬挂在
弹簧测力计下,并浸入水中,如图甲所示,容器中水面
上升h,弹簧测力计示数为F。
(2)如图乙所示,将玻璃瓶浸没水中,此时容器中水面
又上升h,弹簧测力计示数为0.7F,由此可知浮力的大小
与 有关;继续增大玻璃瓶浸没
的深度,弹簧测力计示数不变,说明物体浸没时所受浮
力的大小与 无关,此过程中瓶底所受的压强大
小变化情况是 。
物体排开液体的体积
深度
变大
(3)为探究浮力大小与物重是否有关,将玻璃瓶中的一
部分水倒出,再将玻璃瓶浸没到容器的水中,如图丙所
示,弹簧测力计示数为0.5F;经过测量,图乙、丙操作
中玻璃瓶所受浮力均为 F,说明浮力的大小与物
重 。
0.6
无关
4. (2023 哈尔滨)在探究“浮力大小与什么因素有关”
实验中。
(1)测量物体A在水中所受浮力的方法如图所示,由图
可知,物体受到的重力为 N,物体受到的浮力
为 N,受到的浮力的方向是 。
3
1
竖直向上
(2)小伟同学在实验中获得下表的数据,分析表中的数据能否得到浮力大小与物体排开液体体积的定量关系?若能,请写出主要分析过程(可省略计算步骤)及结论;若不能,请说明理由。
实验 次数 浮力 F浮/N 液体密度 ρ液/(g cm-3) 排开液体体积
V排/cm3
1 0.4 0.8 50
2 0.9 0.9 100
3 0.5 1.0 50
4 2.2 1.1 200
5 0.6 1.2 50
答:能;分析过程如下:
①由1、3、5三次实验数据可知,三次实验过程中排开液
体体积V排相同,即V排1=V排3=V排5=50 cm3,由=
==5×10-4 m3 N/kg,可得结论:物体排开液
体的体积相同时,物体所受到的浮力大小与液体的密度
成正比;
③由第3次实验数据及②中的两组数据可知,当ρ液3=
ρ液2′=ρ液4′=1.0 g/cm3时,由===
1.0×104 N/m3,可得结论:液体密度相同时,物体所受
到的浮力大小与物体排开液体的体积成正比。
②由①得到的结论可得,若第 2次实验液体的密度为
1.0 g/cm3,则第2次实验时受到的浮力F浮2′=1.0 N;若第4次实验液体的密度为1.0 g/cm3,则第4次实验时受到的
浮力:F浮4′=2.0 N;
5. (2023 南京)如图所示,在一只轻薄透明塑料袋中装有半袋水,用弹簧测力计吊住塑料袋并将其缓慢浸入水中,当弹簧测力计示数减小为零时(塑料袋不接触杯底),发现袋内外水面相平。为了说明物体所受浮力的大小与液体的密度有关,仅提供密度不同的甲、乙两种液体(ρ甲>ρ水>ρ乙),在前面步骤的基础上,要求控制
V排不变,以下关于器材选用的设计方案中正确的是( D )
D
A. 将袋内水换成等体积的液体甲,袋外水不变
B. 将袋内水换成等体积的液体乙,袋外水不变
C. 将袋外水换成液体甲,袋内水不变
D. 将袋外水换成液体乙,袋内水不变(共17张PPT)
第九章 浮力
第四节 物体的浮与沉
利用重力和浮力判断物体浮沉
1. (2024 泸州)长征18号核潜艇引领中国核潜艇新高
度。在进行战备训练时,下列对该潜艇的说法中正确的
是( C )
A. 通过改变排开水的体积来实现上浮与下沉
B. 在水面下匀速下潜过程中,受到的浮力增大
C. 从长江潜行进入东海时,需要往水仓内注水
D. 从长江潜行进入东海时,受到的浮力会变小
C
2. (2024 贵州)泡茶时可以欣赏到茶叶在水中浮沉“起
舞”。如图所示,冲泡茶叶时,部分茶叶表面附着气泡
使其排开水的体积增大,由于受到的浮力大于其所受的
重力而 ;茶叶充分吸水后由于其密度
水的密度而下沉。
上浮
大于
3. (2024 湖北)小华在喝完口服液后,想通过实验测出
空瓶材质的密度,但是他只找到了量筒,于是进行了如
下实验操作。
Ⅰ.如图甲所示,在量筒中注入适量的水,读出量筒的示数
V1=70 mL;
Ⅱ.如图乙所示,将空瓶放入水中,
空瓶漂浮在水面上,读出量筒的
示数V2=80 mL;
Ⅲ.如图丙所示,将空瓶压至水下,
空瓶被量筒中的水注
满后沉底,读出量筒的示数V3。
(1)空瓶漂浮时,受到的浮力 其所受的重力,
沉底后,受到的浮力 其所受的重力。(均选填
“大于”“小于”或“等于”)
(2)V3= mL,空瓶材质所占的体积为 mL。
(3)空瓶材质的密度为 kg/m3。(水的密
度ρ水=1.0×103 kg/m3)
等于
小于
74
4
2.5×103
利用密度判断物体浮沉
4. (2024 自贡)在传统农耕文化中,劳动人民一般采用
“盐水选种”的方法挑选种子,下列说法中正确的是
( C )
A. 种子上浮过程中盐水对种子的压强变大
B. 漂浮的种子受到的浮力大于自身所受的重力
C. 下沉的种子密度比盐水的密度大
D. 沉底的种子只受到重力和支持力
C
5. (2024 巴中)一个体积为100 cm3、质量为90 g的球
放入足够深的水中,静止后的状态及所受浮力大小为
( A )
A. 漂浮,0.9 N B. 漂浮,1 N
C. 沉底,0.9 N D. 沉底,1 N
A
浮沉条件应用
6. 将重为7 N的物体放入盛水的容器中,物体漂浮在水
面上且溢出3 N的水,物体受到的浮力( B )
A. 一定等于3 N B. 一定等于7 N
C. 可能等于3 N D. 可能等于4 N
B
7. (2024 眉山)物理兴趣小组的同学制作了一个简易密
度计,分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,静止时液
面相平,如图所示,密度计在液体中受到的浮力
F甲 F乙,液体对杯底的压强p甲 p乙。(均选填
“>”“<”或“=”)
=
<
8. 如图所示,甲、乙、丙三个完全相同的烧杯中均装有适量的水,将质地均匀、且不吸水的a、b两个实心体分别放入甲、乙烧杯中,当a、b静止时,a有的体积露出水面,b悬浮于水中,此时两个烧杯液面刚好相平。若将b置于a上一起放入丙烧杯中,静止时a的上表面刚好与液面相平,整个过程中水均未溢出,下列说法中正确的是
( C )
C
A. a的密度是0.4×103 kg/m3
B. a、b所受的重力之比为5∶3
C. a、b的体积之比为5∶2
D. 图中,甲、乙烧杯对桌面的
压力之比为3∶2
9. 如图甲所示,一个棱长为10 cm、重为9 N的正方体物
块M,水平放置在一个方形容器中,M与容器底部不密
合。以恒定水流向容器内注水,容器中水的深度h随时间t
的变化关系如图乙所示,当t=100 s时,物块M在水中处
于 (选填“沉底”“悬浮”或“漂浮”)状
态,图乙中a的值为 cm。(g取10 N/kg)
漂浮
9
10. (2024 乐山)如图所示,实心均匀圆柱A和底面积均
为30 cm2的薄壁圆柱容器B、C,都放置在水平桌面上,
A、B、C的高度均为10 cm。容器B内装有水,容器C内装
有油,各项参数如表所示。忽略圆柱A吸附液体等次要因
素,g取10 N/kg。
物体 圆柱A 水 油
质量/g 90 120 81
密度/(g cm-3) 0.6 1 0.9
深度/cm 4 3
(1)圆柱A的体积。
解:(1)由ρ=可得,圆柱A的体
积VA===150 cm3。
(2)将A竖直缓慢放入B中,静止时A漂浮在水面,此时
圆柱A受到的浮力。
解:(2)将A竖直缓慢放入B中,
静止时A漂浮在水面,由漂浮条件
可知,此时圆柱A受到的浮力F浮=
GA=mAg=90×10-3 kg×10 N/kg=0.9N。
(3)将A竖直缓慢放入C中,待A静止后,油对容器底部
的压强。
解:(3)将A竖直缓慢放入C中,静
止时状态未知,假设A放入油中是沉
底的,由V=Sh可得,A的底面积SA=
==15 cm2=1.5×10-3 m2,原来油的体积V油=SBhB=30 cm2×
3 cm=90 cm3,
A沉底后油的深度h′===6 cm=
0.06 m,此时A受到的浮力F浮′=ρ油gV排油=
0.9×103 kg/m3×10 N/kg×1.5×10-3 m2×0.06 m=0.81 N,因为F浮′=0.81 N<GA=0.9 N,所以,假设成立,A放入油中会沉底,此时油的深度h′=0.06 m,则油对容器底部的压强p=ρ油gh′=0.9×103 kg/m3×
10 N/kg×0.06 m=540 Pa。(共12张PPT)
第九章 浮力
实践 调研我国造船与航海方面的成就
1. 中国现代造船业取得了显著成就,连续14年保持造船
完工量、新承接订单量、手持订单量世界第一。中国船
舶工业不仅实现了量的增长,还实现了质的飞跃,高端
船型订单饱满。2024年1月1日商业首航的“爱达 魔都
号”,排水量达13.55万吨,其建造难度也被公认为超过
航空母舰,体现了中国在高端船舶制造领域的实力。结
合上文判断,下列描述中错误的是( C )
A. 我国造船新接订单量世界第一
B. “爱达 魔都号”受到的最大浮力可达1.355×109 N
C. 我国造船业的优势只有量大
D. 造船业的发展离不开科技的进步、经济的发展
C
2. (2024 福州模拟)近年来,我国实现了“上九天揽月,下五洋捉鳖”的科技成就。下图所涉及的物理知识分析中正确的是
( D )
D
A. 图甲,中国空间站绕地球飞行时处于平衡状态
B. 图乙,C919客机飞行时,机翼上方的空气流速小压强
小
C. 图丙,“奋斗者”号潜水器下潜的深度越深,所受海
水的压强越小
D. 图丁,“雪龙2”号破冰船利用自身重力破冰,说明
力可以改变物体的形状
3. (2024 广安)在某次军事演习中,当参演的航空母
舰——辽宁舰上的战斗机从军舰上起飞后( B )
A. 飞行的战机以航母为参照物,是静止的
B. 航母所受浮力变小,会上浮一些
C. 航母所受浮力不变,排开水的体积不变
D. 航母两侧水域流速大的位置压强大
B
4. (2023 泰州)2022年6月17日,我国第三艘国产航空
母舰福建舰成功下水,其满载时排水量为88 000 t,则该
航母满载时,受到的浮力为 N;当舰载机飞
离航母后,航母所受到的浮力变 ,舱底所受海水
压强变 ,此时航母排开的海水体积改变了26 m3,
则该舰载机的质量是 kg。
(ρ海水取1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
8.8×108
小
小
2.6×104
5. 有媒体报道中国第一艘核动力破冰船即将亮相,其排水量(排开水的质量)为38 000 t,最大功率为6.6×104 kW,最大航行速度为22节(1节约为
1.8 km/h),可以破除3米厚冰层。(海水的密度取1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)破冰船的主要破冰方法是接触冰面前,船全航行,船体大部分冲上冰面,就可以把冰压碎。当破船冲上冰面时,破冰船受到的浮力 (选填“变大”或“变小”)。
变小
(2)破冰船以最大功率、最大航行速度匀速航行198
km,需要多少时间?若牵引力为6×106 N,在航行的过
程中破冰船受到的阻力是多少?
解:(2)根据v=可得,破冰船以最大功率、最大航行
速度匀速航行198 km时,航行时间t===
5 h;由力的平衡条件可知,在匀速航行的过程中破冰船受
到的阻力等于牵引力,则在航行的过程中破冰船受到的
阻力f=F=6×106 N。
(3)在一次破冰行动中,当船体冲到冰面上时,船受到
的浮力为9×107 N,船与冰层的接触面积为10 m2,此时
破冰船排开水的体积是多少?船对冰层的压力是多少?
解:(3)由F浮=ρ液gV排可得,破冰船排开水的体积V排===9 000 m3;当破冰船漂浮时,所受浮力等于所受重力,根据阿基米德原理可得,破冰船受到的重力G=F浮′=G排=m排g=38 000×103 kg×
10 N/kg=3.8×108 N,当船体冲到冰面上时,破冰船对冰层的压力F压=G-F浮=3.8×108 N-9×107 N=2.9×108 N。
6. 阅读短文,回答问题。
国之重器——“新光华”号半潜船
“新光华”号半潜船为10万吨级半潜船,为国内最大、全球第二大半潜船,如图甲所示。该轮船总长255米,宽68米,下潜吃水30.5米,载重量为98 000吨。“新光华”轮全船有118个压载水舱,每一个压载水舱都有一个阀门直接通向海底,这种设计仍采用“空心”的办法增大可以利用的浮力。开始时半潜船空载漂浮于海面,装载时需向船体水舱注水,船体所受的重力增加,
巨大的甲板下沉至海面以下,拖船将漂浮的货物拖至半潜船的甲板上方并固定好,半潜船排出水舱中的水,甲板刚好上浮至海面,半潜船就可以驮着货物离开,如图乙所示。
“新光华”号半潜船成功交付,为我国海洋强国建
设和海上丝绸之路倡议贡献力量,开启了我国半潜船运
输业的新时代。
(1)从利用浮力的角度来看,半潜船是通过
的办法来增大浮力的。
增大排开
液体体积
(2)半潜船是靠改变 来实现上浮和下
沉的。
(3)半潜船在图乙所示的三种状态下所受的浮力分别为
F1、F2、F3,则它们之间的大小关系:F1 F2,
F2 F3。(均选填“>”“<”或“=”)。
自身所受重力
<
> (共17张PPT)
第九章 浮力
第一节 认识浮力
认识浮力
1. 下列有关浮力的说法中正确的是( A )
A. 物体所受的浮力的方向总是与物体所受重力的方向相
反
B. 只有浸没在液体中的物体才受到浮力
C. 将一块石块扔在水中,其沉底时一定不受浮力
D. 物体受到浮力的作用时,液体对物体向上的压力小于
向下的压力
A
2. “天宫课堂”第一课上,航天员做了一个有关浮力的
实验。在太空中,乒乓球并没有像在地面一样浮在水
面,而是停留在了水中,如图所示。下列有关该现象的
解释中正确的是( C )
A. 乒乓球受到的浮力方向向下
B. 乒乓球受到的浮力小于其所受的重力
C. 太空中重力消失时,浮力也就消失了
D. 浮力和重力没有关系
C
3. 将乒乓球按入水中,感觉有点“费劲”,原因是乒乓
球在水中受到 力的作用,该力的施力物体
是 ;将铁球从水中托出,感觉比在空气中轻松,
因为铁球在水中受到 力的作用,该力的施力物体
是 。
浮
水
浮
水
称重法测量浮力
4. (2024 漳州期末)如图所示,将重为10 N的铝块挂在
弹簧测力计上,当它浸没在水中时,弹簧测力计的示数
为2 N。则铝块所受的浮力为( B )
A. 2 N
B. 8 N
C. 10 N
D. 12 N
B
5. (2024 枣庄)如图甲所示,使圆柱缓慢下降,直至全
部没入水中,整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱下降高
度h变化关系的图像如乙所示,则圆柱受到的最大浮力
为 N;当圆柱刚好全部浸没时,下表面受到水的压
强为 Pa,圆柱受到的浮力为 N。(g取10
N/kg,忽略圆柱下降过程中液面高度的变化)
2
1 000
2
浮力产生原因
6. (2020 百色)下列物体中,不受浮力作用的是
( B )
A. 在水中下沉的铁块
B. 在水中的桥墩
C. 浮在水面上的轮船
D. 空中上升的气球
B
7. (2025 青岛模拟)如图所示,洗手盆底部的出水口塞
着橡胶制成的水堵头,则水堵头( C )
A. 没有受到水的压力,但受到水的浮力
B. 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. 受到水的压力,也受到水的浮力
C
8. 如图所示,装有水的容器静止放在水平桌面上,正方
体物块M悬浮在水中,其上表面与水面平行,则下列说法
中正确的是( B )
A. M上、下表面受到水压力的合力大于M受到的
浮力
B. M上、下表面受到水压力的合力大小等于M受
到的重力大小
C. M上表面受到水的压力大于M下表面受到水的
压力
D. M上表面受到水的压力和M下表面受到水的压
力是一对平衡力
B
9. (2024 海南)用弹簧测力计悬挂一个实心柱体,将它
浸入水中静止时,上表面恰好与水面相平。此时弹簧测
力计的示数为3 N,柱体下表面受到水的压力为2 N,则
柱体受到的浮力为 N,其密度
是 kg/m3。
(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
2
2.5×103
10. 如图所示,A、B是能自由移动的物体,C、D是容器
自身凸起的一部分,现往容器里注入一些水,则下列说
法中错误的是( C )
A. A物体一定受浮力的作用
B. B物体一定受浮力的作用
C. C物体一定受浮力的作用
D. D物体一定受浮力的作用
C
11. 如图所示,有一个重力为G的长方体悬浮在液体中,
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。下列说法中错误的是( B )
A. F1<F2
B. F浮+F2=F1+G
C. 长方体相对侧面所受液体的压力相互平衡
D. 若物体悬浮于更深的位置,与图示位置相比,
F1、F2之差不变
B
12. 将一个质量为500 g,棱长为10 cm的正方体物块浸
没于水中,静止时物块上表面离水面5 cm。求:
(g取10 N/kg)
(1)正方体物块下表面受到水的压强。
解:(1)物块的棱长L=10 cm=0.1 m,上表面离水面
的深度h1=5 cm=0.05 m,下表面距离水面的深度h=
h1+L=0.05 m+0.1 m=0.15 m,下表面受到的压强
p下表面=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.15 m=
1.5×103 Pa。
(2)正方体物块受到的浮力。
解:(2)物块的底面积S=L2=0.1 m×0.1 m=
0.01 m2,下表面受到水向上的压力F下表面=p下表面S=1.5×103 Pa×0.01 m2=15 N;上表面受到水的压强
p上表面=ρ水gh1=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.05 m=5×102 Pa,上表面受到水向下的压力F上表面=p上表面S=5×102 Pa×0.01 m2=5 N,所以F浮=F下表面-F上表面=
15 N-5 N=10 N。
13. 一个充气的气球下面挂一个金属块,把它们放入水中
某处恰能静止,如图所示。如果把金属块及气球的位置
轻轻向上移一些,则金属块和气球( C )
A. 仍能静止 B. 向下运动
C. 向上运动 D. 上下晃动
C
14. 如图所示,将完全相同的a、b两个长方体分别水平、
竖直放置在盛水的容器中(h1<h2),恰好都能悬浮在水
中,它们上、下表面所受水的压强差Δpa Δpb,
上、下表面所受水的压力差ΔFa ΔFb。(均选填
“>”“<”或“=”)
<
= (共15张PPT)
第九章 浮力
第三节 阿基米德原理
验证阿基米德原理实验
1. 兴趣小组利用弹簧测力计、物块、溢水杯、小桶、铁
架台等器材验证阿基米德原理。(细线的质量和体积均
忽略不计)
(1)使用弹簧测力计前,要将指针调在
位置。
零刻度线
(2)实验中所用物块受到的重力为 N。
(3)同学们发现溢水杯中未装满水,如图甲所示,这样
实验会使测得溢出水受到的重力 (选填“偏
大”或“偏小”)。
4
偏小
(4)溢水杯装满水后,将物块浸没在水中,如图乙所
示,物块受到的浮力为 N,物块受到的浮力大小与
它排开水所受的重力大小 。
(5)继续实验,将物块浸没在装满酒精的溢水杯中,如
图丙所示,发现F5>F3,说明物块受到的浮力大小与
有关;换用酒精再次实验的目的是
(选填“减小误差”或“寻找普遍规律”)。
1
相等
液
体密度
寻找普遍
规律
利用阿基米德原理比较浮力大小
2. (2024 新疆)人体密度跟水的密度差不多。质量为
40 kg的小明套着游泳圈(游泳圈所受的重力不计)在游泳
池中漂浮时,小明浸在水中的体积为他的体积的,则游
泳圈浸在水中的体积约为( A )
A. 10 dm3 B. 20 dm3
C. 30 dm3 D. 40 dm3
A
3. (2024 河南)宋朝的怀丙利用浮船打捞铁牛,展现了
我国古人的智慧。如图所示为打捞过程示意图,先将陷
在河底的铁牛和装满泥沙的船用绳索系在一起,再把船
上的泥沙铲走,铁牛就被拉起,然后把船划到岸边,解
开绳索卸下铁牛,就可将铁牛拖上岸。船在图中甲、
乙、丙三个位置所受浮力分别为F甲、F乙、F丙,下列判断
中正确的是( B )
A. F甲=F乙=F丙 B. F甲>F乙>F丙
C. F甲=F乙>F丙 D. F甲<F乙<F丙
B
利用阿基米德原理进行计算
4. (2023 益阳)某一木块的体积为100 cm3,所受的重
力为0.8 N,木块漂浮在水面上静止时受到的浮力
为 N;用手将木块压住使它浸没在水中,木块受
到的浮力为 N(g取10 N/kg)。
0.8
1
5. 小明利用托盘天平、量筒和水测量一颗新鲜杏的密
度,收集的实验数据记录在下表中,则杏的密度
ρ= g/cm3,杏在水中受到的浮力
F浮= N。(g取10 N/kg)
步
骤 ①用托盘天平
测杏的质量 ②向量筒中倒入适
量水,读示数 ③将杏放入量筒
中,读示数
数
据 21.2 g 40 mL 60 mL
1.06
0.2
6. (2024 武汉)2024年4月19日,我国海洋油气生产平
台“海基二号”总体结构完成安装,它刷新了高度、质
量、作业水深和建造速度等多项亚洲纪录,“海基二
号”由上部组块和水下的导管架组成。图甲是质量为
6×104 t的“海洋石油229”驳船将质量为3.7×104 t 的
导管架运载至安装海域的情景。(海水的密度取1.0×103
kg/m3,g取10 N/kg)
(1)如图甲所示,导管架底部固定着4块面积非常大的
钢板,这4块钢板的作用是
;“海基二号”在指定海域成功安装后,这4块钢板
处于水深324 m的海底处,它们受到海水的压强
为 Pa。
通过增大受力面积来减小压
强
3.24×106
(2)导管架和驳船拖航的速度约为100 m/min,它们
到达240 km的安装海域所需要的时间约为 h;
导管架和驳船沿直线向右匀速航行时,若以图乙中的
长方形表示驳船上的导管架,请在图中画出导管架的
受力示意图。
40
(3)某次海上安装采用了滑移下水方式:工程人员将驳
船船头水舱的水排出一部分,又向船尾水舱注入一部分
水,使驳船小角度倾斜,最后将驳船和导管架之间的连
接点切割分离,导管架就在自身重力作用下顶端朝前沿
着轨道滑入海中。若驳船船头水舱排出的水和船尾水舱
注入的水的体积分别为2.2×103 m3和6×103 m3时,导管
架顶端浸入海水中的体积为200 m3,则驳船和固定在驳
船上的导管架总共受到的浮力是多少?
解:驳船小角度倾斜前,驳船和导管架受到的总重力
G总=(m驳+m架)g=(6×104×103 kg+3.7×104×
103 kg)×10 N/kg=9.7×108 N,当驳船小角度倾斜时,此时水舱中注入水增加的重力ΔG=(m注-m排)g=
ρ海水(V注-V排)g=1.0×103 kg/m3×(6×103 m3-
2.2×103 m3)×10 N/kg=3.8×107 N,驳船小角度倾
斜时处于漂浮状态,受到的总浮力等于受到的总重力,
即F浮总=G总+ΔG=9.7×108 N+3.8×107 N=
1.008×109 N。
7. 如图甲所示,一个质量为3 kg、底面积为300 cm2、高
为20 cm且质地分布均匀的圆柱放在质量不能忽略的薄壁
柱形容器内,容器底面积为500 cm2。现缓慢向容器中加
入酒精(ρ酒精=0.8×103 kg/m3),容器对地面的压强随
加入酒精的质量m的变化如图乙所示,下列说法中错误的
是( B )(g取10 N/kg)
B
A. 容器的质量为0.5 kg
B. 容器的高为18 cm
C. 加入酒精质量为2 kg时,物体刚好漂浮
D. 图乙中p2的数值为1 300(共17张PPT)
第九章 浮力
专题四 浮力计算
称重法计算浮力
1. (2024 湖南模拟)水平桌面上有一个装满水的溢水
杯,杯底面积为100 cm2,将重为4.6 N的圆柱A用细线悬
挂在弹簧测力计下缓慢浸入水中。当A的一半浸入水中
时,弹簧测力计的示数如图甲所示,此时溢水杯中水的
深度为8 cm,则水对容器底的压强为 Pa,圆柱A
受到的浮力为 N。剪断细线,A缓慢沉入水底,静
止时如图乙所示(A与杯底不密合),
与图甲相比,溢水杯对桌面的压
强增加了 Pa。(g取10 N/kg)
800
0.8
300
2. (2025 泸州期末)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,圆
柱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上升距离的变化情况如图乙
所示,g取10 N/kg,则( D )
D
A. 圆柱受到的重力为1.6 N
B. 圆柱受到的最大浮力为1.6 N
C. 圆柱下表面未拉出水面之前,
容器对桌面的压强不变
D. 圆柱上表面未拉出水面之前,
水对圆柱压力的合力不变
压力差法计算浮力
3. 如图所示,一个棱长为10 cm的正方体竖直悬浮在某
液体中,上表面受到液体的压力F1为4 N,下表面受到液
体的压力F2为12 N。(g取10 N/kg)下列说法中正确的
是( D )
A. 正方体受到的浮力为12 N
B. 液体对正方体下表面的压强为1×103 Pa
C. 正方体上表面所处的深度为4 cm
D. 正方体的密度为0.8×103 kg/m3
D
4. 如图所示,有一个重为50 N的圆柱AB,其体积为
3×10-3 m3,用细线将其悬挂缓慢放入装有水的柱形
容器中,容器底面积为300 cm2。当AB上表面与水面相
平时,其下表面受到水的压力为30 N。
(g取10 N/kg)求:
(1)AB上表面受到水的压力为 N,AB受到的浮力
为 N。
(2)此时细线对AB的拉力为 N。
(3)从AB刚放入水中至浸没时,水对容器底部压强的变
化量为 Pa。
0
30
20
1 000
阿基米德原理法计算浮力
5. (2024 徐州)一个人体重为600 N,站在岸边的鹅卵
石上,双脚与鹅卵石的总接触面积为0.02 m2;当他站在
水中时,排开水的体积为0.05 m3。g取10 N/kg。求:
(1)人对鹅卵石的压强。
解:(1)人站在鹅卵石上时,鹅卵石受到的压力等于人
所受的重力,即F=G=600 N,则人对鹅卵石的压强p=
= =3×104 Pa。
(2)站在水中时,人受到的浮力。
解:(2)人受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×
10 N/kg×0.05 m3=500 N。
平衡法计算浮力
6. 一个重为12 N的实心球挂在弹簧测力计下,当球一半
体积浸入水中时,弹簧测力计示数为5 N。把球从弹簧测
力计上取下并投入水中静止时,物体受到的浮力为
( D )
A. 5 N B. 7 N
C. 14 N D. 12 N
D
7. 如图所示,装有石块的小船浮在水面上时所受浮力为
10 N,当把石块投入水中后,石块所受浮力为2 N,池
底对石块的支持力为3 N,下列判断中不正确的是
( D )
A. 空船所受浮力为5 N
B. 池底所受水的压力减小
C. 石块所受重力为5 N
D. 船排开水的体积减小了8×10-4 m3
D
8. 一个桃子的体积约为70 cm3,质量约为77 g,若把桃
子没入水中静止时将 (选填“漂浮”“悬浮”
或“沉底”)。一个西瓜的体积为7×103 cm3,所受重力
为60 N,若把西瓜浸没在水中后放手,当西瓜静止时所
受浮力为 N。
沉底
60
9. 如图所示,柱状容器下方装有一阀门,容器底面积为
S=200 cm2,另有一个棱长L1=10 cm的正方体木块,表
面涂有很薄的一层蜡,防止木块吸水(蜡的质量和体积
可忽略),现将木块用细绳固定在容器底部,再往容器
内倒入一定量的水,使木块上表面刚好与水面相平,绳
长L2=20 cm,木块的密度为ρ木=0.6×103 kg/m3。问:
(1)此时水对容器底的压强是多少?
解:(1)此时水的深度h水=L1+L2=10 cm+20 cm=30 cm=0.3 m,水对容器底的压强p=ρ水gh水=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.3 m=3×103 Pa。
(2)若从阀门放出m1=300 g的水后,木块受到的浮力
是多少?
解:(2)木块受到的重力G木=m木g=
ρ木V木g=ρ木L13g,设从阀门放出m的水后,
木块恰好漂浮,此时木块受到的浮力F浮=
G木,由F浮=ρ水gV排=ρ水gL12h浸可得,
ρ木L13g=ρ水gL12h浸,化简得h浸= L1=
×10 cm=6 cm,
此时放出水的体积V=(S-L12)(L1-h浸)=
[200 cm2-(10 cm)2]×(10 cm-6 cm)=
400 cm3,此时放出水的质量m=ρ水V=1.0 g/cm3×
400 cm3=400 g,若从阀门放出m1=300 g的水后,
由m1<m可知,木块受到的浮力大于自身的重力,此
时放出水的体积V1===300 cm3,
此时水面下降的高度Δh1==
=3 cm,木块排开水的体积V排1=L12
(L1-Δh1)=(10 cm)2×(10 cm-3 cm)=
700 cm3=7×10-4 m3,木块受到的浮力F浮1=ρ水gV排1=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×7×10-4 m3=7 N。
(3)若从阀门继续放出m2=200 g的水后,细绳的拉力
是多少?
解:(3)若从阀门继续放出m2=200 g的
水后,此时放出水的质量m放=m1+m2=
300 g+200 g=500 g,因从阀门放出
400 g的水后,木块恰好漂浮,由500 g>400 g可知,此时细绳处于松弛状态,细绳的拉力为0 N。