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第9章 浮力 复习课
素养目标
1.经历实验探究,建立浮力的概念,说出浮力产生的原因。
2.经历探究影响浮力大小的过程,体验探究过程中运用的科学方法。
3.经历从提出问题、作出猜想到进行实验探究的过程,概述阿基米德原理。
4.经历实验探究,联系二力平衡条件、力与运动的关系,概括物体的浮沉条件,说出其简单的应用。
◎重点:经历探究过程,灵活运用物理思想和方法去解决实际问题。
思维导图
【单元达标】
达标点一 浮力
例1下列物体中,不受浮力作用的是 ( )
A.在水中下沉的铁块
B.在水中的桥墩
C.浮在水面上的轮船
D.空中上升的气球
思路导引浸在液体中的物体,液体对物体向上的压强大于向下的压强,向上的压力大于向下的压力,物体受到向上和向下的压力差的作用,这个压力差是物体受到的浮力;同理可知在气体中的物体也受到浮力的作用。
达标检测
1旅游景区的“热气球”升空是利用了空气产生的 ;民航客机起飞,是利用机翼上、下表面空气流速不同而产生的 。(均选填“升力”或“浮力”)
【参考答案】
达标点一
例1　B
达标检测
1.浮力　升力
【解析】旅游景区的“热气球”升空是由于气球受到了空气的浮力的作用,当浮力大于气球的重力时,气球就会升空;飞机的机翼上方突起,下方平直。这样的结构决定了当飞机启动后,机翼上方空气流速快,空气压强小,空气压力方向向下;机翼下方空气流速慢,空气压强大,空气压力方向向上。两个压力形成一个向上的合力,这个合力就是升力,当合力达到一定程度后,飞机就可以腾空而起。
达标点二 阿基米德原理
例2如图所示,某同学正在探究影响浮力大小的因素。
(1)为了探究浮力大小与物体排开液体体积的关系,接下来的操作是 ,并观察弹簧测力计示数的变化;
(2)将水换成酒精,比较物体浸没时弹簧测力计的示数,可探究物体所受浮力大小与
的关系。
思路导引物体浸入液体中所受浮力的大小与物体排开液体的密度和体积有关,研究浮力大小与其中一个因素的关系时,要控制另一个因素不变。
达标检测
2一个柱形溢水杯盛有一定质量的水,溢水杯放在水平桌面上,先往溢水杯中投入一个质量为m的小球A,从溢水杯中溢出的水的质量为20 g,再往溢水杯中投入一个质量为2m的小球B,从溢水杯中再次溢出的水的质量为80 g,此时A、B小球受到的总浮力为F浮,水对溢水杯底部产生的压力比两小球投入溢水杯前增加了ΔF,已知小球A、B的密度相同且均小于水的密度,则 ( )
A.F浮=1.2 N,ΔF=0.2 N
B.F浮=1.2 N,ΔF=1.2 N
C.F浮=1.0 N,ΔF=1.0 N
D.F浮=1.0 N,ΔF=0 N
【参考答案】
达标点二
例2　(1)减小物体排开水的体积　(2)液体的密度
达标检测
2.A　【解析】先往溢水杯中投入一个质量为m的小球A,从溢水杯中溢出的水的质量为20 g;再往溢水杯中投入一个质量为2 m的小球B,从溢水杯中再次溢出的水的质量为80 g;投入2 m的小球之前溢水杯是满的,所以小球排开的水的重力等于浮力:F浮B=G排B=m排B g=0.08 kg×10 N/kg=0.8 N;小球A、B的材质相同,密度相同,小球A的质量和体积均为小球B的一半,则其放入水中时,排开的水的质量应该为m排A=80 g×=40 g=0.04 kg,则小球A受到的浮力为F浮A=G排A=m排Ag=0.04 kg×10 N/kg=0.4 N;此时A、B小球受到的总浮力为F浮=F浮A+F浮B=0.4 N+0.8 N=1.2 N;由于小球A排开的是的质量要大于溢水杯中溢出的水的质量,即开始时溢水杯没有加满,放入小球A后,液面会上升,则上升的水的质量为m'=40 g-20 g=20 g=0.02 kg,其重力为G'=m'g=0.02 kg×10 N/kg=0.2 N;由于溢水杯是规则的容器,则液体产生的压力等于液体的重力,所以增大的压力为ΔF=G'=0.2 N。
达标点三 物体的浮与沉
例3将一个新鲜的鸡蛋分别浸入盛有水和浓盐水的容器中,鸡蛋静止在两个容器中的位置如图所示。则下列说法正确的是 ( )
A.鸡蛋在水中受到的浮力大
B.鸡蛋在水和浓盐水中受到的浮力一样大
C.鸡蛋的密度大于水的密度
D.鸡蛋的密度小于浓盐水的密度
思路导引物体在液体中的浮沉条件:上浮时,F浮>G;悬浮或漂浮时,F浮=G;下沉时,F浮ρ液,下沉。
达标检测
3某同学将一支自制的简易密度计放入盛有不同液体的两个烧杯中,静止后的情形如图所示,两液面相平,下列判断正确的是 ( )
A.密度计在甲液体中受到的浮力比在乙液体中受到的浮力小
B.甲液体对容器底部的压强比乙液体对容器底部的压强小
C.密度计越靠上的刻度,对应的密度值越大
D.甲液体的密度比乙液体的密度大
【参考答案】
达标点三
例3　C
达标检测
3.B　【解析】同一个密度计放在甲乙液体中都漂浮,F浮乙=F浮甲=G,密度计在甲乙两种液体中受到的浮力都等于密度计受到的重力G,故A错误;由图知密度计排开液体的体积V排甲>V排乙,又F浮=ρ液V排g,浮力相等,则ρ甲<ρ乙,故D错误,因为容器中的液面相平,根据p=ρgh知甲液体对容器底部的压强比乙液体对容器底部的压强小,故B正确;根据同一物体浮在不同液体中F浮一定时,V排、ρ液成反比可知,液体的密度越大,排开液体的体积越小,所以密度计的刻度越靠下密度值越大,故C错误。
达标点四 浮力的计算
例4如图甲所示,小聪课余时间用弹簧测力计做浮力实验。他用弹簧测力计挂着实心圆柱体,圆柱体浸没在水中且不与容器壁接触,然后将其缓慢拉出水面,弹簧测力计示数随圆柱体上升距离的变化情况如图乙,g取10 N/kg,则圆柱体的重力为 N,圆柱体受到的最大浮力是
N。
思路导引由图乙可知,当圆柱体上升高度在20 cm 以上,圆柱体脱离水面,知道此时弹簧测力计示数,由于此时圆柱体处于空气中,圆柱体的重力等于弹簧测力计的示数;由图乙可知,圆柱体上升高度在0~10 cm时,圆柱体浸没水中,知道此时弹簧测力计示数,此时圆柱体受到的浮力最大,利用称重法求浮力。
达标检测
4如图甲所示,有一体积、质量忽略不计的弹簧,其两端分别固定在容器底部和正方体形状的物体上。已知物体的边长为10 cm,弹簧没有发生形变时的长度为10 cm,弹簧受到拉力作用后,伸长的长度ΔL与拉力F的关系如图乙所示。向容器中加水,直到物体上表面与液面相平,此时水深24 cm。求:(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)物体受到水的浮力;
(2)打开出水口,缓慢放水,当弹簧处于没有发生形变的状态时,关闭出水口。求放水前后水对容器底部压强的变化量。
【参考答案】
达标点四
例4　2　0.4　
达标检测
4.解:(1)物块刚好浸没在水中,则有:
V排=V物=(0.1 m)3=1×10-3m3
物体所受的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1×10-3 m3=10 N
(2)由图甲可知,当物体上表面上液面齐平时,物体上表面距容器底的距离为h=24 cm,弹簧伸长的长度:
ΔL=24 cm-10 cm-10 cm=4 cm
由图乙可知,此时弹簧对物体的拉力为F拉=4 N,木块的重力:G物=F浮-F拉=10 N-4 N=6 N
当弹簧处于没有发生形变的自然状态时,L弹簧=10 cm,此时物体受的浮力:F'浮=G物=6 N,由F浮=ρ水gV排可得,物体排开水的体积V'排===6×10-4 m3物体浸入水中的深度:
h浸===0.06 m
此时水的深度h'=L弹簧+h浸=0.1 m+0.06 m=0.16 m
放水前后水对容器底部压强的变化量:
Δp=p-p'=ρ水 g(h-h')=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×(0.24 m-0.16 m)=800 Pa
单元实践作业
了解深潜器的浮沉原理
　　查阅资料,了解我国“奋斗者”号载人潜水器的深潜信息,讨论影响其所受液体压强和浮力大小的因素

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