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第1课 水的浮力
一．浮力及产生原因
1.浮力：一切浸入液体（气体）的物体都受到液体（气体）对它 的力叫浮力。
2.浮力方向： ，施力物体是液（气）体。
3.浮力产生的原因（实质）：液（气）体对物体向上的压力大于向下的压力，向上、向下的 就是浮力即： ,如图1所示。
图1 图2
4.影响浮力大小的因素：通过实验探究发现（控制变量法）：浮力的大小跟物体浸在液体中的 和 有关。物体浸在液体中的体积越大，液体的密度越大，浮力就越大。
5.测量：根据力的示意图2和 的知识可得烧杯内的水给小石块的向上的力：F=G物-F拉
二．阿基米德原理
1. 阿基米德原理：浸入液体里的物体受到 的浮力，浮力的大小等于它排开的液体 。如图所示。
2. 公式：＝＝
变形式:
3.对阿基米德原理理解的几个注意问题:
(1)公式中的ρ液是 ，而不是浸入液体的物体的密度。
(2)公式中的V排液是物体浸入液体时，排开液体的体积，而不是液体的总体积，也不是物体的体积。
当物体完全浸入(即浸没)液体中时，V排液恰好等于物体本身的体积V物；当物体只部分浸入液体中时，V排液(3)浮力大小只跟物体排开的液体受到的重力有关，而与其他因素无直接关系。
(4)ρ液的单位只能是 　 ，V排液的单位只能是 。
(5)阿基米德原理也适用于气体。
三．浮沉条件
1.前提条件：物体 在液体中，且只受浮力和重力。
2.示意图：重力与浮力的关系如图所示：
如图所示，（1）当时，物体上浮；。
当时，物体悬浮；。
当时，物体下沉；。
当（物体未完全浸没液体）时，物体漂浮；。
3. 说明：
（1） 密度均匀的物体悬浮（或漂浮）在某液体中，若把物体切成大小不等的两块，则大块、小块都悬浮（或漂浮）。
（2）物体漂浮在密度为ρ的液体中，若露出体积为物体总体积的，则物体密度为ρ。
（3） 悬浮与漂浮的比较：相同点： ；
不同点：悬浮时，，；漂浮时，，。
（4）判断物体浮沉（状态）有两种方法：比较与G或比较与。
（5）物体吊在测力计上，在空中重力为G，浸在密度为ρ的液体中，示数为F，则物体密度为：。
（6）冰或冰中含有木块、蜡块等密度小于水的物体，冰化为水后液面不变；冰中含有铁块、石块等密大于水的物体，冰化为水后液面下降。
4.漂浮问题“五规律”：
规律一：物体漂浮在液体中，所受的浮力等于它受的重力；
规律二：同一物体在不同液体里漂浮，所受浮力相同；
规律三：同一物体在不同液体里漂浮，在密度大的液体里浸入的体积小；
规律四：漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几，物体密度就是液体密度的几分之几；
规律五：将漂浮物体全部浸入液体里，需加的竖直向下的外力，外力等于液体对物体增大的浮力。
四．浮沉条件的应用
1. 轮船
（1）工作原理：要使密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的物体必须把它做成空心的，使它能够排开更多的水。
排水量：轮船满载时排开水的质量。单位是t，由排水量m 可计算出：排开液体的体积；排开液体的重力；轮船受到的浮力，轮船和货物共重。
2. 潜水艇
工作原理：潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重力来实现的。
3. 气球和飞艇
工作原理：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。
4. 密度计
原理：利用物体的漂浮条件来进行工作。
构造：下面的金属粒能使密度计直立在液体中。
刻度：刻度线从上到下，对应的液体密度越来越大（上小下大）。
考点一：浮力及产生原因
如图所示，将一长方体物体浸没在装有足够深水的容器中恰好处于悬浮状态，它的上表面受到的压力为1.8N，下表面受到的压力为3N，则该物体受到的浮力大小为 N；如将物体再下沉5cm，则它受到的浮力大小为 N。
变式跟进1如图所示，Q为铜制零件，其上部为边长L=0.2m的立方体，下部为边长l=0.1m的立方体．Q的下表面与容器底部粘合，且水面恰好与Q上表面相平，则零件所受的浮力为（g取10N/kg）（　　）。
A．0N B．20N C．60N D．80N
如图所示，将盛有适量水的容器放在水平桌面上，然后把系在弹簧测力计下的铁块慢慢地浸入水中(水未溢出)，观察铁块从刚开始浸入水中到完全浸在水中的实验现象，并对一些物理量作出了如下判断：①铁块受到的浮力变大；②弹簧测力计的示数变小；③桌面受到的压力变大；④水对容器底部的压强变大。其中正确的是(　　)21*cnjy*com
A．①② B．①②③ C．①②③④ D．①②④
变式跟进1一物体（长方体）漂浮在液面上，如图（甲）所示，对物体施加力的作用，使物体下降至图中的虚线位置．已知物体的下表面到水面的高度为h，水对物体下表面的压强为p，物体受到的浮力为F浮，p、F浮与h的关系如图（乙）所示．其中正确的是（　　）
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
考点二：阿基米德原理
关于物体在水中受到的浮力，下列说法中正确的是（ ）
A. 物体排开水的体积越大受到的浮力越大 B. 漂浮的物体比沉底的物体受到的浮力大
C. 物体浸没水中越深受到的浮力越大 D. 物体的密度越大受到的浮力越大
变式跟进1将体积相同的实心木球和实心铁球浸没于水中，放手后木球上浮，铁球下沉，静止时它们所受浮力的大小关系是（　　）
A．F木=F铁 B. F木＜F铁　　　　　　　　　　C．F木＞F铁 D. 无法确定
变式跟进2如图所示，一装有水的小桶放在水平面上，桶与水的总重为50N，用测力计吊着一个体积为300cm3的实心金属球，将金属球缓慢浸没在水中，使其在水中静止，且不与桶壁、桶底接触，此时测力计的示数为12N。则下列不正确的是(　　)
A．金属球所受浮力为3N B．金属球的重力为15N
C．金属球的密度为5×103kg/m3 D．桶对水平面的压力为65N
某物体重为0.5 N，把它放在盛有水的烧杯中，溢出0.3 N的水，则它受到的浮力（ ）
A. 一定为0.3 N B. 可能为0.2 N C. 一定为0.5 N D. 可能为0.4 N
变式跟进1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
如图所示，长方体金属块在细绳竖直向上拉力作用下从水中开始一直竖直向上做匀速直线运动，上升到离水面一定的高度处。图乙是绳子拉力F随时间t变化的图象，取g=10N/Kg．根据图象信息，下列判断正确的是（　　）
A．该金属块重力的大小为34N B．该金属块的密度是2.7×103kg/m3
C．浸在水中的金属块受到的浮力大小是34N
D．在t1至t2时间段金属块在水中受到的浮力逐渐增大
变式跟进1将金属块挂在弹簧测力计下端，先后浸没在水和酒精中，金属块静止时弹簧测力计的示数如图中甲、乙所示．则下列关于金属块的几个物理量计算正确的是（　　）。
A．在水中受到的浮力为2N； B．质量为3kg；
C．体积为10cm3； D．密度为3.0×103kg/m3
考点三：浮沉条件及应用
小竹将质量为120g的物体放入盛满水的溢水杯中，当物体静止时，溢水杯中溢出了100cm3的水，则物体（　　）。（g取10N/kg）
A．漂浮在水面上 B．悬浮在水中
C．沉在溢水杯底部 D．受到1.2N的浮力
变式跟进1有一不吸水木球，其质量为l0 g，体积为20 cm3，先把它轻轻放入盛满水的溢水杯中。当木球球静止时，溢出水的质量为l0 g；把它取出擦干，再轻轻放入盛满煤油的溢水杯中，当木球静止时，溢出煤油的质量是(煤油的密度是0. 8g/cm3) （　　）
A．5 g B．8 g C．l0 g D．16 g
变式跟进2如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12N；当把物体一半体积浸入水中时，测力计的示数为5N。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．5N B．7N C．14N D．12N
如图所示，将苹果和梨子放入水中后，苹果漂浮，梨子沉底。若苹果的质量、体积及受到的浮力为m1、V1和F1，梨子的质量、体积及受到的浮力为m2、V2和F2，以下判断正确的是（　）。
（1）若m1＞m2，则F1一定小于F2；（2）若m1=m2，则F1一定大于F2；
（3）若V1=V2，则F1一定小于F2；（4）若V1＞V2，则F1一定大于F2
A．（1）（3）； B．（1）（4）； C．（2）（3）； D．（2）（4）
变式跟进1甲、乙两个完全相同的杯子盛有不同浓度的盐水，将同一个鸡蛋先后放入其中，当鸡蛋静止时，两个杯子中液面恰好相平，鸡蛋所处的位置如图所示，则（　）。
A．甲杯中的盐水密度较大； B．乙杯底部所受的液体压强较大；
C．甲杯鸡蛋排开液体重力较大； D．鸡蛋在乙杯中受到的浮力较大
甲、乙两容器分别装有密度为ρ甲、ρ乙的两种液体，现有A、B两个实心小球，质量分别为mA、mB，体积分别为 VA、VB，密度分别为ρA、ρB，已知它们的密度大小关系为ρ甲＞ρA＞ρB＞ρ乙，下列判断正确的是 (　 　)
A．若VA＝VB，将两球都放入甲容器中，静止时两球所受浮力之比为1∶1
B．若VA＝VB，将两球都放入乙容器中，静止时两球所受浮力之比为ρA：ρB
C．若mA＝mB，将A、B两球分别放入乙、甲容器中，静止时两球所受浮力之比为1∶1
D．若mA＝mB，将A、B两球分别放入甲、乙容器中，静止时两球所受浮力之比为ρB：ρ乙
变式跟进1将一个密度为0.9×103kg/m3的实心小球，先后浸没在水和酒精中，松开手后，小球静止时，排开水和酒精的体积分别为V1和V2，小球在水和酒精中所受的浮力分別为F1和F2．以下判断正确的是（ρ酒精=0.8×103kg/m3）（　　）2-1-c-n-j-y
A．V1：V2=1：1 F1：F2=5：4 B．V1：V2=4：5 F1：F2=1：1
C．V1：V2=9：10 F1：F2=9：8 D．V1：V2=8：9 F1：F2=10：9
变式跟进2一物块轻轻放入盛满水的大烧杯中，静止后有76g水溢出；将其轻轻放入盛满酒精的大烧杯中，静止后有64g酒精溢出，已知酒精的密度是0.8×103kg/m3，则物块中水中的状态及物块的密度是（　　）
A．悬浮，1.0×103kg/m3 B．漂浮，0.9×103kg/m3
C．下沉，1.2×103kg/m3 D．漂浮，0.95×103kg/m3
考点四：浮力计算题
① 称量法：F浮= G－F(用弹簧测力计测浮力)。
② 压力差法：F浮= F向上 － F向下（用浮力产生的原因求浮力）
③ 漂浮、悬浮时，F浮=G (二力平衡求浮力；)
④ F浮=G排 或F浮=ρ液V排g
水平桌面上放置底面积为80cm2，质量为400g的圆筒，筒内装有16cm深的某液体。弹簧测力计悬挂底面积为40cm2、高为8cm的圆柱体，从液面逐渐浸入直到浸没，弹簧测力计示数F与圆柱体浸入液体深度h的关系如右图所示。（圆筒的厚度忽略不计，筒内液体没有溢出），
求：
（1）圆柱体浸没在液体中所受的浮力是多少？
（2）筒内液体密度是多少？
（3）圆柱体浸没时，圆筒对桌面的压强是多少？
变式跟进1底面积为100cm2的平底圆柱形容器内装有适量的水，放置于水平桌面上．现将体积为500cm3，重为3N的木块A轻放入容器内的水中，静止后水面的高度为8cm，如图甲所示，若将一重为6N的物体B用细绳系于A的下方，使其恰好浸没在水中，如图乙所示（水未溢出），不计绳重及其体积，求：
（1）图甲中木块A静止时浸入水中的体积；
（2）物体B的密度；
（3）图乙中水对容器底部的压强．
一、选择题
1．如图所示，三个完全相同的烧杯中盛满水，然后将甲、乙两球分别放入两个烧杯中，甲球浮在水面，而乙球可以停在水中的任何位置，则烧杯的总质量哪个最大(　　)
A．放甲球的烧杯最大 B．放乙球的烧杯最大
C．没放球的烧杯最大 D．三个烧杯一样大
2．如图，台秤的托盘上一个装有水的烧杯，一个不吸水的木块下面用细线悬挂一个实心铁球， 木块仍浮在水面上。下列各种说法中正确的是(　　)
A．木块的重力等于木块所受的浮力
B．铁球的重力一定大于木块的重力
C．剪断细线前后，台秤示数不变
D．剪断细线前后，容器底部所受水的压强不变
3．根据下图可知，以下选项哪个是正确的(　　)
A．物体在丙中受到的浮力为2.9N
B．物体在乙中受到的浮力为2N
C．甲、乙两图探究的物理问题是物体浸没在盐水中受到盐水的浮力
D．乙和甲,丙两组图可以探究的物理问题是浮力大小不同,排开液体的体积相同,液体的密度不同
4．一个大物块甲，先后两次分别在小物块乙和小物块丙的作用下，其上表面恰好与水面相平（甲乙的材料相同，密度为ρ），甲、乙之间用绳连接，如所示。则下列说法错误的是(　　)
A．两种情况下，甲物块所受浮力相等
B．绳的拉力与丙物块的重力大小相等
C．乙物块的密度比甲物体的密度小
D．乙物块和丙物块大的体积之比为：
5．在装有不同液体的甲、乙两个容器中，同时放入两个完全相同的物体，当物体静止后两容器内液面恰好相平，如图所示。若甲、乙两容器中液体的密度分别是ρ甲、ρ乙，液体对两物体的浮力分别是F甲、F乙，下列关于ρ甲、ρ乙、F甲、F乙说法正确的是(　　)
A．ρ甲>ρ乙、F甲B．ρ甲<ρ乙、F甲C．ρ甲>ρ乙、F甲=F乙
D．ρ甲<ρ乙、F甲=F乙
6．“彩球温度计”是一种家居装饰品。如图所示，在圆柱形玻璃容器内装有对温度敏感的液体，将一些体积相同的小球，按照密度大小排序，依次沉入液体中，球上标有设定好的温度用来读数。当外界气温降低时，容器内液体的体积变小、密度变大，小球受到的浮力变大，使沉在容器底部的一些小球依次浮起，我们就用最后浮起的小球上标记的温度来表示外界的气温。根据图中小球的位置可以判断，浮起的三个小球中密度最大是(　　)
A．A球 B．B球 C．C球 D．一样大
7．甲、乙两个实心金属球，它们质量相同，其密度分别为5×103 kg/m3和10×103 kg/m3，甲球挂在甲弹簧测力计下，乙球挂在乙弹簧测力计下，并且让金属球全部没入水中，这时(　　)
A．甲、乙两球所受到的浮力之比为2:1 B．甲、乙两球所受到的浮力之比为1:2
C．甲、乙两个弹簧测力计的示数之比为8:9
D．甲、乙两个弹簧测力计的示数之比为11:12
8．有一种被称作“跟屁虫”的辅助装备是游泳安全的保护神如图所示。“跟屁虫”由一个气囊和腰带组成，两者之间由一根线连接。正常游泳时，连接线是松驰的，气囊漂浮着，跟人如影相随。在体力不支等情况下，可将气囊压入水中，防止人下沉，在此情况下(　　)
A．人的重力减小了 B．人所受的重力方向改变了
C．气囊排开水的体积变小了 D．气囊受到的浮力变大了
9．将一重为80N的物体，放人一盛满水的溢水杯中，从杯中溢出了30N的水，则物体受到的浮力是(　　)
A．80N B．30N C．50N D．110N
10．小明同学用一个质量可以忽略不计的薄塑料袋装满水，挂在弹簧测力计上后，将其浸没在水中，那么他看到的弹簧测力计读数(　　)
A．小于袋中水的重 B．等于袋中水的重 C．大于袋中水的重 D．等于零
填空题
1．取一只空牙膏袋，一次将它挤瘪，另一次将它撑开，两次都拧紧盖后先后放入同一杯水中，如图所示.两次所受的浮力F甲和F乙的大小关系是F甲 F乙
2．有体积相同的甲乙两个实心球，其密度分别为水的密度的2倍和5倍．把它们分别挂在两个弹簧测力计的下端，然后将两球完全浸没在水中，甲乙两球所受浮力之比为 ，如果放入足够多的水银中，甲乙两小球所受的浮力之比为 （水银密度13.6g/cm3）
3．如图甲所示，用细线拴住一质量为0.4千克、密度为5×103千克/米3的实心小球，接着将小球放在烧杯内，与烧杯底部接触，细线挂在固定在支架上的弹簧秤上，最后调节支架的高度，使弹簧秤的示数为2牛。往烧杯内注水，在水面没有浸没小球前，小球所受的浮力 （选填“变大”、“变小”或“不变”），弹簧秤的读数 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。若将此小球先后放入装有水的烧杯A和装有水银的烧杯B中，如图乙所示，则烧杯A中小球所受的浮力 （选填“大于”、“等于”或“小于”）烧杯B中小球所受的浮力。
4．早在20世纪初，由英国白星轮船公司耗资7500万英镑打造的当时世界上最大的豪华客轮“泰坦尼克”号，曾被称作为“永不沉没的船”和“梦幻之船”这艘豪轮在她的处女之航中，就因撞上冰山而在大西洋沉没。百年来，关于“泰坦尼克”号沉没的原因，一直是人们争论不休的话题。冰山浮在海面上，所受的浮力与自身重力的关系____（选填“大”、“小”、“相等”）冰山之所以危害巨大，是因为露出部分只占整个冰山的_____“泰坦尼克号”沉没原因____（已知冰块的密度为0.9*103Kg/m3）
5．将一块纯净的冰放入一杯纯净的水中，冰块处于漂浮状态。
待冰块全部融化后，水面的高度将 （选填“上升”、“下降”或“不变”）。
试利用浮力的相关知识证明你的上述推测。

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