(共9张PPT)
第十章 浮力
微专题5 浮力的简单计算
类型1 压力差法
1.一个长方体物体浸没在水中,受到的浮力为98 N,已知上表面受到的压力是50 N,则下表面受到的水的压力为( )。
A.48 N B.50 N
C.98 N D.148 N
2.一个正方体物块受到的重力为10 N,将它浸没在水中,若物块的上表面受到竖直向下的压力为4 N,下表面受到竖直向上的压力为10 N,则它受到的浮力为 N。
D
6
类型2 称重法与公式法结合
3.如图所示,重为5 N、体积为0.2×10-3 m3的物体用细线系在弹簧测力计的挂钩上,将它浸没在水中,物体受到的浮力是 N,静止时弹簧测力计的示数是 N。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
2
3
4.将密封的箱子从河中沿竖直方向缓慢吊起的示意图如图甲所示,绳对箱子的拉力F随时间t变的图像如图乙所示,已知ρ河水=1.0×103 kg/m3,g取
10 N/kg,则箱子的重力为 N,箱子的体积为 m3,从t1至t2时间内箱子受到的浮力 (填“变大”“变小”或“不变”)。
3×104
1
变小
类型3 平衡法
5.当水球运动员站立在水中且身体将要完全浸没时,池底对脚的支持力几乎为零。若此运动员的重力为400 N,则此时他所受浮力约为 N,排开水的体积约为 m3。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
6.如图所示,将体积为1×10-3 m3、重6 N的物体用细线系在底面积为250 cm2的圆柱形容器的底部,物体浸没在煤油中,则物体所受的浮力为 N,细线受到的拉力为 N。(g取10 N/kg,ρ煤油=0.8×103 kg/m3)
400
4×10-2
8
2
7.一个可载人的观光热气球,体积是500 m3,自身的质量为450 kg,假设成年人的平均体重为60 kg,空气的密度取1.29 kg/m3,g取10 N/kg。求:
(1)此热气球在地面附近时所受的浮力。
(2)此热气球最多能乘坐的成年人的人数。
解:(1)此热气球在地面附近所受的浮力
F浮=ρ空气V排g=1.29 kg/m3×500 m3×10 N/kg=6 450 N。
(2)热气球自身所受的重力G=mg=450 kg×10 N/kg=4 500 N,
气球还可以携带物体所受的重力G物=F浮-G=6 450 N-4 500 N=1 950 N,
一个成年人所受的重力G人=m人g=60 kg×10 N/kg=600 N,
还可以乘坐人数n==3.25,取3,即最多可乘坐的人数为3人。
8.如图所示,一个棱长为10 cm、密度为0.6 g/cm3的正方体木块,用细线系在容器底部,静止的木块完全浸没在水中,此时木块下表面到水面的距离为15 cm。已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。求:
(1)木块上表面处的压强大小。
解:(1)木块下表面的深度为15 cm,木块的棱长为10 cm,
则木块上表面的深度
h=15 cm-10 cm=5 cm=5×10-2m,
木块上表面处的压强
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10 N/kg×5×10-2m=500 Pa。
(2)细线的拉力大小。
(2)木块完全浸没时,木块的体积等于木块排开的液体的体积,
V排=V=(10 cm)3=1×10-3 m3。
由阿基米德原理可得,木块所受的浮力
F浮=ρ水V排g=1.0×103 kg/m3×1×10-3 m3×10 N/kg=10 N,
木块所受的重力
G=m木g=ρ木Vg=0.6×103 kg/m3×1×10-3 m3×10 N/kg=6 N,
木块处于静止状态,受平衡力作用,因此可得F浮=F拉+G,
细线对木块的拉力F拉=F浮-G=10 N-6 N=4 N。
(3)细线剪断后,木块静止时,木块所受的浮力大小。
(3)木块的密度小于水的密度,因此细线剪断后,木块将上浮,最后将漂浮在水面上,此时受力平衡,木块受到的浮力等于木块所受的重力,F浮'=G=6 N。(共27张PPT)
第十章 浮力
第1节 浮力
关键能力训练
素养分层评价
必备知识导学
学习任务清单
序号 学习任务 核心素养
1 知道浸在液体中的物体都要受到浮力的作用,浮力的方向是竖直向上的 物理观念
2 会用弹簧测力计测量物体在液体中所受浮力的大小 科学探究
3 通过实验探究浮力的大小与哪些因素有关(重点) 科学探究
4 知道浮力产生的原因 物理观念
1.浸在液体(或气体)中的物体受到 的力,这个力叫作浮力。浮力的方向总是 的,浮力的施力物体是 (或气体)。
2.在弹簧测力计下悬挂一个物体,物体静止时,弹簧测力计的示数为G;把物体浸在液体中,物体静止时,弹簧测力计的示数为F,则物体在液体中受到的浮力F浮= 。当物体逐渐浸入盛水的烧杯内时,物体排开水的体积越来越 ,弹簧测力计的示数越来越 ,物体受到的浮力越来越 ;当物体浸没之后,物体排开水的体积 ,弹簧测力计的示数 ,物体受到的浮力 。
向上
竖直向上
液体
G-F
大
大
小
不变
不变
不变
3.物体在液体中所受浮力的大小,与它浸在液体中的 有关,与液体的 有关;物体浸在液体中的体积越大,液体的密度越大,所受的浮力就越 。浸没在同种液体中的物体所受浮力的大小与物体浸没的深度 。
4.物体在液体中受到的浮力是由液体对物体向上和向下的 产生的,即F浮= 。
体积
密度
大
无关
压力差
F向上-F向下
知识点一 浮力
例1 从水中打捞物体时,会觉得物体在水中时比打捞出水面后要更 (填“轻”或“重”),这是因为物体在水中时受到 力的作用,且此力的方向是 的。
变式1 在下列各种事例中,物体不受浮力作用的是( )。
A.在火星环绕轨道上运行的“天问一号”探测器
B.正在往深海下潜的“奋斗者”号载人潜水器
C.在珠江口觅食的中华白海豚
D.正在上升的探空气球
轻
浮
竖直向上
A
例2 某同学想要测量一个石块浸没在水中的浮力,他先用弹簧测力计测出石块在空气中的重力,然后将石块完全浸没在水中,弹簧测力计的示数如图所示,石块所受的浮力大小为 2.2 N,则该石块所受重力为 N。
3.2
知识点二 决定浮力大小的因素
例3 在探究浮力的大小与哪些因素有关时,同学们提出了如下猜想:
A.可能与物体浸入液体的深度有关
B.可能与物体的重力有关
C.可能与物体浸入液体的体积有关
D.可能与液体的密度有关
为了验证上述猜想,某同学做了如图所示的实验(铜块和铁块的体积相同)。
(1)分析比较实验③和④,弹簧测力计的示数减小,说明铁块受到的浮力 (填“变大”“变小”或“不变”),可以验证猜想 (填“A” “B”“C”或“D”)是正确的。
变大
C
(2)分析比较实验④和⑤,弹簧测力计的示数不变,说明铁块受到的浮力不变,可以验证猜想 (填“A”“B”“C”或“D”)是错误的。
(3)分析比较实验①⑤与②⑥,可以验证猜想 (填“A”“B”“C”或“D”)是错误的。
(4)分析比较 两次实验可得结论:浸没在液体中的物体所受浮力的大小与液体的密度有关。
A
B
⑥⑦
知识点三 浮力产生的原因
例4 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 。下列说法错误的是( )。
A.F1
B.F浮=F1-F2
C.长方体相对侧面所受液体的压力相互平衡
D.若长方体浸没在液体更深的位置,则液体对长方体的压力差不变
B
变式2 如图所示,将一只去盖、去底的饮料瓶的瓶口朝下,把乒乓球放入瓶内并注水,将乒乓球浸没,看到有少量水从瓶口流出,此时乒乓球 浮起来;再用瓶盖将瓶口堵住,此时乒乓球 浮起来。该实验说明,浮力产生的原因是液体对物体上、下表面的 。(前两空填“会”或“不会”)
不会
会
压力差
知识点一 浮力
1.漂浮在柠檬水上的冰块,其所受浮力的施力物体是( )。
A.空气
B.地球
C.柠檬水
D.玻璃杯
C
2.下列各种情景中,物体不受浮力作用的是( )。
A.在水中下沉的铁块
B.悬在空中的飞艇
C.在海上航行的福建舰
D.浸在水中的桥墩
D
3.如图所示,在弹簧测力计下悬挂一个重为10 N的金属块,然后将该金属块浸入水中,若此时弹簧测力计的示数为7 N,则该金属块所受浮力的大小和方向分别为( )。
A.7 N;竖直向上 B.10 N;竖直向下
C.3 N;竖直向下 D.3 N;竖直向上
D
4.如图所示,某潜水艇正在水下行驶,请画出此时潜水艇所受浮力的示意图。(O点为重心)
如图所示
知识点二 决定浮力大小的因素
5.在探究浮力的大小与哪些因素有关时,某同学将实心金属块挂在弹簧测力计上,分别在如图所示的四种情况下保持静止。下列说法正确的是( )。
A.图丙中金属块所受浮力为 1 N
B.图乙中金属块受到的浮力大于图丁中金属块受到的浮力
C.由图丙、丁可知浮力的大小与物体浸没在液体中的体积有关
D.比较图甲、丙、丁可知浮力的大小与物体浸入液体的体积有关
A
6.2025年8月,我国自主研制的“海斗一号”全海深自主遥控潜水器在南海海域开展新一轮的海底采样。潜水器在海面下逐渐下潜,若忽略不同深度海水密度的变,则在此过程中,其所受海水的压强将 ,其所受海水的浮力将 。(均填“变大”“变小”或“不变”)
变大
不变
知识点三 浮力产生的原因
7.如图所示,用细绳将一个物体系在容器底部,若物体所受浮力为10 N,上表面受到水向下的压力为4 N,则物体下表面受到水向上的压力为( )。
A.14 N B.10 N
C.6 N D.4 N
A
8.如图所示,甲、乙是能自由移动的物体,丙、丁是容器自身凸起的一部分,现往容器里注入一些水。关于此时物体所受浮力,下列说法错误的是( )。
A.甲物体一定受浮力的作用
B.乙物体一定受浮力的作用
C.丙物体一定不受浮力的作用
D.丁物体一定不受浮力的作用
D
9.如图所示,某物体静止在水面上。
(1)该物体上表面受到水的压力为 N。若它受到的浮力为10 N,则它下表面受到水的压力为 N。
(2)若向下压该物体(未浸没),则它上、下表面受到水的压力差会 ,物体受到的浮力会 。(均填“变大”“变小”或“不变”)
0
10
变大
变大
10.某同学发现家里洗手盆底部的出水口塞着由橡胶制成的水堵头,他在洗手盆中装一定质量的水,洗手盆侧壁A点在水面下,他用力F将柱状物体M完全压入水中,如图所示。关于上述情景,下列说法正确的是( )。
A.水堵头没有受到水的压力
B.物体M受到水的合力方向是竖直向上的
C.物体M此时只受到重力和浮力而静止
D.洗手池侧壁A点受到水的压力方向是竖直向下的
B
11.某学习小组在探究浮力的大小与哪些因素有关时,选用弹簧测力计、烧杯、水、盐、细线、体积相同的实心铁块和铜块(ρ铁<ρ铜)等器材进行实验,如图所示。下列实验过程中,弹簧测力计的示数会变大的是( )。
A.用铜块替换铁块仍浸没在图示位置
B.改变铁块在水中的浸没深度
C.向烧杯中加适量的盐并轻轻搅动
D.铁块从接触水面到全部浸入水中
A
12.如图甲所示,用细绳悬吊一个实心物块,从水面上方以恒定的速度竖直下降,细绳的拉力F随物块下降的高度h变的图像如图乙所示。
(1)由图乙可知,当h= m时,物块底部恰好接触水面;当h= m时,物块恰好浸没在水中。
(2)由图乙可知,物体的重力为 N。
1
2
140
(3)请在图丙(图中O点代表物块)中画出h=3 m时物块的受力示意图,此时物块受到的浮力为 N。
50
如图所示
13.某同学在探究浮力的大小与哪些因素有关。
(1)该同学基于生活事例提出了如下的猜想,请将表格补充完整。
生活事例 猜想
事例1: . . 猜想1:浮力的大小可能与物体浸在液体中的体积有关
事例2:把鸡蛋放入清水中会沉底,不断向清水中加盐,鸡蛋会浮到水面上 猜想2:浮力的大小可能与 有关
入水中的体积越大越费力(合理即可)
将密封的空瓶子压入水中,瓶子浸
液体的密度
(2)为了验证上述猜想,该同学用弹簧测力计、正方体物块、水盆等器材做了如下的实验。
①如图甲所示,用弹簧测力计测出静止的物块所受重力为 N。
4.6
②如图乙所示,该同学将物块从位置a下降至位置c的过程中,弹簧测力计的示数会 ,说明物块受到的浮力 ,因此猜想 是正确的。
③为了验证猜想2,该同学应将 的物块浸没在 的液体中,并观察物块所受浮力的变。(均填“相同”或“不同”)
变小
变大
1
相同
不同(共16张PPT)
章末总结(十)
知识整合
知识训练
第十章 浮力
浮力
浮力
浮力
知识点1 浮力
1.在下列各种事例中,物体不受浮力作用的是( )。
A.太空中的空间站
B.海面上的航空母舰
C.水中悬停的潜水艇
D.空中的热气球
A
2.把一个重力为10 N的铁块用细线系在弹簧测力计下浸没在水中,静止时弹簧测力计的示数为8 N,则铁块所受的浮力为( )。
A.10 N B.8 N C.2 N D.18 N
3.下列有关浮力的说法正确的是( )。
A.物体在液体中上浮时受到的浮力方向竖直向上,下沉时受到的浮力方向竖直向下
B.物体只要浸入液体中就会受到浮力的作用
C.物体在空气中也会受到浮力作用
D.物体在液体中上浮时受到浮力作用,下沉时不受到浮力作用
C
C
4.如图所示,体积相等、形状不同的铅球、铁块和铝块浸没在水中不同深度处,则( )。
A.铁块受到的浮力大
B.铝块受到的浮力大
C.铅球受到的浮力大
D.它们受到的浮力一样大
D
知识点2 阿基米德原理
5.将重6 N的物体浸没在装满水的杯中,溢出了4 N的水,则此时物体所受浮力的大小为( )。
A.10 N
B.6 N
C.4 N
D.2 N
C
6.如图所示,将悬吊的实心金属球缓慢浸入倾斜的盛满水的烧杯中,直至完全浸没在水中。下列关于烧杯中溢出的水和金属球的说法正确的是( )。
A.水的质量等于金属球的质量
B.水的体积等于金属球的体积
C.金属球受到的浮力小于水受到的重力
D.金属球受到的浮力大于水受到的重力
B
7.如图甲所示,石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降,直至全部没入水中。钢绳拉力F随时间t变的图像如图乙所示。已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg,若不计水的摩擦力,则可算出该石料的密度为( )。
A.2.8×103 kg/m3
B.2.3×103 kg/m3
C.0.6×103 kg/m3
D.3.2×103 kg/m3
A
8.某实验小组在探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
(1)用已调零的弹簧测力计,按照图甲的顺序进行实验操作,弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4。由此可知铁球浸没在水中所测得的浮力表达式为F浮= ,测得铁球排开水所受重力的表达式为G排= 。该实验小组预期要获得的结论是 。(均用F1、F2、F3、F4表示)
甲
F1-F2
F3-F4
F1-F2=F3-F4
(2)在读数正确的情况下,该实验小组同学发现F浮>G排,而且超出了误差允许的范围。造成这种实验结果的原因可能是 (写出一条即可)。
(3)另一实验小组利用两个相同的弹簧测力计A和B、
饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋(质量忽略不计)对实验进行改进,如图乙所示。向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,观察到弹簧测力计A的示数逐渐 (填“变大”“变小”或“不变”),弹簧测力计B的示数逐渐 (填“变大”“变小”或“不变”),且弹簧测力计A、B示数的变量 (填“相等”或“不相等”),即可初步验证阿基米德原理。
乙
溢水杯中没有装满水
变小
变大
相等
知识点3 物体的浮沉条件及应用
9.把体积相等、质量不等的三个小球A、B、C放入同种液体中,静止后的位置如图所示,它们所受的浮力分别为FA、FB、FC,则这三个力的大小关系正确的是( )。
A.FA>FB>FC
B.FA=FB=FC
C.FAD.FAD
10.如图所示,水面下同一深度有两艘完全相同的潜水艇,其中一艘正在上浮,另一艘正在下潜,以下判断正确的是( )。
甲 乙
A.正在下潜的潜水艇是甲潜水艇
B.在露出水面前,两艘潜水艇所受的浮力相同
C.在露出水面前,上浮潜水艇所受的浮力不断增大
D.正在下潜的潜水艇所受的浮力不断减小
B
11.如图甲所示,将一个质量为275 g的土豆放入水中,土豆下沉后静止在容器底部。如图乙所示,在土豆上插入几根轻质粗吸管后做成了一个“吸管土豆”,再次放回水中后“吸管土豆”浮了起来,最终漂浮在水面上。忽略吸管的重力,g取10 N/kg,下列说法正确的是( )。
A.图甲中土豆所受浮力等于2.75 N
B.图乙中“吸管土豆”所受浮力大于重力
C.图乙中土豆浮起后其下表面所受水的压力
比在图甲中的大
D.土豆插入吸管后排开水的体积增大了,因此土豆所受的浮力增大了
12.一艘轮船装上货物后,发现船身下沉了一些,则它受到的浮力 (填“变大”“变小”或“不变”)。当轮船由内河驶入大海后,轮船所受的浮力 (填“变大”“变小”或“不变”),轮船相对于水面将 (填“上浮”“下沉”或“不变”)一些。
13.热气球下方开口处的燃烧器能给热气球内部空气加热,随着热气球内部气体温度升高,热气球体积膨胀到一定程度,慢慢升起,此过程中,热气球内的气体密度 。如果不考虑周围空气密度的变,那么热气球所受浮力 。若体积为600 m3的热气球悬浮在空中,已知空气密度ρ空=1.3 kg/m3,g取10 N/kg,则热气球、吊篮和乘客所受的总重力是 N。(前两空均填“变大”“变小”或“不变”)
变大
不变
上浮
变小
不变
7 800(共8张PPT)
第十章 浮力
微专题4 浮力法测密度
类型1 称重法测密度
1.在“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验中,用到如下器材:弹簧测力计、实心圆柱体铜块、相同的大烧杯若干、水、细线等。
(1)图甲中,弹簧测力计的示数为 N;图丙中铜块所受浮力F浮为 N。
2.7
0.2
(2)分析比较图甲、乙、丙、丁,可得出结论:物体所受浮力大小与 有关。
(3)由测得的数据可以计算出铜块的密度为 kg/m3。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(4)本实验中的弹簧测力计和铜块可以作为一个液体密度测量仪。若铜块的重力为G,铜块浸没在水中静止时受到的拉力为F1,铜块浸没在某种液体中静止时受到的拉力为F2,则该液体的密度ρ液= (用ρ水、G、F1、F2表示)。
物体排开液体的体积
9×103
ρ水
类型2 浮沉法测密度
2.某同学想通过量筒测量口服液空瓶材质的密度,他进行了如下实验操作。
①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;
②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;
③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)空瓶漂浮时浮力 重力,沉底后
浮力 重力。(均填“>”“<”或“=”)
(2)V3= mL,空瓶所占体积为 mL。
(3)空瓶材质的密度为 kg/m3。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
=
<
74
4
2.5×103
3. 如图所示,在没有天平的条件下,小刚使用不吸水的木块(已知木块的密度为ρ木)、细钢针和量筒测量某种液体的密度。
①如图甲所示,向量筒中倒入适量的某种液体,
体积记为V1;
②将木块轻轻放入量筒中,当木块静止时,液面
对应的体积记为V2;
③用细钢针将木块压入液体中,使其浸没,静止时液面对应的体积记为V3。
液体密度的表达式ρ液= (用V1、V2、V3和ρ木表示)。
ρ木
类型3 质量差法测密度
4.小华利用电子秤测量盐水的密度,实验操作步骤如下:
①如图甲所示,取密度为ρ合的合金块,用电子秤测得其质量为m1;
②如图乙所示,将合金块放入烧杯中,加入适量盐水,并在液面处做标记,用电子秤测得总质量为m2;
③如图丙所示,取出合金块,并补盐水至标记处后测得总质量为m3。
(1)盐水的密度ρ盐水= (用ρ合、m1、m2和m3表示)。
(2)在实验中,若取出合金块时会带出部分盐水,则此操作对密度的测量 (填“有”或“无”)影响。
ρ合
无(共13张PPT)
素养分层评价
课标知识导学
项目式学习单
第十章 浮力
第4节 跨学科实践：制作微型密度计
一、课标要求
能运用物体的浮沉条件说明生产生活中的有关现象。
二、学以致用
1.请你利用身边的各种工具和材料,自制一个微型密度计。把它放入不同的液体中,如水、盐水、糖水等,观察微型密度计在液体中的浮沉情况,并分析和比较哪种液体的密度更大。
2.请你通过查阅资料,思考微型密度计的刻度要如何标注才更科学合理。
项目主题:设计和制作一个微型密度计,并使用它测量和比较不同液体的密度。
材料选择:
1.找一些可以做浮子的材料,例如: 。
2.找一些可以做标度杆的材料,例如: 。
3.找一些可以做配重的材料,例如: 。
4.准备三杯不同密度的液体,例如: 。
5. (其他材料),其作用是 。
6. (其他材料),其作用是 。
备注:如不需要其他材料,第5、6可以不用填。
项目实施:
1.将标度杆和浮子组成一个整体,请写下具体的做法。
.
2.将配重和标度杆组合起来,思考配重的作用及其应该处于标度杆的什么位置。
.
3.将微型密度计放入水中使之漂浮,观察并调节配重的位置,使密度计在水中漂浮时浮子浸没在水中,水面上方露出一段标度杆。待密度计静止时,依据水面的位置在标度杆上做下记号。请写下你的具体做法和感受。
.
4.把微型密度计放入不同的液体中,分析和比较哪种液体的密度大,为什么
.
5.把微型密度计放入不同的液体中,待密度计静止时,依据液面的位置分别在标度杆上做记号。用在水中时做的记号与在不同液体中时做的记号进行对比,思考标度杆上标注的记号在排列上有什么特点,并对此做出解释。
.
6.如需补充其他的操作,请填写在下面横线上。
.
展示交流:
1.将适量的橡皮泥粘在筷子的一端,使筷子能竖直浮在液体中,这就制成了一个简易密度计。将它分别置于甲、乙两种液体中,静止时的情景如图所示。下列说法正确的是( )。
A.该简易密度计在甲液体中受到的浮力较大
B.该简易密度计在乙液体中受到的浮力较大
C.甲液体的密度较大
D.乙液体的密度较大
D
2.密度计是测量液体 的仪器,它是利用物体的 条件工作的,浸入液体中静止时,它所受的重力和浮力大小 ;液体的密度越大,它排开液体的体积越 ,密度计的位置也就越 (填“高”或“低”)。因此密度计的刻度越往下,标注的密度值越 。
3.某同学用塑料吸管制作了一个简易密度计,将其放入水中时,若密度计不能直立,则应 (填“增加”或“减少”)吸管下端铁丝的质量。改进后,分别用它测量水和盐水的密度,吸管浸入水中的深度为h1时,所受浮力为F1,浸入盐水中的深度为h2时,所受浮力为F2,则 h1 h2,F1 F2。(后两空均填“>”“<”或“=”)
密度
漂浮(或二力平衡)
相等
小
高
大
增加
>
=
4.用塑料吸管、铜丝等器材制作的简易密度计a、b,分别测量容器中同一液体密度时的情景如图所示。若两密度计所用塑料吸管的粗细相同,则密度计 所用配重较大;若两密度计所用配重相同,则密度计 所用塑料吸管较粗。(均填“a”或“b”)
a
b
5.某同学利用一个高12 cm的空易拉罐(可视为圆柱
体)制作成的简易密度计如图所示。(ρ水=1 g/cm3)
(1)该同学在空易拉罐中放入几颗小石头,这既改变
了易拉罐整体所受重力的大小,还改变了它 的
位置,使它能竖直漂浮在水面上;将装有小石头的易拉罐放入水中,并在易拉罐与水面相平的位置画上刻度线A;取出易拉罐,在刻度线A处标上“1 g/cm3”。
(2)若将此易拉罐放入密度为0.8 g/cm3的酒精中,在易拉罐与液面相平的位置画出刻度线B,则刻度线B在刻度线A的 (填“上方”或“下方”)。
重心
上方
6.综合实践活动:制作简易密度计。
【实验器材】
圆柱形的筷子、细铜丝、水、盐水、玻璃杯、记号笔。
【实验步骤】
①在筷子下端缠绕适量的细铜丝;
②将筷子竖直漂浮在水中,用记号笔在水面和筷子相平处标注刻度线;
③将筷子竖直漂浮在盐水中,用记号笔在液面和筷子相平处标注刻度线。
【实验现象】
①图甲为筷子在水中漂浮时的情况,请对照图甲在图乙中画出筷子在盐水中静止时的大致情况。
②若筷子浸入水中的深度为H,浸入盐水中的深度为h,水的密度用ρ水表示,盐水的密度用ρ盐表示,则h= (用ρ水、ρ盐、H表示)。
如图所示
H
【解释现象】
在不同密度的液体中进行多次实验,并在筷子上标出对应的刻度线,由此便制成了一个简易的密度计。如图丙所示,a、b、c三个密度计中,刻度标示合理的是 ,理由是 .
.
。
c
密度计漂浮在液体中,液体的密度和密
度计浸入液体中的深度成反比,刻度值上端小,下端逐渐变大,且上端
刻度疏,下端刻度密
【迁移应用】
①用自制的密度计测量某种液体的密度时,出现了如图丁所示的情况,请提出一条改进建议: 。
②若只增加筷子下端缠绕细铜丝的质量,则制作的密度计两条刻度线(如0.9、1.0两条刻度线)之间的距离将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
向烧杯中添加液体增大深度(合理即可)
增大(共24张PPT)
第十章 浮力
第3节 物体的浮沉条件及应用
关键能力训练
素养分层评价
必备知识导学
学习任务清单
序号 学习任务 核心素养
1 知道物体的浮沉条件,会根据浮沉条件判断物体的浮沉(重点) 科学思维
2 知道轮船、气球、飞艇、潜水艇、密度计的浮沉原理,运用物体的浮沉条件解释生产生活中的一些现象 物理观念
3 会应用不同的进行浮力的计算(重点) 科学思维
1.浸没在液体中的物体(不触底)受到两个力:竖直向下的 和竖直向上的 。物体的浮沉状态取决于这两个力合力的大小。
2.物体的浮沉条件(均填“>”“<”或“=”)
浮沉情况 上浮 漂浮 悬浮 下沉
浮力与重力的关系 G物 F浮 G物 F浮 G物 F浮 G物 F浮
物体密度与液体密度的大小关系 ρ物 ρ液 ρ物 ρ液 ρ物 ρ液 ρ物 ρ液
重力
浮力
<
<
<
=
=
=
>
>
3.轮船是 在河水或海水中的,因此它受到的浮力的大小等于其重力。轮船的大小通常用 来表示,排水量就是轮船装满货物时排开水的质量。
4.潜水艇的上浮和下潜可通过 的来实现。
5.热气球充的是被燃烧器加热而体积膨胀的 ;飞艇里充的是密度 (填“大于”“小于”或“等于”)空气的气体,如氦气。
6.密度计在被测液体中始终处于 状态。同一支密度计浸在液体中的体积越大,液体的密度越 ,因此它上面刻度显示的密度小,下面刻度显示的密度大。
漂浮
排水量
改变自身的重力
热空气
小于
漂浮
小
知识点一 物体的浮沉条件
例1 体积相同的甲、乙两个气球,甲气球内充有氦气,乙气球内充有空气。释放气球时,甲气球上浮,而乙气球却浮不起来。对此现象,下列说法正确的是( )。
A.甲气球受浮力,乙气球不受浮力
B.甲气球不受重力,乙气球只受重力
C.甲气球受到的浮力大于本身的重力
D.乙气球受到的浮力等于本身的重力
C
例2 一个小球能在水中悬浮。若将该小球放入酒精中(ρ酒精=0.8×
103 kg/m3),则小球将( )。
A.一定会上浮
B.一定会悬浮
C.一定会下沉
D.无法判断
C
知识点二 浮力的应用
例3 我国首艘具备破冰能力的大型航标船“海巡156”如图所示。该船满载时排开水的质量为2 400 t,它满载时受到的浮力为 N;当该船从长江驶入东海时,它受到的浮力 (填“变大”“变小”或“不变”),轮船会 (填“上浮”或“下沉”)一些。(g取10 N/kg)
2.4×107
不变
上浮
例4 同一艘潜水艇在水中上浮和下潜的情景如图所示。这两种情景中,潜水艇所受的浮力分别为F甲、F乙,则F甲 (填“>”“<”或“=”)F乙;潜水艇所受的重力分别为G甲、G乙,则G甲 (填“>”“<”或“=”)G乙。潜水艇所受的浮力大于重力的是 (填“甲”或“乙”)。
=
<
甲
例5 飞艇能升上高空,是由于受到 浮力的作用;在上升过程中,飞艇所受浮力会逐渐减小,这是因为越往高空, 越小。当飞艇需要降落时,应该放出一部分气体,减小飞艇的体积,从而使其受到的浮力 (填“变大”“变小”或“不变”),以达到下降的目的。
例6 在制作简易密度计时,选择一根饮料吸管,在其下端加适当的配重,并将这一端封闭起来,使其竖直 在液体中。用此密度计测量水和盐水的密度,密度计静止时,液面的位置分别在密度计的A、B两处,则液面在A处时测量的是 的密度。(ρ水<ρ盐水)
空气
空气密度
变小
漂浮
水
知识点一 物体的浮沉条件
1.生饺子刚下锅时沉入锅底,煮熟后能漂浮在水面上,这是因为( )。
A.生饺子受到的浮力大于重力
B.煮熟后的饺子重力小于浮力
C.生饺子的密度小于水的密度
D.煮熟后的饺子密度小于水的密度
D
2.小红在厨房中洗菜时,发现胡萝卜沉入水底,白菜叶漂浮在水面上。此现象说明了( )。
A.胡萝卜的密度大于水的密度
B.胡萝卜不受浮力
C.白菜叶的密度大于胡萝卜的密度
D.白菜叶受到的浮力大于其重力
A
3.将质量不同、体积相同的甲、乙两个鸡蛋放入水中,静止时的状态如图所示。甲、乙两个鸡蛋受到的重力和浮力分别为G甲、G乙和F甲、F乙,则( )。
A.G甲C.F乙>G乙 D.F甲D
4.甲、乙两个质量相同的正方体在水中静止时的情景如图所示,则下列说法正确的是( )。
A.正方体甲受到的浮力较大
B.正方体乙受到的浮力较大
C.正方体甲浸在水中的体积较大
D.正方体甲、乙浸在水中的体积相等
D
5.如图所示,泡茶时可以看到茶叶在水中浮沉“起舞”。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 ;茶叶充分吸水后由于其密度 水的密度而下沉。
上浮
大于
知识点二 浮力的应用
6.满载排水量为1.0×103 t的轮船在河水中航行,则轮船满载时受到河水的浮力为 N,其排开河水的体积为 m3;当这艘满载的轮船从河水驶入海水中时,它的排水量将 (填“变大”“变小”或“不变”)。(ρ河水<ρ海水,ρ河水取1.0×103 kg/m3)
1.0×107
1.0×103
不变
7.潜水艇从海水高密度水层驶入低密度水层时,会发生“掉深”现象。潜水艇在高密度水层悬浮时,所受浮力 (填“大于”“小于”或“等于”)其重力;从高密度水层潜航进入低密度水层后,潜水艇所受浮力 (填“变大”“变小”或“不变”);潜水艇遭遇“掉深”自救时,应快速 (填“向内充水”或“向外排水”)。
8.孔明灯通过加热灯罩(体积不变)内的空气,使灯罩内空气的密度 (填“大于”“小于”或“等于”)外部空气的密度,此时孔明灯的 (填“重力变小”或“浮力变大”),当浮力 (填“大于”“小于”或“等于”)重力时,孔明灯就会上升。
等于
变小
向外排水
小于
重力变小
大于
9.某同学制作的简易密度计如图所示,在相同的烧杯中分别装入适量的甲、乙两种液体,并将密度计分别竖直放入其中,密度计静止时两种液体的液面恰好相平。两种液体密度的大小关系为ρ甲 ρ乙;静止时密度计下表面受到的液体压强的大小关系为p甲 p乙;容器对桌面的压力的大小关系为F甲 F乙。(均填“>”“<”或“=”)
>
>
=
10.如图所示,在甲、乙两次实验中,实心物体均处于静止状态。下列判断正确的是( )。
A.物体的密度大于液体的密度
B.乙实验中,物体所受的浮力为 0.8 N
C.乙实验中,剪断细线,物体将在液体中悬浮
D.乙实验中,剪断细线,物体将不受浮力
A
11.某同学将梨和金橘放入水中,梨和金橘静止时的情景如图所示,下列说法正确的是( )。
A.梨的平均密度一定比水大
B.金橘的平均密度比水小
C.金橘受到的浮力大于重力
D.金橘受到的浮力比梨大
B
12.柱状容器内加入浓盐水,把一个土豆轻轻放入其中,如图甲所示,静止时土豆漂浮在水面上。向容器中缓慢注入清水,土豆逐渐下沉。下沉过程中,土豆经历悬浮及沉到容器底部两个状态,如图乙、丙所示。下列说法正确的是( )。
A.土豆在甲、乙、丙中受到的浮力大小为
F甲>F乙>F丙
B.漂浮在水面上时,土豆受到的浮力与其
重力大小相等
C.沉到底部后,土豆受到的浮力可能大于漂浮时受到的浮力
D.沉到底部后,继续注入清水,土豆受到的浮力一定不变
B
13.如图所示,一个棱长为10 cm正方体木块(不吸水)漂浮在水面上,此时它露出水面的高度是4 cm。ρ水=1.0×103 kg/m3。求:
(1)木块受到的浮力。
解:(1)木块浸入水中的体积
V排=10 cm×10 cm×6 cm=600 cm3=6.0×10-4 m3,
木块受到的浮力
F浮=ρ水V排g=1.0×103 kg/m3×6.0×10-4 m3×9.8 N/kg=5.88 N。
(2)木块的密度。
(2)因木块漂浮,故浮力等于重力F浮=G,木块的质量m=ρ木V木,
V木=10 cm×10 cm×10 cm=1 000 cm3=1×10-3 m3,
由ρ木V木g=ρ水V排g可得木块的密度
。
14.某同学自制的彩球“温度计”如图甲所示,其内装有密度随温度升高而变小的特殊液体。液体中有5个挂有温度标牌的彩球,彩球体积(包括标牌)相等,其热胀冷缩可以忽略。当有彩球悬浮时,悬浮的彩球标牌上的温度值就是所测得的当前环境的温度。当前环境中,此“温度计”内的彩球位置示意图如图乙所示,编号为4的彩球标牌所标温度值为22 ℃,相邻编号的彩球标牌上的温度值间隔为2 ℃。
(1)当前环境的温度为 ℃,容器内所受浮力最小的是编号为 的彩球。
(2)当温度降低时,编号为4的彩球的运动状态为 (填“上浮”“下沉”或“静止不动”),最终静止时,其所受的浮力 (填“大于”“小于”或“等于”)温度降低前其所受的浮力。
(3)编号为3的彩球标牌应标识的温度值为 ℃。
(4)要增大该“温度计”能测得的最高温度,可增加一个与编号为1的彩球体积相同、但质量更 (填“大”或“小”)的彩球。
22
1
上浮
等于
24
小(共21张PPT)
第十章 浮力
第2节 阿基米德原理
关键能力训练
素养分层评价
必备知识导学
学习任务清单
序号 学习任务 核心素养
1 通过实验探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 科学探究
2 知道阿基米德原理并理解其在实际生活中的应用 物理观念
3 能应用公式F浮=G排和F浮=ρ液V排g计算简单的浮力问题(重点) 科学思维
1.阿基米德原理:浸在液体中的物体受到 的浮力,浮力的大小等于 。阿基米德原理不仅适用于液体,也适用于 。
2.阿基米德原理用公式表示为F浮= = ;G排是指 ,V排是指 。
3.用V物表示物体的体积,则V排与V物有联系又有区别。当物体浸没在液体中时,V排 V物;当物体只有一部分浸入液体中时,V排 V物。(均填“>”“<” 或“=”)
4.由F浮=ρ液V排g可知,浮力的大小只与 和 两个因素有关,而与物体的密度、物体的形状、物体浸没的深度无关。
向上
它排开的液体所受的重力
气体
G排
ρ液V排g
排开的液体所受的重力
排开液体的体积
=
<
液体的密度
排开液体的体积
知识点一 探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
例1 某实验小组在探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系时,做了如图所示的实验。
(1)石块的重力G= N。
3.0
(2)石块浸入水中后,弹簧测力计的示数F= N,由此可得,石块所受浮力F浮= N。
(3)石块排开的水所受到的重力G排= N。
(4)通过比较F浮和G排的大小,可以发现:F浮 G排。
(5)由上述实验可得: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的 ,这就是著名的 原理。
(6)最合理的实验顺序为 (用甲、乙、丙、丁表示)。
1.6
1.4
1.4
=
重力
阿基米德
丙甲乙丁
例2 如图所示,烧杯中盛有一些清水,一枚鸡蛋沉在水底。往烧杯内逐渐倒入浓盐水的过程中(鸡蛋位置不变),鸡蛋排开液体的体积 ,排开液体所受的重力 ,鸡蛋受到的浮力 。(均填“变大”“变小”或“不变”)。
不变
变大
变大
知识点二 浮力的大小
例3 如图所示,体积V=200 cm3的木块在绳子拉力F=0.8 N的作用下浸没在水中, 则木块此时受到的浮力为 N,木块受到的重力为 N。(不计绳子的重力,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
变式 弹簧测力计挂着物块在空气中测量时的示数为1.6 N;当把物块总体积的 浸入水中时,弹簧测力计的示数为0.6 N,则此时物块受到的浮力为 N, 物块的密度为 kg/m3。(ρ水=1.0×103 kg/m3 ,g取10 N/kg)
2
1.2
1
0.8×103
知识点一 探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
1.某实验小组在探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系时,按照如图所示的实验步骤进行操作,下列有关说法正确的是( )。
A.实验中石块必须浸没在水中
B.若实验前溢水杯中的水面低于溢水口,则
仍能得出正确的结论
C.用盐水代替水,石块所受浮力的大小与排
开盐水所受的重力将不相等
D.用木块代替石块,仍能得出正确的结论
D
2.潜水艇从海水高密度区驶入低密度区,急剧下降的过程称为“掉深”。如图所示,某潜水艇从a处驶入低密度海水区,“掉深”到b处。与a处相比,潜水艇在b处( )。
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
A
3.如图所示,鱼吐出的某个气泡在温度恒定的水中逐渐上升。下列关于该过程中,气泡的密度和所受浮力的变判断正确的是( )。
A.密度和浮力都不变 B.密度和浮力都变大
C.密度变小,浮力不变 D.密度变小,浮力变大
D
4.(科技发展)如图所示,我国自主研制的“奋斗者”号创造了10 909 m的中国载人深潜新纪录。在马里亚纳海沟探测时,“奋斗者”号在水面下逐渐下潜,在此过程中,其所受的压强 ,所受的浮力 。(均填“变大”“变小”或“不变”)
变大
不变
5.同一个金属球用细绳系着后浸入液体中的情况如图所示(细绳未画出),当它处于1、2、3、4四个不同位置时,它受到的浮力的大小关系:F1 F2 F3 F4。(均填“>” “<”或“=”)
<
<
=
知识点二 浮力的大小
6.如图甲所示,弹簧测力计悬挂着圆柱体缓慢下降,直至将圆柱体逐渐浸入水中。整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h的变关系如图乙所示,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg,
不考虑液面的变,下列说法正确的是( )。
A.圆柱体受到的重力是8 N
B.圆柱体受到的最大浮力是4 N
C.圆柱体的密度是1.5×103 kg/m3
D.当圆柱体刚好全部浸入时,下表面受到水的压强为700 Pa
C
7.如图所示,将体积为0.6 dm3、重4 N的物体用细线系在容器的底部,使物体浸没在水中,此时物体受到水的浮力是 N,浮力的方向是 ,绳的拉力为 N。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
6
竖直向上
2
8.如图所示,物体浸没在水中,水对它向下的压力为30 N,向上的压力为 110 N,则该物体受到的浮力为 N,该物体的体积为 m3。
(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
80
8×10-3
9. 如图所示,把一个体积为5×10-4 m3的铝块用细绳悬挂在弹簧测力计的挂钩上,测得其重力为13.5 N,把铝块浸没在某种液体中时,弹簧测力计的示数是9.5 N,此时铝块受到的浮力为 N,该液体的密度为 kg/m3,它的密度比水 (填“大”或“小”)。g取10 N/kg。
4
0.8×103
小
10.如图所示,一只青头潜鸭静止在水面上,它排开水的质量为600 g,已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。求:
(1)青头潜鸭此时受到的浮力。
(2)青头潜鸭在水面下的体积。
解:(1)青头潜鸭此时受到的浮力
F浮=G排=m排g=600×10-3 kg×10 N/kg=6 N。
(2)由F浮=ρ水V排g可得,青头潜鸭在水面下的体积
。
11.建设桥梁的过程中,要向水中沉放大量的施工构件。如图甲所示,假设一个正方体构件从江面被缓慢吊入江水中,在沉入过程中,其下表面到水面的距离h逐渐增大,构件所受浮力F1、钢绳的拉力F2随h变的图像如图乙所示。g取 10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3。下列判断正确的是( )。
A.构件的棱长为4 m
B.构件的密度为3×103 kg/m3
C.构件所受的最大浮力为1.6×105 N
D.构件所受的重力为2×105 N
B
甲 乙
12.水平桌面上,甲、乙、丙三个相同的容器内各装有同一种液体,将体积完全相同的三个小球分别放入三个容器内,小球静止时的状态如图所示,此时三个容器中的液面相平。下列关于容器底部受到的液体压强及小球所受浮力的大小关系判断正确的是( )。
A.p甲=p乙=p丙,F甲=F乙=F丙
B.p甲>p乙>p丙,F甲>F乙=F丙
C.p甲=p乙=p丙,F甲D.p甲F乙=F丙
C
13.某同学利用细钢针、量筒和适量的水测量一个形状不规则的蜡块的密度,如图甲、乙、丙所示,图中V0、V1、V2分别是量筒中水面所对应的示数,细钢针浸入水中的体积忽略不计。已知水的密度为ρ水,下列说法正确的是( )。
A.蜡块的重力为ρ水(V2-V0)g
B.图乙中蜡块排开水的质量为ρ水V1
C.蜡块的密度为
D.图丙中蜡块受到的浮力为ρ水(V2-V1)g
C
14.如图甲所示,圆柱形容器装有适量的水,当水温从0 ℃升到15 ℃时,水的密度ρ和水温t的变关系图像如图乙所示,此过程水的质量不变,不考虑圆柱形容器的热胀冷缩。如图丙所示,把测力计下悬挂的实心金属块M(体积不变)浸没在水中,M处于静止状态,则下列图像能正确反映测力计示数F和水温t关系的是( )。
C
A B
C D
