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第2讲 水的组成 浮力
一、地球上的水
1.水的分布
(1)海洋水：海洋水是咸水，约占地球总水量的96.53%。
(2)陆地水：陆地水分为陆地咸水与陆地淡水。陆地咸水约占地球总水量的0.94%；陆地淡水与大气水总和约占地球总水量的2.53%；冰川水是地球上最大的淡水主体，约占地球上淡水总量的68.69%。
（3）大气水：以气态形式存在的淡水，约占地球总水量的0.001%。
注意点：
地球上的水大部分以液体形式存在，小部分以固体和气体形式存在。水的三种物态变化都属于物理变化。
2.水资源的分布
(1)对于一个区域来说,可供人们使用的水资源是指在一段时间内降水的总量和同期蒸发损失的水量之差，即提供地表和地下径流的水量。水资源与水循环的活跃程度密切相关。赤道附近和沿海地区的水循环比较活跃，所以水资源比较丰富,而内陆和沙漠地区的水循环不活跃，水资源比较贫乏。
(2)我国是全球人均水资源最贫乏的国家之一,人均拥有的水资源仅为世界平均水平的14,且水资源的地区分布和时间分布都不均衡,整体状况为南方多北方少、东部多西部少、夏秋多冬春少。
3.水的循环
(1)地球上各种状态不同的水在一定条件下，通过蒸发、水汽输送、降水、下渗、地表径流、地下径流等环节紧密地联系在一起，进行持续不断的循环。
（2）水循环的意义：①使地球上的水、大气、岩石和生物发生密切的联系；②使海洋源源不断地向陆地供应淡水,使水资源得到再生。
(3)水循环可分为“一大循环”和“二小循环”。“一大循环”即海陆间的水循环（海洋—大气—陆地—海洋之间的水循环）；“二小循环”则是：①陆地与陆地上空大气之间的水循环(陆上内循环)；②海洋与海洋上空大气之间的水循环(海上内循环)。
4.水与生命
（1）水是生物生存所必需的最基本的物质之一。人类、动物和植物的生存都离不开水,当生物体内水缺少到一定程度时，生命就会终止。
（2）生活在不同水资源条件下的生物为适应当地水分供给特点，会形成特定的行为特点和生理结构特点。如生长在沙漠中的猴面包树最多可储存水5000L，仙人掌的叶成了针状，骆驼有贮水的水脬并能关闭汗腺，而许多生长在热带雨林的植物，会在茎上长出气生根（土壤中的水分太多，导致根在土壤中吸收不了多少氧气，所以就长在茎上成为气生根）。
（3）人体重量的2/3以上是水分,儿童体内的水分含量更是多达体重的4/5，一个健康的成年人平均每天约需水2.5L。
二、水的组成
1.水的电解
在水的电解实验中,正极产生气体的速度慢，体积小，该气体是氧气,能使带火星的木条复燃；负极产生气体的速度快，体积大，该气体是氢气,能在空气中燃烧并产生淡蓝色火焰。水电解产生的氢气和氧气的体积比约为2∶1,质量比约为1∶8。
2.水电解的文字表达式为： 水通直流电氢气+氧气。
实验结论:水是由氢元素和氧元素组成的；水是由水分子构成的,而水分子是由氢原子和氧原子构成的。
3.水电解过程的微观模型
（1）每个水分子都是由两个氢原子和一个氧原子按一定的空间结构结合在一起构成的。
（2）水电解时,水分子拆分成氢原子和氧原子,重新组合成氢分子和氧分子,产生了新物质,所以发生的是化学变化。
4.水的物理性质
水是无色无味的液体。常温常压下,水的凝固点为0℃,沸点为100℃。水在4℃时密度最大(ρ水＝1.0×103kg/m3),凝固后体积膨胀,密度变小,所以冰可以浮在水面上。
考点一 地球上的水及其分布
如图所示，把地球上水的总储量假设为100%，水的分布分为A、B、C三部分。下列有关分析中，不正确的是( )。
A.图中的A部分是地球上的海洋水，约占地球总水量的96.53%
B.生物水主要存在于图中的B部分
C.C1、C2部分分别是难以被人类利用的冰川水和地下淡水
D.C1部分的水以固态形式存在
考点二 水循环
例2.水资源是可再生资源,在水循环中,水不断地在大气和地表之间运动。如图所示为水循环的一部分,图中标着X、Y和Z的地方表示水循环中的三个阶段。下列说法中，正确的是( )。
A.X阶段是蒸发,Y阶段是凝结,Z阶段是降水
B.X阶段是蒸腾,Y阶段是凝结,Z阶段是降水
C.X阶段是凝结,Y阶段是蒸发,Z阶段是凝固
D.X阶段是降水,Y阶段是蒸腾,Z阶段是凝结
考点三 水资源的分布
例3.一个地区的水资源状况与当地人们的生活及当地的经济发展密切相关。有关水资源的分布，下列叙述中不正确的是( )。
A.一个区域可供人们使用的水资源就是该地区一段时间内的降水总量和同期蒸发损失的水量之差
B.加拿大、美国等水资源非常丰富的国家一般不会发生水资源危机
C.我国的水资源总量居世界第六位，但人均水资源仅为世界平均水平的14
D.我国的水资源在地区分布上和时间分布上都不均衡
考点四 水分子的结构模型
例4.【苏州】下列微粒结构图示中，能表示水分子的是( )。
A. B. C. D.
走进重高
1.【宜昌】关于水循环的描述中，不正确的是( )。
A.植物的蒸腾作用能提高大气湿度,增加降水
B.植物的气孔很小,因此通过气孔散失的水分很少
C.在植物体内,水往高处流,这主要是蒸腾作用拉动的
D.森林中的枯枝落叶能吸纳大量雨水,也使雨水更多地渗入地下,补充地下水
2.【茂名】我国水资源的分布特点是( )。
A.季节分配均匀 B.北多南少 C.夏秋多冬春少 D.高原多平原少
3.下列关于水的描述中，不正确的是（ ）。
A.冰川水是储量最大的淡水水体
B.南极大陆的水循环比亚马孙雨林的水循环活跃
C.太阳辐射能是水循环的主要动力来源
D.人类对地表的改造会影响地球上水循环的过程
4.关于水循环的意义，下列说法中正确的是（ ）。
A.使水呈三态变化 B.加速了冰川的融化
C.造成海平面下降 D.使陆地的淡水资源不断地得到更新和补充
5.【青岛】下列关于水的天然循环的说法中，正确的是( )。
①水在天然循环过程中实现了水的自身净化
②水的天然循环是通过水的三态变化实现的
③太阳为水的天然循环提供了能量
④水的天然循环完成了水资源的重新分配
A.①③ B.①② C.③④ D.①②③④
(第5题) (第6题)
6.如图所示为电解水的实验装置图,下列关于该实验的说法中不正确的是( )。
A.该实验的主要目的是验证水的组成
B.电解水产生的氢气和氧气的质量比是2∶1
C.试管甲中的气体能使带火星的木条复燃
D.电解水的文字表达式是：水氢气+氧气
7.水具有下列性质：①水是透明的；②水能结冰；③水能分解；④水能蒸发。其中属于水的物理性质的是 (填序号，下同),属于水的化学性质的是 。
8.如图所示为实验室中常用的电解水演示实验装置。利用该装置进行电解水的实验操作中有许多异常情况发生，请分析其中的原因：
（1）利用纯水通直流电时，产生氢气和氧气的速度很慢，加入少量氢氧化钠或稀硫酸后，实验效果就非常明显，其原因是 。
（2）理论上电解水产生的氢气和氧气的体积比是2∶1，但在实际操作中，我们会发现所产生的氧气体积总小于氢气的，其原因是 。
（3）理论上电解水所产生的氢气点燃后是蓝色的，但实际操作中发现玻璃管口的火焰呈黄色，其原因是
。
浮力
一、水的浮力
1.浮力是指液体对浸入其中的物体产生的向上托的力。
浮力的方向是竖直向上的。
2.除了液体能产生浮力，气体对浸入其中的物体也能产生浮力。
二、阿基米德原理
1.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。
2.阿基米德原理的表达式：F浮＝G排液＝m排液g=ρ液gV排液,这就是浮力的计算公式。
注意点：
(1)对于未完全浸入液体中的物体而言,浮力与物体排开的液体受到的重力有关。
(2)对于完全浸入在液体中的物体而言,浮力与物体排开的液体的密度以及物体的体积有关,与浸入的深度无关。
(3)计算浮力时,相同物理量的单位要统一(通常ρ液的单位为kg/m?3,V排液的单位为m3)。
(4)阿基米德原理也适用于气体。
三、物体浮沉的条件
1.浸入液体中的物体的浮沉取决于物体的重力G和物体所受浮力F的大小。
（1）当F浮（2）当F浮>G时,物体上浮。
（3）当F浮=G时,物体悬浮，此时V排液=V物。
注意点：(1)上浮和下沉都是不稳定的状态,是一个动态过程,上浮的物体最终会浮出液面而处于漂浮状态，此时F浮=G,但V排液2.实心物体浸没在液体中的状态取决于物体的密度ρ 锖鸵禾宓拿芏圈 旱拇笮　
（1）当ρ液>ρ物体上浮(最终物体漂浮在液体表面)。
（2）当ρ液<ρ物体下沉(最终物体沉到液体底部)。
（3）当ρ液=ρ物体悬浮在液体中。
四、浮沉条件的应用
1.轮船：因为物体在漂浮时,F浮=G,所以同一艘轮船无论是从海洋行驶到江河中,还是从江河行驶到海洋中,其受到的浮力都是不变的。根据浮力公式F?浮＝ρ液gV排液可知,当同一艘轮船从海洋行驶到江河中时,由于F?浮不变,ρ液减小,所以V排液增大,即船身稍下沉些。
2.轮船装满货物时（即满载时）排开水的质量叫做排水量。如果已知轮船的排水量和自重，就可以算出它的最大载货量。轮船装货时，受到三个力的作用，即F浮=G船+G货，由于F浮=G排液=m排液g(m排液为排水量)，由此可得G货即最大载货量。
3.潜水艇：其上浮、下沉和悬浮是通过对其两侧的水舱进行排水和充水来改变自身的重力实现的。
4.密度计：密度计是测定液体密度的仪器，当密度计静止在不同的液体中时，受到的浮力和重力都是不变的，由于F浮＝ρ液gV排液,所以液体的密度不同,密度计排开液体的体积也会不同,液面所对应的刻度也就不同，从而可以读出不同液体的密度。
考点一 阿基米德原理
例1.【宜昌】两手分别拿着一个小木块和一个大石块浸没在水中，同时松手，小木块上浮，大石块下沉。比较刚松手时两者所受的浮力（ ）。
A.木块受到的浮力大 B.石块受到的浮力大
C.两者受到的浮力一样大 D.条件不足，无法比较
考点二 物体浮沉的条件
例2.【沈阳】同一个鸡蛋放入水和盐水中静止时,鸡蛋在图甲中漂浮，在图乙中沉底,如图所示。由此可知( )。
A.图甲中的鸡蛋受到的浮力大于重力
B.图乙中的鸡蛋受到的浮力小于重力
C.甲、乙两图中鸡蛋受到的浮力大小相等
D.图乙中的液体是盐水
考点三 浮力的应用
如图所示为利用密度计测量两种不同液体的密度时的情景。请回答下列问题：
（1）密度计的工作原理是 。
（2）甲、乙两杯液体中，密度较大的是 。
（3）密度计刻度的疏密特点是，从密度计的形状特点上看出，造成该疏密特点的原因是 。
（4）有同学会产生这样的疑问：为什么不把密度计设计成上下刻度均匀的呢？请分析相对于刻度均匀的密度计，图示中密度计的优点是 。
考点四 浮力的计算
例4.【聊城】如图甲所示，弹簧测力计下面挂一实心圆柱体，将圆柱体从盛有水的容器上方离水面某一高度处缓缓下降（其底面始终与水面平行），使其逐渐浸没入水中某一深度处。图乙是整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的数据图像。已知ρ?水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg。求：
（1）圆柱体的重力。
（2）圆柱体浸没时受到的浮力。
（3）圆柱体的密度。
（4）圆柱体在刚浸没时下表面受到的水的压强。
例.【湛江】在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验时,一组同学用一个量程符合实验要求的弹簧测力计、一个盛有足够深的水的大烧杯和一个小石柱,对浸在水中的物体所受到的浮力进行了探究，实验过程如图所示。
(1)由图B和图C的探究,可以得出的结论是 。
(2)对比分析 (填字母)两次实验,说明浸没在液体中的物体受到的浮力大小跟物体浸没在液体中的深度无关。
(3)完成上述实验后,该组同学还想知道物体受到液体的浮力大小与液体的密度是否有关。如果再给你提供一杯盐水,并利用已有的实验器材,请你帮他们设计一个实验进行探究,并简要写出实验步骤及论证方法。(要用合适的符号表示测量的物理量)
(4)通过交流发现,利用第(3)题的探究,还可以测出盐水的密度。请你利用所测的物理量,写出盐水密度的表达式ρ盐水= 。(已知水的密度为ρ
走进重高
1.如图所示为甲、乙、丙三种物质的质量m与体积V的关系图像,其中甲、丙为固体,乙为液体(足够多)。现用甲物质制成实心小球A,用丙物质制成实心小球B，下列说法中不正确的是( )。
A.若A、B两球质量相等,则B球的体积小
B.将B球放在乙液体中静止后一定漂浮
C.把A球放入装满乙液体的杯中静止后,乙液体对杯底的压强不变
D.若A、B两球的体积相等,则把两球放入乙液体中静止后,A球受到的浮力大
2.如图甲所示，小球恰好悬浮在盛有6℃的水的烧杯里，水的密度随温度的变化如图乙所示。现把烧杯放进冰柜里面，在烧杯内水的温度下降到0℃的过程中，假设小球的体积始终不变，下列说法中正确的是( )。
A.小球一直上浮，所受浮力保持不变
B.小球一直下沉，液体对容器底部的压强变小
C.小球先上浮然后下沉，下沉到杯底时浮力最小
D.小球下沉到杯底时，水对容器底部的压强最大
3如图所示,一块铅块用细线挂在一个充气的小气球下面,把它放入水中某处恰好处于静止状态。若从底部缓慢放出一些水,则铅块及气球( )。
A.仍能静止
B.向下运动
C.向上运动
D.静止，向上或向下运动都有可能
4.【本溪】把体积相等的甲、乙两个小球同时放入装有适量水的杯中，两球均沉在杯底（如图所示），向水杯中加入适量盐水后，甲球上升，乙球仍沉在杯底。下列分析中，正确的是（ ）（多选）。
A.甲球的密度大于乙球的密度
B.加入盐水前，甲、乙两球所受浮力相等
C.加入盐水后，乙球对杯底的压力变小
D.加入盐水后，甲球所受浮力变大，乙球所受浮力不变
5.如图甲所示，某物体竖直漂浮于盛水的杯中，后来将该物体取出并横置于杯口，如图乙所示（不考虑水的损失）。关于杯内底面及地面所受压强和压力大小的变化情况，下列判断中正确的是( )。
A.杯内底面和地面受到的压力大小都不变
B.杯内底面和地面受到的压强大小都不变
C.杯内底面受到的压强减小，地面受到的压强增大
D.杯内底面受到的压力减小，地面受到的压力大小不变
甲 乙
(第7题)
6.如图甲所示，用细线拴住一质量为0.4kg、密度为5×103kg/m3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测力计上，最后调节支架的高度，使弹簧测力计的示数为2N。往烧杯内注水，在水面没有浸没小球前，小球所受的浮力 （填“变大”、“变小”或“不变”），弹簧测力计的读数 （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 （填“大于”、“等于”或“小于”）烧杯B中小球所受的浮力。
7.小明自制土密度计并测定盐水的密度。
实验器材：刻度尺、圆柱形竹筷、细铅丝、烧杯、水、待测盐水。
实验步骤：
①在竹筷的一端缠上适量细铅丝,制成土密度计。
②用刻度尺测出竹筷的长度L。
③把土密度计放入盛水的烧杯中,静止后用刻度尺测出液面上竹筷的长度h1(如图所示)。
④ 。
请将上面的实验步骤补充完整并回答下列问题：(ρ?水=1.0g/cm3,F浮=ρ液g=V排)
(1)竹筷一端缠上铅丝,是为了 。
(2)密度计是利用 条件工作的。被测液体的密度越大,密度计排开液体的体积 (填“越小”或“越大”)。
(3)被测盐水的密度表达式ρ盐水= 。(不计铅丝的体积)
(4)小明计算得出盐水的密度为1.05g/cm3,已知烧杯中盐水的体积为400cm3,盐的密度为2.6g/cm3,则盐水中含盐 g。(设盐放入水中溶解后,盐和水的总体积不变)
8.请根据所学知识分析并回答下列问题：
远洋货轮 潜艇及其沉浮
(第9题)
（1）一艘远洋货轮，从长江淡水港装船后开往海洋的过程中，其浮力的大小变化情况是 ，由于海水的密度更大，则货轮进入海洋后排开水的体积 。
（2）由于地球的赤道半径比两极半径更大，同一物体在低纬度所受的地心引力比高纬度地区更小。当远洋货轮从中纬度的东海开往赤道附近的过程中，船所受的浮力。假设海水的密度一定，则此过程中轮船排开水的体积 。
（3）鱼缸中的小金鱼未摆动鱼鳍有时也会慢慢上浮或下沉，此时小金鱼控制自己在水中沉浮的原理是 。
而潜艇实现沉浮的原理是 。
9.小明很善于思考，小明想：浮力是液体对物体向上的托力，而物体间力的作用是相互的，所以物体对液体一定有向下的压力，那么浮力的大小与物体对液体压力的大小有什么关系呢？
（1）如图所示，小明和小红利用烧杯、水、天平、合金圆柱体、细线和弹簧测力计进行了如下探究：
①在烧杯中盛适量水，用天平测出烧杯和水的总质量m1。
②用弹簧测力计测出圆柱体的重力G。
③将圆柱体部分浸入烧杯的水中，静止在某一深度，记下弹簧测力计的示数F，则圆柱体所受水的浮力为（用弹簧测力计所测得的量来表示）；此时向天平的右盘加适量的砝码，使天平重新平衡，记下天平的读数m2，则圆柱体对水的压力为 （用天平所测得的量来表示）。
（2）下表为小明和小红记录的实验数据： （表中h2＞h1）
①通过分析表中的数据可知：圆柱体浸没在水中所受的浮力为 N，圆柱体对水的压力为 N。
②通过分析表中的数据，可以得出：浮力的大小 （填“大于”、“小于”或“等于”）物体对液体压力的大小。③由表中的数据可知，该圆柱体的密度为 kg/m3。
10.学完“水的浮力”知识后,小明进行了相关的实践活动。
(ρ?水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
(1)他选取一块质量为750g、体积为1250cm3的长方体木块,让它漂浮在水面上,如图甲所示,求木块受到的浮力。再取来若干个规格相同的由合金材料制成的螺母,每个螺母的质量为50g,将螺母逐个放置在漂浮的木块上。问：放多少个螺母,可使木块刚好浸没在水中？
(2)他又用弹簧测力计和一个螺母做了如图乙所示的实验,弹簧测力计静止时的示数为0.4N,求合金材料的密度。
1.【杭州】重100N的水可以产生的浮力为( )。
A.一定小于100N B.一定大于100N
C.一定等于100N D.可以大于100N
2.【重庆】如图所示，三个相同的容器内盛有水，水面高度相同，甲容器内只有水，乙容器内有木块漂浮在水面上，丙容器中悬浮着一个小球，则下列说法中正确的是（ ）。
A.三个容器对水平桌面的压力相等
B.三个容器中，丙容器对水平桌面的压力最大
C.若向乙容器中加入盐水，则木块受到的浮力变大
D.若向丙容器中加入酒精，则小球受到的浮力不变
(第2题) (第3题) (第5题)
3.【山西】在水平桌面上，有两个相同的圆柱形容器，各自盛有质量相同、密度不同的盐水。将同一鸡蛋分别放入其中，鸡蛋静止时如图所示。鸡蛋在甲、乙两杯中所受浮力分别为F1和F2，盐水对容器底部的压强分别为p1和p2，则（ ）。
A.F1＞F2、p1＞p2 B.F1=F2、p1＞p2 C.F1＜F2、p1=p2 D.F1=F2、p1=p2
4.【衡阳】如图甲所示，石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降，直至全部没入水中。图乙是钢绳拉力随时间t变化的图像。若不计水的摩擦力,g取10N/kg，则可求出该石料的密度为( )。
A.2.8×103kg/m3 B.2.3×103kg/m3 C.0.6×103kg/m3 D.3.2×103kg/m3

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