第3节 水的浮力第1课时
一、填空题
1．甲同学用弹簧测力计测量一个苹果的重力，示数如图所示，再将这个苹果放入水中，静止时苹果浮在水面上，此时苹果受到的浮力为_________N．
2．如图所示，金属块所受的浮力为_________ N，金属块的质量是_________ kg，金属块的体积是_________m3．（g取10 N/kg）
二、选择题
3．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，则下列说法错误的是( )
A．A物体一定受浮力作用 B．B物体一定受浮力作用
C．C部分一定受浮力作用 D．D部分一定受浮力作用
4．人从河的浅水区走向深水区，若水底布满石头，则下述体验与分析合理的是( )
A．脚底疼痛感减弱，因为人越来越轻
B．脚底疼痛感减弱，因为水对人的浮力越来越大
C．脚底疼痛感加重，因为人越来越重
D．脚底疼痛感加重，因为水对人的浮力越来越小
5．如图所示的 “蛟龙号”载人深潜器是我国首台自主设计、研制的作业型深海载人潜水器，设计最大下潜深度为7000米，是目前世界上下潜最深的作业型载人潜水器．“蛟龙号”载人深潜器在海水中匀速竖直下潜过程中，下列说法正确的是( )
A．所受海水的压强增大 B．重力小于浮力
C．动能增大 D．重力是维持匀速下潜的原因
三、综合题
6．在“浮力的研究”实验中：
(1)取一铁块，把它挂在弹簧测力计的挂钩上，如图甲所示．当铁块浸入水中的体积缓慢增大时，铁块受到的浮力大小的变化是_________ ．
(2)探究“浮力大小与排开水的重力关系”的实验过程：①如图乙，用弹簧测力计测出石块的重力为F1；②如图丙；用弹簧测力计测出空烧杯的重力为F2；③如图丁，把石块浸入盛满水的溢水杯中，用该烧杯承接从溢水杯里被排出的水，当石块全部浸入水中时，读出弹簧测力计的示数为F3；④如图戊，用弹簧测力计测出该烧杯和排出的水的总重力为F4．
实验中测得石块所受的浮力为_________，排出水的重力为_________（用F1、F2、F3、F4表示）．根据该实验的测量数据，可得出物体所受浮力大小与排开水的重力的定量关系是_________．
7．2011年7月26日，我国自主研制的第一台深海载人潜水器“蛟龙号”成功突破5000 m水深大关。这标志着我国的深海载潜技术已达到世界领先水平．
(1)“蛟龙号”在下潜过程中，所受压强将_________（填“增大”“减小”或“不变”）．
(2)“蛟龙号”潜水器在下潜过程中，排开水的体积约为23m3，则潜水器受到的浮力约为_________N（海水的密度取1.0×103kg/m3，g取10 N／kg）．
8．把质量为56g的石块，放在盛有40 mL水的量筒中，水面上升到如图的位置，求：
(1)石块的重力．
(2)石块的体积．
(3)石块的密度．
(4)石块所受到的浮力．（g取10 N／kg）
9．有A、B两种液体，其密度均小于2×103 kg/m3．小明同学通过实验探究，比较这两种液体密度的大小，实验装置如图所示，实验步骤为：
a．用弹簧测力计测量铜块在空气中的重力为G；
b．把弹簧测力计下悬挂的铜块分别浸没在A、B两种液体中，示数分别为FA和FB．
请完成下列要求：
(1)画出记录和分析实验数据的表格．
(2)讨论可能的实验结果与探究结论的对应关系．
10．小宁为了研究浸在液体中的物体所受浮力的规律，设计了如图所示的实验，他将弹簧测力计一端固定，另一端挂一合金块A，开始他将合金块A浸没在装有水的容器中，容器侧面的底部有一由阀门B控制的出水口，实验时，打开阀门B缓慢放水，放到弹簧测力计的读数不再变化时，立即关闭阀门B，在此过程中金属块始终不与容器底部接触，读出弹簧测力计示数的最小值和最大值分别为22 N和32 N，g取10 N／kg．
(1)在原图上作出关闭阀门B后水面的大致位置．
(2)求合金块A受到的重力．
(3)求合金块A受到的最大浮力．
(4)求合金块A的密度．
参考答案
1．1.4 解析：由图可知，该苹果的重力是1.4 N；放入水中后，由于苹果漂浮在水中，所受浮力等于物体的重力，因此该苹果所受浮力为1.4 N．
2．0.2 0. 22 2×10-5
解析：从图中的数据可以看出，金属块的重力G＝2.2 N，浸没在水中时，弹簧测力计的示数为F＝2 N，所以金属块的质量。金属块所受浮力F浮＝2.2 N－2N＝0.2N，根据阿基米德原理可得，由于金属块被浸没，所以排开水的体积即为金属块的体积．
3．C 解析：由浮力产生的原因（压力差）可知，物体A和容器D部分的上下表面都受到水的压力，且向上的压力大于向下的压力，所以A、D一定受浮力作用；而B物体F 向下＝O，F浮＝F向上，也受到浮力作用；C是容器底凸起的一部分，它的下表面没有水，也就没有受到向上的压力，所以它一定不受浮力作用．
4．B 解析：物体受到的浮力等于被物体排开的液体受到的重力，当人从浅水区走向深水区时，人排开水的体积越来越大，排开水的重力也越来越大，即人受的浮力越来越大，所以河底对脚的支持力就越来越小，脚对河底的压力就越来越小，脚底疼痛感减弱．
5．A 解析：深潜器在海水中匀速竖直下潜，深度增加，所以受到的海水的压强增大，A说法正确，符合题意；深潜器在海水中匀速竖直下潜，因此受到的是平衡力，重力与浮力的大小相等，故B说法错误，不符合题意；深潜器在海水中匀速竖直下潜，质量不变，速度不变，故其动能是不变的，故C说法错误，不符合题意；深潜器做的是匀速直线运动，受到的是平衡力，重力不是维持其匀速下潜的原因，故D说法错误，不符合题意．
6．(1)增大 (2) F1－F3 F4－F2 物体所受浮力的大小等于排开水的重力（或F1－F3＝F4－F2）
解析：(1)图甲中，当铁块浸入水中的体积缓慢增大时，铁块排开水的体积变大，根据F浮＝ρgV排可知，铁块受到的浮力大小的变化是增大．(2)根据称重法可知，石块所受的浮力为F1－F3，排出水的重力为F4－F2，物体所受浮力大小与排开水的重力的定量关系是：物体所受浮力的大小等于排开水的重力(或F1一F3＝F4＝F2)．
7．(1)增大 (2)2.3×105
解析：(1)液体压强随深度的增加而增大，故“蛟龙号”在下潜过程中，所受压强将增大．(2)由阿基米德原理知，潜水器受到的浮力
F浮＝ρ海水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N／kg×23m3=2.3×105 N
8．(1)G＝mg＝0.056kg×10N/kg＝0.56 N.
(2)V石=V总-V水=60cm3-40cm3=20cm3．
(3)
(4)F浮=ρ水V石g=1.0×103 kg／m3×20×10-6m3×10 N/kg=0.2 N．
9．(1)如表所示
空气中
A液体中
B液体中
弹簧测力计示数
G
FA
FB
铜块所受浮力
0
FA浮＝G－FA
FB浮＝G－FB
(2)若FA浮＜F浮，则A液体密度小于B液体密度；
若FA浮＝FB浮，则A液体密度等于B液体密度；
若FA浮＞FB浮，则A液体密度太于B液体密度，
解析：当铜块浸没在液体中时，受到弹簧测力计的拉力（拉力大小即弹簧测力计的示数）、重力与浮力三个力的作用，根据力的平衡可知F浮＝G－F，由阿基米德原理可知F浮＝ρ液gV排，当铜块完全浸没时，铜块排开的液体的体积相同，故可根据浮力大小判断液体密度的大小．
10．(1)如图所示
(2)合金块A浸没在水中受三个力的作用，即重力G、浮力F和弹簧测力计对物体的拉力FT，这三个力的大小关系为G＝F+FT，当弹簧测力计的读数不再变化时，浮力F＝0，弹力达到最大值FTm，即G＝FTm＝32 N.
(3)当FT为最小值22 N时，合金块A所受浮力达到最大值Fm，即Fm＝G－FT＝10 N．
(4)由浮力Fm＝ρgV，质量m＝G/g得ρ＝m/V＝3.2×103 kg/m3．
解析：解决此题关键是搞清两个极值，一是弹簧测力计示数的最小值，此时合金块全部没入水中，即合金块受的浮力最大；二是弹簧测力计示数的最大值，此时合金块刚刚全部从水中出来，即此时弹簧测力计的示数为合金块的重力．由此可推知，合金块全部没入水中时所受的浮力为Fm＝32N－22N＝10N，从而根据阿基米德原理和密度的相关知识求待求量，
第3节 水的浮力第2课时
一、选择题
1．将一物块轻轻放入盛满水的大烧杯中，静止后有76g水溢出；将其轻轻放入盛满酒精的大烧杯中，静止后有64g酒精溢出．已知酒精的密度是0.8×103kg/m3，则物块在水中的状态及物块的密度是(g取10N/kg)( )
A．悬浮，1.0×103kg/m3 B．漂浮，0.95×103kg/m3
C．下沉，1.2×103kg/m33 D．漂浮，0.90×103kg/m3
2．小明在帮妈妈做家务的时候，小明发现两根相同体积的筷子，甲浮在水面上，乙沉在水底，如图所示．由此可知，甲比乙( )
A．所受浮力小 B．质量大 C．所受压强大 D．密度大
3．端午节那天，小明发现煮熟的咸鸭蛋有的沉在水底，有的浮在水面上（如图所示）．若甲的体积比乙小，则下列分析合理的是( )
A．甲的质量比乙的质量大 B．甲受到的浮力等于重力
C．甲的密度比乙的密度大 D．乙受到的浮力大于重力
4．某种材料制成的空心球漂浮在甲液体的液面上，但沉于乙液体中．利用这个信息可得( )
A．该材料的密度一定小于甲液体的密度
B．该材料的密度一定大于乙液体的密度
C．该材料的密度一定等于甲液体的密度
D．该材料的密度一定等于乙液体的密度
5．研究发现，同一物体在地球的不同纬度处所受的重力不同，物体越靠近赤道，所受重力越小；物体越靠近地球两极，所受重力越大．一艘军舰从我国青岛港出发，前往位于赤道附近的亚丁湾执行护航任务，若海水密度及舰艇质量不变，比较两地，则该舰艇( )
A．在亚丁湾所受浮力较小 B．在亚丁湾所受浮力较大
C．在两处所受浮力相等 D．在亚丁湾所排开海水的重力较大
6．同一物块分别静止在甲、乙两种不同的液体中，如图所示．则物块在甲、乙液体中受到的浮力和液体密度的大小关系是( )
A．F甲F乙，ρ甲>ρ乙
C．F甲>F乙，ρ甲<ρ乙 D．F甲=F乙，ρ甲<ρ乙
7．在一个足够深的容器内有一定量的水，将一个高10cm、横截面积为50cm2的圆柱形实心塑料块挂于弹簧测力计上，当塑料块底面刚好接触水面时，弹簧测力计示数为4N，如图甲所示．已知弹簧测力计中弹簧的伸长与受到的拉力成正比，弹簧受到1N的拉力时伸长1cm,g取10N/kg.往容器内缓慢加水，当所加水的体积至1400cm3时，弹簧测力计示数恰为0，此过程中水面升高的高度△H与所加水的体积V的关系如图乙所示．根据以上信息，能得出的正确结论是（ ）
A．容器的横截面积为225cm2
B．塑料块的密度为0.4×103kg/m3
C．弹簧测力计的示数为1N时，水面升高9cm
D．加水400cm3时，塑料块受到的浮力为2N
二、综合题
8．如图所示是小明同学自制的说明潜水艇浮沉原理的装置，该装置重0.5N，它在水槽中处于漂浮状态时受到的浮力是_________N，欲使小瓶逐渐向下运动，水应该 _________（填“流入”或“流出”）小瓶，在小瓶由漂浮到没入水中的过程中，它受到的浮力将_________（填“变大”“变小”或“不变”）．
9．随着全球平均气温升高，北极地区冰层融化的速度加快，北极熊的栖息地不断缩小，北极熊遭遇的生存危机是全球变暖的又一证据．由于全球变暖，冰层变薄而经常开裂，北极熊为了获取食物，常常从一块浮冰上跳到另一块浮冰上．当一只780 kg的北极熊跳到一块露出海面部分的体积为100m3的浮冰上时，请计算说明这块浮冰能否继续保持漂浮状态．(ρ海水=1．04×103 kg/m3，g=10 N/kg)
10．学习完“浮力”知识后，小芳同学进行了相关的实践活动．(ρ水=1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)
(1)她选取一质量为750 g、体积为1250 cm3的长方体木块，让它漂浮在水面上，如图甲所示，求木块受到的浮力．
(2)取来规格相同由合金材料制成的螺母若干，每只螺母质量为50 g，将螺母逐个放置在漂浮的木块上．请问：放多少只螺母时，木块刚好浸没在水中？
(3)她又用弹簧测力计、一只螺母做了如图乙所示的实验，弹簧测力计静止时的示数为0.4 N，求合金材料的密度．
11．小常同学从课外资料中了解到，庄子曾提出：如果水积得不够多，那么承载船就没有力量．也就是说浮力的大小与液体的多少有关，庄子的说法有道理吗？
(1)小常从实验室找来了烧杯、木块（不吸水）、弹簧测力计等器材，研究浮力大小是否和水的多少有关．
他先用弹簧测力计测出木块的重力，如图甲所示．
再将木块放入烧杯内的水中，木块处于漂浮状态，如图乙所示．然后他___________________________（填操作），发现木块仍然漂浮．经分析可知，木块两次受到的浮力都为_________N，从而得出木块漂浮时浮力大小与水的多少无关．
(2)小常进一步开展了如图丙所示的实验．往两个形状相同的塑料盆A、B中各加入10 N的水，再将B盆放入A盆，B盆漂浮．这时B盆所受浮力F浮=GB盆+10 N>10 N．继续往B盆内加30 N水，B盆仍漂浮．小常此实验的目的是____________________________________．
(3)结合小常的探究活动，你认为面对前人的观点，应采取的做法是 ( )
A．普通人的观点可以质疑，科学家的观点也可以质疑
B．只要多数人认同的观点我们就要全盘接受
C．可以通过查阅资料、观察实验等方法去验证观点是否正确
D．到目前为止没有人反对的观点我们就可以放心接受
参考答案
1．B 解析：若物体在水中漂浮或悬浮，则浮力等于重力，因为64 g＜76 g，所以物体在酒精中一定下沉；若物体在水中下沉，则在酒精中一定下沉．由题意知，在酒精中受到的浮力F浮酒精＝m排酒精g＝64×10-3 kg×10 N/kg＝0.64 N，根据F浮酒精＝0．8×10-4m3，排开水的体积，因为排开水的体积小于排开酒精的体积，所以在水中漂浮．因为漂浮，所以m物＝m排水＝76g＝0.076 kg，．故选B．
2．A 解析：由于两根筷子的体积相同，甲漂浮在水面，乙沉入水底，所以乙排开的水的体积比甲的大，根据阿基米德原理知，乙受到的浮力大，质量也大，由于乙的深度大，所以乙受到的压强大，而乙沉入水底，甲漂浮，所以乙的密度大于水的密度，也大于甲的密度．
3．B 解析：甲漂浮，乙沉在水底，并且甲的体积比乙小，故甲排开水的体积较小，由阿基米德原理可知，甲受到的浮力小于乙受到的浮力；又因为甲受到的重力等于浮力，乙受到的重力大于浮力，因此乙的质量大于甲的质量，故A错误；甲漂浮，所以甲受到的浮力等于重力，故B正确；煮熟的咸鸭蛋有的沉在水底，有的浮在水面上，沉在水底的密度大于水的密度，浮在水面上的，密度小于水的密度，故甲的密度小于乙的密度，故C错误；乙沉在水底，说明乙受到的浮力小于重力，故D错误．
4．B 解析：空心球的密度小于制作这种球的材料的密度，若此球漂浮在甲液体上，说明此球材料的密度小于甲液体的密度；在乙液体中下沉，说明此球材料的密度大于乙液体的密度；由于此小球是空心的，在甲液体中漂浮，只要空心足够大，这种材料的密度就有可能大于甲液体的密度．故答案为B．
5．A 解析：舰艇无论在什么地方，它总是漂浮在水面上，所受的浮力与重力是相等的，由于舰艇的重力与排开的水的重力大小均与所处纬度有关，在同一位置时，它们的大小始终相等，位置变化时，同时增大或同时减小，根据物体越靠近赤道重力越小可知，在亚丁湾舰艇所受重力较小，同样浮力也较小．故A正确．
6．D 解析：因为物块漂浮，所以F浮＝G，所以物块在甲、乙两种液体中受到的浮力都等于物块受到的重力G，即F甲＝F乙＝G；又因为ρ液gV排＝F浮，由图可知，物体排开液体的体积V甲＞V乙，所以甲、乙液体的密度大小关系为ρ甲＜ρ乙．
7．C 解析：由图像可以看出，当所加水的体积V＝1400 cm3时，△H＝12 cm，此时弹簧测力计示数恰为零，则弹簧伸长为零，塑料块升高了4 cm，设容器的横截面积为S0，则S0×40cm+(S0－50 cm2)×(12 cm－4 cm)＝1400 cm3，解得容器的横截面积S0＝150cm2，故A错误；当塑料块底面刚好接触水面时，弹簧测力计示数为4N，可以知道塑料块的重力G＝4 N，体积V＝10 cm×50 cm2＝500 cm3＝5×10-4 m3，所以塑料块的密度，故B错误；由图像知，当所加水的体积为1400 cm3时，△H＝12 cm，弹簧测力计示数恰为0,F浮1＝4 N，塑料块浸入水中的高度，塑料块下面新加入水的深度，当弹簧测力计的拉力为F拉2=1N时，弹簧向下伸长1cm，即塑料块下新加入水的深度h3=3cm，塑料块受到的浮力F浮2=G-F拉2=4N-1N=3N，此时塑料块浸入水中的高度，此时水面升高的高度△H1=3cm+6cm=9cm，故C正确；当浮力F浮3=2 N时，弹簧测力计的拉力F拉3=G- F浮3=4N-2N=2 N，这时弹簧向下伸长2cm，即塑料块下新加入水的深度h5=2cm，此时塑料块浸入水中的高度，此时水面升高的高度△H2=2cm+4cm=6cm，根据图像可知，当水面升高△H2=6cm时，所加水的体积为700cm3，故D错误．
8．0.5 流入 变大 解析：根据物体的浮沉条件可知，当物体漂浮时，其所受的重力与浮力平衡；要使物体下沉，则必须使物体的重力大于浮力，故应使小瓶中流入一定量的水，使其重力增大，在小瓶下沉过程中，小瓶排开的水的体积变大，根据阿基米德原理可知，其所受的浮力增大．
9．北极熊跳到浮冰上，冰块下沉，所受浮力增加，当冰块露出水面部分全部浸没在海水中时，增加的浮力F浮＝ρ液V排g＝1.04×103 kg/m3×100 m3×10 N/kg＝1.04×l06 N，北极熊的重力G＝mg＝780 kg×10N/kg＝7.8×103 N．因为F浮＞G，所以冰块可以继续漂浮．
10．(1)因为木块漂浮，由F浮=G得，木块受到的浮力.
(2)木块完全浸没，由阿基米德原理得，此时木块受到的浮力
，螺母的总重力，螺母的个数.
(3)螺母完全浸没在水中，由得，螺母受到的浮力，
螺母的体积，
由得，合金材料的密度.
解析：(1)木块漂浮，此时木块受到的浮力等于木块本身的重力，已知木块质量，利用计算，
(2)已知水的密度和木块的体积，根据阿基米德原理可以计算出木块完全浸没在水中时受到的浮力，再根据平衡条件计算出需要的螺母的重力，最后计算个数．
(3)已知螺母质量和弹簧测力计的示数，利用计算出浮力，再根据阿基米德原理计算出体积，最后根据计算密度．
11．(1)向烧杯内再加入一些水或从烧杯内倒出一些水 2.5
(2)探究较少的水能否产生较大的浮力 (3)AC
解析：(1)先用弹簧测力计测出木块的重力，再将木块放入烧杯内的水中，木块处于漂浮状态，然后向烧杯内再加入一些水或从烧杯内倒出一些水，探究浮力大小是否和水的多少有关，由图甲所示可知，弹簧测力计的示数为2.5 N，木块重力为2.5 N，木块漂浮在水上，它受到的浮力等于其重力，为2.5 N．(2)由小常的实验操作可知，他的目的：探究较少的水能否产生较大的浮力．(3)对前人的观点，不论是否有人提出质疑，我们都可以提出质疑，并可以通过查阅资料、观察实验等方法去验证观点是否正确，故选A、C．
