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第十五讲　浮力　阿基米德原理
考点1浮力
　微警示浸在液体中的物体不一定都受到浮力,当物体与容器底部紧密接触时,物体不受液体向上的压力,此时物体不受浮力。
考点2阿基米德原理
　微警示“浸入”包含两层含义
(1)物体部分浸入液体中,此时V排【教材素材 基础题】
命题点1 浮力
1.(八下P64图10.1-3原创)(1)将铝块悬挂在弹簧测力计下,读出弹簧测力计的示数F1,这就是铝块受到的　重　力。
(2)将铝块浸没在水中,发现弹簧测力计示数　变小　,记下此时示数F2。
(3)利用上述测量的物理量,写出铝块所受浮力的表达式F浮=　F1-F2　。
命题点2 阿基米德原理
2.(八下P81T5改编)一个在节日放飞的气球,体积是20 m3,气球在地面附近受到的浮力为　258　N。(空气的密度为1.29 kg/m3,g取10 N/kg)
3.(八下P72T3改编)在弹簧测力计下悬挂一个金属零件,测力计示数是7.5 N。当把零件浸没在密度为0.8×103 kg/m3的油中时,测力计的示数是6.7 N,则金属零件受到的浮力是　0.8　N,其体积是　10-4　m3。(g取10 N/kg)
考点1阿基米德原理及其应用(重点)
例题1 一石块在空气中称时,弹簧测力计的示数是5 N,浸没在水中称时,弹簧测力计的示数为2 N,浸没在另一种液体中时,弹簧测力计的示数是1.4 N,已知ρ水=1.0×103 kg/m3,则:
(1)石块在水中受到的浮力是多大
(2)石块密度是多大
(3)另一种液体的密度是多大
(4)若将石块浸没在酒精中,弹簧测力计的示数是多大 (ρ酒精=0.8×103 kg/m3)
解:(1)由题意可知石块所受重力G=5 N;
石块在水中受到的浮力:
F浮=G-F拉=5 N-2 N=3 N。
(2)由G=mg得石块的质量:
m===0.5 kg;
由F浮=ρ水gV排可得石块排开水的体积:
V排===3×10-4 m3;
因为石块浸没在水中,则石块的体积:
V=V排=3×10-4 m3,
石块的密度:
ρ==≈1.67×103 kg/m3。
(3)石块受到另一种液体的浮力:
F浮'=G-F拉'=5 N-1.4 N=3.6 N;
由F浮'=ρ液体gV排可得液体的密度:
ρ液体===1.2×103 kg/m3。
(4)石块浸没在酒精中受到的浮力:
F浮″=ρ酒精gV排=0.8×103 kg/m3×10 N/kg×3×10-4 m3=2.4 N;
弹簧测力计的示数:
F拉″=G-F浮″=5 N-2.4 N=2.6 N。
解题模板
公式有变形,变形有条件,对应求解即可:
(1)隐含条件:“浸没”——V排=V物。
(2)求浮力:F浮=G排=m排g=ρ液gV排
(包含三种情况:已知G排、已知m排、已知ρ液、V排)。
(3)求体积:V排=。
(4)求密度:ρ液=。
【训练1】(2023·怀化中考)物理实验室里,同学们正在认真地完成“探究浮力的大小跟排开液体重力的关系”的实验。小明将重5 N的物体浸没水中后,弹簧测力计的示数如图所示。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g=10 N/kg)
(1)求水对物体的浮力大小;
(2)求该物体的体积。
解:(1)由图知,弹簧测力计的分度值为0.2 N,物体浸没在水中静止时测力计的示数F示=2.6 N,则物体受到的浮力:
F浮=G-F示=5 N-2.6 N=2.4 N;
(2)物体浸没在水中时排开水的体积和自身的体积相等,由F浮=ρgV排得,该物体的体积:
V=V排===2.4×10-4 m3。
考点2浮力相关的图像解读(重点)
例题2 如图甲所示,水平桌面上放置底面积为100 cm2、质量为500 g的圆筒,筒内装有20 cm深的某液体。弹簧测力计下悬挂底面积60 cm2、高为10 cm的圆柱体,从液面逐渐浸入直至完全浸没,弹簧测力计示数F随圆柱体浸入液体的深度h的变化关系如图乙所示。(可以忽略圆筒的厚度,过程中液体没有从筒中溢出),g取10 N/kg,求:
(1)圆柱体完全浸没时受到液体的浮力是多少
(2)筒内液体密度是多少
(3)当圆柱体完全浸没时,圆筒对桌面的压强是多少
(4)圆柱体的密度是多少
(5)刚好完全浸没在液体中时,圆柱体的下底面受到的液体压强是多少
(6)圆柱体从液面逐渐浸入直至浸没在液体中,液体对容器底的压强增加了多少
(7)剪断细绳后,圆柱体将会沉底。沉到圆筒底部后,圆柱体对圆筒底部的压强是多少
解题模板
(1)析图:明确图像中各段、各交点的物理意义,并用物理量符号对应。
(2)选公式对应求解:
①固体压强计算:p===。
②液体压强计算:p=ρgh。
③称重法计算浮力:F浮=G-F拉。
④阿基米德原理计算浮力:
F浮=G排=m排g=ρ液gV排
解:(1)由图像知,当h=0时,弹簧测力计的示数为17.4 N,圆柱体的重力等于弹簧测力计的示数,则G=17.4 N;当h≥10 cm时,弹簧测力计的示数不变,说明此时浮力不变,圆柱体完全浸没,此时圆柱体受到的拉力F拉=12 N;圆柱体浸没在液体中时受到的浮力:F浮=G-F拉=17.4 N-12 N=5.4 N
(2)圆柱体浸没在液体中,排开液体的体积:
V排=V=60 cm2×10 cm=600 cm3=6×10-4 m3
由F浮=ρ液gV排得液体的密度:
ρ液===0.9×103 kg/m3
(3)液体的体积:V液=100 cm2×20 cm=2 000 cm3=2×10-3 m3
液体的质量:m液=ρ液V液=0.9×103 kg/m3×2×10-3 m3=1.8 kg
将圆柱体、圆筒、液体看作一个整体,圆筒对桌面的压力:F=(m液+m筒)g+G-F拉=(1.8 kg+0.5 kg)×10 N/kg+17.4 N-12 N=28.4 N
受力面积:S=100 cm2=0.01 m2
圆筒对桌面的压强:
p===2 840 Pa
(4)圆柱体的质量:m===1.74 kg
其密度:ρ柱===2.9×103 kg/m3
(5)p'=ρ液gh=0.9×103 kg/m3×10 N/kg×0.10 m=900 Pa;或者根据浮力产生的原因可知,刚好完全浸没在液体中时圆柱体的下底面受到的液体压力F'=F浮=5.4 N,则压强:
p'===900 Pa
(6)圆柱体从液面逐渐浸入直至浸没在液体中,液体增加的深度:
Δh===0.06 m
液体对容器底增加的压强:Δp=ρ液g·Δh=0.9×103 kg/m3×10 N/kg×0.06 m=540 Pa
(7)沉到圆筒底部后,圆柱体对圆筒底部的压力:F″=G-F浮=17.4 N-5.4 N=12 N
对圆筒底部的压强:
p″===2 000 Pa
【训练2】(2024·自贡中考)自贡某初级中学物理科技小组的同学们用弹簧测力计悬挂一实心长方体不吸水砖块,使其缓慢匀速下降,并将其浸入平静的游泳池水中,如图甲所示。弹簧测力计的示数F与砖块下底面下降高度h的变化关系如图乙所示,忽略砖块浸入水中时游泳池水面高度的变化,已知g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3,p大气=1.013×105 Pa,求:
(1)砖块完全浸没在水中时所受浮力的大小。
(2)砖块的密度。
(3)砖块刚好完全浸没时,其下底面所受的压强。
解:(1)图像可知,当h为0~40 cm时,弹簧测力计示数为54 N,此时砖块处于空气中,根据二力平衡条件可知,砖块的重力G=F拉1=
54 N;由图像可知,深度大于70 cm时,弹簧测力计示数24 N不变,此时砖块浸没水中,则砖块浸没时受到的浮力F浮=G-F拉2=54 N-24 N=30 N;
(2)因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,所以,由F浮=ρ液gV排可得,砖块的体积V=V排===3×10-3 m3,
砖块的质量: m===5.4 kg,
砖块的密度:ρ===1.8×103 kg/m3;
(3)由图像可知,砖块刚浸没时底部所处的深度:
h=70 cm-40 cm=30 cm=0.3 m,
砖块下底面受到水的压强:p水=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.3 m=3 000 Pa,
其下底面所受的压强:
p=p水+p大气=3 000 Pa+1.013×105 Pa=1.043×105 Pa。
实验1探究浮力的大小与哪些因素有关
【图·过实验】
图示过程
实验 方法 转换法 通过弹簧测力计的示数变化来说明浮力大小的变化(F浮=G物-F)
控制 变量法 控制物体浸在液体中的体积,改变液体的密度 结论1:物体在液体中所受浮力的大小跟液体的密度有关
控制液体密度不变,改变物体浸在液体中的体积 结论2:物体在液体中所受浮力的大小跟它浸在液体中的体积有关
评估 1.要等弹簧测力计指针静止后再读数,且视线要与刻度面垂直 2.选用不同液体进行多次实验的目的:避免实验结论的偶然性,使结论具有普遍性
【全·通考点】
典题1 如图所示是晓东和几个同学“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验装置和实验过程中弹簧测力计挂着同一圆柱体的示数。(g取10 N/kg)
基础点
(1)圆柱体浸没在水中时所受的浮力为　2　N。
(2)分析图中乙、丙两图实验数据初步可得:物体所受的浮力大小与　排开液体的体积　有关。
(3)分析　丁、戊　两图可知,浸在液体中的物体所受浮力大小跟液体密度有关,密度越大,物体所受浮力也越　大　。
(4)分析图丙、丁可知,浮力大小跟物体浸没在水中的深度　无关　(选填“有关”或“无关”),但是晓东联想:在游泳池里,人越往下蹲感觉到水向上托自己的力越大,物体所受的浮力与物体浸入水中的深度有关,对该现象合理的解释是　在游泳池里,人越往下蹲排开水的体积越大,人受到的浮力越大　。
能力点
(5)当物体从接触水面开始,到浸没于水中,直至浸没到更深位置(未触底),在图己中能表示出此过程物体所受浮力F与浸入水中深度h关系的图线是　②　(选填“①”或“②”)。
(6)【问题】某同学还想知道浮力大小是否与物体的形状有关。于是,该同学进行了如下探究。
【证据】该同学用一块橡皮泥(不吸水)、一个弹簧测力计、烧杯、水和细线,按如下步骤进行实验。
①如图a所示,用弹簧测力计测出橡皮泥的重力为　4　N;
②如图b所示,将橡皮泥捏成实心长方体浸没在水中,读出弹簧测力计的示数;
③如图c所示,将同一块橡皮泥捏成实心圆柱体浸没在水中,读出弹簧测力计的示数;
④如图d所示,将同一块橡皮泥捏成实心球体浸没在水中,读出弹簧测力计的示数。
【解释】
①图b中橡皮泥受到的浮力大小为　2　N;
②由以上实验可知,浮力大小与物体的形状　无关　。
【交流】
①本实验在其他因素都相同的前提下,只改变物体的形状来进行探究。在物理学中,这种研究方法称为　控制变量法　。
②若用刻度尺和弹性较好的橡皮筋来替代弹簧测力计,能否完成本实验的探究 　能　。
实验2探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
【图·过实验】
图示过程
实验 核心 测量原理 利用“称重法”测量浮力:F浮=G-F示
操作要点 1.溢水杯中必须盛满水,其目的是:保证物体排开的液体全部流入小桶 2.溢水杯盛满水的方法:缓慢往溢水杯中注水,直到溢水杯内有水溢出
实验结论 浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开液体所受的重力,即
评估 1.如果先测量盛有水后小桶的总重力,再测空桶的重力,会因小桶内壁有水残留而使所测排开的液体重力偏小 2.测重力时,不能先将物体浸没在水中,再将物体拿出读数,会因物体沾水而使所测物体的重力偏大 3.G排略小于F浮的原因:①溢水杯中水未装满;②物体排开的水不能全部流入小桶内 4.换用不同液体或物体多次实验是为了得到普遍性的结论
【全·通考点】
典题2 下列A、B、C、D四幅图是某小组同学“探究浮力的大小与排开水所受重力关系”的过程情景,请根据图示完成下面的填空。
基础点
(1)实验中所用圆柱体的重力为　4　N。
(2)在情景图B中存在的错误是　溢水杯未注满水　。
(3)纠正错误后,继续实验,在情景图C中,圆柱体受到的浮力F浮=　1　N。
(4)圆柱体排开的水所受的重力G排=　1　N。
(5)实验结果表明:浸在水中的物体受到的浮力　等于　物体排开的水所受到的重力。
(6)纠正错误后,圆柱体从刚接触水面到全部浸没水中,水对溢水杯底的压强　保持不变　(选填“逐渐增大”“逐渐减小”或“保持不变”)。
能力点
(7)小红利用上述实验中的器材和木块,探究“漂浮在液面上的物体所受浮力的大小是否遵循阿基米德原理”,实验过程中　C　步骤不需要弹簧测力计。(选填“A”“B”“C”或“D”)
(8)小明还想用如图所示装置验证阿基米德原理:(g取10 N/kg)
①将装满水的溢水杯放在升降台上,用升降台来调节溢水杯的高度。当逐渐调高升降台时,小明发现随着重物浸入水中的体积变大,弹簧测力计甲的示数变小,此时弹簧测力计乙的示数会　变大　(选填“变大”“变小”或“不变”),若它们的变化量相等,则证明F浮=G排;
②在图中,已知重物是底面积为100 cm2,高为8 cm,重为10 N的实心长方体,从重物刚接触水面开始,将升降台缓慢上升6 cm,则重物最终浸入的深度为
　4　cm(弹簧测力计每1 N的刻度线间距为0.5 cm)。
题组一: 探究浮力的大小与哪些因素有关
1.(2024·重庆B中考)小渝和同学们利用一长方体物块来探究影响浮力大小的因素。
(1)将物块竖放后挂在弹簧测力计上,测出物块的重力为2.7 N,然后将物块部分浸入水中,发现测力计示数减小的同时水面升高了,说明物块受到了竖直向　上　的浮力,并且水对容器底部的压强与放入物块前相比　增大　。当测力计示数如图甲所示时,浮力为　0.3　N。
(2)接下来小渝继续按图乙、丙、丁所示进行实验,由甲、乙、丙的数据可知:在同种液体中,物体排开液体的体积　越大　,浮力越大;由丙、丁的数据可知:物体浸没在同种液体中时所受浮力大小跟深度　无关　。
(3)然后将物块浸没在盐水中如图戊所示,分析数据可知:浮力大小与液体的密度有关。并通过计算得出所用盐水密度为　1.1　g/cm3;
若在实验前,弹簧测力计的指针在零刻度线以下,并未调零,则算出的盐水密度　不变　(选填“偏大”“不变”或“偏小”)。
(4)同组的小王同学还想进一步探究:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度是否有关 于是他将物块横放后挂在弹簧测力计下,使其露出水面高度与图乙相同,测力计示数为2.3 N,与乙图数据对比,小王得出结论:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度有关。你认为该方案是否合理,并说明理由:　不合理,没有控制物体排开液体的体积相同　。
题组二:探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
2.(2023·烟台中考)某实验小组为了研究浮力大小与物体排开液体重力的关系,进行了下面的实验,如图所示。
(1)实验过程中,利用哪些步骤能够计算出物体所受的浮力大小 　②和③　。哪些能够计算出物体排开液体的重力大小 　①和④　。(用图中的序号表示)
(2)通过实验数据可以发现,浮力大小与物体排开的液体所受的重力有什么关系 　相等　。
(3)为了使结论具有普遍性,该小组还应该进行怎样的操作 　换用不同的液体和物体多次实验　。
(4)另外一个小组进行实验后,发现浮力大小与物体排开液体重力不相等,在排除误差因素的情况下,出现这个结果的原因可能是什么 (写出一条即可)　烧杯中的液体没有装满(或物体碰到烧杯壁)　。
题组三:阿基米德原理及其应用
3.(2024·河南中考)宋朝的怀丙利用浮船打捞铁牛,展现了我国古人的智慧。图为打捞过程示意图,先将陷在河底的铁牛和装满泥沙的船用绳索系在一起,再把船上的泥沙铲走,铁牛就被拉起,然后把船划到岸边,解开绳索卸下铁牛,就可将铁牛拖上岸。船在图中甲、乙、丙三个位置所受浮力为F甲、F乙、F丙,下列判断正确的是(B)
A.F甲=F乙=F丙　　　　　 B.F甲>F乙>F丙
C.F甲=F乙>F丙 D.F甲4.(2024·成都中考)小李同学想估算空气对自己的浮力大小,采集的数据有:自己的体重、自己的密度(与水接近,约为1.0×103 kg/m3)、空气的密度(约为1.3 kg/m3)。则空气对小李的浮力大小约为(B)
A.0.006 N B.0.6 N
C.60 N D.600 N
5.(2024·黑龙江中考)美丽鸡西是石墨之都,研学小组为了测量石墨的密度,用弹簧测力计测得石墨样品重是4.8 N,然后将其逐渐浸入水中,浸没后弹簧测力计示数是2.8 N,样品的质量是　0.48　kg,样品的密度为　2.4×103　kg/m3。(ρ水=1.0×
103 kg/m3,g取10 N/kg)
6.(2025·上海中考)“梦想号”潜水艇,在执行某次科考任务时,排开40 000 m3的水,求该潜艇受到的浮力F浮。(g取10 N/kg)
解:根据阿基米德原理可知,潜艇受到的浮力为:F浮=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×
10 N/kg×4×104m3=4×108 N。
7.(2023·赤峰中考)小亮同学在测量浮力时发现:金属块浸没在密度不同的液体中,测力计示数不同。于是,他用测力计和重为4 N、体积为1×10-4 m3的金属块,组装成密度计,将金属块浸没在不同液体中静止,来探究液体密度与测力计示数的对应关系。(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
(1)如图所示,金属块浸没在水中静止,受到的浮力是多少
(2)若将此时测力计指针所指刻度标为1.0×103 kg/m3,这条刻度线的刻度值是多少牛
(3)该液体密度计的0 kg/m3刻度标在　4　N处。这个液体密度计所能测量的液体密度值不能超过　4×103　kg/m3。
【解析】(1)金属块浸没在水中,V排=V金=1×10-4 m3,金属块受到的浮力为F浮=
ρ水V排g=1.0×103 kg/m3×1×10-4 m3×10 N/kg=1 N;
(2)若将此时测力计指针所指刻度标为1.0×103 kg/m3,这条刻度线的刻度值是
F示=G金-F浮=4 N-1 N=3 N;
(3)当该液体密度计的示数为0 kg/m3时,金属块应未浸入液体中,则这条刻度线的刻度值为F示'=G金=4 N;当金属块浸没在液体中测力计的示数为0时,所测量液体密度最大,此时F示″=G金-F浮″=0,则F浮″=G金=4 N,
此时液体的密度:
ρ液===4×103 kg/m3。
答案:(1)金属块浸没在水中静止,受到的浮力是1 N
(2)若将此时测力计指针所指刻度标为1.0×103 kg/m3,这条刻度线的刻度值是3 N
(3)4　4×103
跟踪诊断,请使用“梯级进阶训练”第十五讲　浮力　阿基米德原理
考点1浮力
　微警示浸在液体中的物体不一定都受到浮力,当物体与容器底部紧密接触时,物体不受液体向上的压力,此时物体不受浮力。
考点2阿基米德原理
　微警示“浸入”包含两层含义
(1)物体部分浸入液体中,此时V排【教材素材 基础题】
命题点1 浮力
1.(八下P64图10.1-3原创)(1)将铝块悬挂在弹簧测力计下,读出弹簧测力计的示数F1,这就是铝块受到的 力。
(2)将铝块浸没在水中,发现弹簧测力计示数 ,记下此时示数F2。
(3)利用上述测量的物理量,写出铝块所受浮力的表达式F浮= 。
命题点2 阿基米德原理
2.(八下P81T5改编)一个在节日放飞的气球,体积是20 m3,气球在地面附近受到的浮力为 N。(空气的密度为1.29 kg/m3,g取10 N/kg)
3.(八下P72T3改编)在弹簧测力计下悬挂一个金属零件,测力计示数是7.5 N。当把零件浸没在密度为0.8×103 kg/m3的油中时,测力计的示数是6.7 N,则金属零件受到的浮力是 N,其体积是 m3。(g取10 N/kg)
考点1阿基米德原理及其应用(重点)
例题1 一石块在空气中称时,弹簧测力计的示数是5 N,浸没在水中称时,弹簧测力计的示数为2 N,浸没在另一种液体中时,弹簧测力计的示数是1.4 N,已知ρ水=1.0×103 kg/m3,则:
(1)石块在水中受到的浮力是多大
(2)石块密度是多大
(3)另一种液体的密度是多大
(4)若将石块浸没在酒精中,弹簧测力计的示数是多大 (ρ酒精=0.8×103 kg/m3)
解题模板
公式有变形,变形有条件,对应求解即可:
(1)隐含条件:“浸没”——V排=V物。
(2)求浮力:F浮=G排=m排g=ρ液gV排
(包含三种情况:已知G排、已知m排、已知ρ液、V排)。
(3)求体积:V排=。
(4)求密度:ρ液=。
【训练1】(2023·怀化中考)物理实验室里,同学们正在认真地完成“探究浮力的大小跟排开液体重力的关系”的实验。小明将重5 N的物体浸没水中后,弹簧测力计的示数如图所示。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g=10 N/kg)
(1)求水对物体的浮力大小;
(2)求该物体的体积。
考点2浮力相关的图像解读(重点)
例题2 如图甲所示,水平桌面上放置底面积为100 cm2、质量为500 g的圆筒,筒内装有20 cm深的某液体。弹簧测力计下悬挂底面积60 cm2、高为10 cm的圆柱体,从液面逐渐浸入直至完全浸没,弹簧测力计示数F随圆柱体浸入液体的深度h的变化关系如图乙所示。(可以忽略圆筒的厚度,过程中液体没有从筒中溢出),g取10 N/kg,求:
(1)圆柱体完全浸没时受到液体的浮力是多少
(2)筒内液体密度是多少
(3)当圆柱体完全浸没时,圆筒对桌面的压强是多少
(4)圆柱体的密度是多少
(5)刚好完全浸没在液体中时,圆柱体的下底面受到的液体压强是多少
(6)圆柱体从液面逐渐浸入直至浸没在液体中,液体对容器底的压强增加了多少
(7)剪断细绳后,圆柱体将会沉底。沉到圆筒底部后,圆柱体对圆筒底部的压强是多少
解题模板
(1)析图:明确图像中各段、各交点的物理意义,并用物理量符号对应。
(2)选公式对应求解:
①固体压强计算:p===。
②液体压强计算:p=ρgh。
③称重法计算浮力:F浮=G-F拉。
④阿基米德原理计算浮力:
F浮=G排=m排g=ρ液gV排
【训练2】(2024·自贡中考)自贡某初级中学物理科技小组的同学们用弹簧测力计悬挂一实心长方体不吸水砖块,使其缓慢匀速下降,并将其浸入平静的游泳池水中,如图甲所示。弹簧测力计的示数F与砖块下底面下降高度h的变化关系如图乙所示,忽略砖块浸入水中时游泳池水面高度的变化,已知g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3,p大气=1.013×105 Pa,求:
(1)砖块完全浸没在水中时所受浮力的大小。
(2)砖块的密度。
(3)砖块刚好完全浸没时,其下底面所受的压强。
实验1探究浮力的大小与哪些因素有关
【图·过实验】
图示过程
实验 方法 转换法 通过弹簧测力计的示数变化来说明浮力大小的变化(F浮=G物-F)
控制 变量法 控制物体浸在液体中的体积,改变液体的密度 结论1:物体在液体中所受浮力的大小跟液体的密度有关
控制液体密度不变,改变物体浸在液体中的体积 结论2:物体在液体中所受浮力的大小跟它浸在液体中的体积有关
评估 1.要等弹簧测力计指针静止后再读数,且视线要与刻度面垂直 2.选用不同液体进行多次实验的目的:避免实验结论的偶然性,使结论具有普遍性
【全·通考点】
典题1 如图所示是晓东和几个同学“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验装置和实验过程中弹簧测力计挂着同一圆柱体的示数。(g取10 N/kg)
基础点
(1)圆柱体浸没在水中时所受的浮力为 N。
(2)分析图中乙、丙两图实验数据初步可得:物体所受的浮力大小与 有关。
(3)分析 两图可知,浸在液体中的物体所受浮力大小跟液体密度有关,密度越大,物体所受浮力也越 。
(4)分析图丙、丁可知,浮力大小跟物体浸没在水中的深度 (选填“有关”或“无关”),但是晓东联想:在游泳池里,人越往下蹲感觉到水向上托自己的力越大,物体所受的浮力与物体浸入水中的深度有关,对该现象合理的解释是 。
能力点
(5)当物体从接触水面开始,到浸没于水中,直至浸没到更深位置(未触底),在图己中能表示出此过程物体所受浮力F与浸入水中深度h关系的图线是 (选填“①”或“②”)。
(6)【问题】某同学还想知道浮力大小是否与物体的形状有关。于是,该同学进行了如下探究。
【证据】该同学用一块橡皮泥(不吸水)、一个弹簧测力计、烧杯、水和细线,按如下步骤进行实验。
①如图a所示,用弹簧测力计测出橡皮泥的重力为 N;
②如图b所示,将橡皮泥捏成实心长方体浸没在水中,读出弹簧测力计的示数;
③如图c所示,将同一块橡皮泥捏成实心圆柱体浸没在水中,读出弹簧测力计的示数;
④如图d所示,将同一块橡皮泥捏成实心球体浸没在水中,读出弹簧测力计的示数。
【解释】
①图b中橡皮泥受到的浮力大小为 N;
②由以上实验可知,浮力大小与物体的形状 。
【交流】
①本实验在其他因素都相同的前提下,只改变物体的形状来进行探究。在物理学中,这种研究方法称为 。
②若用刻度尺和弹性较好的橡皮筋来替代弹簧测力计,能否完成本实验的探究 。
实验2探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
【图·过实验】
图示过程
实验 核心 测量原理 利用“称重法”测量浮力:F浮=G-F示
操作要点 1.溢水杯中必须盛满水,其目的是:保证物体排开的液体全部流入小桶 2.溢水杯盛满水的方法:缓慢往溢水杯中注水,直到溢水杯内有水溢出
实验结论 浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开液体所受的重力,即
评估 1.如果先测量盛有水后小桶的总重力,再测空桶的重力,会因小桶内壁有水残留而使所测排开的液体重力偏小 2.测重力时,不能先将物体浸没在水中,再将物体拿出读数,会因物体沾水而使所测物体的重力偏大 3.G排略小于F浮的原因:①溢水杯中水未装满;②物体排开的水不能全部流入小桶内 4.换用不同液体或物体多次实验是为了得到普遍性的结论
【全·通考点】
典题2 下列A、B、C、D四幅图是某小组同学“探究浮力的大小与排开水所受重力关系”的过程情景,请根据图示完成下面的填空。
基础点
(1)实验中所用圆柱体的重力为 N。
(2)在情景图B中存在的错误是 。
(3)纠正错误后,继续实验,在情景图C中,圆柱体受到的浮力F浮= N。
(4)圆柱体排开的水所受的重力G排= N。
(5)实验结果表明:浸在水中的物体受到的浮力 物体排开的水所受到的重力。
(6)纠正错误后,圆柱体从刚接触水面到全部浸没水中,水对溢水杯底的压强 (选填“逐渐增大”“逐渐减小”或“保持不变”)。
能力点
(7)小红利用上述实验中的器材和木块,探究“漂浮在液面上的物体所受浮力的大小是否遵循阿基米德原理”,实验过程中 步骤不需要弹簧测力计。(选填“A”“B”“C”或“D”)
(8)小明还想用如图所示装置验证阿基米德原理:(g取10 N/kg)
①将装满水的溢水杯放在升降台上,用升降台来调节溢水杯的高度。当逐渐调高升降台时,小明发现随着重物浸入水中的体积变大,弹簧测力计甲的示数变小,此时弹簧测力计乙的示数会 (选填“变大”“变小”或“不变”),若它们的变化量相等,则证明F浮=G排;
②在图中,已知重物是底面积为100 cm2,高为8 cm,重为10 N的实心长方体,从重物刚接触水面开始,将升降台缓慢上升6 cm,则重物最终浸入的深度为
cm(弹簧测力计每1 N的刻度线间距为0.5 cm)。
题组一: 探究浮力的大小与哪些因素有关
1.(2024·重庆B中考)小渝和同学们利用一长方体物块来探究影响浮力大小的因素。
(1)将物块竖放后挂在弹簧测力计上,测出物块的重力为2.7 N,然后将物块部分浸入水中,发现测力计示数减小的同时水面升高了,说明物块受到了竖直向 的浮力,并且水对容器底部的压强与放入物块前相比 。当测力计示数如图甲所示时,浮力为 N。
(2)接下来小渝继续按图乙、丙、丁所示进行实验,由甲、乙、丙的数据可知:在同种液体中,物体排开液体的体积 ,浮力越大;由丙、丁的数据可知:物体浸没在同种液体中时所受浮力大小跟深度 。
(3)然后将物块浸没在盐水中如图戊所示,分析数据可知:浮力大小与液体的密度有关。并通过计算得出所用盐水密度为 g/cm3;
若在实验前,弹簧测力计的指针在零刻度线以下,并未调零,则算出的盐水密度 (选填“偏大”“不变”或“偏小”)。
(4)同组的小王同学还想进一步探究:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度是否有关 于是他将物块横放后挂在弹簧测力计下,使其露出水面高度与图乙相同,测力计示数为2.3 N,与乙图数据对比,小王得出结论:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度有关。你认为该方案是否合理,并说明理由: 。
题组二:探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
2.(2023·烟台中考)某实验小组为了研究浮力大小与物体排开液体重力的关系,进行了下面的实验,如图所示。
(1)实验过程中,利用哪些步骤能够计算出物体所受的浮力大小 。哪些能够计算出物体排开液体的重力大小 。(用图中的序号表示)
(2)通过实验数据可以发现,浮力大小与物体排开的液体所受的重力有什么关系 。
(3)为了使结论具有普遍性,该小组还应该进行怎样的操作 。
(4)另外一个小组进行实验后,发现浮力大小与物体排开液体重力不相等,在排除误差因素的情况下,出现这个结果的原因可能是什么 (写出一条即可) 。
题组三:阿基米德原理及其应用
3.(2024·河南中考)宋朝的怀丙利用浮船打捞铁牛,展现了我国古人的智慧。图为打捞过程示意图,先将陷在河底的铁牛和装满泥沙的船用绳索系在一起,再把船上的泥沙铲走,铁牛就被拉起,然后把船划到岸边,解开绳索卸下铁牛,就可将铁牛拖上岸。船在图中甲、乙、丙三个位置所受浮力为F甲、F乙、F丙,下列判断正确的是( )
A.F甲=F乙=F丙　　　　　 B.F甲>F乙>F丙
C.F甲=F乙>F丙 D.F甲4.(2024·成都中考)小李同学想估算空气对自己的浮力大小,采集的数据有:自己的体重、自己的密度(与水接近,约为1.0×103 kg/m3)、空气的密度(约为1.3 kg/m3)。则空气对小李的浮力大小约为( )
A.0.006 N B.0.6 N
C.60 N D.600 N
5.(2024·黑龙江中考)美丽鸡西是石墨之都,研学小组为了测量石墨的密度,用弹簧测力计测得石墨样品重是4.8 N,然后将其逐渐浸入水中,浸没后弹簧测力计示数是2.8 N,样品的质量是 kg,样品的密度为 kg/m3。(ρ水=1.0×
103 kg/m3,g取10 N/kg)
6.(2025·上海中考)“梦想号”潜水艇,在执行某次科考任务时,排开40 000 m3的水,求该潜艇受到的浮力F浮。(g取10 N/kg)
7.(2023·赤峰中考)小亮同学在测量浮力时发现:金属块浸没在密度不同的液体中,测力计示数不同。于是,他用测力计和重为4 N、体积为1×10-4 m3的金属块,组装成密度计,将金属块浸没在不同液体中静止,来探究液体密度与测力计示数的对应关系。(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
(1)如图所示,金属块浸没在水中静止,受到的浮力是多少
(2)若将此时测力计指针所指刻度标为1.0×103 kg/m3,这条刻度线的刻度值是多少牛
(3)该液体密度计的0 kg/m3刻度标在 N处。这个液体密度计所能测量的液体密度值不能超过 kg/m3。

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