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278511019685第十四讲
第十四讲
253682536830浮 力
浮 力
-12890556515学习内容
学习内容
1803401308101.了解浮力的概念及方向;知道浮力产生的原因;
2.理解浮力的大小与什么因素有关;
3.会利用称重法,测量、计算浮力;
4.知道浮力的大小跟排开液体所受重力的关系;
5.理解阿基米德原理;能利用阿基米德原理求浮力、体积、密度;
1.了解浮力的概念及方向;知道浮力产生的原因;
2.理解浮力的大小与什么因素有关;
3.会利用称重法,测量、计算浮力;
4.知道浮力的大小跟排开液体所受重力的关系;
5.理解阿基米德原理;能利用阿基米德原理求浮力、体积、密度;
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知识梳理
知识梳理
一.浮力
1.概念:浸在液体(或气体)里的物体,受到液体或气体对它向上托的力叫浮力。
2.方向:竖直向上。
3.测量铝块浸没水中所受的浮力:
(1)步骤:①如图甲,在弹簧测力计下悬挂一个铝块,读出弹簧测力计的示数,这就是铝块的重力G;
②把铝块浸没在水中(图乙所示),记录弹簧测力计的示数false。
(2)结论:①弹簧测量计的示数变小,说明浸没在水中的铝块受到浮力的作用。
②浮力的大小(图丙受力分析):false
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4.浮力产生的原因:
完全浸没在液体里的物体,各个表面均受到液体的压力,由于它前后左右对应部分受到的压力大小相等、方向相反,因此而平衡,物体的上下两面浸在液体中的深度不同,对应部分所受压力的大小、方向均不同,这两个压力的合力方向向上,液体对物体上、下两面的压力差,就是液体对物体的浮力。
用公式表示为:。
诠释:①浮力的施力物体就是“液体”,受力物体就是“浸在液体中的物体”;物体间力的作用是相互的,物体受到浮力的同时,液体也受到物体对它的压力作用,这个力的大小就等于物体受到的浮力,方向和浮力的方向相反。
②根据浮力产生的原因,上、下表面受到的压力差。如果物体和容器底部紧密接触(不是沉底),这时物体上表面受到液体竖直向下的压力,物体的下表面并没有受到液体竖直向上的压力,物体虽然浸没在液体中,但是不受浮力。(如图)
二.决定浮力大小的因素
1.浮力的大小是否跟物体浸没的深度有关:
(1)如图甲所示,把弹簧测力计下悬挂的物体浸没在一种液体中,并分别停在液体内不同的深度;
(2)弹簧测力计的示数没有变化;
(3)浮力的大小跟物体浸没的深度没有关系。
2.浮力的大小是否跟物体浸没在液体中的体积有关:
(1)如图乙所示,把一个柱状固体竖直悬挂在弹簧测力计下,并逐渐增大物体浸在液体中的体积;
(2)弹簧测力计的示数逐渐减小;
(3)随着物体浸在液体中的体积逐渐增大,物体受到的浮力也逐渐增大。
3.浮力的大小是否跟液体的密度有关:
(1)用密度不同的液体(清水和密度不同的盐水),把这些液体,按照密度由小到大的顺序排列。再把悬
326072550165挂在测力计下的同一物体先后浸没在这些液体中。
(2)弹簧测力计的示数,随着液体密度的增大而减小;
(3)液体的密度越大,浸没的物体受到的浮力也越大。
4.结论:
物体在液体中受到的浮力的大小,跟它浸没在液体中的体积有关、跟液体的密度有关。物体浸没在液体中的体积越大、液体的密度越大,浮力就越大。
诠释:
①探究浮力的大小跟哪些因素有关的实验中,用到了“称重法”测浮力:false,弹簧测力计的示数越小,说明物体受到的浮力越大。
②探究浮力的大小跟哪些因素有关,实验中利用“控制变量法”,把多因素问题变成多个单因素问题。
三.浮力的大小
1.探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
(1)实验器材:溢水杯、弹簧测力计、金属块、水、小桶
244094014605(2)实验步骤:
①如图甲所示,用测力计测出金属块的重力;
②如图乙所示,把被测物体浸没在盛满水的溢水杯中,读出这时测力计的示数。同时,用小桶收集物体排开的水;
③如图丙所示,测出小桶和物体排开的水所受的总重力;
④如图丁所示,测量出小桶所受的重力;
⑤把测量的实验数据记录在下面的表格中:
次数
物体所受
的重力/N
物体在水中时测
力计的读数/N
浮力/N
小桶和排开的水所
受的总重力/N
小桶所受的重力/N
排开水所受的重力/N
1
2
3
…
结论:金属块所受的浮力跟它排开的水所受重力相等。
四.阿基米德原理
1.内容:浸在液体中的物体所受的浮力,大小等于它排开的液体所受的重力。
2.公式:false
诠释:
①“浸在”包含两种情况:一是物体有一部分浸在液体中,此时V排液=V浸入<V物;二是物体全部没入液体
中,此时V排液=V浸入=V物。
②“浮力的大小等于物体排开液体所受的重力”,这里要注意浮力本身是力,只能和力相等,很多同学常
把这句话说成“浮力大小等于物体排开液体的体积”。力和体积不是同一物理量,不具有可比性;这里
所受的重力,不是物体所受的重力,而是被排开液体所受的重力。
③由false,可以看出,浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积两个因素有关,而跟
物体本身的体积、密度、形状,与在液体中是否运动,液体的多少等因素无关。
④阿基米德原理也适用于气体。浸没在气体里的物体受到浮力的大小,等于它排开的气体所受的重力。
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例题讲解
例题讲解
即false。
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1.如图,取一个瓶口内径略小于乒乓球直径的雪碧瓶,去掉其底部,把一只乒乓
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
手指堵住瓶口,不久就可观察到乒乓球上浮起来。此实验说明了( )
507936515240A.大气存在压强 B.连通器原理
C.浮力产生的原因 D.液体的压强与液体的密度和深度有关
【变式】如图所示,一个半球形物体浸没在水中,受到水向下的压力30N,半球受到
水施加的浮力为80N,则半球便受到水向上的压力为 N。
4907915889002.如图所示,浸没在水中小球所受浮力的方向应为图中 的方向(选填序号),
这是因为 。
【变式】下列关于浮力的说法中正确的是( )
A.浮力都是由水产生的 B.只有固体才能受到浮力的作用
C.浮力方向与重力方向相反 D.在不同液体中浮力方向会不同
3.小明将重为3N的石块挂在弹簧测力计下端,先后浸没在水和盐水中:石块静止时弹簧测力计的示数如
图甲、乙所示,则石块在水中所受浮力为 N;从图中还可看出石块所受浮力的大小与液体的
有关。
【变式】小陆同学利用称重法探究金属块在液体中所受浮力大小,测量过程及示数如图所示,则金属块所
受重力为 ,金属块在液体中受到的浮力为 N。
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4.把物体挂在弹簧秤上时,示数为1.5牛,当物体没入水中的面积是总体积的3/4时,弹簧秤示数为零,求:
(1)物体体积多大?
(2)物体没入水中一半时,弹簧秤的示数是多少?
【变式】一木块体积为80cm3,放入容器中后静止时,有一半体积浸入密度为0.8×103kg/m3的酒精中,木块所受浮力多大?木块密度是多少?
5.如图1是探究影响浮力大小因素的实验。
(1)由甲、乙两图可知物体在水中受到的浮力是 N。乙图中,若将绳子剪断,物体将 (选填“上浮”“悬浮”或“下沉”)。
(2)由乙、丙两图可知物体所受浮力大小跟浸没的深度 (选填“有”或“无”)关。
(3)如果要探究物体受到的浮力与物体的重力是否有关,可以选择图2所示的 两个物体,将它们浸没在 液体中,测出所受浮力的大小来进行比较.
(4)本实验中,主要采用的方法是(如图2) 。
6.如图所示,同一个金属球,分别浸在容器a、b、c的液体中,其中a、c为纯水,b为浓盐水,金属球所受的浮力分别为Fa、Fb、Fc,则三种情况下金属球所受的浮力大小关系(已知ρ盐水>ρ水)( )
A.Fa=Fb=Fc B.Fb>Fc>Fa C.Fb>Fa>Fc D.Fc>Fb>Fa
【变式】一块石头和玩具气球连在一起,投入水中后下沉,当气球完全浸没后,在继续下沉过程中石块和气球所受的总浮力将( )
A.越来越大 B.越来越小 C.保持不变 D.以上结果都有可能
7.有一个实心圆柱形物体,用弹簧测力计在空气中称重时,测力计的读数为10N;当把物体一半体积浸入水中时,测力计的读数为4N。(g=10N/kg)求:
(1)物体的体积;
(2)物体的密度。
5293995-64770【变式】如图所示,弹簧测力计每小格为0.5N,将一金属块挂在弹簧测力计上静止时如
图甲所示;然后将金属块浸没于水中静止时如图乙所示。(g取10N/kg),则金属块的
密度ρ金为( )
A.1.0×103?kg/m3 B.4.0×103?kg/m3 C.2.0×103?kg/m3 D.4?kg/m3
8.如图甲所示,将一金属圆柱体挂在弹簧测力计下缓慢浸入水中(水足够深),在圆柱体接触容器底之前,分别记下圆柱体下表面所处深度h和弹簧测力计相应的示数F,图乙是根据记录数据作出的F和h关系的图象(g取10N/kg)。由图象可知( )
A.该金属圆柱体的高度是12cm B.该金属圆柱体的横截面积是60cm2
C.该金属圆柱体的体积是2×10-4m3 D.该金属圆柱体的密度是4×103kg/m3
【变式】有两个圆柱形容器,分别盛有深度相同的水和某种未知液体。现用弹簧测力计挂着一个圆柱体,先后将圆柱体逐渐竖直浸入水和未知液体中。图甲、乙所示分别为弹簧测力计的示数随着圆柱体下表面在水中深度和在未知液体中深度的变化图像,以下结果正确的是( )
A.圆柱体的底面积是2.4×10-3cm2 B.圆柱体的密度是1.2×103kg/m3
C.未知液体的密度是1.25×103kg/m3 D.未放入圆柱体前,未知液体对容器底产生的压强是6×103Pa
9.图甲是修建建码头时用铜缆绳拉着实心长方体A沿竖直方向以0.3m/s的速度匀速下降的情景。图乙是
A下降到水底之前钢缆绳对A的拉力F的随时间t变化的图像(取水的密度为ρ=1.0×103kg/m3,g取
29527505588010N/kg)。求:
(1)A的高度
(2)A浸没在水中后受到的浮力
(3)A的密度
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巩固练习
巩固练习
1.将一空饮料罐压入装满水的烧杯中,其排开的水所受到的重力为4N,则空饮料罐受到的浮力大小为
N,方向 。
2.用弹簧测力计在空气中称得一石块重为2N,将石块完全浸入水中,弹簧测力计的示数为1.2N,则石块在水中受到的浮力为 N;此后,当石块在水中的深度增大时,浮力 。(不变/变大/变小)
3.关于物体受到的浮力,下列说法正确的是( )
A.物体的密度越大,受到的浮力越小 B.物体排开水的体积越大,受到的浮力越大
C.物体没入水中越深,受到的浮力越大D.浮在水面的物体比沉在水底的物体受到的浮力大
4.某物体重为0.5N,把它放入盛有水的烧杯中,溢出重为0.3N的水,则它受到的浮力( )
A.一定为0.3N B.可能为0.2N C.一定为0.5N D.可能为0.4N
5.如将一只盛有水的薄塑料袋,用细线扎紧袋口,用弹簧测力计测得其重力为9N,再将这个装水的塑料
袋浸入水中,当弹簧测力计示数为7N时,袋内水面与袋外水面相比较( )
A. 塑料袋内水面比袋外水面高 B. 塑料袋内水面比袋外水面低
C. 塑料袋内水面与袋外水面相平 D. 塑料袋内水面与袋外水面高低无法判断
6.将两个物体分别挂在弹簧测力计上,让它们同时浸没到水中,发现两个弹簧测力计的减小值相同.则这两个物体必定有相同的( )
A.密度 B.体积 C.质量 D.重量
7.弹簧测力计下悬挂一块石块,下列各种情况中,测力计示数最小的是( )
A. 石块在空气中 B.石块浸没在水中
C.石块浸没在酒精中 D.石块浸没在盐水中
8.如图所示,烧杯中装有某种液体,A为圆柱形木块,用外力F缓慢将A压入其中,h表示木块的下表面到液面的距离,下列关于木块所受浮力F浮和h的关系图像正确的是( )
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-528320094615第8题
第8题
9.如图所示为探究“浮力的大小等于什么”的实验。
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以上探究中操作的合理顺序是 (只填字母).若图中F1、F2、F3、F4四个力之间的关系式 成立,则可得出结论F浮=G排。
10.在“探究浮力大小跟哪些因素有关”的实验中,某同学提出了如下的猜想:①浮力的大小可能跟物体
浸入液体的深度有关;②浮力的大小可能跟物体排开液体的体积有关;③浮力的大小可能跟液体的密度有关。并做了下图所示的实验,请根据要求完成问题:
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(1)图C中物体所受的浮力为 N;
(2)由图D和图 可验证猜想③;
(3)该同学由图B和图C能否得出“浮力的大小可能跟物体浸入液体的深度有关”的结论?答: (能/不能)理由是
(4)本实验中盐水的密度 kg/m3
11.小明帮爷爷浇菜园。他从井中提水时发现盛满水的桶露出水面越多,提桶的力就越大。由此他猜想:浮力大小可能与物体排开液体的体积有关。于是他找来一个金属圆柱体、弹簧测力计和烧杯等器材进行了如图所示的探究。
(1)分析上图中弹簧测力计示数的变化可知,物体排开液体的体积越大,所受的浮力 。
(2)实验结束后,小明绘制了弹簧测力计对金属圆柱体的拉力和金属圆柱体所受浮力随浸入液体深度变化的曲线,如图所示。(ρ水=1.0×103kg/m3,取g=10N/kg)
分析图象可知:曲线 (选填“a”或“b”)描述的是金属圆柱体所受浮力的变化情况;该金属圆柱体所受的重力为 N。
(3)爷爷鼓励小明对“浸在液体中的物体所受浮力大小是否与液体的密度有关”这一问题进行探究。请你帮小明选择合适的器材,并写出实验步骤。
实验器材
实验步骤:
① ;
② ;
③ ;
④ 。
12.有一实心金属球,用弹簧测力计在空气中称得重力为6.8N,将它浸没盛满水的溢水杯中时,有40ml水从溢水杯中溢出,求:(g取10N/kg)
(1)金属球的体积;
(2)金属球所受的浮力;
(3)金属球浸没在水中称时,弹簧测力计示数;
(4)金属球的密度
13.如图所示,放在水平面上的装满水的一溢水杯,溢水杯深为20cm.弹簧测力计的挂钩上挂着重为10N的物块,现将物块浸没在装满水的溢水杯中,静止后溢出水的质量为0.4kg(g取10N/kg).
4231640104140求:(1)弹簧测力计的示数;
(2)物块的密度
14.一带阀门的圆柱形容器,底面积是200cm2,装有12cm深的水,正方体M边长为10cm,重20N,用细绳悬挂放入水中,有1/5的体积露出水面,如图所示,试求:
(1)正方体M的密度;
(2)正方体M受到的浮力以及此时水对容器底部的压强;
(3)若从图示状态开始,通过阀门K缓慢放水,当容器中水面下降了2cm时,细绳刚好被拉断,则细绳
477520052705能承受的最大拉力是多少?(g取10N/kg,水的密度为1.0×103kg/m3)