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(共31张PPT)
浮力
2022年版课标内容要求
通过实验,认识浮力。探究并了解浮力大小与哪些因素有关。知道阿基米德原理,能运用物体的浮沉条件说明生产生活中的有关现象。
答案:①上　②压力差　③竖直向上　④重力　⑤体积　⑥密度　⑦F浮=G排=
ρ液gV排
阿基米德原理的理解及应用
[考查1] 如图,小文把石块挂在弹簧测力计上,浸没在盐水中,弹簧测力计的示数变为F′,利用以上信息能求解的物理量是( )
A.石块的体积
B.排开盐水的重力
C.石块的密度
D.盐水的密度
B
[衍生子题]
小文将一圆柱体缓慢浸入水中,若容器中水足够深,在模型接触容器底前,能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体下表面到水面距离h关系的图象是( )
C
[考查2] (2022济宁)小明利用托盘天平、量筒和水测量一颗新鲜杏的密度,收集的实验数据记录在下表中,则杏的密度ρ=　 　g/cm3,杏在水中受到的浮力 F浮=　 　N。(g取10 N/kg)
1.06
0.2
步骤 ①用托盘天平测杏的质量 ②向量筒中倒入适量水,读示数 ③将杏放入量筒中,浸没在水中,读示数
数据 21.2 g 40 mL 60 mL
浮沉条件及应用
[考查1] [物理与社会发展] 094型战略核潜艇是我国自主研发的核潜艇,下列有关该潜艇,说法正确的是( )
A.核潜艇通过改变浮力大小来实现上浮和下沉
B.浸没在水中的核潜艇上浮时,所受浮力会逐渐变大
C.浸没在水中的核潜艇下潜时,所受浮力大于自身重力
D.漂浮在水面的核潜艇所受的浮力与自身重力是一对平衡力
D
[考查2] (2022北京)甲、乙、丙三个小球的质量m和体积V如下表所示。将它们浸没在水中释放,在其稳定后,三个小球所受的浮力分别为F甲、
F乙和F丙。下列判断正确的是( )
B
小球 甲 乙 丙
m/g 30 40 54
V/cm3 60 50 20
A.F甲>F乙>F丙 B.F乙>F甲>F丙
C.F丙>F乙>F甲 D.F甲>F丙>F乙
[衍生子题]
1.(2022日照)成语“沉李浮瓜”的意思是吃在冰水里浸过的李子和瓜,形容夏天消暑的生活。“李子在水里下沉,瓜浮在水面”,从物理学的角度分析,下列判断正确的是( )
A.李子的质量大于瓜的质量
B.李子的体积小于瓜的体积
C.李子受到的重力大于瓜受到的重力
D.李子的密度大于水的密度,水的密度大于瓜的密度
D
2.如图所示,将总质量为5 g的装有适量水的玻璃小瓶瓶口朝下,使其漂浮在大塑料瓶内的水面上,即可制成浮沉子,此时小瓶受到的浮力为
　 　N,如果增大手对塑料瓶的握力,小瓶将会下沉,小瓶内的气压将　 　(选填“变大”“变小”或“不变”),下沉时小瓶受到的浮力　 　(选填“大于”“小于”或“等于”)重力。
0.05
变大
小于
[考查3] 两同学分别在底端封闭的两支相同吸管中装入不同质量的细沙,制成了A、B两支密度计,放入同一个盛有水的烧杯中,静止后如图所示。下列说法正确的是( )
A.密度计A所受浮力较小
B.密度计B所受重力较小
C.两密度计底部所受水的压强相等
D.两密度计在水面处的刻度值不同
A
[衍生子题]
如图所示,将同一支密度计分别插入盛有不同液体的甲、乙两个相同容器中。当密度计静止时,两容器中液面恰好相平,如图所示。下列说法正确的是( )
A.乙容器中液体密度大
B.乙容器底部受到的液体压强较小
C.乙容器中密度计受到的浮力较小
D.乙容器对水平桌面的压强较大
B
浮力的计算
[考查1] 如图所示,棱长为20 cm的正方体放入水中,正方体浸入水中的深度为10 cm,已知水的密度为 1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。求:
(1)水对正方体下表面的压强。
解析:(1)正方体浸入水中的深度为h=10 cm=0.1 m,
水对正方体下表面的压强
p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.1 m=1 000 Pa。
答案:(1)1 000 Pa
(2)正方体受到的浮力。
解析:(2)正方体排开的水的体积
V排=Sh=(20 cm)2×10 cm=4 000 cm3=4×10-3 m3,
正方体受到的浮力
F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×4×10-3 m3=40 N。
答案:(2)40 N
(3)正方体的密度。
答案:(3)0.5×103 kg/m3
[考查2] (2023巨野一模)某同学设计了如图所示的实验方案,测量一质地均匀的物块体积。他将物块放入装有水的容器中,物块静止时如图
(甲)所示,此时容器中水的深度为35 cm,物块底面距容器底20 cm。物块的底面积是20 cm2(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)。
(1)求如图(甲)中,水对物块底部的压强。
(2)求如图(甲)中,物块受到水的浮力。
解析:(1)由题意可得,物块底部所处水的深度h=35 cm-20 cm=15 cm= 0.15 m;图(甲)中水对物块底部的压强p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×
10 N/kg×0.15 m=1 500 Pa。
(2)浮力的实质是物体上下表面受到的液体的压力差,物块的上表面受到水的压力为0,所以物块下表面受到的压力即物块受到的浮力,所以物块受到的浮力F=pS=1 500 Pa×20×10-4 m2=3 N。
答案:(1)1 500 Pa　(2)3 N
(3)当对物块施加一竖直向下的1 N压力时,物块恰好浸没水中处于静止状态,如图(乙)所示,求物块的体积大小。
答案:(3)0.000 4 m3
计算浮力的四种方法
成因法:F浮=F向上-F向下
称重法:F浮=G-F
阿基米德原理法:F浮=G排=m排g=ρ液gV排
平衡法:F浮=G物=m物g=ρ物gV物
注:悬浮时,V排=V物;漂浮时V排实验　探究浮力大小与哪些因素有关(2022年版课标必做实验)
[实验器材]弹簧测力计、烧杯、不同种类的液体、标准物体。
[实验装置]
[设计实验]
(1)实验中用称重法求浮力:F浮=　 　。
(2)控制变量法的应用
①探究浮力与排开液体体积的关系:控制　 　相同而排开液体的体积不同。
②探究浮力与液体密度的关系:控制物体　 　相等而液体密度不同。
③探究浮力的大小与物体浸没深度的关系:控制液体的密度和排开液体的体积相同而　 　不同,发现浮力的大小与浸没的深度无关。
(3)换用不同的物体和液体多次实验的目的:验证结论是否具有普遍性。
G-F
液体密度
排开液体的体积
浸没的深度
[实验结论]
浸在液体中的物体所受浮力的大小,与它排开液体的体积和　 　 .有关;物体排开液体的体积越大,液体的密度越大,物体所受的浮力
越　 　。
[实验拓展]
(1)利用测量数据求物体的密度和液体的密度。
①液体密度的计算:　 。
②物体密度的计算:　 　。
液体的密度
大
(2)判断、计算液体对直圆筒容器底压强的变化:容器内液面上升的高
度h=　 　,压强的变化p=ρ液gh。
(3)如图所示为拉力F与圆柱体下表面到水面距离h的变化图象。
①两个关键点
a.h=0 cm(对应A点),圆柱体未浸入液体中,此时F=G=　 　N。
b.h=6 cm(对应B点),圆柱体刚好　 　液体中,此时F浮=G-F=2.2 N-0.6 N=1.6 N,圆柱体的高为　 　cm。
2.2
浸没
6
②两个关键段
a.AB段:圆柱体从开始浸入至完全浸入液体中,此过程中圆柱体排开液体的体积逐渐　 　,所受浮力逐渐　 　,拉力F逐渐　 　。
b.BC段:圆柱体浸没在液体中,深度增大,但排开液体的体积　 　,所受浮力　 　,拉力F也　 　。
(4)探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系。
①溢水杯的使用:实验前应将溢水杯　 　,保证物体排开的液体全部流入小桶。
②实验步骤的补充
a.测出空桶的重力G桶。
增大
增大
减小
不变
不变
不变
装满水
b.测出物体的重力G。
c.将物体　 　在溢水杯中,读出弹簧测力计的示数F,物体所受浮力F浮=G-F。
d.测出　 　,则物体排开水的重力G排=G水+桶-G桶。
③实验误差分析
a.先将物体放入液体中测拉力,再测物体的重力,则物体会沾液体,所测重力偏大,所测浮力偏　 　。
b.先测桶和排开液体的重力,再测桶的重力,则桶沾有液体,所测重力偏大,所测排开液体的重力偏　 　。
④实验中换用不同液体或不同的物体进行多次测量的目的:　 .
　。
浸没
小桶和水的总重力
大
小
使实验结
论具有普遍性
例题为了“探究浮力大小与哪些因素有关”,小高设计了如图所示实 验,请依据实验回答问题。
[基础练]
(1)比较图a、b、c可知,物体浸在水中的体积越大,受到的浮力　 　。
(2)比较图a、d、　 　可知,物体所受浮力的大小与液体的密度有关。
(3)比较图a、　 　、　 　可知,物体所受浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
越大
e
c
d
(4)若圆柱形容器的底面积为100 cm2,在图c中,当物体浸没后,水对容器底的压强增加了　 　Pa。
(5)同组的小明想知道浮力的大小与物体的形状是否有关,于是他找来了一块橡皮泥,把橡皮泥捏成不同形状,先后放入水中,发现有的漂浮在水面上,有的下沉。由此他得出结论:浮力的大小与物体的形状有关。请指出小明实验方法的错误之处:　 .
　。
(6)由图中的实验数据可知,盐水的密度为　 　kg/m3。
200
没有控制橡皮泥浸入液体的体积
相同
1.2×103
[拓展练]
(7)如果在实验中不小心使图e中的物体接触了容器底且与容器底有力的作用,此时测量出的盐水密度将　 　(选填“偏大”“偏小”或“不变”),原因是　 .
.
　。
偏大
因为容器底对物体有支持力,弹簧测力计示数变小,
根据F浮=G-F可知,物体在盐水中受到的浮力测量值偏大,V排不变,由
(8)实验中由于握着弹簧测力计的手臂易晃动,导致弹簧测力计示数不稳定,读数困难。请你写出一种改进措施:　 .
.
　。
(9)如图是小明小组根据记录的实验数据绘制出的弹簧测力计示数F与物体下降高度h关系的图象。
将盛有适量液体的烧杯放在铁架台上,把弹簧测力计固定在铁圈上,通过改变铁圈的高度来改变物体浸在液体中的体积
①物体浸没前的过程中,弹簧测力计示数逐渐变小,说明浮力大小逐渐
　 　。据此,小明认为物体受到的浮力随浸入水中深度的增大而增大;而同组的小华则认为浮力随浸入水中的体积增大而增大,根据物体浸没前的图象,你认为下列说法正确的是　 　;
A.只有小明的观点合理 B.只有小华的观点合理
C.两人的观点都不合理 D.两人的观点都合理
②接下来他们继续实验,增大物体浸没在水中的深度,发现弹簧测力计的示数始终不变,据此可得出　 　的观点不具有普遍性,这个过程中金属块受到的浮力F浮=　 　N。
变大
D
小明
3

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