第2节 阿基米德原理
01 知识管理
1.探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
过 程:先用弹簧测力计测量出①________和②________的重力;再测量出物体完全浸没后弹簧测力计的示数;最后再测量出③____________________________.
分 析:物体受到的浮力为F浮=④________,排开水所受的重力G排=⑤________对比两者的大小,得出实验结论.
结 论:浸在液体中的物体所受的浮力⑥________它排开的液体所受的重力.
2.阿基米德原理
内 容:浸在液体中的物体受到向①________的浮力,浮力的大小②________它排开的液体所受的重力.
表 达 式:F浮=③________=m排g=④________.G排表示排开液体所受的重力;m排表示排开液体的质量;ρ液表示液体的密度;V排表示排开液体的体积.
说 明:(1)阿基米德原理适用于物体受到液体或气体的浮力.
(2)阿基米德原理告诉我们,浸入液体中的物体受到的浮力只与液体的密度和排开液体的体积有关,与其他因素无关.
(3)V物表示物体的体积,V排表示物体排开液体的体积,物体浸没在液体中时,V排=V物;物体部分浸入液体时,V排
02 基础题
1.(2016·岳阳)关于物体受到的浮力,下列说法正确的是( )
A.浮在水面上的物体比沉入水底的物体受到的浮力大
B.物体的密度越大受到的浮力越小
C.物体没入水中越深受到的浮力越大
D.物体排开水的体积越大受到的浮力越大
2.(2016·张家界)两手分别拿着一个小木块和一个大石块浸没在水中,同时松手,小木块上浮,大石块下沉.比较松手时两者所受的浮力( )
A.木块受的浮力大 B.石块受的浮力大
C.两者受的浮力一样大 D.条件不足,无法比较
3.(2017·黄石)在探究“物体受到浮力的大小跟它排开液体的重力的关系”时,具体设计的实验操作步骤如图甲、乙、丙和丁所示.为方便操作和减小测量误差,最合理的操作步骤应该是( )
A.甲、乙、丙、丁 B.乙、甲、丙、丁
C.乙、甲、丁、丙 D.丁、甲、乙、丙
4.小华将一支质量为140 g、体积为1.8×10-4 m3的牙膏浸没在水中时,牙膏受到的浮力为________N.(g取10 N/kg)
5.(R教材P56T3变式)一个在节日放飞的气球,体积是620 m3.这个气球在地面附近所受到的浮力为________N.(设地面附近气温是0 ℃,气压是1×105 Pa,空气密度是1.29 kg/m3,g取10 N/kg)
6.(2016·衡阳)同样重的实心铜块和铁块,都浸没在煤油中,________(填“铜”或“铁”)块受到的浮力大.同样重的实心铜块和铁块,铜块浸没在煤油中,铁块浸没在水中,这时________(填“铜”或“铁”)块受到的浮力大.(ρ铜>ρ铁>ρ水>ρ煤油)
03 中档题
7.(2017·临沂)将两个物体分别挂在弹簧测力计下,让它们同时浸没在水中时,弹簧测力计示数的减小值相同,则这两个物体必定有相同的( )
A.密度 B.体积 C.质量 D.重量
8.(2016·雅安)如图甲为盛水的烧杯,上方有弹簧测力计悬挂的圆柱体,将圆柱体缓慢下降,直至将圆柱体全部浸入水中,整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图象如图乙所示,g取10 N/kg.下列说法正确的是( )
A.圆柱体受到的重力是6 N
B.圆柱体受到的最大浮力是3 N
C.圆柱体的密度是1.5×103 kg/m3
D.当圆柱体刚好全部浸没时,下表面受到水的压强为800 Pa
9.(2016·泰州)小明用细线系住重为5 N的物体,使其一半体积浸入盛满水的溢水杯中,物体排开的水重为2 N,此时物体所受的浮力为________N.将物体浸没在水中,此时物体所受的浮力为________N,物体排开的水的体积为________ m3.
10.(R教材P56T4变式)(2017·广元)现有一只弹簧测力计和一根细绳,要测量小石块的密度,小强将小石块挂在弹簧测力计下端,示数如图甲所示,再将小石块浸没在水中,示数如图乙所示,则小石块浸没在水中时受到的浮力为________N,小石块的密度为________g/cm3(已知水的密度为1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg).
11.(2016·兰州)如图所示,为了验证“阿基米德原理”,某同学做了如下实验:
(1)如图甲,在弹簧的下端挂一个小桶,小桶的下面吊一个石块,记下弹簧伸长后下端到达的位置O,将此时弹簧对小桶的拉力计为T1,小桶与石块的总重记为G,则T1________G(填“>”“<”或“=”).
(2)如图乙,在溢水杯中盛满水,当石块浸没在水中时,排出的水便流到旁边的小水杯中,将排出的水的重力记为G排.
(3)如图丙所示,把小杯中的水全部倒入弹簧下方的小桶中,弹簧的下端又会到达原来的位置O,将此时弹簧对小桶的拉力记为T2,则T2________T1(填“>”“<”或“=”).
(4)通过对图丙中小桶和石块的受力分析,请推导石块受到的浮力F浮与排出水的重力G排之间的关系:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(要求写出推导过程).
12.(2016·自贡)如图所示,放在水平面上装满水的溢水杯,水深为20 cm.弹簧测力计挂着重为10 N的物块.现将物块浸没在装满水的溢水杯中,静止后溢出水的质量为0.4 kg(g取10 N/kg).求:
(1)弹簧测力计的示数.
(2)物块的密度.
04 拓展题
13.(2016·宜昌)如图所示,把一个底面积为S,高为l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,因为液体内部存在压强,所以长方体各表面都受到液体的压力.大量的实验结果表明:“浸在液体中的物体受到浮力的大小等于它排开液体所受的重力”.请从浮力产生原因的角度推导出这一结论.
参考答案
第2节 阿基米德原理
知识管理
1.①物体 ②空小桶 ③排开水和小桶的总重 ④G物-F ⑤G总-G桶 ⑥等于 2.①上 ②等于 ③G排 ④ρ液V排g
基础题
1.D 2.B 3.D 4.1.8 5.7 998 6.铁 铁
中档题
7.B 8.C 9.2 4 4×10-4 10.2 2.4 11.(1)= (3)= (4)T1=G,T2=G+G排-F浮,且T1=T2,所以F浮=G排 12.(1)物块受到的浮力:F浮=G排=m排g=0.4 kg×10 N/kg=4 N 弹簧测力计示数F=G-F浮=10 N-4 N=6 N (2)由F浮=G排=ρ水V排g=ρ水Vg可得:物块的体积:V===4×10-4 m3 物块的质量:m===1 kg 物块的密度为ρ===2.5×103 kg/m3
拓展题
13.由液体压强公式p=ρgh及压强公式p=得:长方体上表面受到液体压力:F1=p1S=ρ液gh1S 长方体下表面受到液体压力:F2=p2S=ρ液gh2S 上、下两表面的压力差为:F2-F1=ρ液gh2S-ρ液gh1S=ρ液g(h2-h1)S…① 长方体浸没在液体中,则长方体排开液体的体积:V排=V物=Sl=S(h2-h1)…② 所以,结合浮力的产生原因有:F浮=F2-F1=ρ液g(h2-h1)S=ρ液gV排=m排g=G排
第十章 浮力
第1节 浮力
01 知识管理
1.浮力
概 念:浸在液体中的物体受到向①________的力,这个力叫做浮力.
施力物体:②________.
说 明:浸在气体中的物体也受到向上的浮力,施力物体是气体.
2.浮力产生的原因
原 因:浸在液体中的物体,其上、下表面受到液体对它的压力①________,这就是浮力产生的原因.
大 小:用F1、F2分别表示物体上、下表面受到的液体压力,则F浮=②________.
3.称重法测浮力
方 法:先在空气中用弹簧测力计测出物体重力G,再把物体浸在液体中读出弹簧测力计的示数F,则物体所受的浮力F浮=________.
4.决定浮力大小的因素
影响因素:物体在液体中所受浮力的大小,跟①______________________和②____________有关.物体浸在液体中的体积越大、液体密度越大,物体所受浮力就③________.
探究方法:影响浮力大小的因素有多个,所以应采用④________法来进行探究.
注 意:浸在液体中的物体所受浮力大小取决于液体的密度和物体浸在液体中的体积,而与物体的密度、物体的体积、物体的形状、浸没在液体中的深度等因素均无关.
02 基础题
1.下列物体没有受到浮力作用的是( )
A.在水中嬉戏的小鸭 B.在蓝天飞翔的老鹰
C.在深海潜游的鲸鱼 D.深入河底的桥墩
2.(2016·漳州)一物体在弹簧测力计下,示数为8 N,当它浸入水中时,示数为3 N,此时物体所受的浮力为( )
A.3 N B.5 N C.8 N D.11 N
3.(2017·云南)潜水员逐渐从水里浮出水面的过程中,他受到的浮力( )
A.逐渐增大 B.逐渐减小
C.始终不变 D.先增大后不变
4.(R教材P52T3变式)(2017·内江)如图所示,是物体浸入水中前后弹簧测力计示数的示意图.由此可知,物体的质量为________kg,物体受到的浮力为________N.
5.(R教材P52T4变式)(2017·益阳)如图所示,将一长方体物体浸没在装有足够深水的容器中恰好处于静止状态,它的上表面受到的压力为1.8 N,下表面受到的压力为3 N,则该物体受到的浮力大小为________N;如将物体再下沉5 cm,则它受到的浮力大小为________N.
6.(2017·邵阳)在做“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验时,同学们先提出了如下的猜想:
猜想A:可能与物体浸没在液体中的深度有关.
猜想B:可能与液体的密度有关.
猜想C:可能与物体浸在液体中的体积有关.
为了验证上述猜想,同学们利用一个物体、弹簧测力计、水、盐水和细线,做了如图所示的实验.
(1)通过实验a和c,可知物体浸没在水中时受到的浮力大小是________N.
(2)通过分析比较所有实验,可以验证猜想________(填“A”“B”或“C”)是错误的,而其他猜想是正确的.
(3)该实验探究主要运用的科学探究方法是____________________.
03 中档题
7.以下说法错误的是( )
A.在海里游泳的人受到海水对他的浮力
B.在空中漂浮的氢气球受到空气对它的浮力
C.将一石块扔到水中,在其下沉过程中不受浮力
D.在水中升起的木块受到浮力
8.图中的实验操作中,可探究“浮力的大小与液体密度是否有关”的操作是( )
A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.①③④
9.某地在江面上修建一座大桥,如图中甲是使用吊车向江底投放长方形石料的示意图.在整个投放过程中,石料以恒定速度下降.乙是钢绳的拉力F随时间t变化的图象(从开始投放到石料刚好接触江底前).t=0时刻吊车开始下放石料,忽略水的摩擦阻力.则下列说法错误的是( )
A.石料在t=20 s时开始浸入水中
B.石料的重力是1 400 N
C.石料受到的浮力始终是500 N
D.石料完全浸没后钢绳的拉力为900 N
10.如图所示,在研究浮力大小与哪些因素有关时,某同学将一个空易拉罐开口向上,缓缓压入到盛水的烧杯中,在这个过程中,手用的力越来越大,这说明________________________.
11.如图所示,怀丙把装满土的船驶入河中,把绳索的一端拴在船上,另一端系在铁牛上,然后让人把船上的土移走,结果船在水中越浮越高,铁牛也被慢慢地从淤泥中提起,被船拖向岸边.则船在向上浮起的过程中,所受浮力________;铁牛被拖向岸边的过程中,所受的浮力________.(填“变大”“不变”或“变小”)
12.(2017·岳阳)下图是探究“影响浮力大小的因素”的实验过程及数据.
(1)如图甲,物体重________N.
(2)如图乙,把物体浸没在水中时,弹簧测力计的示数为3.2 N,物体所受浮力大小为________N.
(3)分析甲、乙、丙三图所示实验数据可得:物体所受浮力的大小与____________有关.
(4)若要探究物体所受浮力大小与物体的密度是否有关,应选择图中________(填字母)两个物体,并将它们浸没在同种液体中,测出其所受浮力的大小来进行比较.
04 拓展题
13.如图所示,a、b为制作容器时留下的一些凸起.向容器中注水,使a、b都在容器的水面以下,则下列说法中正确的是( )
A.a受浮力,b不受浮力
B.a不受浮力,b受浮力
C.a、b都受浮力
D.a、b都不受浮力
14.(2017·常德)质量为80 g的木块静止在如图的水面上,下列说法正确的是( )
A.木块所受浮力方向为F1所示
B.木块所受浮力方向为F2所示
C.木块所受浮力大小为8 N
D.木块所受的浮力大于重力
参考答案
第十章 浮力
第1节 浮力
知识管理
1.①上 ②液体 2.①不同 ②F2-F1 3.G-F 4.①物体浸在液体中的体积 ②液体的密度 ③越大 ④控制变量
基础题
1.D 2.B 3.B 4.0.4 1 5.1.2 1.2 6.(1)2 (2)A (3)控制变量法
中档题
7.C 8.D 9.C 10.物体浸入液体中的体积越大,受到的浮力越大 11.变小 不变 12.(1)4.2 (2)1 (3)液体的密度 (4)C、D
拓展题
13.A 14.A