(共14张PPT)
第九章 浮 力
9.1 浮 力
浮力
1.弹簧测力计通过细线吊着一个金属块,静止时弹簧测力计的示数如图甲所示,则金属块的重力是 2.8 N;如图乙所示,将金属块浸没在水中,静止时弹簧测力计的示数是1.6 N,则金属块在水中受到的浮力是 1.2 N。
2.8
1.2
2.如图所示,小球受到的浮力的方向是( A )
第2题图
A.1 B.2 C.3 D.4
A
浮力产生的原因
3.如图所示的圆柱体浸没在液体中时,它的侧面受到的各个方向液体的压力相互 平衡 ,其下表面受到液体向上的压力比上表面受到液体向下的压力 大 ,这就是浸没在液体中的物体受到浮力的原因。
平衡
大
4.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.在空中上升的气球
B
决定浮力大小的因素
5.小丽同学利用弹簧测力计、实心铝块、水、盐水和酒精等做“探究浮力大小与哪些因素有关”实验,实验过程如图所示。(g取10 N/kg)
(1)步骤①中,弹簧测力计的示数为 2.7 N。
(2)分析步骤①②③④,可以说明浮力大小跟物体排开液体的体积 有关 (选填“有关”或“无关”)。
(3)步骤⑥中物体所受的浮力是 0.4 N。
(4)分析步骤①⑤⑥⑦,可以得出结论:物体排开液体的体积相同, 液体的密度 越大,浮力越大。
2.7
有关
0.4
液体的密度
6.某同学利用如图所示的装置来探究浮力的方向是怎样的。当角α逐渐增大时,悬线与水平面的夹角将 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
第6题图
不变
7.如图所示,C和D是可以自由移动的物体,A和B是容器本身凸起的一部分。现往容器中注入一些水,物体C、D静止后的位置如图所示。下列说法中正确的是( A )
A.A部分一定不受浮力 B.B部分一定不受浮力
C.C物体一定不受浮力 D.D物体一定不受浮力
A
8.如图所示,一个重力为G、底面积为S、高为 h的长方体浸没在水中静止,其受到的浮力为F浮,水对长方体向下和向上的压力分别为F1和F2。下列说法中正确的是( A )
A.水对长方体下表面的压力F2=G+F1
B.对长方体进行受力分析,可得出F浮+F2=G+F1
C.水对长方体下表面的压力F2=ρ水gS h2
D.若物体浸没于更深的位置,则与图示位置相比,F浮变大
A
9.在物理实验操作考试中,小马同学用弹簧测力计悬挂一个圆柱体物块,使物块下表面与水面刚好接触,如图甲所示。然后匀速向下移动物块,此过程中弹簧测力计的示数F与物块下表面浸入水中的深度h的关系如图乙所示。弹簧测力计始终在水面上方,水未溢出,g取10 N/kg,水的密度是1.0×103 kg/m3。下列说法中正确的是( C )
C
A.物块受到的重力是10 N
B.物块浸没在水中时受到的浮力是0.64 N
C.物块刚好浸没时,物块下表面受到水的压力是2 N
D.物块刚好浸没时,物块下表面受到水的压强是1.25×103 Pa
10.小明在海边游泳时,发现塑料泡沫板浮在水面上,石块却沉入水底。由此,他进行了有关浮力的实验探究。
第10题图
(1)如图甲所示,弹簧测力计测出的石块的重力为1.4 N。
1.4
(2)将石块缓慢浸入水中,弹簧测力计的示数 变小 ;石块浸没后,在触底之前,弹簧测力计的示数 不变 ,说明浮力的大小与 排开液体的体积 有关。
(3)将 体积 相同的实心铜块和铝块分别浸没在水中,若发现它们所受的浮力大小 相同 ,则说明浮力的大小与物体的密度无关。
(4)将一个两端蒙有橡皮膜的玻璃管,分别以图乙和图丙的方式浸没在水中,能反映浮力产生原因的是图 丙 。
变小
不变
排开液体的体积
体积
相同
丙
11.如图所示,将长方体物体A浸没在水中,此时弹簧测力计的示数为10 N。若物体A上、下表面所受的水的压力分别为18 N和23 N,则物体A的质量是多少?(g取10 N/kg)
第11题图
解:物体A受到的浮力F浮=F下表面-F上表面=23 N-
18 N=5 N,
物体A的重力G=F浮+F弹=5 N+10 N=15 N,
根据G=mg得,m===1.5 kg。答:物体A的质量是1.5 kg。(共18张PPT)
滚动训练(9.1~9.3)
一、填空题(每空4分,共36分)
1.如图所示,大鱼和小鱼在争论, 大 鱼的说法是正确的,这是因为两条鱼浸没在同种液体中,它们所受浮力的大小与排开 液体的体积 有关。
第1题图
大
液体的体积
2.如图所示的是我国自主研制的首款大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600。某次执行任务时,它的质量为38 t,当它停在水面上时,排开水的体积是 38 m3。(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
第2题图
38
3.如图所示,重为0.5 N的鸡蛋漂浮在装有淡盐水的玻璃杯中,鸡蛋受到的浮力是 0.5 N。若再向玻璃杯中加盐,则鸡蛋受到的浮力将 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
第3题图
0.5
不变
4.某小组设计的潜水器模型如图所示,用两个密封的矿泉水瓶作“生活舱”,一个瓶身开三个孔的作“水舱”,一个瓶身开一些小孔,并装有若干金属螺母作为“配重舱”,用注射器使气球变大或变小。想让悬浮状态的“潜水器”上浮,小组同学应该用注射器 打气(选填“打气”或“抽气”);“潜水器”悬浮时,若有一个小螺母从“配重舱”的小孔中掉出,则“潜水器”将会 上浮 (选填“上浮”“悬浮”或“下沉”)。
打气
上浮
5.冰川折断崩塌落入海洋形成冰山,冰山静止时处于 漂浮 (选填“漂浮”“悬浮”或“沉入海底”)状态。冰山在熔化的过程中,位于海面下的体积与冰山总体积的比值 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
漂浮
不变
6.如图所示,质量相等的甲、乙两球分别悬浮、漂浮在水中。下列说法中正确的是( D )
A.甲球受到的浮力大
B.乙球受到的浮力大
C.甲球浸在水中的体积大
D.两球浸在水中的体积一样大
二、选择题(每小题6分,共24分)
D
7.如图所示,科技馆的浮力实验装置中装有三层、每层高度
为10 cm的互不相溶的液体,上层是浅黄色植物油(ρ植物油=0.8 g/cm3),中层是水(ρ水=1.0 g/cm3),下层是染成蓝色的工业油(ρ工业油=1.2 g/cm3)。将一个直径为5 cm的球轻轻放入液体中,发现该球最终静止在水和工业油之间,则该球的密度可能为( C )
A.0.7 g/cm3 B.0.9 g/cm3 C.1.1 g/cm3 D.1.3 g/cm3
C
8.小明取一根下端封闭并装有适量配重的饮料吸管,使其能竖直漂浮在水中,制作成简易密度计。为了能够在吸管上准确标注出不同液体的密度所对应的刻度,需要测量的是( B )
A.吸管的总长度
B.吸管浸入水中的深度
C.容器中水的深度
D.吸管露出水面的长度
B
9.如图甲所示,将一圆柱体木块用细线拴在没有水的容器底部,然后向容器中逐渐加水。图乙是木块所受浮力随容器中水的深度变化的图像。下列说法中正确的是( B )
①木块的重力为10 N。
②木块的底面积为100 cm2。
③木块刚好浸没时,液体对容器底的压强为1 600 Pa。
④木块的密度为0.8×103 kg/m3。
A.①② B.②③ C.②④ D.③④
B
三、实验题(每空5分,共15分)
10.如图所示,小皖在做“探究浮力的大小与哪些因素有关”实验。
第10题图
(1)分析乙、丙中的数据可得出结论:物体在液体中受到浮力的大小与 排开液体的体积 有关。
(2)丁中的小桶内液体的重力为 0.8 N。
(3)请推测甲、乙、丙中电子秤的示数的大小关系: 一样大 (选填“甲最大”“乙最大”“丙最大”或“一样大”)。
排开液体的体积
0.8
一样大
四、计算题(第11小题10分,第12小题15分,共25分)
11.如图所示,质量为55 g的新鲜鸡蛋在水中下沉。陆续向水中加盐并轻轻搅拌,最后鸡蛋悬浮在盐水中。已知g取10 N/kg。求:
(1)悬浮时鸡蛋受到的浮力。
第11题图
解:(1)鸡蛋悬浮时受到的浮力
F浮=G鸡蛋=m鸡蛋g=55×10-3 kg×10 N/kg=0.55 N。(4分)
答:(1)悬浮时鸡蛋受到的浮力为0.55 N。
(2)若鸡蛋的体积是50 cm3,盐水的密度。
(2)ρ鸡蛋===1.1×103 kg/m3,(3分)
因为鸡蛋悬浮在盐水中,所以
ρ盐水=ρ鸡蛋=1.1×103 kg/m3。(3分)
答盐水的密度为1.1×103 kg/m3。
12.某学习小组将一个瓶身为柱状体的空塑料瓶去掉瓶盖及上端,在瓶底处系上一块质量合适的石块,做好密封,然后将其放置在盛有适量水的容器里,即可制作出浮力秤,其总质量为25 g。不放物体时,待浮力秤静止,液面所对应瓶子的位置标记为“0”刻度,如图所示。已知ρ水=1.0 g/cm3,g取10 N/kg。
第12题图
(1)求空载时浮力秤所受的浮力。
解:(1)浮力秤漂浮,依据漂浮条件可知,
空载时浮力秤所受的浮力
F浮=G秤=m秤g=25×10-3kg×10 N/kg=0.25 N。(4分)
答:(1)空载时浮力秤所受的浮力为0.25 N。
(2)若浮力秤圆柱状部分的横截面积为40 cm2,请计算图中刻度2对应的质量。
(2)浮力秤浸到2 cm刻度线漂浮时,秤内被测物的质量为m测,依据漂浮时受力平衡条件,不放入被测物时F浮=G秤,
放入被测物时F浮'=G秤+m测g,可知m测g=F浮'-F浮,(3分)
依据阿基米德原理F浮=ρ水gVO,F浮'=ρ水gVO+ρ水gΔV排,
则有m测=ρ水ΔV排=ρ水SΔh=1.0 g/cm3×40 cm2×2 cm=80 g。(3分)
答:(2)图中刻度2右边对应的质量是80 g。
(3)将该浮力秤放在水中时,液面距离瓶底的距离为h1。若将该浮力秤放在某液体中,液面距离瓶底的距离为h2,求该液体的密度ρ液。(忽略石块的体积,用物理量符号ρ水、h1、h2表示)
(3)放在水中时,液面距离瓶底的距离为 h1,放在某液体中时,液面距离瓶底的距离为 h2,忽略石块的体积,浮力始终等于重力不变,故ρ水Sh1=ρ液Sh2,解得ρ液=ρ水。(5分)
答:该液体的密度ρ液=ρ水。(共15张PPT)
9.2 阿基米德原理
阿基米德原理
1.阿基米德原理:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于 被物体排开的液体所受的重力 。用公式表示就是F浮= G排 = ρ液V排g 。物理公式兼具计算功能与关系表达功能,通过阿基米德原理公式可知,物体在液体中所受浮力的大小不仅与液体的 密度 有关,还与物体排开液体的 体积 有关,而与浸没在液体中的深度无关。物体排开液体的体积越大 、液体的密度越 大 ,浮力就越大。
被物体排开的液体所受的重力
G排
ρ液V排g
密度
体积
大
大
2.在“阿基米德解开王冠之谜”的故事中,若王冠的质量为 490g,浸没在水中称量时,王冠的重力为4.5 N,则这顶王冠在水中所受的浮力的大小为 0.4 N,它排开的水的重力为 0.4 N。(g取10 N/kg)
0.4
0.4
第3题图
A.F甲=F乙=F丙 B.F甲>F乙>F丙
C.F甲=F乙>F丙 D.F甲3.宋朝的怀丙利用浮船打捞铁牛,展现了我国古人的智慧。如图所示的是打捞过程示意图,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。船在甲、乙、丙三个位置所受的浮力为F甲、F乙、F丙,下列关系式中正确的是( B )
B
阿基米德原理的应用
4.一个巨型气球的体积是620m3,放飞后,这个气球在地面附
近受到的浮力的大小是 7998 N。(ρ空气=1.29kg/m3,g取10 N/kg)
7998
5.小星取一支空牙膏,一次将它挤瘪,另一次将它撑开,两次都拧紧瓶盖,先后将它放入桌面上同一杯水中,结果如图甲和图乙所示。两次排开水的体积分别为V甲、V乙,所受的浮力分别为F甲、F乙,则V甲 < V乙,F甲 < F乙。(均选填“>”“<”或“=”)
第5题图
<
<
6.两个物体分别挂在弹簧测力计下且静止,将两个物体分别浸没在水中静止时,两个弹簧测力计的示数的减小值相同,则这两个物体必定有相同的( C )
A.密度 B.质量 C.体积 D.深度
C
7.如图甲所示,一体积为250 cm3的圆柱体浸没在某种未知液体中,用弹簧测力计将其缓慢地拉出液面,弹簧测力计的示数F随圆柱体上升的高度h变化的情况如图乙所示,则圆柱体受到的最大浮力为 2 N,未知液体的密度为 0.8×103 kg/m3。(g取10 N/kg)
第7题图
2
0.8×103
8.现将一石块悬挂在弹簧测力计下,静止时弹簧测力计的示数为2.5 N;将该石块浸没在装有适量水的烧杯中,静止时弹簧测力计的示数为1.5 N,则石块的体积为 100 cm3,石块的密度为 2.5×103 kg/m3。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
9.如图所示,容器中的水面上漂浮着一块冰,冰熔化过程中水面会( B )
第9题图
A.下降 B.不变
C.上升 D.三种情况都可能出现
100
2.5×103
B
10.如图所示,将装有适量水的杯子放在电子秤上,用细线系住石块,将石块慢慢放入水中。下列说法中正确的是( D )
A.石块浸没在水中的深度越大,电子秤的示数就越大
B.石块浸没在水中的深度越大,水对杯底的压强就越大
C.石块从接触水面到碰到杯底前,电子秤的示数保持不变
D.石块浸没在水中与未浸入水中相比,电子秤增大的示数等于石块排开水的质量
D
11.为了验证阿基米德原理,小明用一个密度大于水的合金块设计了如图所示的实验,实验操作顺序为①②③④⑤,弹簧测力计的示数分别表示为G物、F1、F2、G空桶。
第11题图
(1)按图中的顺序测出合金块排开的水的重力为 1.2 N,这样测出来的排开水的重力将 偏小 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(2)合理调整图中实验顺序后,当实验中的测量结果满足关系式: G物-F1=F2-G空桶 (用图中所测量的字母表示)时,则该实验结果说明阿基米德原理成立。
1.2
偏小
G物-F1=F2-G空桶
C.图③中合金块浸没水中过深(没有碰到容器底部)
(3)按照合理的顺序实验,下列情况会影响验证结果的是 A (填字母)。
A.图②中水面未到达杯口
B.图③中合金块未全部浸入水中
A
12.福建舰是我国第三艘航母,其满载排水量为8.8×104 t。一架舰载机起飞后,福建舰排开水的体积减小了30 m3。海水的密度取1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。求:
(1)福建舰满载时排开水的体积和受到的浮力。
解:(1)福建舰满载时排开水的质量m排=8.8×104 t=8.8×
107 kg,由ρ=可得,满载时排开水的体积
V排===8.8×104 m3,受到的浮力F浮=G排=
m排g=8.8×107 kg×10 N/kg=8.8×108 N。
答:福建舰满载时排开水的体积为8.8×104 m3,受到的浮力为8.8×108 N。
(2)该舰载机的重力。
(2)舰载机起飞后,航母减少的浮力等于舰载机的重力,
即舰载机的重力G机=ΔF浮=ρ水ΔV排g=1.0×103 kg/m3×30 m3×10 N/kg=3×105 N。
答:该舰载机的重力为3×105 N。(共17张PPT)
滚动训练(9.1~9.2)
一、填空题(每空4分,共52分)
1.如图所示,一个小球静止在水中,它所受浮力的方向是 竖直向上 ;该力的施力物体是 水 。
第1题图
竖直向上
水
2.小明想知道浮力是怎样产生的,他将空矿泉水瓶去掉底部,拧去瓶盖后倒置,放入一个乒乓球在瓶颈处,向瓶内倒水,他发现乒乓球静止在原处,如图甲所示,此时瓶颈对乒乓球的支持力 大于 (选填“大于”“小于”或“等于”)乒乓球的重力。用手堵住瓶口,如图乙所示,水流入乒乓球底部,乒乓球则迅速向上运动,说明此时乒乓球 受 (选填“受”或“不受”)浮力。
第2题图
大于
受
3.物体在液体中受到浮力时,若在同种液体中,物体排开液体的体积越大,则浮力越 大 ;若排开液体的体积相同时,液体的密度越大,则浮力越 大 。(均选填“大”或“小”)
4.如图所示,浸没在水中的物体上表面受到的水的压力为6 N,下表面受到的水的压力为10 N。请画出物体所受浮力F浮的示意图。
大
大
5.将一个材质均匀的铁块的一半浸入水中,排开水的重力为0.8N,若将它浸没在水中,则受到的浮力的大小为 1.6 N。当它在水中下沉时,受到的浮力的大小 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
1.6
不变
第6题图
6.如图所示,重力为12 N的长方体A静止在水中,若弹簧测力计的示数为5 N,则长方体A受到的浮力为 7 N。若长方体A下表面受到的液体压力为9 N,则其上表面受到的液体压力为 2 N。
7
2
7.将重力为20N的铝球慢慢地放入一个盛满水的容器中,使其浸没在水中。若从容器中溢出了 10N的水,则铝球受到的浮力为 10 N,这个铝球是 空心 (选填“空心”或“实心”)的。(ρ铝=2.7×103kg/m3,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
10
空心
8.如图所示,向两个相同的气球中分别充入氢气和空气,充气后气球的体积相同。放飞气球时,只有充入氢气的气球升到空中。若它们在空气中受到的浮力分别为F氢和F空,则下列说法中正确的是( C )
第8题图
A.F氢>F空 B.F氢二、选择题(每小题4分,共24分)
C
9.游泳的人在由河边走向深水处的过程中,若河底布满碎石子,则( D )
A.脚越来越疼,因为水对脚的压力越来越大
B.脚越来越疼,因为水对人的浮力越来越小
C.脚疼得越来越轻,因为人受到的重力越来越小
D.脚疼得越来越轻,因为河底对人的支持力越来越小
D
10.将重力为80N的物体浸没在盛有水的烧杯中,从烧杯中溢出了30N的水,则物体所受的浮力( C )
A.一定为30N B.一定为80N
C.可能大于30N D.可能小于30N
C
11.模型法借助于与原型相似的物质模型或抽象反映原型本质的思想模型,间接地研究客体原型的性质和规律。根据液体内部压强的大小和方向的知识可以解释浮力产生的原因,并以此推导阿基米德原理。下列不适合作为模型推导阿基米德原理的是( C )
第11题图
A.甲 B.乙 C.丙 D.无法确定
C
12.如图所示,在乒乓球从水里上浮到水面的过程中,乒乓球
在A位置受到的浮力为FA,水对杯底的压强为pA;在B位置受
到的浮力为FB,水对杯底的压强为pB,则它们的大小关系是
( C )
第12题图
A.FA=FB,pA=pB B.FAC.FA>FB,pA>pB D.FA>FB,pA=pB
C
13.某同学用同一个圆柱体探究浮力的大小跟哪些因素有关,弹簧测力计的示数如图所示,图甲中的圆柱体有一半体积浸入水中。下列结论中错误的是( B )
A.圆柱体的密度为2×103 kg/m3
B.盐水的密度为1.1×103 kg/m3
C.图丙中圆柱体受到的浮力比图甲中的大1.1 N
D.若图丙中弹簧测力计的示数为2.6 N,则圆柱体浸入盐水中的体积为总体积的
B
三、实验题(每空4分,共16分)
14.某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)
第14题图
(1)使用弹簧测力计前,要将指针调在 零刻度线 位置。
零刻度线
(2)实验中所用物块的重力为 4 N。
(3)同学们发现溢水杯中未装满水,如图甲所示,这样操作会使测得的溢出水的重力 偏小 (选填“偏大”或“偏小”)。
(4)溢水杯装满水后,将物块浸没在水中,如图乙所示,物块受到的浮力大小与它排开的水所受的重力大小 相等 。
4
偏小
相等
四、计算题(共8分)
15.如图所示,重力为8.9 N的金属块挂在弹簧测力计的下端。当把金属块浸没在水中时,弹簧测力计的示数是7.9N。已知
ρ水=1.0×103 kg/m3,g取 10 N/kg。求:
第15题图
(1)金属块受到的浮力。
解:(1)金属块受到的浮力
F浮=G金-F示=8.9N-7.9N=1N。(2分)
答:金属块受到的浮力为1N。
(2)金属块的体积。
(2)金属块浸没在水中,其体积等于它排开水的体积,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,金属块的体积
V金=V排===1×10-4m3。(4分)
答:金属块的体积为1×10-4m3。
(3)金属块的密度。
(3)金属块的密度ρ金===
=8.9×103kg/m3。(2分)
答:金属块的密度为8.9×103kg/m3。(共11张PPT)
章末复习
1.物体的浮沉条件
上浮 下沉 悬浮 漂浮 沉底
F浮>G F浮ρ液>ρ物 ρ液<ρ物 ρ液=ρ物 ρ液>ρ物 ρ液<ρ物
上浮 下沉 悬浮 漂浮 沉底
处于动态(运动状态不断改变),受非平衡力的作用 可以停留在液体的任何深度处 是“上浮”过程的最终状态 是“下沉”过程的最终状态
处于静态,受平衡力的作用 2.计算浮力的常用方法
压力差法 浮力等于物体受到的液体对它向上和向下的压力差:
F浮=F向上-F向下
称重法 用弹簧测力计测出物体在空气中的重力G物和物体浸入液体后弹簧测力计的示数F示,两者之差即为物体所受的浮力:F浮=G物-F示
公式法 F浮=G排=ρ液gV排,这是根据阿基米德原理得出的,适用于所有浮力问题,既适用于液体,也适用于气体
平衡法 F浮=G物,只适用于漂浮或悬浮,需要注意的是,虽然在漂浮和悬浮时,F浮都等于G物,但是物体在漂浮时,物体排开液体的体积小于物体的体积,而悬浮时,物体排开液体的体积等于物体的体积
对浮力产生原因的理解不透彻
1.如图所示,甲、乙、丙三个物体的底部均与容器底部紧密接触。若向容器内缓慢注水,则( C )
A.甲、乙、丙物体均未受到浮力
B.甲物体受到浮力
C.乙物体受到浮力
D.甲、乙、丙物体均受到浮力
C
误认为物体漂浮、悬浮状态与所受浮力大小有关
2.将一个体育测试用的实心球和一个乒乓球放入水中,发现实心球沉入水底,而乒乓球浮出水面,如图所示。关于此时实心球和乒乓球所受浮力大小,下列说法中正确的是( A )
A.实心球受到的浮力大
B.它们受到的浮力一样大
C.乒乓球受到的浮力大
D.无法确定
A
混淆溢出液体的量和排开液体的量
3.最大容积为400 mL的水杯静置在水平桌面上,杯内装有质量为200 g的水。现将一个体积为330 mL的可乐罐缓慢浸入杯中,如图所示,溢出水的质量为100 g,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg,此时可乐罐受到的浮力大小是( C )
第3题图
A.1 N B.2 N C.3 N D.4 N
C
计算浮力时忽略物体的状态
4.桌面上甲、乙两个圆柱形容器中分别装有水和酒精,实心木球和空心铁
球的体积、质量都相等,如图所示。水、酒精、木和铁的密度分别为ρ水、
ρ酒精、ρ木和ρ铁(ρ水>ρ酒精、ρ铁>ρ木)。将木球放入水中、铁球放入酒精中,静止时木球和铁球所受浮力的大小分别为F1和F2。下列说法中正确的是
( D )
D
A.若木球和铁球都漂浮在液面上,则F1>F2
B.若木球和铁球都漂浮在液面上,则F1C.若木球和铁球都浸没在液体中,则F1D.若木球和铁球都浸没在液体中,则F1>F2
无法准确判断物块浮沉状态
5.将一物块轻轻放入盛满水的大烧杯中,静止后有27 g水从
大烧杯中溢出。将该物块轻轻放入盛满酒精的大烧杯中,静止后有24 g酒精从大烧杯中溢出。已知ρ酒精=0.8×103 kg/m3,ρ=1.0×103 kg/m3,关于物块在水中的状态及物块的密度,
下列选项中正确的是( D )
A.悬浮,1.0×103 kg/m3
B.漂浮,0.92×103 kg/m3
C.下沉,1.2×103 kg/m3
D.漂浮,0.90×103 kg/m3
D (共18张PPT)
回归教材(四) 教材素材与变式4
1.下图中利用的物理原理与其他三个不同的是( C )
A.轮船 B.飞艇
C.飞机 D.热气球
C
2.如图所示,体积相同、材料不同的a,b,c,d四个小球静止在不同深度的水里。下列说法中正确的是( A )
A.a小球受到的浮力最小
B.b小球受到的浮力最小
C.c小球受到的浮力最小
D.d小球受到的浮力最小
A
3.在“天宫课堂”中,航天员王亚平展示了“浮力消失”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( B )
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
B
4.2025年1月25日举行的第45届国际热气球节吸引了全球各地的爱好者前来观赏,如图所示的是热气球在空中飞行的场景。下列说法中正确的是( B )
A.热气球上升时,受到的浮力小于自身重力
B.热气球上升时,受到的浮力等于排开空气的重力
C.大小不同的热气球悬停在同一高度时,受到的浮力相同
D.热气球上升过程中,受到的大气压强逐渐增大
B
5.“冰山一角”比喻事物已经显露出来的一小部分,其本义是指冰山的一小部分露在水面之上,而大部分却隐藏在水面之下,如图所示。假设一座漂浮在海面上的冰山的质量为2.7×108 kg,海水的密度取1.0×103 kg/m3,冰的密度取0.9×103 kg/m3,g取10 N/kg。下列数据中错误的是( D )
A.冰山的总体积为3×105 m3
B.冰山受到的浮力为2.7×109 N
C.冰山露出海面的体积是3×104 m3
D.冰山排开海水的体积是2×105 m3
D
6.如图所示,浸没在液体中的物体,其下表面受到液体向上的压力 大于 (选填“大于”“小于”或“等于”)上表面受到液体向下的压力,这个压力差就是产生浮力的原因。大桥的桥墩支撑着大桥与桥上川流不息的车辆的重力,则桥梁的所有桥墩受到的浮力为 0 N。重为200 N的木块漂浮在水面,它的下表面受到水的压力为 200 N。
大于
0
200
7.如图所示的是正在训练的我国某型号核潜艇。该核潜艇由图中位置下潜至海面下某深度的过程中,核潜艇水舱应该 充水 (选填“充水”或“排水”),它受到的浮力变化情况是 先变大后不变 (选填“变大”“变小”“先变大后变小”或“先变大后不变”)。
充水
先变大后不变
8.如图所示,水平桌面上放置的两个溢水杯分别装满甲、乙两种液体。将一个密度为ρ0的小球放入甲液体中,小球静止时,溢出液体的质量为m甲;再将小球放入乙液体中,小球静止时溢出液体的质量为m乙,则m甲 > (选填“>”“<”或“=”)m乙,乙液体的密度ρ乙=ρ0 。
>
ρ0
9.如图所示,小明在做“验证阿基米德原理”实验。根据图中弹簧测力计的示数可知,物体的重力为 1.9 N,所受浮力为0.5 N。排除测量误差因素的影响,发现物体排开水的重力明显小于所受的浮力,实验操作中可能造成这种结果的原因是A (选填“A”或“B”)。
A.图①中烧杯内水面未到烧杯口;B.图④中小桶内有少量水。
1.9
0.5
A
10.如图所示的是创新实验小组做“探究浮力的大小与哪些因素有关”实验的过程。
第10题图
(1)步骤甲中弹簧测力计的示数为 3 N,根据图中的测量数据可知,物体浸没在水中时所受的浮力大小为 2 N。
3
2
(2)小明通过比较甲、丙、丁三个步骤得出了物体所受的浮力与液体的密度有关,小红认为小明得出结论的操作有误,没有用到 控制变量法 (填实验方法)。请你将错误的操作进行改正: 使步骤丁中物体浸没的深度与丙相同 。
(3)比较甲、乙、丙三个步骤,小明得出结论:物体所受浮力随排开液体体积的增大而增大。你认为合理吗? 合理 。
控制
使步骤丁
中物体浸没的深度与丙相同
合理
变量法
(4)为了进一步验证(3)中的结论,创新实验小组又利用自制的实验装置进行探究,如图戊所示。将弹簧测力计固定在支架上,通过向烧杯中逐渐加水进行相关的实验探究。
①往烧杯中逐渐加水的过程中,弹簧测力计的示数变化情况是
先不变,再变小,后不变 。
②该装置的优点是 便于读数 。
先不变,再变小,后不变
便于读数
11.市面上有一种防溺水手环,如图所示,将手环系在手臂上,紧急情况下打开手环,手环内气瓶中的CO2会迅速充满气囊,最终使人漂浮于水面。已知气囊的最大充气体积为15 L,小明的质量为55 kg,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg,忽略手环的体积和自重,求:
第11题图
(1)小明的重力。
解:(1)小明的重力G=mg=55 kg×10 N/kg=550 N。
答:(1)小明的重力是550 N。
(2)将气囊充入最多气体,将其完全压入水中静止后,气囊受到的浮力。
(2)气囊的最大充气体积V=15 L=0.015 m3,
完全压入水中静止后,气囊受到的浮力
F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.015 m3=150 N。
答:(2)气囊受到的浮力是150 N。
12.《三国志》记载了曹冲称象的故事:冲少聪察,生五六岁,智意所及,有若成人之智。时孙权曾致巨象,太祖欲知其斤重,访之群下,咸莫能出其理。冲曰:“置象大船之上,而刻其水痕所至,称物以载之,则校可知矣。”若曹冲称象时,船底离水面的深度为0.5 m,船的质量为1 t,船上所装石块的质量为2.5 t,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。求:
(1)船底所受到的液体压强。
解:(1)船底所受到的液体压强
p=ρgh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.5 m=5×103 Pa。
答:(1)船底所受到的液体压强是5×103 Pa。
(2)大象的质量。
(2)原来船和大象漂浮,后来船和石块漂浮,由漂浮条件可知,F浮=G船+G大象=G船+G石块,
所以大象的重力等于石块的重力,即G大象=G石块,
根据G=mg可得,大象的质量m大象=m石块=2.5 t=2.5×103 kg。
答:(2)大象的质量是2.5×103 kg。
(3)水痕所至,船排开水的体积。
(3)船受到的浮力
F浮=G船+G大象=m船g+m大象g=1×103 kg×10 N/kg+
2.5×103 kg×10 N/kg=3.5×104 N,
由F浮=ρgV排可得,船排开水的体积
V排===3.5m3。
答:(3)水痕所至,船排开水的体积是3.5m3。(共16张PPT)
第2课时 浮沉条件的应用
浮沉条件在技术上的应用
1.如图所示,充满氢气的气象探测气球携带探空仪(体积不计)在高空测量,工作结束后释放部分氢气,气球体积缩小,所受浮力随之 变小 ,气球下落。 由此可见探测气球是通过改变
体积 来实现浮沉的。
第1题图
变小
体积
2.如图所示,潜水艇的上浮和下沉是通过改变 自身重力 来实现的;潜水艇在上浮过程中,未露出水面之前,所受的浮力将 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
第2题图
自身重力
不变
3.2025年4月,我国东部战区组织了环台岛军事演习。如图所示的是参加演习的我国山东号航空母舰,当战斗机从军舰上起飞后( B )
第3题图
A.舰体略上浮,受到的浮力不变
B.舰体略上浮,受到的浮力变小
C.舰体略下沉,受到的浮力不变
D.舰体略下沉,受到的浮力变大
B
浮沉条件在生活上的应用
4.三国时期的诸葛亮发明一种“会飞”的灯笼,后人称其为“孔明灯”。它上升的主要原因是:灯笼内的热空气的密度小于空气的密度,导致灯笼受到的浮力 大于 (选填“大于”“小于”或“等于”)其受到的重力。
5.夏天,把西瓜放在冷水中降温,使西瓜浸没在水中后松手,西瓜会上浮,这是由于 西瓜受到的浮力大于重力 。在用手捞出西瓜的过程中,人感觉越来越费力,由此可以猜想浮力的大小与 物体排开液体的体积 有关。
大于
西瓜受到的浮力大于重力
物体排开液体的体积
6.2024年12月,我国自主研制建造的076型两栖攻击舰首舰——四川舰正式下水,该舰满载排水量(排开水的质量)4万余吨。若以满载排水量4万吨来计算,则该舰满载时所受的浮力大小为 4×108 N。不考虑燃料的质量变化,该舰由海水密度较小的近海驶向海水密度较大的远海区域时,排开海水的体积将 变小 (选填“变大”“变小”或“不变”)。(g取10 N/kg)
4×108
变小
7.某同学利用一个圆柱形容器、一个梨、记号笔、刻度尺和适量的水测量酱油的密度,测量过程如图所示,图中 h1、 h2、 h3、 h4分别是梨放入水、酱油前后液面到容器底的距离。已知水的密度为ρ水,则待测酱油的密度ρ酱油= 。(用已知量和测量量表示)
第7题图
8.小红在阳台种了几株番茄苗,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。下列说法中正确的是( A )
A.番茄的密度比水大
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.将番茄露出盐水的部分切去,盐水对容器底部的压强将增大
A
9.人们常用“浮筒打捞法”打捞沉船,做法是将几个灌满水的浮筒沉到水底并拴在沉船两旁,把空气压进浮筒将里面的水排出,沉船随着浮筒一起浮起。下列说法中正确的是( B )
A.沉船在水底时,受到的浮力等于其重力
B.浮筒充满气后,受到的浮力大于其重力
C.沉船在水下上浮时,受到的浮力逐渐变小
D.船和浮筒浮在水面时,受到的浮力大于其重力
B
10.甲、乙、丙三个小球的质量m和体积V的关系如表所示,将它们浸没在水中释放,在其稳定后,三个小球所受的浮力分别为F甲、F乙和F丙。下列判断中正确的是( B )
小球 甲 乙 丙
m/g 30 40 54
V/cm3 60 50 20
A.F甲>F乙>F丙 B.F乙>F甲>F丙
C.F丙>F乙>F甲 D.F甲>F丙>F乙
B
11.“漂浮的花盆”获红点设计大奖。用底部密封的花盆养绿植,花盆外侧面做记号线①②③,如图所示。将花盆放置于水中,此时花盆漂浮在水面,盆内土壤的不同的干湿状态会导致不同的记号线与水面重叠。下列对应关系中正确的是( D )
第11题图
A.①偏干,②正常,③偏湿 B.①偏干,②偏湿,③正常
C.①偏湿,②偏干,③正常 D.①偏湿,②正常,③偏干
D
12.某物体的质量为2 kg,体积为4×10-3m3,将其浸没在水中后松手。已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。
(1)求物体浸没在水中时受到的浮力。
解:(1)物体浸没在水中时受到的浮力
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10 N/kg×4×10-3m3=40N。
答:(1)物体浸没在水中时受到的浮力为40N。
(2)物体的重力G=mg=2 kg×10 N/kg=20N,
因为F浮>G,松手后物体上浮,静止时物体处于漂浮状态,此时物体受到的浮力F'浮=G=20N。
答:(2)松手后物体上浮,最终静止时,物体受到的浮力是20N。
(2)松手后物体是上浮还是下沉?最终静止时,物体受到的浮力是多大?
13.潜水艇为增强国防力量,维护祖国安定发挥了重要作用。潜水艇的截面如图所示,通过向水舱中充水或从水舱向外排水来改变潜水艇的自重,从而使其下沉或上浮。我国某型号潜水艇的总体积为2×103 m3,水舱未充海水时潜水艇的总重1.26×107 N,最大下潜深度可达400 m。海水的密度为1.03×103 kg/m3,g取10 N/kg。求:
第13题图
(1)最大下潜深度处的海水压强。
解:最大下潜深度处的海水压强p=ρ海水gh=1.03×103 kg/m3×
10 N/kg×400 m=4.12×106 Pa。
答:最大下潜深度处的海水压强是4.12×106 Pa。
(2)潜水艇完全潜入海水中时受到的浮力。
(2)潜水艇完全潜入海水中时,排开海水的体积
V排=V艇=2×103 m3,潜水艇完全潜入海水中时受到的浮力
F浮=ρ海水gV排=1.03×103 kg/m3×10 N/kg×2×103 m3=2.06×
107 N。
答:潜水艇完全潜入海水中时受到的浮力是2.06×107 N。
(3)潜水艇悬浮在海水中时,水舱中充入海水的质量。
(3)潜水艇悬浮在海水中时,二力平衡,浮力等于重力,即
F浮=G海水+G艇,G海水=F浮-G艇=2.06×107 N-1.26×107 N=
8×106 N,
则水舱中充入海水的质量m海水= = =8×105 kg。
答:潜水艇悬浮在海水中时,水舱中充入海水的质量是8×105 kg。(共15张PPT)
9.3 物体的浮沉
第1课时 物体的浮沉条件
根据G物与F浮的关系判断物体的浮沉
1.冬至,小静煮饺子时发现,饺子刚刚下锅时会沉在水底,此时饺子所受的浮力 小于 重力;在水中煮一会儿,饺子就会浮在水面上,此时饺子所受的浮力 等于 重力。(均选填“大于”“小于”或“等于”)
小于
等于
根据ρ物与ρ液的关系判断物体的浮沉
2.将重为4 N、体积为6×10-4 m3的物体投入一个装有适量水的烧杯中,溢出200 g水。当物体静止时,下列说法中正确的是
( C )
A.物体漂浮,F浮=2 N B.物体悬浮,F浮=6 N
C.物体漂浮,F浮=4 N D.物体沉在水底,F浮=2 N
C
3.一个实心正方体物块的密度为1.05 g/cm3,现将它放在密度为1.05 g/cm3的液体中,如图所示。关于物块静止时在液体中的位置,下列说法中正确的是( B )
第3题图
A.可能在1处 B.可能在2处
C.一定在3处 D.一定在4处
B
4.如图所示,将同一个鸡蛋分别放入盛有不同液体的烧杯中,鸡蛋在甲杯中沉底,在乙杯中悬浮,在丙杯中漂浮,且各杯中液体的深度相同,三种液体的密度关系为( C )
第4题图
A.ρ甲=ρ乙>ρ丙 B.ρ甲>ρ乙>ρ丙 C.ρ甲<ρ乙<ρ丙 D.ρ甲>ρ乙=ρ丙
C
5.把重力为0.5 N的鸡蛋放入盐水中,鸡蛋静止时如图所示,此时鸡蛋处于 悬浮 (选填“漂浮”或“悬浮”)状态,它受到的浮力为 0.5 N。
第5题图
悬浮
0.5
6.如图所示,气球下面用细线悬挂着石块,它们恰好一起悬浮在水中。已知石块与气球的总重力为G总,则气球受到的浮力F浮 < (选填“>”“<”或“=”)G总;若水温升高,则石块将 上浮 (选填“上浮”“下沉”或“保持悬浮”)。
第6题图
<
上浮
7.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,由于浮力大于重力而 上浮 ;茶叶充分吸水后由于其密度 大于 水的密度而下沉。
第7题图
上浮
大于
8.某校学生开展了利用塑料吸管制作简易密度计的综合实践活动。如图甲所示,他们将吸管一端用小木塞密封,并缠绕上适量细铁丝,使其能竖直地漂浮在水中,标记吸管在水面处的位置a,此时该密度计受到的浮力是F甲。如图乙、图丙所示,再将该密度计分别放在密度为ρ1和ρ2的两种液体中,标记吸管在液面处的位置b、c,此时密度计受到的浮力是F乙和F丙。下列关系中正确的是( D )
A.ρ1>ρ水,F甲>F丙 B.ρ2>ρ水,F甲=F乙
C.ρ1>ρ2,F丙ρ2,F甲=F乙
D
9.小明在厨房清洗樱桃时发现,有的樱桃漂浮在水面上,有的沉底。两颗体积相等的樱桃在水中静止时如图所示。下列说法中正确的是( B )
A.甲樱桃所受浮力大于自身重力
B.甲樱桃的质量小于乙樱桃的质量
C.向水中加盐,甲樱桃会下沉
D.向水中加盐,盆底受到的液体压强变小
B
10.从高处掉入水里的苹果,最终会漂浮在水面上。设苹果的质量m=150 g,苹果的密度均匀,其密度ρ苹=0.6×103 kg/m3,水的密度ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。求:
(1)苹果漂浮在水面上时受到的浮力F1的大小。
解:(1)苹果的质量m=150 g,则苹果的重力
G=mg=150×10-3 kg×10 N/kg=1.5 N,
苹果漂浮在水面上时受到的浮力等于重力,则浮力F1=G=1.5 N。
答:苹果漂浮在水面上时受到的浮力F1的大小为1.5 N。
(2)苹果浸没在水中时受到的浮力F2的大小。
(2)苹果的质量m=150 g,苹果的密度均匀,其密度
ρ苹=0.6×103 kg/m3,则苹果的体积
V===2.5×10-4 m3,
苹果浸没在水中时受到的浮力F2=ρ水gV=
1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2.5×10-4 m3=2.5 N。
答:苹果浸没在水中时受到的浮力F2的大小为2.5 N。
11.将一个棱长为10 cm、重力为8 N的正方体木块轻放入水中,处于漂浮状态时有一部分露出水面(如图甲所示)。已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。
第11题图
(1)求木块所受的浮力。
解:(1)重力为8 N的正方体木块轻放入水中,漂浮状态时
受力平衡,那么重力和浮力是平衡力,所以木块所受的浮力
F浮=G木=8 N。答:木块所受的浮力为8 N。
(2)求木块底部受到的液体压强。
(2)木块下表面受到的液体压力
F下=F浮+F上=8 N+0 N=8 N,
木块底部受到的液体压强
p= = =800 Pa。
答:木块底部受到的液体压强为800 Pa。
(3)若在木块上放一砝码使得木块刚好浸没在水中(如图乙所示),则砝码的重为多少牛?
(3)当木块浸没时,木块受到的浮力
F'浮=ρ水gV=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×(10×10-2 m)3=10 N,
将砝码和木块当成一个整体,这个整体受到的向下的总重力和向上的浮力大小相等,故砝码的重
G砝码=G总-G木=F'浮-G木=10 N-8 N=2 N。
答:砝码的重为2 N。