课件14张PPT。第13课时 浮力PART THREE第三部分 八年级·上册考点一 知道浮力的概念[a]1. 定义:浸在液体中的物体受到液体对它 的力。?
2. 方向:浮力的方向是 的。物体在气体中也会受到浮力的作用。?
3. 测量:用弹簧测力计测出物体在空气中的重力为G,测出物体浸在液体中的示重为G',则F浮= 。?向上托竖直向上G-G'考点二 描述阿基米德原理[a]1. 阿基米德原理:浸在液体里的物体,受到向上的浮力,浮力的大小等于 。?
2. 比较“全部浸入”和“部分浸入”:当物体全部浸入液体(或气体)时,V排 V物;当物体部分浸入液体(或气体)时,V排 V物。?
3. 阿基米德原理既可用于液体浮力的计算,也可用于气体浮力的计算。
4. 浮力计算方法(用公式表示)
(1)称量法: (用弹簧测力计测浮力)。?
(2)漂浮、悬浮时: (二力平衡求浮力)。?
(3) (用阿基米德原理求浮力,知道物体排开液体的质量或体积时常用)。?物体排开的液体受到的重力=2. 物体的浮沉条件
图13-1
F浮 G ρ液 ρ物 F浮 G ρ液 ρ物 F浮 G ρ液 ρ物 F浮 G ρ液 ρ物?重力浮力<<==>>=>考点四 直接运用阿基米德原理或公式的变形进行简单计算[b]【提醒】常用的计算浮力的方法有如下三种:
①称重法:F浮=G-F示;
②原理法:F浮=G排液=ρ液gV排液;
③平衡法:F浮=G物(悬浮或漂浮时)。探究一 阿基米德原理及浮沉条件的应用例1 甲、乙两只完全相同的杯子盛有密度和体积都不同的盐水,将同一个小球先后放入杯中,当小球在盐水中静止时两杯中的液面相平,如图13-2所示。则 ( )
图13-2
A. 小球在甲杯中受到盐水的浮力大于在乙杯中受到的浮力
B. 小球在甲杯中受到盐水的浮力小于在乙杯中受到的浮力
C. 甲杯中盐水的密度大于乙杯中盐水的密度
D. 图中,盐水对甲杯底的压强小于盐水对乙杯底的压强C例2 物块在空气中和浸没在水中时,弹簧测力计示数如图13-3所示,g取10 N/kg。下列判断正确的是( )
图13-3
A. 物块受到的浮力是1 N
B. 物块的体积是2×10-4 m3
C. 物块的密度是3×103 kg/m3
D. 物块浸没在水中时,所受浮力随深度增加而增大【答案】B
【解析】①根据弹簧测力计的分度值和指针的位置读出物块的重力和物块全部浸入水中时的示数,然后根据称重法求出物块受到水对它的浮力。②由阿基米德原理求出V排,V物=V排。③由公式G=mg求出质量,再根据密度公式即可求出物块的密度。④根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,物体浸没在液体中受到浮力大小只与液体密度和排开液体的体积有关。例3 将重为4 N的物体投入一装满水的溢水杯中,溢出水300 g。若不计水的阻力,当物体静止时,下列判断正确的是(g取10 N/kg) ( )
A. 物体上浮,F浮=7 N
B. 物体悬浮,F浮=4 N
C. 物体漂浮,F浮=4 N
D. 物体沉底,F浮=3 ND例4 a、b两种物质的质量和体积关系图像如图13-4所示,分别用a、b两种物质制成体积相等的甲、乙两实心物体,浸没在水中。放手稳定后( )
图13-4
A. 甲漂浮,甲受浮力大
B. 乙漂浮,乙受浮力大
C. 甲漂浮,乙受浮力大
D. 乙漂浮,甲受浮力大D例5 小柯在一根一端密封的空心玻璃管下端绕上一段细铁丝,制成一支自制密度计,用它来测量液体密度,测量过程中杯内液体总量没有变化。
(1)当密度计在杯中漂浮时,液面高度在A处(如图13-5甲所示)。此时,密度计受到的浮力 (选填“<”“=”或“>”)重力。?
图13-5
(2)使用中,小柯发现细铁丝很容易滑落,于是他改变这段细铁丝的形状,并把铁丝置于玻璃管内,再次测量同一杯液体密度(如图乙所示),杯中液面将 (选填“上升”“下降”或“仍在A处”)。?=仍在A处例6 [2017·杭州] 小金学了浮力的知识后,想制造一个浮力秤,他将一段密度为0. 5×103 kg/m3,粗细均匀的木料,先进行不吸水处理,再将其竖立在水中,如图13-6所示,这段木料长40 cm,横截面积为0. 1 m2,其上表面可以作为秤盘。问:(g取10 N/kg,ρ水=1. 0×103 kg/m3)
(1)质量为0的刻度线的位置在哪里?
(2)距离上表面10 cm处的刻度对应的质量为多少?
图13-6探究二 与浮力相关的探究问题例7 探究“浮力的大小等于什么”时,实验进行了如图13-7所示的步骤。请回答下列问题:
图13-7
(1)小石块重为 N。?
(2)排开的水重为 N。?1.41.4(3)为了使实验结论更为可信,将小石块换成钩码等其他物体再进行几次实验,其主要目的是 (填序号)。?
A. 多次测量求平均值以减小偶然误差
B. 多次测量找规律,排除偶然性
C. 探究浮力的大小与哪些因素有关
(4)实验是通过比较物体的重力与 的重力而得出结论的。?B排开的液体高效课时训练(十三) 浮力
一、选择题
1.如图K13-1所示,体积相等的三个小球静止在水中,关于它们受到的浮力大小正确的是 ( )
图K13-1
A.FA>FB>FC B.FAC.FA>FB=FC D.FA2.若将同一个苹果先后放入甲、乙两个容器的保鲜液中,静止后苹果的浮沉情况如图K13-2所示,则甲、乙两容器中保鲜液的密度大小比较,正确的是( )
图K13-2
A.甲中的大 B.乙中的大
C.一样大 D.条件不够,不能比较
3.测量液体密度的仪器叫密度计,将其插入被测液体中,待静止后直接读取液面处的刻度值(如图K13-3甲所示)。图乙和图丙的容器中是同一个自制的简易密度计,它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的,将其放入盛有不同液体的两个烧杯中,它会竖直立在液体中,由图中现象可以判断( )
图K13-3
A.密度计在乙烧杯液体中受到的浮力较大
B.密度计在丙烧杯液体中受到的浮力较大
C.乙烧杯中液体的密度较大
D.丙烧杯中液体的密度较大
4.水平桌面上放有甲、乙两个盛水的容器,现把两个形状和体积都相同的物体分别放入两容器中,当物体静止时,两容器中液面刚好相平,如图K13-4所示,下列说法正确的是 ( )
图K13-4
A.两物体受到的浮力相等
B.两容器底部所受液体压强相等
C.两物体的质量相等
D.乙容器中物体密度较大
5.[2018·龙东] 海权握,国则兴。建设一支强大海军是实现中国梦的有力保障,潜水艇是海军的战略重器。如图K13-5所示是我国海军某舰队的“强国号”潜水艇在海水中悬浮、上浮、漂浮的训练过程。下列对此潜水艇分析正确的是( )
图K13-5
A.悬浮和漂浮时受到的浮力相等
B.漂浮时排开的海水所受的重力最小
C.上浮过程中所受浮力逐渐变大
D.漂浮时潜水艇底部所受海水压强最大
6.[2018·淄博] 如图K13-6所示,水平桌面上有两个完全相同的溢水杯甲和乙,杯中装满了水,将两个体积相同、材料不同的实心小球A和B分别放入溢水杯中。则下列说法错误的是 ( )
图K13-6
A.小球A的质量小于小球B的质量
B.小球A受到的浮力等于小球B受到的浮力
C.甲杯对桌面的压强等于乙杯对桌面的压强
D.水对甲杯底的压强等于水对乙杯底的压强
7.小明有一立方体金属块,他想知道该金属块的密度,于是将金属块浸没在某种液体中,如图K13-7甲所示,在将金属块缓缓从液体中竖直提出来的过程中,画出了弹簧测力计的拉力F随提起高度h变化的图像,如图乙所示。则该金属块的密度约为(g取10 N/kg) ( )
图K13-7
A.2.7×103 kg/m3 B.3.1×103 kg/m3
C.3.5×103 kg/m3 D.4.4×103 kg/m3
8.[2016·舟山] 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,把空气压进浮筒将浮筒里的水排出,沉船随着浮筒一起浮起,下列说法正确的是 ( )
A.沉船在河底时,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.船和浮筒在水面时,受到的浮力大于其重力
9.[2016·丽水] 潜水器从刚好浸没时开始下潜到返回水面合计10 min,显示器上分别显示全过程深度曲线和速度图像如图K13-8所示,下列对潜水器分析正确的是 ( )
图K13-8
A.在1~3 min,受到水的压强逐渐减小
B.在1~3 min,受到水的浮力逐渐变大
C.在4~6 min,都是处于水下静止状态
D.在6~8 min,都是处于受力平衡状态
10.[2018·遂宁] 如图K13-9甲所示的圆柱形容器中装有适量的某种液体,现将密度为0.6×103 kg/m3的正方体木块A放入容器中,木块静止时露出液面的体积与浸入液体的体积之比为1??3;在木块上表面轻放一个物块B(VA=2VB),A的上表面刚好与液面相平,如图乙所示。若将物块B单独放入此液体中,它静止时将 ( )
图K13-9
A.悬浮 B.漂浮
C.沉底 D.无法判断
二、填空题
11.非非和袖袖利用吸管、细铁丝和石蜡各制作了一支简易密度计。非非密度计的质量为10 g,放入液体中,漂浮在液面上,如图K13-10甲所示,密度计受到的浮力为 N,排开的液体的重力为 N。袖袖的密度计放入液体中,沉到容器底,不好测量液体密度,如图乙所示,请提出一种改进方法: 。?(g取10 N/kg)
图K13-10
12.将一冰块用细线拴住慢慢地浸入到酒精中,并保持悬置状态(如图K13-11所示),在冰块浸入的过程中,台秤的读数将 (选填“增大”“减小”或“不变”);在冰块熔化的过程中,容器内液面将 (选填“上升”“下降”或“不变”),台秤的读数将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。(已知:冰的密度为0.9×103 kg/m3,酒精的密度为0.8×103 kg/m3;整个过程中无液体溢出)?
图K13-11
13.[2015·衢州] 篆刻社团的小柯,对篆刻印章的石头的密度进行测量,相关过程及数据如图K13-12所示,则石头的密度为 g/cm3,再将它浸没在烧杯中的水里,石头受到的浮力为 N。?
图K13-12
14. [2018·连云港] 如图K13-13所示,小球在绳子拉力作用下恰好浸没在水中,此时小球所受的浮力 (选填“大于”“小于”或“等于”)小球所受的重力。剪断绳子后,小球上升过程中所受浮力 (选填“变大”“变小”或“不变”,下同),水对烧杯底部的压强 。?
图K13-13
15.[2016·绍兴] 将重10牛的长方体木块A放入水平放置的盛水容器中静止时,有13的体积露出水面,木块受到的浮力是 牛。若在木块上放另一物块B,使木块刚好全部压入水中,如图K13-14所示,若所加物块B的体积是木块A的13,则物块B与木块A密度之比是 。?
图K13-14
三、实验探究题
16.[2015·宁波] 阅读了教材“自制密度计”的课外小实验后,丽丽和王晓决定进行一下尝试。
(1)两人选择了一个由某种特殊材料制成的条形长方体A来制作密度计。小王测得A的质量为12 g。当它漂浮在不同液面上时,所受到的浮力为 N。(g取10 N/kg)?
(2)丽丽查阅了相关资料,在得知该材料的密度后,作出了如图K13-15甲所示的ρ-V图像,据图像可以找到关于A的一些信息。两人发现A的质量可以在ρ-V图中用阴影部分的面积表示出来,请你在图中画出这一阴影部分。
图K13-15
(3)王晓想用理论推导的方法,在A上标注出各种密度值。他选择首先标注水的密度,在测量出A的长度为20 cm后,作出了如图乙所示的示意图。经过计算,他确定出水面位置在距A上表面h= cm处,并做了标记。?
(4)为验证结果,两人将A放入足够多的水中,发现它不容易竖直漂浮。丽丽在A的下端密绕了适量的金属丝(金属丝体积忽略不计),制成了“密度计”B。王晓提醒他,如果这样,B的刻度应该与A不同。为了重新标注,他们应该测量的一个物理量是 。?
(5)按照上述方法,两人在B上标注出了水、酒精、汽油等液体对应的刻度值,一个简易的密度计就制成了。
17.如图K13-16所示是“探究浮力大小”的实验过程示意图。
图K13-16
(1)实验步骤C和D可以探究浮力大小与 的关系,步骤B和 可以测出物块浸没在水中时受到的浮力F浮,步骤A和 可以测出物块排开的水所受重力G排;比较F浮与G排,可以得到浮力的大小跟物体排开的水所受重力的关系。?
(2)图K13-17是物块缓慢浸入水中时,弹簧测力计示数F随浸入深度h变化的关系图像。分析图像,可得关于浮力大小的初步结论:
①物块浸没前, ,物块所受的浮力越大。?
②物块浸没后,所受的浮力大小与 无关。?
(3)此物块的密度是 g/cm3。?
图K13-17
18.[2015·宁波] 课前,小科和小思对物体浸没前受到的浮力大小与浸入水中的深度是否有关,有不同的猜想,于是用相同的长方体重物,分别以如图K13-18所示的甲、乙两种方式进行实验,并获得如下数据:
图K13-18
实验者
实验序号
物体重G/N
浸入水中深度h/cm
弹簧测力计示数F/N
浮力F浮/N
小科
1
4.8
2.0
4.2
2
4.0
3.6
3
6.0
3.0
小思
4
4.8
3.0
3.6
5
4.0
3.2
6
5.0
2.8
(1)分析小科测得的数据可以得出:浸没前,物体受到的浮力大小随浸入水中的深度的增大而 ,小思的数据也说明了这一点。?
(2)综合分析两个人的数据却发现,第(1)小题的结论是不正确的,其中 (填实验序号)两次实验数据可以证明这一点。?
课后,小科和小思才知道,物体受到的浮力大小随排开水的体积的增大而增大。
四、解答题
19.[2015·金华] 科学课上,老师将一只生鸡蛋放入盛有稀盐酸的烧杯中,鸡蛋壳表面很快产生气泡,不一会儿,还出现了非常有趣的一幕:原来沉在烧杯底部的鸡蛋慢慢浮了上来,接近液面后又慢慢往下沉,如此,鸡蛋不断地在液体中上浮、下沉。请你用所学的科学知识对上述“有趣的一幕”作出合理的解释。
20.[2018·温州] 如图K13-19甲是小明设计的“空气浮力演示器”将一空心金属球与配重通过细线悬挂在定滑轮上,调节配重质量使二者保持静止,用气泵往玻璃容器内缓慢压入空气,可根据现象证明空气浮力的存在。已知金属球重5牛,体积为5×10-3 米3。(滑轮和细线的重力、配重的体积及各种摩擦均忽略不计,g取10牛/千克)
图K13-19
(1)用气泵向甲装置玻璃容器内压入空气,观察到什么现象可以说明金属球受到空气浮力的作用? 。?
(2)制作该演示器中的空心金属球,用了体积为5×10-5 米3的金属材料,求该金属材料的密度。
(3)小明想通过最小刻度为0.1牛的弹簧测力计反映空气浮力大小的变化,他设想将该演示器改进成如图乙所示装置。压入空气前,容器内原有的空气密度为1.2千克/米3,现通过气泵向玻璃容器内压入空气,使容器内空气密度增大到3.0千克/米3,能否使演示器中的弹簧测力计示数变化值大于0.1牛,请通过计算说明。
?
★自主招生
21.小林和爸爸周末到郊外去钓鱼,他在亲近大自然的同时还观察到爸爸在钓鱼前要“试漂”来确定铅坠(铅坠由合金制成)的大小,尽量使“浮标”更灵敏,如图K13-20是浮标和铅坠的位置示意图。若球形浮标的体积为15 cm3,铅坠的密度为11 g/cm3。( 水的密度ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)若铅坠在水面下1.2 m处,它受到水的压强是多大?
(2)有经验的钓鱼者会使浮标体积的23浸入水中,此时浮标受到的浮力是多大?
(3)小林看见爸爸有一种体积为0.5 cm3的铅坠,如果使用这种铅坠,浮标静止时浸入水中的体积有多大?(铅坠未接触池底,不计浮标的质量,不计钓线、鱼钩和鱼饵的体积及质量)
图K13-20
参考答案
1.D 2.A 3.D 4.B 5.B 6.B 7.D 8.B 9.C
10.B [解析] 甲图中,木块A漂浮在液面上,即F浮A=GA①,乙图中,木块A和物块B漂浮在液面上,即F浮=GA+GB②,
②-①得GB=F浮-F浮A=ρ液gVA-ρ液gV排A=14ρ液gVA。若将物块B单独放入此液体中,假如其浸没在液体中,则它所受到的浮力为F浮B=ρ液gVB=12ρ液gVA,因为F浮B>GB,故物块B单独放入此液体中时上浮直到漂浮,故B正确。
11. 0.1 0.1 减少细铁丝的量
[解析] 因为漂浮在液面上的物体受到的浮力等于物体自身重力,所以密度计受到的浮力F浮=G=mg=0.01 kg×10 N/kg=0.1 N。由阿基米德原理可知排开的液体重力G排=F浮=0.1 N。为了让吸管能竖直漂浮在液体中,应减少一些吸管下端的细铁丝。
12. 增大 下降 增大
13.2.5 0.2
14.大于 变小 变小
[解析] 对小球进行受力分析,此时小球受向上的浮力和向下的重力、绳子的拉力,向上的浮力大小等于向下的拉力和重力之和,故浮力大于重力。绳子剪断后,小球露出水面,排开液体体积减小,由阿基米德原理可知,浮力变小。小球露出水面后液面下降,从而可知液体对烧杯底部的压强变小。
15.10 3∶2
16.(1)0.12
(2)如图所示
(3)8
(4)B的质量(或重力)
17. (1)排开的液体体积 D E
(2)①排开的液体体积越大 ②浸没的深度
(3)2.5
[解析] (1)要先测物块的重力和空桶的重力,然后再把物块没入水中,测出物块受到的浮力,最后再测出桶和溢出水的重力;分析几步实验的相同因素和不同因素,就可知道这几步是探究哪个因素对浮力的影响,并根据弹簧测力计的示数计算出浮力的大小,从而得出结论。(3)由阿基米德原理求出排开液体的体积,再利用重力、密度的变形公式求出物块的密度。
18.(1)增大 (2)2和4(或2和5)
19.浸在液体中的物体,受到浮力和重力的作用。浸在液体中的物体,上浮还是下沉取决于浮力和重力的大小关系:当浮力小于重力时,物体下沉;当浮力大于重力时,物体上浮。
当鸡蛋放入稀盐酸中时,鸡蛋的重力大于受到的浮力,因此鸡蛋下沉;鸡蛋壳的主要成分是碳酸钙,与稀盐酸接触后立即发生化学反应:CaCO3+2HCl+CO2↑+H2O,生成的二氧化碳会附着在鸡蛋壳表面形成气泡,鸡蛋受到的浮力增大,大于重力时,鸡蛋上浮;接近液面时,气泡破裂,二氧化碳气体逸入空气中,鸡蛋的重力又大于受到的浮力,又向下沉。如此不断循环,即出现了鸡蛋不断地上浮与下沉的景象。
20.(1)金属球上升(或配重下降)
(2)金属球的质量为m=Gg=5 N10 N/kg=0.5 kg,
金属材料的密度ρ=mV=0.5 kg5×10-5 m3=10×103 kg/m3。
(3)F浮1=ρ气1gV球=1.2 kg/m3×10 N/kg×5×10-3m3=0.06 N,
F浮2=ρ气2gV球=3.0 kg/m3×10 N/kg×5×10-3m3=0.15 N,
F1=2×(G球-F浮1)=2×(5 N-0.06 N)=9.88 N,
F2=2×(G球-F浮2)=2×(5 N-0.15 N)=9.7 N,
ΔF拉=F1-F2=9.88 N-9.7 N=0.18 N,
因为0.18 N>0.1 N,所以可以。
21.解:(1)p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1.2 m=1.2×104 Pa。
(2)浮标有23的体积浸入水中时:V排=23V浮标=23×15 cm3=10-5 m3,F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×10-5 m3=0.1 N。
(3)铅坠的质量:
m=ρV=11 g/cm3×0.5 cm3=5.5 g=0.0055 kg,
铅坠受到的重力:G=mg=0.0055 kg×10 N/kg=0.055 N,
由于铅坠未接触池底,浮标和铅坠静止时受到的浮力F浮'=G=0.055 N,
根据阿基米德原理,此时排开水的体积
V排'=F浮'ρ水g=0.055 N1.0×103kg/m3×10 N/kg=5.5×10-6 m3=5.5 cm3,
浮标浸入水中的体积:
V浸=V排'-V铅坠=5.5 cm3-0.5 cm3=5 cm3。
