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浙教版8年级上册第一章
第3节
水的浮力(基础版)
【知识梳理】
浮力
1.浮力的概念:一切浸入液体(气体)的物体都受到液体(气体)对它竖直向上的力叫浮力。
2.浮力的方向:竖直向上
施力物体:液(气)体
二、浮力产生的根本原因:液(气)体对物体上下表面都有压力,浮力是上下表面的压力差(F下—F上)。
阿基米德原理:浸在液体里的物体,受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。
表达式:F浮
=
G排液=
m排g
=
ρ液gV排液
(阿基米德原理也适用于气体)
四、物体的浮沉条件
1.物体在水中的浮沉状态分为“两动”——上浮、下沉;“三静”——漂浮、悬浮、沉底。根据物体处于受力平衡或非平衡状态,可得出相应的受力分析。
2.浸没在液体中的物体,受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力两个力的作用。这两个力的相对大小决定了物体是上浮、悬浮还是下沉。(如图物体为实心物体)
上浮
漂浮
悬浮
下沉
示意图
F浮与G物
F浮
G物
F浮
G物
F浮
G物
F浮
G物
ρ液与ρ物
ρ液
ρ物
ρ液
ρ物
ρ液
ρ物
ρ液
ρ物
五、沉浮条件的应用
1.密度计
用来测量液体密度的仪器,它是根据漂浮时受力平衡及阿基米德原理制成的。由于密度计在任何液体中都呈漂浮状态,所受到的浮力不变,都等于它自身的重力,即F浮
=G密度计=ρ液g
V排,根据公式推导我们可知:密度计浸入液体中的体积越大,液体的密度越小;密度计浸入液体中的体积越小,液体的密度越大,所以密度计的特点是:上小下大;上疏下密(密度计的刻度不是均匀的)。下图1中,甲、乙、丙三种液体的密度大小为:ρ甲>ρ乙>ρ丙
图1
图2
图3
2.轮船
要使密度大于水的材料能够浮在水面上,必须把它做成空心的,使它能够排开更多的水,轮船就是利用这个原理制成的。轮船还有多条吃水线,因为浮力的大小不仅与轮船排开水的体积有关,还跟水的密度有关。河流与大海,或者不同的海域,水的密度是不一样的。河水的密度小于海水的密度,所以轮船由大海驶进河流时,轮船吃水深度会变大。图2为一轮船,有多条吃水线,其中标有W的是北大西洋吃水线,标有S的是印度洋吃水线。由图,我们就可以推断出北大西洋海水的密度大于印度洋海水的密度。
3.潜水艇
下潜和上浮(未露出水面)过程中,如图3其体积不变,所受浮力也不变,通过改变自身的重力来实现下潜和上浮。向水舱中加水,则潜水艇的重力增大,当重力大于浮力时,潜水艇将下潜;将水舱中的水排出,潜水艇的重力减小,当重力小于浮力时,潜水艇将上浮。
4.气球和飞艇
气球是利用空气的浮力升空的。气球里充的是密度小于空气的气体,如:氢气、氦气或热空气。为了能定向航行而不随风飘荡,人们把气球发展成为飞艇。
【同步训练】
一、单选题
1.如图,重5N的石块浸没在水中称时为3N,则石块受到的浮力为(?
)
A.?2N????????????????????????????????????????B.?3N????????????????????????????????????????C.?5N????????????????????????????????????????D.?8N
2.南海1号货轮自重为1.9万吨,满载货物时排水量30万吨,则所载货物的质量是(?
??)
A.?1.9万吨?????????????????????????????B.?30万吨?????????????????????????????C.?28.1万吨?????????????????????????????D.?31.9万吨
3.浸在液体中的物体如果受到浮力的作用,那么施力物体是(
?)
A.?地球??????????????????????????????B.?液体??????????????????????????????C.?盛液体的容器??????????????????????????????D.?物体本身
4.如图所示,将一块挂在弹簧测力计下的圆柱体金属缓慢浸入水中(水足够深),在圆柱体接触容器底之前,能正确表示浮力F和圆柱体下表面到水面的距离h关系的图象是(??
)
A.??B.?C.????D.?
5.小陈泡脚时,很好奇盆内起按摩作用的凸起甲、乙(如图所示)是否也受浮力作用。下列判断正确的是(???
)
A.?甲、乙受到浮力作用???????????????????????????????????????????B.?甲、乙不受浮力作用
C.?甲受浮力作用,乙不受浮力作用?????????????????????????D.?甲不受浮力作用,
乙受浮力作用
6.小民在学习浮力时用同一装置做了图所示的实验,目的是(??
)
A.?探究浮力与物体的质量的关系?????????????????????????????B.?探究浮力与物体的体积的关系
C.?探究浮力与物体的密度的关系?????????????????????????????D.?探究浮力与物体的深度的关系
7.将木块轻轻放入盛满水的容器中,木块漂浮在水面上,溢出的水重0.2N,则木块受到的浮力大小为(??
)
A.?大于0.2N????????????????????????B.?等于0.2N????????????????????????C.?小于0.2N????????????????????????D.?无法确定
8.物体放在水里,排开了10N的水,则物体的浮力是(?
)
A.?10N??????????????????????????????????????B.?1N??????????????????????????????????????C.?5N??????????????????????????????????????D.?20N
9.如图,沉在杯底的鸡蛋受到浮力作用,浮力的施力物体是(?
)
A.?鸡蛋??????????????????????????????????????B.?水??????????????????????????????????????C.?杯子??????????????????????????????????????D.?地球
10.关于压强和浮力知识的应用,下列说法中正确的是( )
A.?潜入水中的潜水艇,潜水越深,所受浮力和压强越大
B.?轮船从江河驶入大海,排水量减少
C.?水坝的下部总要比上部宽些,以使承受更大的水压
D.?用密度计测量不同液体的密度时,它所受到的浮力是不同的
11.用弹簧测力计测出一个物体重为4N,然后将该物体浸没在水中,这时弹簧测力计的示数变为3N,则该物体在水中受到的浮力是(
?)
A.?7N????????????????????????????????????????B.?4N????????????????????????????????????????C.?3N????????????????????????????????????????D.?1N
12.将一个重为G的鸡蛋放进盛有浓盐水的杯中,鸡蛋漂浮,然后逐渐向杯中加入清水,当鸡蛋下沉至杯底静止时停止加水,如图所示,图中的图象能粗略描述这个过程中浮力随时间变化关系的是(??
)
A.????????????????????B.????????????????????C.????????????????????D.?
13.(2019八上·慈溪期末)边长为5cm、密度为2×103kg/m3的立方体橡皮泥块,放在足够多的水中,沉入水底;当把它捏成一只小船时,便能漂浮在水面上。以下计算结果错误的是(???
)
A.?橡皮泥块的质量是250g????????????????????????????????????B.?橡皮泥块浸没在水中时受到的浮力是1.25N
C.?橡皮泥小船漂浮时受到的浮力是2.50N??????????????D.?橡皮泥小船漂浮时排开水的体积是1.25×10?4m3
14.实验课上,小明通过向水中加盐的方法,使原来沉在烧杯底部的鸡蛋慢慢由沉底变为悬浮最后漂浮起来。下列有关该鸡蛋的说法正确的是(??
)
A.?由沉底到悬浮的过程中受到的浮力变大???????????????B.?由沉底到悬浮的过程中受到的浮力变小
C.?由悬浮到漂浮的过程中受到的浮力变大???????????????D.?由悬浮到漂浮的过程中受到的浮力变小
15.下列物体不受液体浮力情况的是(?
)
A.?水中的气泡???????????B.?漂在水面上的树叶???????????C.?水中的圆柱体桥墩???????????D.?水中正在下沉的石头
二、填空题
16.?我国首台自主设计的“蛟龙号”载人潜水器,总质量为22t,在下潜实验中成功突破7000m水深大关.当“蛟龙号”悬浮在深海某处时,受到的浮力为?________N.(g取10N/kg)
17.?如图所示,在跳水运动员身体全部入水后继续下沉过程中,所受的浮力?________,当运动身体开始露出水面到头完全在水面,所受浮力?________.(均选填“增大”、“减小”或“不变”)
第17题图
第18题图
18.小明在家探究鸡蛋受到的浮力大小与哪些因素有关,如图所示,鸡蛋浸没在水中时,所受到的浮力为________N.
19.?一个质量为160g、体积为200cm3的物体,将它完全浸没在水里,松手后,物体将________?(选填“上浮”“悬浮”或“下沉”).(g取10N/kg)
20.如图是一项民族传统体育项目“独竹漂”的表演场景。若表演者脚下的楠竹的质量为12kg,此时排开水的体积为0.06m3
,
则楠竹受到的浮力为________N,表演者和手中细竹竿共重________N。(g取10N/kg)
21.如图所示,物体重________N,该物体受到的浮力是________N.
三、实验探究题
22.如图所示是小新同学验证阿基米德原理的一个实验过程图:
(1)如果是你做这个实验,为了减小误差,则图中的操作步骤顺序为 ________? .
(2)图中 ________?两个步骤是为了测量浮力的大小.
(3)下面是小新同学实验时设计的表格及填写的实验数据
实验
次数
物重
G/N
物体浸没水中测力计示数F/N
桶与排出水总重G1/N
空桶重
G0/N
浮力
F浮/N
排开水重
G排/N
1
1.2
0.7
1.1
0.6
0.5
0.5
2
2.0
1.5
1.0
0.6
0.5
0.4
3
2.4
1.7
________?
0.6
0.7
0.7
①请你将该表格第三行数据补充完整.
②小新同学在进行数据分析时,发现第二次实验数据与其他两次反映的规律不相符,为了得到结论,他将第二次实验中G1的数据改为1.1N,G排的数据改为0.5N.
请你对他的做法进行评估:________;
如果是你,对这种情况采用的做法是:________
.
23.某课外兴趣小组想利用下列器材和水,研究“浮力大小与排开液体重力的定量关系”。
(1)请帮助课外兴趣小组设计实验写出步骤(可配图说明)________。
(2)利用上述器材,还能完成哪些实验________?。(写出一个即可)
24.在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,小明先用弹簧测力计测出金属块的重力,然后将金属块缓慢浸入液体中不同深度,步骤如图B、C、D、E、F所示(液体均未溢出),并将其示数记录在表中:
实验步骤
B
C
D
E
F
弹簧测力计示数/牛
2.2
2.0
1.7
1.7
1.9
(1)分析比较实验步骤A和________可得出:浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关:分析比较A、B、C、D可知:浮力大小与物体________有关:分析实验步骤A、E、F可知:浮力的大小还与液体的密度有关。
(2)分析实验数据可知,F中液体密度________(选填“大于”、“小于“或“等于”)水的密度。
(3)金属块浸没在水中时受到的浮力大小是________牛,金属块密度为________千克/米3。
25.在探究“影响浮力大小的因素”这一问题时,请你根据下图所示实验操作,从中选出一些图,针对某一个因素进行研究,并通过分析弹簧测力计的示数,说明你的探究结果。
(1)探究的因素是:________,选用的图是:________(填图中的序号)。
(2)小明想探究“物体受到的浮力与其形状是否有关”,他找来薄铁片、烧杯和水进行实验,实验步骤如下:
步骤一:将铁片放入盛水的烧杯中,铁片下沉至杯底;
步骤二:将铁片弯成“碗状”再放入水中,它漂浮在水面上。
①通过分析可知,第一次铁片受到的浮力________第二次铁片受到的浮力(选填“大于”、“等于”或“小于”);
②小明得出:物体受到的浮力与其形状有关,小明得出错误结论的原因是:他只关注了铁片________的改变,忽视了________对浮力大小的影响。
四、解答题
26.学完“浮力”知识后,小芳同学进行了相关的实践活动。
①她选取一质量为750g、体积为1250cm3长方体木块,让它漂浮在水面上,如图所示,求木块受到的浮力。
②取来规格相同质量为50g的钩码若干,将钩码逐个放置在漂浮的木块上。放多少个钩码时,木块刚好浸没在水中?
27.在弹簧测力计下悬挂一个金属零件,示数是2.7N。当把零件浸没在水中时,测力计的示数是1.7N。现把该零件浸没在某种液体中时,测力计的示数是1.9N。求:
(1)该零件浸没在水中时受到的浮力F浮。
(2)该液体的密度
液。
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】
A
2.【答案】
C
3.【答案】
B
4.【答案】
D
5.【答案】
C
6.【答案】
D
7.【答案】
B
8.【答案】
A
9.【答案】
B
10.【答案】
C
11.【答案】
D
12.【答案】
C
13.【答案】
D
14.【答案】
A
15.【答案】
C
二、填空题
16.【答案】
2.2×105
17.【答案】
不变;增大
18.【答案】
0.5
19.【答案】
上浮
20.【答案】
600;480
21.【答案】
1.5;0.6;
三、实验探究题
22.【答案】
(1)DABC(2)AB(3)1.3;没有实事求是的科学态度,做法不正确;分析原因,重新实验
23.【答案】
(1)①在量筒中加入适量的水记为V1
②把系有细线的石块挂在弹簧测力计的挂钩上,测出石块的重力记为G
③把挂在弹簧测力计下的石块浸没在盛有水的量筒里,记录量筒的读数为V2
,
再次读出弹簧测力计的示数记为F1
④计算小石块受到的浮力和与小石块排开的水受到的重力,并进行比较
⑤将小石块部分浸入水中,重复上述实验,并进行比较
⑥换用小铁块重复上述实验,并进行比较(图略)
(注:必须考虑实验的全面性和重复性)
(2)测小石块或小铁块密度/测小石块或小铁块质量/测小石块或小铁块体积
24.【答案】
(1)D、E;排开液体的体积(2)小于(3)1;2.7×103
25.【答案】
(1)浮力大小与物体排开液体的体积的关系;①②③或①②④(2)小于;形状;排开水的体积
三、解答题
26.【答案】
解:①m=750g=0.75kg,因为木块漂浮,根据浮沉条件可得:F浮=G=mg=0.75kg×9.8N/kg=7.35N;
②V=1250cm3=1.25×10-3m3
,
若木块全部浸没,则所受浮力为:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×1.25×10-3m3=12.25N,
浮力增加了12.25N-7.35N=4.9N,这多出来的浮力由钩码的重力来平衡,故钩码的重力
G=5N,则
.
=10(个),所以需要10个钩码.
答:①木块受到的浮力为7.35N.②放10个钩码时,木块刚好浸没在水中.
27.【答案】
(1)该零件浸没在水中时受到的浮力;
(2)排开水的体积:;
它在未知液体中受到的浮力;
未知液体的密度:。
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