第3节 水的浮力（第2讲 浮力）（学案 无答案）

第二讲 浮力（一）
1．浮力
定义：浸在液体(或气体)中的物体受到的液体(或气体)__向上__的力叫做浮力。
产生原因：物体上下表面所受液体(或气体)压力不同。
2．浮力三要素
大小：(1)从产生原因来求：F浮＝F下表面－F上表面
(2)用弹簧测力计来求：F浮＝G－F拉
方向：__竖直向上__(与重力方向相反)。
作 用 点：物体重心。
施力物体：液体或气体。
注意：(1)F浮＝G－F拉适用条件：物体在水中会下沉；
　　 (2)若物体下表面不受液体或气体的压力，则物体不受浮力。
3．阿基米德原理
原理：浸在液体中的物体受到__向上__的浮力，浮力的大小等于__物体排开的液体受到的重力__。
公式：F浮＝G排液＝__ρ液gV排液__。
说明：阿基米德原理同样适用于气体浮力的计算。
注意：(1)浸入液体中的物体受到的浮力只与ρ液、V排有关；
　　　(2)浮力与物体浸没在液体中的深度，物体的密度、形状无关；
(3)阿基米德原理表达式中V排是指物体排开液体的体积，也就是物体浸入液体中的体积V浸，但V排不同于V物。当物体部分浸入时，V排　　　(4)计算时，单位要统一，密度单位必须用千克/米3，体积的单位用米3，计算出的浮力单位才是牛。
考点一、浮力的定义及理解
关于物体所受的浮力，下列说法中正确的是（　　）
A．空气中的物体不受浮力作用 B．沉在水底的铁球不受浮力作用
C．浮力是物体对液体施加的力 D．浮力是液体或气体对物体压力的合力
一个盛有盐水的容器中悬浮着一个鸡蛋，容器放在斜面上，如图所示，图上画出了几个力的方向，你认为鸡蛋所受浮力的方向应是（　　）
A.F1 B．F2 C．F3 D．F4
.
例2图 例3图 例4图 例5图 例6图
小明将电子秤放在水平桌面上并调零，将溢水杯放到电子秤上，按实验操作规范将溢水杯中装满水，此时读出电子秤的示数。然后再用细线系住铝块并将其缓慢浸人溢水杯的水中，铝块始终不与溢水杯接触，如图所示。当铝块浸没在水中静止时，则关于电子秤示数变化情况，下列判断正确的是（　　）
A．变小 B．不变 C．变大 D．可能变大，也可能变小
考点二、浮力产生的原因
如图所示，将正方体用细线悬挂浸没在水中，若其上表面受到的液体压力为F1，其下表面受到的液体压力为F2，则（　　）
A．F1一定大于F2 B．F1一定小于F2 C．F1可能大于F2 D．F1可能等于F2
如图所示，一个重为G的锥形物体P浸没在水中，它受到竖直向下的水的压力为F1，受到竖直向上的水的压力为F2，则（　　）
A．F1＜F2 B．F1＞F2
C．F1=F2 D．无法确定F1和F2的大小
如图所示，边长为a的立方体物块浸没在液体中，处于悬浮状态。物块上、下表面所处的深度分别记为h1、h2，液体对上、下表面的压力分别为F1、F2，液体密度为ρ1、物块密度为ρ2．下面各式中能表示物块所受浮力的有（　　）
A．F2 B．F2﹣F1 C．ρ2a3g D．ρ1（h2﹣h1）a2g
如图所示，A、B是自由移动的物体，C、D是容器自身凸起的一部分，现往容器里注入一些水，则下列说法中正确的是（　　）
A．A物体不一定受到浮力作用 B．B物体一定受到浮力作用
C．C物体不一定受到浮力作用 D．D物体一定受浮力的作用

例7图 例8图 例9图 例10图 例11图
如图所示，一个塑料小球堵在一个水池的出口处，水无法排出，则该小球（　　）
A．不受水的浮力，也不受水对它的压力
B．仍受水的浮力
C．不受水的浮力，但受水对它的压力
D．无法判断
如图所示，取一个瓶口内径略小于乒乓球的矿泉水瓶，去掉底部，把一只乒乓球放到瓶口处，然后向瓶内注水，会发现水从瓶口流出，乒乓球不上浮。若用手指堵住瓶口，不久就可观察到乒乓球上浮起来。此实验可以用来说明（　　）
A．浮力产生的原因
B．阿基米德原理
C．大气存在压强
D．液体的压强与液体的密度和深度有关
如图所示容器中，底部和侧壁分别有木塞a和b，且a、b在水中的体积相等，则（　　）
A．a受到的浮力大 B．a，b受到的浮力相等
C．只有a塞受到的浮力为零 D．a，b塞受到的浮力均为零
　
体积相同的铅球、铜块和木块，浸在液体中的情况如图所示，比较它们受到的浮力大小，正确的是（　　）
A．铅球受到的浮力最大 B．木块受到的浮力最大
C．铜块受到的浮力最大 D．他们受到的浮力一样大
如图所示，四个体积相同而材料不同的球甲、乙、丙、丁分别静止在水中的不同深度处，浮力最小的是（　　）
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁

例12图 例13图 例14图
考点三、计算浮力的方法
如图所示，用弹簧测力计悬挂重8N的金属块浸入水中，静止时弹簧测力计的示数为5N．此时金属块所受浮力的大小和方向是（　　）
A．8 N，竖直向上 B．5 N，竖直向下 C．3 N，竖直向下 D．3 N，竖直向上
烧杯中装有一定量的水，水位如图A所示，用细绳将物体拴住浸没在水中，水位如图B所示，此时细绳所受拉力为15N，将物体缓慢向上提，当水位如图C所示时（其中C水位处是A、B水位的中点），细绳所受拉力为25N，则图B中物体所受浮力为（　　）
A．15N B．10N C．20N D．无法确定
有甲、乙两个溢水杯，甲溢水杯盛满酒精，乙溢水杯盛满某种液体。将一不吸水的小球轻轻放入甲溢水杯中，小球下沉到杯底，溢出的酒精质量是40g；将小球从甲溢水杯中取出擦干，轻轻放入乙溢水杯中，小球漂浮且有1/6的体积露出液面，溢出液体的质量是50g，已知ρ酒精=0.8×103kg/m3，下列计算正确的结果有几个（　　）
①液体的密度是1.2×103kg/m3
②两种情境下小球受到的浮力之比为4：5
③小球的密度0.8×103kg/m3
④两种情境下小球排开液体的体积之比为6：5
A．只有 1 个正确 B．只有 2 个正确
C．只有 3 个正确 D．4 个都正确
考点四 阿基米德原理
小华做“验证阿基米德原理”的实验中，用图（a）所示的溢杯和小桶收集石块排开的水，他的实验过程分别如图（b）、（c）、（d）、（e）所示。
（1）图（c）所示，是小华在使用　　测量石块的　　。
（2）若图中四个测量值F1、F2、F3、F4满足关系式_____________，该原理将得到验证。
（3）以下关于实验过程中的操作，会影响验证结果的是　　。
A．图（a）中溢杯内未盛满水。
B．图（b）中小桶内有少量水。
C．图（d）中石块未浸没水中。
课堂试题
如图所示，A和B是能自由运动的正方体，C和D是容器自身凸起的一部分，现在往容器中注入一些水，则下列说法中错误的是（　　）
A．A物体一定受到浮力作用 B．B物体一定受到浮力作用
C．C部分一定受到浮力作用 D．D部分一定受到浮力作用
．将一小石块和小木块抛入一杯水中，结果发现木块浮在水面上，而石块却沉入水中，就此现象，下列分析正确的是（　　）
A．木块受到浮力，石块不受浮力
B．木块和石块都不受浮力
C．木块不受到浮力，石块受到浮力
D．木块和石块都受到浮力
．2018年4月20日，我国最先进的自主潜水器“潜龙三号”（如图所示）成功首潜。潜水器在水面下匀速下潜过程中（　　）
A．受到的重力小于浮力
B．上、下表面受到的压力差变大
C．受到的压强变大，浮力变大
D．受到的压强变大，浮力不变
．弹簧测力计下挂一长方体物体，将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降，然后将其逐渐浸入水中如图（甲）；图（乙）是弹簧测力计示数F与物体下降高度h变化关系的图象，则下列说法中正确的是（　　）
A．物体的体积是400cm3
B．物体受到的最大浮力是5N
C．物体的密度是2.5*103kg/m3
D．物体刚浸没时下表面受到水的压力是9N
．将重为5牛的金属实心球轻轻放入盛满水的溢杯中，若溢出2牛的水，小球受到的浮力为（　　）
A．0 牛 B．2 牛 C．3 牛 D．5 牛
．如图所示，为验证阿基米德原理，小明将装满水的溢水杯放到电子秤上，再用细线系住
铝块缓慢浸人水中，铝块始终不与溢水杯接触。在这一过程中（　　）
A．水对溢水杯底的压力变小
B．水对溢水杯底的压强变大
C．绳对铝块的拉力等于铝块排开水的重力
D．若电子秤示数不变，则验证了阿基米德原理
．如图所示，四个体积相同而材料不同的球甲、乙、丙、丁分别静止在水中的不同深度处。以下说法正确的是（　　）
A．丙丁所受浮力相等 B．乙球所受的浮力最小
C．丙球所受的浮力最小 D．丁球所受的浮力最大
．A、B、C、D 是四个体积、形状相同而材料不同的球，把它们投入水中静止后的情况如图所示，它们当中所受浮力最小的是（　　）
A．A 球 B．B 球 C．C 球 D．D 球
20．体积相同，密度不同的三个实心小球A、B、C，放入同种液体中静止时，所处位置如图所示，则三个小球所受浮力大小关系是（　　）
A．FA=FB＜FC B．FA＜FB=FC C．FA＜FB＜FC D．FA＞FB＞FC
如图，取一个瓶口内径略小于乒乓球直径的塑料瓶，去掉其底部，把乒乓球放到瓶口处，然后向瓶里注水，会发现水从瓶口流出，乒乓球不上浮。若用手堵住瓶口，不久就可以观察到乒乓球上浮起来。此实验说明浮力产生的原因是液体对物体上、下表面产生______________________.
　
约2千吨的西江大桥桥墩浸在西江水中，大桥桥墩受到的浮力大小为　　N。
　
如图所示，将边长为5cm的实心正方体木块轻轻放入装满水的溢水杯中，木块静止时受到的浮力为1N，此时木块浸没在水中的体积为　　；从杯中溢出水的质量为________kg，该正方形木块的密度为　　g/cm3．（ρ水=1.0×103 kg/m3）
同学们在学习“阿基米德原理”这节课上，仔细观察了老师做的如图甲所示的演示实验。课后复习时，物理兴趣小组的同学们，提出了一个新的实验方案，并动手制作出了如图乙所示实验装置，其中A、B为两个规格相同的弹簧测力计，C为重物，D为薄塑料袋（质量不计），E是自制的溢水杯，F是升降平台（摇动手柄，可使平台高度缓慢上升、下降），G为铁架台。
（1）实验中，同学们逐渐调高平台F，使重物浸入水中的体积越来越大，观察到弹簧测力计A的示数　_　，弹簧测力计B的示数　　（选填“变大”“变小”或“不变”）。
（2）比较弹簧测力计A的示数变化量FA′和弹簧测力计B的示数变化是FB′，它们的大小关系是FA′　　FB′（选填“＞”“＜”或“=”），说明物体所受的浮力等于_____________________.
（3）对比图甲和图乙两组实验，新的实验与原实验比较有哪些优点或缺点？请写出任意一条________________________________________________________________________________________________。
在水平桌面上有一个盛水的容器，木块用细线系住没入水中，如图甲所示。将细线剪断，木块最终漂浮在水面上，且有的体积露出水面，如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．甲、乙两图中，木块受到的水的浮力之比为5：2
B．甲图中细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比是2：5
C．甲、乙两图中，水对容器底部的压强大小相等
D．甲图中容器对水平桌面的压力小于乙图中容器对水平桌面的压力
用弹簧测力计在空气中测得某物体重9N，现将该物体浸没在水中，弹簧测力计的示数变为4N，则物体所受到的浮力是　 　N，若将其全部浸没在水中，松手后物体将　 　。（上升、下沉或悬浮）
课后作业
一般大桥的桥墩要打入江底很深的泥土中，但总有一部分浸在江水中，如图所示，则这部分桥墩在水中时（　　）
A．如果桥墩上粗下细，则不受水的浮力作用
B．如果桥墩上细下粗，则不受水的浮力作用
C．无论桥墩是什么形状，都不受水的浮力作用
D．无论桥墩是什么形状，都受到水的浮力作用
两个容器中分别盛有甲、乙两种不同的液体，把质量相等体积不同的 A、B 两个实心小球放入甲液体中，两球沉底；放入乙液体中，两球静止时的情况如图乙所示。则下列说法正确的是（　　）
A．小球 B 排开甲液体质量小于小球 A 排开乙液体的质量
B．在甲液体中容器底对小球 A 的支持力等于对小球 B 的支持力
C．小球 A 在甲液体中受到的浮力大于在乙液体中的浮力
D．小球 A 排开甲液体质量小于小球 B 排开乙液体的质量
一均匀的长方体浸没在密度为ρ液的液体中，如图所示。已知它的底面积为S，上表面所处的深度为h1，下表面所处的深度为h2，请根据浮力产生的原因，推导出此时长方体受到液体浮力的数学表达式。
　
如图所示，三个体积相同而材料不同的球A、B、C，分别静止在不同深度的水里，以下说法正确的是（　　）
A．A球所受的浮力最小 B．B球排开水的体积最大
C．C球所受的浮力最大 D．三个球所受的浮力一样大
小鹭做“阿基米德原理”实验的步骤如图所示。
（1）小鹭处理数据时，发现实验步骤有所遗漏。遗漏的步骤 为　________　。若将遗漏的步骤标注为d，则最合理的实验步骤依次为　______________　（用实验步骤对应的字母表示）。
（2）通过实验步骤_______　（选填代号）可求出石块受到的浮力。
（3）实验步骤a、b、c、d中，弹簧测力计的示数依次为Fa、Fb、Fc、Fd．若这些示数之间关系满足（用式子表示）　______________　，则可证阿基米德原理正确。
七．解答题（共1小题）
张老师在研究浮力产生原因时，做了如下实验，图1是由容器A和B构成的连通器，B容器底的中间部分有一个面积为80cm2方形孔，将密度为0.6g/cm3、边长为10cm的正方体木块放在B容器中，且把容器底的正方形孔密合覆盖，然后向B容器缓慢注入15cm深的水，发现木块没有上浮，静止在B容器底部。
（1）求B容器中水对木块压力的大小和方向（g=10N/kg）；
（2）为使B容器中的木块上浮，至少需要在A容器中注入距离B容器底多深的水？