浙教版科学中考复习系列——浮力(课件 59张ppt)

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浙教版科学中考复习系列——浮力(课件 59张ppt)

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(共59张PPT)
中考复习系列-浮力
浙教版科学
教学目标
基础概念
实验探究
解题策略
浮力
阿基米德原理
物体的浮沉条件
浮沉条件的应用
测量浮力
探究阿基米德原理
比较浮力大小的方法
计算浮力大小方法
模块训练
考点1 浮力
考点2 阿基米德公式应用
考点3 浮沉条件的应用
考点4 浮力的综合计算
01
04
03
02
浮力
01
浸在液体(气体)中的物体受到液体(气体)向上的托力
定义
03
浸在液体中的物体,其上、下表面受到液体对它的压力差
产生原因
02
竖直向上
方向
基础概念
阿基米德原理
01
浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力,浮力大小等于它排开的液体所受到的重力
内容
03
浮力的大小只与ρ液和V排有关
影响浮力的因素
02
F浮=G排=m排g=ρ液gV排
公式
基础概念
物体的浮沉条件
基础概念
浮沉条件的应用
基础概念
01
采用空心法,增大体积,使得它排开更多的水,从而增大浮力。F浮=G总
轮船
03
气球:充密小于空气的气体,上升时气球的总重力小于浮力
飞艇:靠改变自身重力来实现沉浮
气球和飞艇
02
浸没在水中后排水体积不变,靠改变自身重力来实现沉浮
添加标题
04
漂浮时密度计所受浮力不变,F浮=G。
液体密度不同,密度计排开液体的体积不同,液面所对应的位置也就不同,刻度上小下大,刻度不均匀
密度计
实验探究
实验过程:
(1)测量物体在空气中的重力
用调好的弹簧测力计吊起物体,记录弹簧测力计的示数G1
(2)测量物体浸入液体后的拉力
将物体用调好的弹簧测力计吊起,使物体完全浸没在液体中,记录此时弹簧测力计的示数F1
(3)计算浮力大小
根据公式F浮=G F拉,计算物体所受浮力 F浮=G1 F1
称量法测浮力
实验探究
实验过程:
(1)测量物体的重力
用细线悬挂物体,通过弹簧测力计测出其在空气中的重力G。
(2)测物体在清水中浸入一半体积受到的浮力
将物体一半体积浸入装有清水的烧杯中,确保不触碰容器底部或侧壁,待测力计示数稳定后,记录拉力F1,计算浮力。F浮1=G F1
(3)测物体在水中完全浸没受到的浮力
将其完全浸入水中,记录测力计示数F2,计算浮力F浮2=G F2
(4)比较浮力差异
对比两次浮力计算结果:
F浮1<F浮2,说明浮力大小与排开液体的体积有关
实验结论:物体V排越大,物体所受浮力越大
探究浮力与排开液体的体积V排的关系
实验探究
实验过程:
(1)测量物体的重力
用细线悬挂物体,通过弹簧测力计测出其在空气中的重力G。
(2)测物体在清水中受到的浮力
将物体完全浸入装有清水的烧杯中,确保不触碰容器底部或侧壁,待测力计示数稳定后,记录拉力F1,计算浮力。F浮1=G F1
(3)测物体在盐水中受到的浮力
擦干物体表面残留液体后,将其完全浸入盐水中,同样避免触碰容器,记录测力计示数F2,计算浮力F浮2=G F2
(4)比较浮力差异
对比两次浮力计算结果:
若F浮1≠F浮2,说明浮力大小与液体密度有关
若F浮1=F浮2,则无关
实验结论:液体密度越大,物体所受浮力越大
探究浮力与液体的密度 ρ液的关系
解题策略
基于阿基米德原理的变量控制法
受通过物体平衡状态判断浮力关系:
漂浮/悬浮 :F浮=G物(浮力等于物体重力)。
下沉 :F浮上浮过程 :F浮>G物
该方法适用于比较同一物体在不同液体中的浮力。例如轮船从淡水驶入海水会上浮,说明海水密度更大导致浮力增加。
基于物体浮沉状态的比较法
复合参数的综合判断法
当ρ液ρ 液和V排V 排均不相等时,需结合其他方法:
称重法 :
F浮=G物 F拉F 浮=G 物 F 拉(拉力F拉为物体浸入液体时的测力计读数)。
受力平衡法 :
漂浮/悬浮时浮力等于重力。
沉底时浮力等于重力减去支持力。
压强差法 :
F浮=F向上 F向下F 浮=F 向上 F 向下,适用于规则几何体计算上下表面压力差。
1.解 同液体比较排量 :当液体密度(ρ液ρ 液 )相同时,排开液体体积(V排V 排)越大的物体受浮力越大。例如同体积铁块和木块浸没水中时,木块会上浮使V排V 排更大,故浮力更大。
2.同排量比较液体密度 :当V排V 排相同时(如相同体积物体浸没在不同液体),液体密度越大浮力越大。如鸡蛋在清水下沉、盐水中浮起即为此现象。
比较浮力大小的方法
解题策略
计算浮力的方法
解题策略
计算浮力的方法
02
考向1 探究阿基米德原理的实验
考向2 阿基米德原理的应用
阿基米德原理
01
考向1 浮力产生的原因
考向2 称重法测浮力
浮力
03
考向1 轮船与排水量
考向2 密度计
考向3 潜水艇
考向4 浮力称
考向5 其他类
浮沉条件的应用
04
考向1 结合函数图像
考向2 结合台秤示数
考向3 判断液面变化
浮力的综合计算
考点1 浮力
考向1 浮力产生的原因
1.(2023嘉兴模拟)取一只瓶口直径略小于乒乓球直径的透明塑料瓶,将瓶底切去后,塑料瓶倒立放置,将乒乓球放入瓶中,且保持瓶口朝下。往塑料瓶里注水,有少量水从瓶口流出,乒乓球静止不动;用手堵住瓶口,乒乓球向上运动。演示此实验主要用于( )
A.探究液体压强的特点
B.研究物体的沉浮条件
C.证明大气压强的存在
D.解释浮力产生的原因
考点1 浮力
考向1 浮力产生的原因
1.(2023嘉兴模拟)取一只瓶口直径略小于乒乓球直径的透明塑料瓶,将瓶底切去后,塑料瓶倒立放置,将乒乓球放入瓶中,且保持瓶口朝下。往塑料瓶里注水,有少量水从瓶口流出,乒乓球静止不动;用手堵住瓶口,乒乓球向上运动。演示此实验主要用于( D )
A.探究液体压强的特点
B.研究物体的沉浮条件
C.证明大气压强的存在
D.解释浮力产生的原因
考点1 浮力
考向1 浮力产生的原因
2.(2023宁波一模)小宁将一只去盖、去底的饮料瓶的瓶口朝下,把乒乓球(直径略大于瓶口直径)放入瓶内并注水,看到有少量水从瓶口流出,此时乒乓球静止不上浮(如图甲所示)。王亚平在“天宫课堂”中演示了浮力消失实验,将乒乓球放到水里以后,乒乓球不再上浮,而是停在水中(如图乙所示)。
(1)图甲中小宁所做实验乒乓球静止不上浮的原因是 (填序号)。
A.乒乓球不受浮力作用
B.乒乓球受到的浮力和重力是一对平衡力
(2)图乙中乒乓球静止不上浮,是因为浮力来源于 力引起的液体在不同深度的压力差。
考点1 浮力
考向1 浮力产生的原因
2.(2023宁波一模)小宁将一只去盖、去底的饮料瓶的瓶口朝下,把乒乓球(直径略大于瓶口直径)放入瓶内并注水,看到有少量水从瓶口流出,此时乒乓球静止不上浮(如图甲所示)。王亚平在“天宫课堂”中演示了浮力消失实验,将乒乓球放到水里以后,乒乓球不再上浮,而是停在水中(如图乙所示)。
(1)图甲中小宁所做实验乒乓球静止不上浮的原因是 B (填序号)。
A.乒乓球不受浮力作用
B.乒乓球受到的浮力和重力是一对平衡力
(2)图乙中乒乓球静止不上浮,是因为浮力来源于 重 力引起的液体在不同深度的压力差。
考点1 浮力
考向1 浮力产生的原因
3.(2024义乌模拟)某学习小组同学用一重为5N的物体、弹簧测力计、溢水杯等器材验证“阿基米德原理”。
(1)将溢水杯装满水,当物体一半体积浸入水中时,物体受到的浮力 (“大于”“等于”或“小于”)物体排开液体的重力。
(2)如图,当物体浸没在水中并静止时,弹簧测力计的读数为2N,物体下表面与
上表面受到的压力差为 N.
考点1 浮力
考向1 浮力产生的原因
3.(2024义乌模拟)某学习小组同学用一重为5N的物体、弹簧测力计、溢水杯等器材验证“阿基米德原理”。
(1)将溢水杯装满水,当物体一半体积浸入水中时,物体受到的浮力 等于 (“大于”“等于”或“小于”)物体排开液体的重力。
(2)如图,当物体浸没在水中并静止时,弹簧测力计的读数为2N,物体下表面与
上表面受到的压力差为 3 N.
考点1 浮力
考向2 称重法测浮力
4.(2023湖州模拟)某同学为了证明“浸在水中的物体所受的浮力大小与物体的体积有关”的观点是错误的,他利用如图所示的两个底面积相同、高度不同的金属块A、B(每格体积相等)和符合实验要求的弹簧测力计、烧杯、水等器材进行实验。
(1)以下是他的部分实验步骤,请补充完整。
①用弹簧测力计分别测量金属块A、B受到的重力并记录。
②在烧杯中装入适量的水,用弹簧测力计悬挂着金属块A,使金属块A三格体积浸入水中,静止时读出弹簧测力计的示数FA并记录。
③ ,静止时读出弹簧测力计的示数FB并记录。
④用公式 计算金属块所受浮力F浮A、F浮B并记录。
(2)金属块A、B体积不同时,F浮A (“=”或“≠”)F浮B,可以证明这个观点是错误的。
考点1 浮力
考向2 称重法测浮力
4.(2023湖州模拟)某同学为了证明“浸在水中的物体所受的浮力大小与物体的体积有关”的观点是错误的,他利用如图所示的两个底面积相同、高度不同的金属块A、B(每格体积相等)和符合实验要求的弹簧测力计、烧杯、水等器材进行实验。
(1)以下是他的部分实验步骤,请补充完整。
①用弹簧测力计分别测量金属块A、B受到的重力并记录。
②在烧杯中装入适量的水,用弹簧测力计悬挂着金属块A,使金属块A三格体积浸入水中,静止时读出弹簧测力计的示数FA并记录。
③ 用弹簧测力计悬挂着金属块B,使金属块B三格体积浸入水中 ,静止时读出弹簧测力计的示数FB并记录。
④用公式 F浮=G-F示 计算金属块所受浮力F浮A、F浮B并记录。
(2)金属块A、B体积不同时,F浮A = (“=”或“≠”)F浮B,可以证明这个观点是错误的。
考点1 浮力
考向2 称重法测浮力
5.(2023湖州)现将一杯子和木块(不吸水,密度为0.6×103kg/m3)以两种方式放入同一容器中(容器内水的质量保持不变)。如图所示,图1杯子开口向上,浮在水面上。图2杯子倒扣(里面充满水),木块紧贴杯底,一起悬浮在水中。两种情况下( )
A.木块所受浮力的大小相同
B.杯子所受浮力的大小相同
C.容器内水的深度相同
D.木块对杯子底部力的大小相同
考点1 浮力
考向2 称重法测浮力
5.(2023湖州)现将一杯子和木块(不吸水,密度为0.6×103kg/m3)以两种方式放入同一容器中(容器内水的质量保持不变)。如图所示,图1杯子开口向上,浮在水面上。图2杯子倒扣(里面充满水),木块紧贴杯底,一起悬浮在水中。两种情况下( A )
A.木块所受浮力的大小相同
B.杯子所受浮力的大小相同
C.容器内水的深度相同
D.木块对杯子底部力的大小相同
考点1 浮力
考向2 称重法测浮力
6.(2023衢州)小科通过研究得到“物体在液体中受到的浮力大小与液体密度、物体排开液体的体积有关,与物体浸入液体的深度无关”的结论,下列四组实验可以证明“物体受到的浮力大小与物体浸入液体的深度无关”的是( )
①测力计挂着浸在水中的铁块,慢慢下移,在铁块浸没前测力计示数逐渐变小
②测力计挂着浸没在水中的铁块,让铁块再下移一段距离测力计示数不变
③将两块相同的木块以横、竖不同的姿态放入水中,均漂浮在水面上
④将质量相同、形状各异的实心物体放入水中,均漂浮在水面上
A.只有②③
B.只有②④
C.只有②③④
D.①②③④
考点1 浮力
考向2 称重法测浮力
6.(2023衢州)小科通过研究得到“物体在液体中受到的浮力大小与液体密度、物体排开液体的体积有关,与物体浸入液体的深度无关”的结论,下列四组实验可以证明“物体受到的浮力大小与物体浸入液体的深度无关”的是( C )
①测力计挂着浸在水中的铁块,慢慢下移,在铁块浸没前测力计示数逐渐变小
②测力计挂着浸没在水中的铁块,让铁块再下移一段距离测力计示数不变
③将两块相同的木块以横、竖不同的姿态放入水中,均漂浮在水面上
④将质量相同、形状各异的实心物体放入水中,均漂浮在水面上
A.只有②③
B.只有②④
C.只有②③④
D.①②③④
考点2 阿基米德原理
考向1 探究阿基米德原理的实验
7.(2024宁波模拟)某兴趣小组为了验证阿基米德原理,设计并开展了如下的实验。
步骤一:取一个如图甲所示的塑料圆桶和金属圆柱体(塑料圆桶内径和金属圆柱体直径相同),按图乙进行操作,读出弹簧测力计的示数,记为F1。
步骤二:如图丙所示,向烧杯中逐渐加水,直到烧杯中液面与金属圆柱体上表面相平,读出弹簧测力计的示数,记为F2。
步骤三:如图丁所示,用滴管向塑料圆桶中加满水,调节铁夹的高度,使烧杯中液面与金属圆柱体上表面相平,读出弹簧测力计的示数,记为F3。
(1)如图丙所示,此时金属圆柱体受到的浮力大小为 (用F1、F2、F3列式表示)。
(2)若实验中的测量结果满足 的关系,则可以验证阿基米德原理。
考点2 阿基米德原理
考向1 探究阿基米德原理的实验
7.(2024宁波模拟)某兴趣小组为了验证阿基米德原理,设计并开展了如下的实验。
步骤一:取一个如图甲所示的塑料圆桶和金属圆柱体(塑料圆桶内径和金属圆柱体直径相同),按图乙进行操作,读出弹簧测力计的示数,记为F1。
步骤二:如图丙所示,向烧杯中逐渐加水,直到烧杯中液面与金属圆柱体上表面相平,读出弹簧测力计的示数,记为F2。
步骤三:如图丁所示,用滴管向塑料圆桶中加满水,调节铁夹的高度,使烧杯中液面与金属圆柱体上表面相平,读出弹簧测力计的示数,记为F3。
(3)实验中小组发现金属圆柱体受到的浮力大于它排开水的重力。下列操作会引起该结果的有 (填字母)。
A.步骤一中弹簧测力计未调零就使用
B.步骤二中液面未达到圆柱体上表面
C.步骤三中塑料圆桶中的水没有加满
D.步骤三未调节好铁夹的高度就读数
考点2 阿基米德原理
答案 (1)F1-F3(F2-F3)
(2)F1-F3=F2-F1(F2+F3=2F1)
(3)CD
解析 这道题考查阿基米德原理的验证实验,解题关键是分析金属圆柱体的受力情况,结合阿基米德原理的核心关系(浮力等于排开液体的重力)进行推导。
(1)求金属圆柱体受到的浮力
步骤一:图乙中弹簧测力计示数F_1为金属圆柱体的重力(G=F1);
步骤三:图丁中向塑料圆桶加水后,弹簧测力计示数为F3,此时金属圆柱体受到的浮力F浮与塑料圆桶内水的重力相关,结合受力分析可得:
金属圆柱体受到的浮力大小为F1-F3(或F2-F3)。
(2)验证阿基米德原理的关系 阿基米德原理的核心是物体受到的浮力等于排开液体的重力。
浮力:F浮=F1 - F3;
排开液体的重力:塑料圆桶内加入水的重力为F2 - F1(步骤二与步骤一的测力计示数差)。
因此,若实验测量结果满足F1-F3=F2-F1(或F2+F3=2F1),则可以验证阿基米德原理。
考点2 阿基米德原理
答案 (1)F1-F3(F2-F3)
(2)F1-F3=F2-F1(F2+F3=2F1)
(3)CD
解析 这道题考查阿基米德原理的验证实验,解题关键是分析金属圆柱体的受力情况,结合阿基米德原理的核心关系(浮力等于排开液体的重力)进行推导。
(3) A. 步骤一中弹簧测力计未调零就使用 弹簧测力计未调零,F1、F2、F3会同时增加一个零误差值,计算F浮=F1 - F3和G排=F2 - F1时,误差会抵消,不会导致F浮≠G排。
B. 步骤二中液面未达到圆柱体上表面 液面未到圆柱体上表面,金属圆柱体排开液体的体积偏小,浮力F浮偏小;同时塑料圆桶中加入的水也偏少,G排也偏小,但因塑料圆桶内径和金属圆柱体直径相同,两者减小的量相等,不会导致F浮≠G排。
C. 步骤三中塑料圆桶中的水没有加满 塑料圆桶中的水未加满,会使F3偏大,计算出的浮力F浮=F1 - F3偏小;而G排=F2 - F1不受此操作影响,最终导致F浮答案 (1)F1-F3(F2-F3)
(2)F1-F3=F2-F1(F2+F3=2F1)
(3)CD
解析 这道题考查阿基米德原理的验证实验,解题关键是分析金属圆柱体的受力情况,结合阿基米德原理的核心关系(浮力等于排开液体的重力)进行推导。
(3) D. 步骤三未调节好铁夹的高度就读数 未调节铁夹高度,烧杯中液面与金属圆柱体上表面不相平,金属圆柱体的排开体积和塑料圆桶的加水量不匹配,会使F浮和G排的计算值不相等,会引起该结果。
答案:CD
考点2 阿基米德原理
考点2 阿基米德原理
考向1 阿基米德原理的应用
8.(2023杭州模拟)小明利用实验探究浮力大小和哪些因素有关。他把金属块挂在弹簧测力计上,将它分别浸入水和酒精中的不同位置,如图所示。
(1)上述四种情况,图中金属块 所受到的浮力最小。
(2)做丙、丁两次实验,是为了探究浮力大小与 是否有关。
(3)如戊图所示,当弹簧测力计吊着金属块缓慢浸入水中,从金属块底部接触水面开始到完全浸入水中,再到刚好接触容器底部的过程中,以下能表示弹簧测力计示数F拉与金属块底部浸入水中深度h关系的图像是 .
答案 (1)甲
(2)液体密度
(3)C
解析 这道题考查浮力的影响因素和测力计示数与浸入深度的关系,解题关键是结合阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析浮力变化,进而判断测力计示数变化。
(1)判断浮力最小的情况 根据F浮=G-F示(G为金属块重力,不变),测力计示数越大,浮力越小。
金属块在甲图中浸入酒精的体积最小,且酒精密度小于水,因此甲图中金属块受到的浮力最小。
(2) 丙、丁两次实验的探究目的 丙、丁两次实验中,金属块排开液体的体积相同,液体的密度不同(水和酒精),因此是为了探究浮力大小与液体密度是否有关。
(3)分析测力计示数与浸入深度的关系图像
1. 金属块底部接触水面到开始浸入:此时排开液体体积为0,浮力为0,测力计示数F=G,保持不变。
2. 逐渐浸入水中到完全浸没:排开液体体积增大,浮力增大,测力计示数F=G-F浮逐渐减小。
3. 完全浸没后到接触容器底部前:排开液体体积不变,浮力不变,测力计示数保持不变。
符合该变化规律的是C图像。
考点2 阿基米德原理
考点2 阿基米德原理
考向2 阿基米德原理的应用
8.(2023温州改编)我国某地使用“沉管法”建跨海隧道:用钢筋水泥等材料浇筑若干个中空管段,用隔墙封闭两端并使其漂浮在水中;用拖船牵引至指定位置,向管段中的水箱注水使其下沉(如图);对下沉的多个管段进行依次连接,拆除隔墙形成隧道。
(1)拖运管段时,若速度为2千米/时,拖运距离为3千米,需要 小时。
(2)图中,当往水箱中注水的质量为6×104千克时,管段刚好能够在水下匀速缓慢下沉。若管段排开水的体积为3.06×103米3,则注水前管段与水箱的总质量为 千克。(海水密度取1.0×103千克/米3,g取10牛/千克)
(3)管段隔墙设计需要考虑其下沉到海底时受到的压力大小。这一压力的大小与 有关。
考点2 阿基米德原理
考向2 阿基米德原理的应用
8.(2023温州改编)我国某地使用“沉管法”建跨海隧道:用钢筋水泥等材料浇筑若干个中空管段,用隔墙封闭两端并使其漂浮在水中;用拖船牵引至指定位置,向管段中的水箱注水使其下沉(如图);对下沉的多个管段进行依次连接,拆除隔墙形成隧道。
(1)拖运管段时,若速度为2千米/时,拖运距离为3千米,需要 1.5 小时。
(2)图中,当往水箱中注水的质量为6×104千克时,管段刚好能够在水下匀速缓慢下沉。若管段排开水的体积为3.06×103米3,则注水前管段与水箱的总质量为 3X106 千克。(海水密度取1.0×103千克/米3,g取10牛/千克)
(3)管段隔墙设计需要考虑其下沉到海底时受到的压力大小。这一压力的大小与 海水的深度(管段的受力面积、海水密度) 有关。
考点3 浮沉条件的应用
考向1 轮船与排水量
9.(2023杭州模拟)如图所示是某一海底隧道的施工现场,起重船将圆柱形物体放入水中直至浸没的过程中,起重船所受的浮力大小的变化是( )
A B C D
考点3 浮沉条件的应用
考向1 轮船与排水量
9.(2023杭州模拟)如图所示是某一海底隧道的施工现场,起重船将圆柱形物体放入水中直至浸没的过程中,起重船所受的浮力大小的变化是( A )
A B C D
考点3 浮沉条件的应用
考向1 轮船与排水量
10.(2023杭州模拟)在物理课实践活动中,某活动小组想要用橡皮泥做“船”浮在水面上,并探究橡皮泥“船”的装载能力。他们用一块体积为20cm3的橡皮泥做成一只“船”,放入水中漂浮,试着向其中添加物体,发现最多只能装载25g的物体。查阅资料知道橡皮泥的密度为1.5×103kg/m3。已知水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg,求:
(1)将这块橡皮泥浸没在水中时,橡皮泥所受的浮力为多少?
(2)这只橡皮泥“船”装载最多物体时受到的浮力为多少?
(3)该小组同学想提高橡皮泥“船”的装载能力,请你帮助他们提出一条合理化的建议。
考点3 浮沉条件的应用
答案 (1)0.025kg
(2)0.55N
解析 (1)求橡皮泥浸没在水中时受到的浮力
根据阿基米德原理,浸没时V排=V,则:F浮1=ρ水gV排 =1.0 x103kg/m3x10N/kgx20x10-6m3=0.2N
(2)求橡皮泥"船"装载最多物体时受到的浮力
整体对雪地的压力
第一步:计算橡皮泥的重力
G泥=m泥g=P泥Vg=1.5x 103kg/m3x20x10-6m3x10N/kg=0.3N
第二步:计算装载物体的重力
G物 =m物g = 0.025kg x 10N/kg= 0.25N
第三步:根据漂浮条件,"船"受到的浮力等于总重力
F浮2 =G泥+G物=0.3N+0.25N=0.55N
(3)提高装载能力的建议
把橡皮泥捏成更大体积的空心形状(增大排开水的体积,从而增大浮力);
换用密度更小的液体作为承载的液体(如盐水,增大液体密度,提升浮力)。
考点3 浮沉条件的应用
考向2 密度计
11.(2024宁波一模)小宁所在的科技小组准备制作简易密度计,g取10N/kg。
(1)取一根粗细均匀的塑料管(塑料管质量忽略不计),在其下端缠绕10g铜丝,初步做成一支密度计,并使其漂浮于水面上,此时密度计受到的浮力为 N
(2)若塑料管放到水中的情景如图所示,此时用记号笔在塑料管上液面位置处画一个刻度线A,再将塑料管放到酒精中,塑料管仍处于竖直漂浮状态,此时再用记号笔在塑料管上液面位置处画一刻度线B,则刻度线B位 (选填“A上方”“A下方”或于“与A重合”)。
(3)小宁发现自制密度计相邻两刻度线之间的距离太小,导致用此密度计测量液体密度时误差较大,他想了如下改进方案,其中可行的是。(多选)
A.换更大的容器盛放待测液体
B.换更细的塑料管制作密度计
C.换更长的塑料管制作密度计
D.适当增大塑料管下端铜丝的质量
考点3 浮沉条件的应用
考向2 密度计
11.(2024宁波一模)小宁所在的科技小组准备制作简易密度计,g取10N/kg。
(1)取一根粗细均匀的塑料管(塑料管质量忽略不计),在其下端缠绕10g铜丝,初步做成一支密度计,并使其漂浮于水面上,此时密度计受到的浮力为 0.1 N
(2)若塑料管放到水中的情景如图所示,此时用记号笔在塑料管上液面位置处画一个刻度线A,再将塑料管放到酒精中,塑料管仍处于竖直漂浮状态,此时再用记号笔在塑料管上液面位置处画一刻度线B,则刻度线B位 A下方 (选填“A上方”“A下方”或于“与A重合”)。
(3)小宁发现自制密度计相邻两刻度线之间的距离太小,导致用此密度计测量液体密度时误差较大,他想了如下改进方案,其中可行的是 BD 。(多选)
A.换更大的容器盛放待测液体
B.换更细的塑料管制作密度计
C.换更长的塑料管制作密度计
D.适当增大塑料管下端铜丝的质量
考点3 浮沉条件的应用
考向3 潜水艇
12.(2024宁波模拟)某简易温度计的基本结构如图所示。当外界温度升高或降低时,引起液体密度减小或增大(小球体积变化可忽略),使小球因所受浮力的变化而运动,导致连接小球的链条长度变化而使小球重新悬浮于某一深度,此时指针位置即外界温度值。
(1)该温度计的刻度值自下而上变 (选填“大”或“小”)。
(2)若该温度计中小球的体积为2×10-5m3,20℃时容器内液体的密度为0.9×103kg/m3,g取10N/kg,则此时悬浮在液体中的小球受到的浮力为 N.
(3)为了使该温度计更精确,请提出一条改进建议: 。
考点3 浮沉条件的应用
考向3 潜水艇
12.(2024宁波模拟)某简易温度计的基本结构如图所示。当外界温度升高或降低时,引起液体密度减小或增大(小球体积变化可忽略),使小球因所受浮力的变化而运动,导致连接小球的链条长度变化而使小球重新悬浮于某一深度,此时指针位置即外界温度值。
(1)该温度计的刻度值自下而上变 大 (选填“大”或“小”)。
(2)若该温度计中小球的体积为2×10-5m3,20℃时容器内液体的密度为0.9×103kg/m3,g取10N/kg,则此时悬浮在液体中的小球受到的浮力为 0.18 N.
(3)为了使该温度计更精确,请提出一条改进建议:
选用热胀冷缩更明显的液体作为测温液体;
换用更细的链条,让指针的移动更灵敏;
增大小球的体积,使浮力随液体密度的变化更显著。 。
考点3 浮沉条件的应用
考向4 浮力称
13.如图是小科制作的浮力秤。【制作原理】物体漂浮时所受小桶的浮力等于重力。
【制作步骤】①将底面积为S的厚底玻璃小桶竖直漂浮在水面上,在水面与小桶相交处h1标零刻度线;
②在小桶内放上质量为100g的小铁块,小桶保持竖直漂浮,在水面与小桶相交处h2标100 g,小桶浸入水中的深度增加Δh=h2-h1;③在h1和h2刻度线之间进行10等分,每份表示10 g;
【提出问题】步骤③中标记浮力秤刻度可以用等分法吗?
【实验探究】在小桶中分步倒入不同质量的液体,测量小筒浸入液体中增加的深度Δh与所加液体的质量m,获得数据如下表:(已知ρ盐水>ρ水>ρ酒精)
考点3 浮沉条件的应用
考向4 浮力称
13.如图是小科制作的浮力秤。【制作原理】物体漂浮时所受小桶的浮力等于重力。
(1)分析表格中Δh和m数据关系,可得出的结论是 ____ ;
(2)要研究Δh和ρ液的关系,应选择实验 ____ (填序号)。若要增大浮力秤精确度,可选用密度 ____ (填“大”或“小”)的液体。
【理论推导】根据二力平衡及漂浮原理,请用上述实验中的物理量字母(ρ液、Δh、S、m)推导并判断浮力秤刻度是否可用等分法。 ____ 。
考点3 浮沉条件的应用
考向4 浮力称
13.如图是小科制作的浮力秤。【制作原理】物体漂浮时所受小桶的浮力等于重力。
(1)分析表格中Δh和m数据关系,可得出的结论是 _同种液体中,浮力与浸入的深度(排开液体体积)成正比);
(2)要研究Δh和ρ液的关系,应选择实验 _1、4、7(2、5、8或3、6、9) (填序号)。若要增大浮力秤精确度,可选用密度 _小___ (填“大”或“小”)的液体。
【理论推导】根据二力平衡及漂浮原理,请用上述实验中的物理量字母(ρ液、Δh、S、m)推导并判断浮力秤刻度是否可用等分法。 _可以___ 。
考点3 浮沉条件的应用
考向5 其他类
14.(2023杭州)某景区有乘氦气球升空的观光项目。如图所示,氦气球内充满氦气,下端连接吊篮,在吊篮底端有一根缆绳,通过缆绳来控制氦气球的升降。氦气球的体积为6000m3(不计球壁的厚度),p氦气=0.18kg/m3,-氦气球P空气=1.29kg/m3,g取10 N/kg。求:
吊篮
(1)氦气球内氦气的质量是多少?
(2)氦气球在缆绳控制下,匀速竖直上升150m,用时300 s,则氦气球上升的速度是多少?
(3)氦气球(含氦气)连同吊篮等配件的总重为4×104N,现有总质量为1740 kg的乘客,乘坐氦气球匀速竖直升空,缆绳处于竖直状态,此时缆绳对吊篮的拉力为多大?(不计吊篮及乘客在空气中的浮力,不计空气阻力)
考点4 浮力的综合计算
答案 (1)1080kg
(2)0.3m/s
(3)2X104N
解析 (1)计算氦气的质量
已知氦气球的体积V=6000m3,氦气密度ρ氦=0.18kg/m3,根据密度公式ρ=
可得氦气质量:m氦=ρ氦V=0.18kg/m3x 6000m3 =1080kg
(2)计算氦气球上升的速度
已知上升距离s=150m,时间t=500s,根据速度公式v=,可得:
(3)计算缆绳对吊篮的拉力
第一步:计算氦气球受到的浮力
空气密度ρ气=1.29kg/m3,根据阿基米德原理F浮=ρ气gV,
可得:F浮=1.29kg/m3X10N/kgX6000m3=7.74X104N
考点4 浮力的综合计算
解析 (3)计算缆绳对吊篮的拉力
第二步:计算总重力氦气球(含氦气)连同吊篮等配件的总重G配=4X104N,
乘客总质量m人=1740kg,乘客总重力:G人=m人g =1740kg x 10N/kg=1.74 x104N
总重力G总=G配+G人=4X104N+1.74x104N=5.74x104N
第三步:计算缆绳拉力匀速直线上升时,浮力等于总重力加缆绳拉力,即F浮=G总十F拉,
因此:F拉=F浮-G总=7.74X 104N-5.74X104N=2x104N
考点4 浮力的综合计算
考向1 结合函数图像
15.(2023杭州二模)如图甲所示,一个体积是0.8dm3的立方体木块,下面用一段细线与木块相连,细线另一端固定在容器底(容器高比细线与木块边长之和大得多)。现向容器中慢慢加水,到细线拉直,如图乙所示,倒入容器中水的深度用h表示。图丙是浮力随水深度h变化的图像,g取10N/kg,p水=1.0×103kg/m3。
(1)图丙中的B点对应木块在水中的状态是 。
(2)C点时,拉力为4N,此时该木块在水中所受的浮力为 N.
(3)该木块的密度为 kg/m.
考点4 浮力的综合计算
考向1 结合函数图像
15.(2023杭州二模)如图甲所示,一个体积是0.8dm3的立方体木块,下面用一段细线与木块相连,细线另一端固定在容器底(容器高比细线与木块边长之和大得多)。现向容器中慢慢加水,到细线拉直,如图乙所示,倒入容器中水的深度用h表示。图丙是浮力随水深度h变化的图像,g取10N/kg,p水=1.0×103kg/m3。
(1)图丙中的B点对应木块在水中的状态是 漂浮 。
(2)C点时,拉力为4N,此时该木块在水中所受的浮力为 8 N.
(3)该木块的密度为 0.5X103 kg/m.
考点4 浮力的综合计算
考向2 结合台秤示数
16.(2023温州模拟)先将一空密封袋放在非常精密的电子秤上称量,再将此密封袋装入适量空气后密封(空气未被压缩)称量,则电子秤的示数将( )
A.变大
B.变小
C.不变
D.无法判断
考点4 浮力的综合计算
考向2 结合台秤示数
16.(2023温州模拟)先将一空密封袋放在非常精密的电子秤上称量,再将此密封袋装入适量空气后密封(空气未被压缩)称量,则电子秤的示数将( A )
A.变大
B.变小
C.不变
D.无法判断
考点4 浮力的综合计算
考向2 结合台秤示数
17.(2023舟山)将装满水的溢水杯放在天平左盘,砝码放右盘,调节天平至指针指向分度盘中央。向溢水杯里轻放一个密度比水小的蜡块,待蜡块静止,排开的水全部流入量筒后(如图),下列有关说法正确的是( )
A.天平指针仍指向分度盘中央刻度
B.蜡块受到的浮力大于蜡块的重力
C.量筒中水的质量小于蜡块的质量
D.量筒中水的体积等于蜡块的体积
考点4 浮力的综合计算
考向2 结合台秤示数
17.(2023舟山)将装满水的溢水杯放在天平左盘,砝码放右盘,调节天平至指针指向分度盘中央。向溢水杯里轻放一个密度比水小的蜡块,待蜡块静止,排开的水全部流入量筒后(如图),下列有关说法正确的是( A )
A.天平指针仍指向分度盘中央刻度
B.蜡块受到的浮力大于蜡块的重力
C.量筒中水的质量小于蜡块的质量
D.量筒中水的体积等于蜡块的体积
考点4 浮力的综合计算
考向3 判断液面变化
18.(2023杭州二模)2021年,全球200多个国家签署了《格拉斯哥气候公约》,一致决定在未来减少碳排放,缓解全球气候变暖。全球气候变暖会导致南极洲冰川(为淡水冰川)大面积熔化,海面上出现大量浮冰。现有一块质量51t的浮冰漂浮在海面上,若当地海域海水的密度为1.02×103kg/m3,浮冰的密度为0.9×103kg/m3。(g取10N/kg)请解决下列问题:
(1)浮冰受到的浮力是多少?
(2)浮冰在海面以下的体积是多少?
(3)如果海面所有浮冰全部熔化后,请结合相关公式推理说明是否会对海平面水位造影响。
考点1 浮力的综合计算
答案 (1)F浮=5.1x105N (2)50m3(3)上升
解析 本题综合考查浮力原理(阿基米德原理)、物体漂浮条件以及物态变化对体积影响的物理推理能力,属于初中物理力学与密度综合应用题。
(1)浮冰漂浮,根据漂浮条件:F浮=G冰
浮冰质量:m=51t=5.1x104kg
浮冰重力:G=mg=5.1x104kgx10N/kg=5.1x 105N
因此浮力:F浮=5.1x105N
(2)由阿基米德原理F浮=ρ海水gV排,得:
即浮冰海面以下体积为50m3。
(3)浮冰体积:
考点1 浮力的综合计算
解析 本题综合考查浮力原理(阿基米德原理)、物体漂浮条件以及物态变化对体积影响的物理推理能力,属于初中物理力学与密度综合应用题。
熔化后水的质量:m水=m冰=5.1X104kg
熔化后水的体积:
对比:V水=51m3>V排=50m3,故海平面会上升。
谢谢
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