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第十章 浮力
10.1浮力
一、浮力
定义 浸在液体（或气体）中的物体会受到向上的力，这个力叫做浮力。
方向 竖直向上
施力物体 液体（或气体）
产生原因 浸在液体（或气体）中的物体，受到液体（或体）对物体向上的压力大于向下的压力，向上、向下的压力差即浮力F浮=F上–F下。
决定浮力大小的因素 （1）物体在液体中所受浮力的大小与液体的密度有关； （2）还与物体排开液体的体积有关，而与浸没在液体中的深度无关。
二、探究影响浮力大小的因素
1．弹簧测力计使用前观察量程和分度值，用称量法计算浮力F浮＝G－F拉 。
2．控制变量法的应用：
（1）用弹簧测力计提着同一物体，让不同体积浸入同种液体中，目的是研究浮力与物体排开液体体积的关系。
（2）用弹簧测力计提着同一物体，分别浸没在不同液体中，目的是研究浮力与液体密度的关系。
（3）用弹簧测力计提着同一物体，让它分别浸没在同种液体的不同深度，目的是研究浮力与浸没深度的关系。
3．实验图象的绘制与分析。
4．选用不同液体进行多次实验的目的：使实验结论具有普遍性。
5．实验结论：物体在液体中所受浮力的大小跟它 排开液体体积和液体密度有关，跟浸没深度无关；液体密度越大、物体浸在液体中的体积越大，浮力越大。
【题型1】 对浮力的理解
方法点拨 1．浸在液体中的物体也可能不受浮力：若柱形物体与容器底部紧密接触（接触面间没有液体浸润），由于下表面不受向上的压力，所以不受浮力。 2．浮力的方向与重力方向相反：无论物体的形状如何、是否运动，也无论液体如何放置，浸没在液体中的物体受到的浮力方向总是竖直向上。
（2022 鄂尔多斯）中国桥梁建设水平居于世界领先地位，下列和桥有关的表述中不正确的是（　　）
A．行人对桥的压力是由鞋的形变产生的
B．浸在水中的桥墩受到水的浮力作用
C．行驶在大桥上的汽车以桥为参照物是运动的
D．行驶到桥上最高点的汽车，如果所有力消失，车将做匀速直线运动
【答案】B
【分析】（1）弹力的施力物体是发生弹性形变的物体；
（2）物体浸在液体（或气体）中，物体将受到的液体（或气体）对它产生的压力，求出合力，即受到的浮力，从而得出浮力产生的原因是液体（或气体）对物体上下表面的压力差；浮力的方向是竖直向上的；
（3）判断一个物体是运动的还是静止的，要看这个物体与所选参照物之间是否有位置变化；若位置有变化，则物体相对于参照物是运动的；若位置没有变化，则物体相对于参照物是静止的；
（4）牛顿第一定律：一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。
【解答】解：A、行人对桥的压力是由于鞋的形变，要恢复原状而对地面产生的弹力，故A正确；B、浸在水中的桥墩由于底面埋在淤泥下，没有与水接触，因此桥墩没有受到水对其向上的压力，则桥墩不受浮力作用，故B错误；C、以桥为参照物，汽车的位置不断发生变化，所以汽车是运动的，故C正确；D、根据牛顿第一定律可知，行驶到桥上最高点的汽车，如果所受的力全部消失，汽车将做匀速直线运动，故D正确。
【点评】本题考查弹力、浮力产生的原因、运动和静止的相对性以及牛顿第一定律的相关内容，是一道综合题。
【变式1-1】（2023春 莫旗校级期中）下列关于浮力的说法中错误的是（　　）
A．在海中游泳的人受到海水对他的浮力
B．飘在空中的氢气球受到空气对它的浮力
C．将一石块扔到水中，石块在下沉的过程中不受浮力
D．在水中升起的木块受到浮力
【答案】C
【分析】浸在液体或气体中的物体，将受到液体或气体对它的浮力作用，浮力的大小等于它排开液体的重力。
下沉的物体也受浮力作用，只是浮力小于重力而下沉。根据阿基米德原理可知所石块受的浮力的变化情况。
【解答】解：浸在液体或气体中的物体都会受到液体或气体对它向上托的力即浮力，下沉的物体也受浮力作用，在海中游泳的人、飘在空中的氢气球、在水中升起的木块都受到浮力作用；将一石块扔到水中，石块在下沉的过程中也受浮力作用，故ABD正确、C错误。
【点评】此题考查了学生对浮力的认识及产生的原因，特别是下沉的物体也受浮力作用。
【变式1-2】（2023春 攸县期末）如图所示，洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头，则水堵头（　　）
A．没有受到水的压力，但受到水的浮力
B．没有受到水的压力，也没有受到水的浮力
C．受到水的压力，没有受到水的浮力
D．受到水的压力，也受到水的浮力
【答案】C
【分析】浸没在液体中的物体，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（适用于气体），浮力的方向总是竖直向上的。
【解答】解：洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头，受到水向下的压力，但水堵头的下表面没有水，没有受到水向上的压力，所以水堵头不受浮力，故ABD错误，C正确。
【点评】本题考查了浮力的产生原因和影响因素，难度不大。
【变式1-3】（2023春 三明期末）如图所示，浸没在液体中的物体上、下表面受到液体的压力分别为F1、F2，则物体受到的浮力大小等于（　　）
A．F1 B．F2 C．F1﹣F2 D．F2﹣F1
【答案】D
【分析】浸在液体或气体里的物体受到液体或气体向上托的力叫做浮力，浮力的产生原因是因为物体下表面受到向上的压力大于物体上表面受到的向下的压力。
【解答】解：浮力的实质是物体在液体中上、下表面受到的压力差，所以浸没在水中的正方体，上、下表面受到的水的压力分别为F1、F2，则物体受到的水的浮力大小为F浮＝F2﹣F1，方向竖直向上，故D正确、ABC错误。
【点评】本题考查了浮力产生的原因，属于基础题目，难度较小。
【题型2】 探究影响浮力大小的因素
方法点拨 1．称重法测浮力：把物体挂在弹簧测力计上，记下弹簧测力计的示数为G，再把物体浸入液体中，记下弹簧测力计的示数F，则F浮=G–F。 2．利用控制变量法解决实验的设计和实验数据的处理问题。
（2023春 子洲县期末）如图所示是”探究浮力的大小跟哪些因素有关”的几个实验情景，各图中物体A均处于静止。实验甲、丙中，弹簧测力计的示数分别为4.0N和2.8N。已知盐水的密度为1.2×103kg/m3，则下列结论正确的是（　　）
A．实验甲、乙、丙，可探究浮力大小跟液体深度是否有关
B．实验乙中弹簧测力计的示数小于2.8N
C．实验丙中物体A受到的拉力为1.2N
D．实验丙中物体A浸没在盐水中后，盐水对容器底的压力比物体A没有放入盐水时增大了1.2N
【答案】D
【分析】（1）根据实验控制的变量与实验现象得出实验结论，然后分析答题；
（2）先求出在水中受到的浮力，再根据F浮＝G﹣F拉可得A在乙中的拉力；
（3）丙图中物体A受到的浮力为1.2N，液体对A的浮力与A对液体的压力为相互作用力，根据相互作用力知识分析解答。
【解答】解：A、比较甲、乙、丙图可知，物体所处深度相同，不能探究浮力大小跟液体深度是否有关。故A选项错误。
B、在丙图中，弹簧测力计示数为2.8N，根据称量法，物体在丙图中所受浮力F浮＝G﹣F丙＝4N﹣2.8N＝1.2N，对比乙、丙两图，物体排开液体体积相同，但是乙图中水的密度小于丙图中盐水的密度，所以物体A在水中所受浮力小于在盐水中所受浮力。由称量法F浮＝G﹣F拉可知：乙图中弹簧拉力大于丙图中的2.8N。故B错误。
C、丙图中所受拉力为2.8N。C错误。
D、丙图中物体A受到的浮力为1.2N，液体对A的浮力与A对液体的压力为相互作用力，根据相互作用力知识可知：盐水对容器底的压力比物体A没有放入盐水时增大了1.2N。
【点评】本题考查了实验现象分析，应用控制变量法分析图示实验即可正确解题，同时考查了浮力的计算，在熟练掌握公式的同时，要能够熟练变形应用。
【变式3-1】（2023春 日照期末）小明同学在做“探究影响浮力大小因素”的实验时，他用弹簧测力计悬挂一个实心金属块，分别在下列四种情况下保持静止（如图所示）。下列说法正确的是（　　）
A．丙图中金属块所受浮力为1N
B．乙图中金属块受到的浮力大于丁图
C．由丙、丁两图知浮力的大小与物体浸没在液体中的体积有关
D．比较甲、丙、丁三幅图可得出浮力的大小与浸入液体的体积有关
【答案】A
【分析】（1）利用称重法计算丙图、乙图、丁图中金属块所受浮力；
（2）要探究浮力大小与排开液体的体积关系，应控制液体的密度相同。
（3）要探究浮力大小与液体密度的关系，应控制物体排开液体的体积相同；
【解答】解：A、由图甲得，金属块的重力G＝F1＝2.7N，则丙图中金属块所受浮力为F浮＝G﹣F3＝2.7N﹣1.7N＝1N，故A正确；
B、乙图中金属块所受浮力为F浮＝G﹣F2＝2.7N﹣2.3N＝0.4N，丁图中金属块所受浮力为F浮＝G﹣F4＝2.7N﹣1.9N＝0.8N，故B错误；
C、比较甲、丙、丁三幅图，丙图和丁图中金属块排开液体的体积相同，液体密度不同，不能探究浮力大小与排开液体的体积关系，故C错误；
D、比较甲、丙、丁三幅图，丙图和丁图中金属块排开液体的体积相同，液体密度不同，探究的是浮力大小与液体的密度关系，故D错误。
【点评】本题主要考查的是学生对浮力大小影响因素，弄明白控制变量法在实验中的应用是解决的关键。
【变式3-2】（2023春 靖西市期中）小月探究影响浮力大小的因素，情景如图所示，铁块在空气中、浸没在水和浓盐水中静止时弹簧测力计的示数分别是10N、7N、6N，则下列说法错误的是（　　）
A．该铁块重10N
B．在水中铁块受到的浮力大小为3N
C．由该实验可知浮力的大小与液体密度有关
D．由该实验可知浮力的大小与物体密度有关
【答案】D
【分析】（1）铁块在空气中弹簧测力计的示数可知该铁块重力；（2）铁块在空气中、浸没在水中静止时弹簧测力计的示数，根据称重法计算铁块受到的浮力；（3）（4）铁块在空气中、浸没在浓盐水中静止时弹簧测力计的示数，根据称重法计算铁块受到的浮力，根据控制变量法分析可知浮力的大小与哪个因素有关。
【解答】解：A、铁块在空气中弹簧测力计的示数是10N，则该铁块重10N，故A正确；B、铁块在空气中、浸没在水中静止时弹簧测力计的示数分别是10N、7N，根据称重法可知F浮＝G﹣F′＝10N﹣7N＝3N，故B正确；CD、铁块在空气中、浸没在浓盐水中静止时弹簧测力计的示数分别是10N、6N，根据称重法可知F浮1＝G﹣F′′＝10N﹣6N＝4N，铁块的密度不变，铁块排开液体的体积不变，液体的密度改变，铁块受到的浮力改变，根据控制变量法分析可知浮力的大小与液体密度有关，故C正确，D错误。
【点评】本题探究影响浮力大小的因素，重点考查控制变量法及称重法的运用。
【变式3-3】（2023春 杜集区校级月考）某实验小组在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中，探究的过程如图所示。
（1）a图中，将物体挂在弹簧测力计下静止，测出了物体的重力，其原理是　　。
（2）通过比较a、c和d图，可知物体浸没在水中时受到的浮力大小为　　N，说明物体受到的浮力大小与浸在液体中的深度　　（选填“有关”或“无关”）。
（3）由a、d、e三图可知，物体在液体中受到的浮力大小与 　有关。
【答案】（1）二力平衡条件；（2）2；无关；（3）液体密度。
【分析】（1）a图中，物体静止时，拉力等于物体所受的重力；
（2）（3）由称重法测浮力求出物体受到水的浮力；物体受到的浮力的大小与物体排开液体的密度和排开液体体积有关，研究与其中一个因素的关系时，要控制另一外一个因素不变，分析实验中相同量和不同量，结合称重法测浮力得出浮力大小与变化量的关系；
【解答】解：（1）a图中，物体静止，处于平衡状态，受到的拉力等于重力，利用二力平衡条件；
（2）由图甲a可知物块受到的重力是4.8N，由图c或d知物体受到的拉力为2.8N，物块所的浮力大小为F浮1＝G﹣Fb＝4.8N﹣2.8N＝2N。由图甲a、c、d所示实验可知，弹簧测力计的示数不变，由称重法可知浮力不变，说明浮力大小与深度无关。
（3）由图甲a、d、e所示实验可知物体排开液体的体积相同，液体的密度不同，可探究浮力大小与液体的密度的关系，盐水的密度较大，物体在盐水中，弹簧测力计的示数较小，由称重法可知浮力较大，可以得到其他条件一定时，液体密度越大，物体受到的浮力越大。
【点评】本题主要考查学生控制变量法的应用。探究浮力的大小是否与液体密度的关系要保证物体排开液体体积一定；要探究浮力的大小与物体排开液体体积的关系要保证液体的密度一定。

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