第3节 水的浮力（浮力的分析与计算）(课件 22张ppt)

(共22张PPT)
专项集训一　浮力的分析与计算
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1．浮力的计算方法
(1)称重法：把物体挂在弹簧测力计上，弹簧测力计的示数F1即为物体重力，再把物体浸入液体，记下弹簧测力计的示数F2，则F浮＝F1－F2。
(2)平衡法：物体悬浮或漂浮时，物体处于平衡状态，由二力平衡条件知F浮＝G物。
(3)公式法：根据阿基米德原理F浮＝G排液＝m排液g＝ρ液gV排液，普遍适用于计算任何形状的物体受到的浮力。
专 项 概 述
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(4)压力差法(根据浮力产生的原因)：物体浸在液体中，前后、左右的压力可以相互抵消，而下表面受到的向上的压力(F向上)大于上表面受到的向下的压力(F向下)，物体总体受到一个竖直向上的力，这个力就是浮力，所以可以根据压力差来求浮力，即F浮＝F向上－F向下。
注意：用压力差法计算物体的浮力只适用于正方体、长方体、圆柱体等外形规则的物体浸没于液体中的情况。当物体与水底紧密贴合时，则不受浮力，如河中大桥的桥墩。
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2．物体浮沉状态的判断及应用
(1)物体的浮沉状态可以用以下两种方式进行判断：
①比较浮力和重力的大小关系来判断物体的浮沉状态。
②用密度的方法判断物体的浮沉状态(对于浸在液体中密度均匀的实心物体)。
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专项一　浮力的计算
1．密度为0.8×103 kg/m3的实心木块，轻放于足够深的水中，木块静止后，浸入水中的体积与木块体积之比为(　　)
A．4∶5 B．4∶1
C．1∶4 D．1∶1
专 项 训 练
A　
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2．(浙江温州中考)半潜船可用来运输超大型货物，空载时漂浮于海面(如图甲)；装载时需向船体水舱注水，船体重力增加，巨大的甲板下沉至海面以下(如图乙)；待货物被拖到甲板上方时，排出水舱中的水，船体重力减小，甲板上浮至海面，完成货物装载(如图丙)。半潜船在甲、乙、丙三种状态时所受的浮力分别为F1、F2、F3，则以下判断正确的是(　　)
A．F1>F3>F2 B．F2>F3>F1
C．F3>F1>F2 D．F3>F2>F1
B　
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3．(浙江衢州中考)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。(g取10 N/kg)
2.5 　
0.2 　
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4．(浙江杭州中考)三个相同的轻质弹簧一端固定在容器底部，另一端分别与三个体积相同的实心球相连。向容器内倒入某种液体，待液体和球都稳定后，观察到如图所示情况，乙球下方的弹簧长度等于原长。
(1)这三个球受到浮力的大小关系是________。(填字母序号，下同)
A．F甲F乙>F丙
C．F甲＝F乙＝F丙
C 　
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(2)这三个球的密度大小关系是________。
A．ρ甲<ρ乙<ρ丙　 B．ρ甲>ρ乙>ρ丙
C．ρ甲＝ρ乙＝ρ丙
(3)________(填“甲”“乙”或“丙”)球的密度与液体密度相同。
A 　
乙 　
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5．(浙江杭州中考改编)有一足够大的水池，在其水平池底竖直放置一段圆木。圆木可近似看作一个圆柱体，底面积0.8 m2，高5 m，密度0.7×103 kg/m3。(g取10 N/kg)
(1)未向水池内注水时，圆木对池底的压力和压强分别为多大？
(2)向水池内缓慢注水，在水位到达1 m时圆木受到水的浮力和圆木对池底的压力分别为多大？(假定在注水时，圆木始终处于竖立状态，圆木与池底也不紧密接触)
(3)当向水池内注水深度达到4 m时，圆木受到的浮力又为多大？
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6．(浙江温州中考)如图甲是小明设计的“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 N，体积为5×10－3 m3。(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 N/kg)
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(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 m3的金属材料，求该金属材料的密度。
金属球上升(配重下降)　
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(3)小明想通过最小刻度为0.1 N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 kg/m3，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 kg/m3，能否使演示器中的弹簧测力计示数变化值大于0.1 N，请通过计算说明。
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专项二　物体浮沉的判断及应用
7．潜艇是海军的战略重器。如图所示是某潜艇在海水中悬浮、上浮、漂浮的训练过程。下列对此潜艇分析正确的是(　　)
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．漂浮时潜艇底部所受海水压强最大
B　
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8．有一个实心球形物体，用弹簧测力计在空气中称重时，测力计的示数为14 N；当把物体一半体积浸入水中时，测力计的示数6 N。把物体从弹簧测力计上取下投入水中静止时，物体受到的浮力是(　　)
A．5 N B．7 N
C．14 N D．12 N
9．a、b两种物质的质量和体积关系图象如图所示，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(　　)
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
C　
D　
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10．(浙江金华中考)“彩球温度计”是一种现代居家饰品，其结构模型如图所示。该“彩球温度计”是由体积相同(保持恒定)、质量不同的小球和密度随温度的升高而减小的液体组成。当环境温度升高时，浸没在液体中的小球受到的浮力将________。在某一环境温度下，四个小球处于如图位置，此时B小球受到的浮力与D小球受到的浮力的大小关系为________ 。
变小　
FB＝FD 　
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11．(浙江宁波中考改编)小科家有一个“懒人花盆”，它的外面是一个储水盆，里面是一个栽培盆，栽培盆中有一圆柱体浮子能在光滑的管中自由上下运动，浮子的顶端可显示水位高低，栽培盆底的陶粒通过渗透与蒸发的原理起到吸水和透气的作用，从而为土壤提供水分。“懒人花盆”的原理图可简化成下图。已知浮子重为0.02 N，横截面积为0.5 cm2。浮子在水中漂浮时，浸入水中的深度是多少？
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12．(浙江杭州中考) “蛟龙号”是我国首台自主设计、自主集成研制、世界上下潜最深的作业型深海载人潜水器。“蛟龙号”体积约为30 m3，空载时质量约为22 t，最大荷载240 kg。
(1)“蛟龙号”空载漂浮在水面时受到的浮力为多大？
(2)若“蛟龙号”某次满载时下沉是采用注水方式实现的，则至少注入多少立方米的水？(海水密度取1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)
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