八上第四章 第4节 水的浮力 举一反三(含解析)

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八上第四章 第4节 水的浮力 举一反三(含解析)

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第4节 水的浮力
考点一、浮力
定义:浸在液体(或气体)中的物体受到的液体(或气体)向上的力叫做浮力。
原因:物体上下表面所受液体(或气体)压力不同。
(1)从产生原因来求:F浮=F下表面-F上表面
(2)用弹簧测力计求:F浮=G-F拉
注意:(1)F浮=G-F拉适用条件:物体在水中会下沉;
 (2)若物体下表面不受液体或气体的压力,则物体不受浮力。
(3)初步了解F浮=ρ液gV排液V排是排开液体体积,而不是物体体积
不仅是水,所有的液体都会对浸入其中的物体产生一个向上的浮力。浸入包括浸没和部分浸入两种情况,但不包括浸在液体中而下表面不在液体中(或与容器下表面紧密结合)的物体,如桥墩。
2.浮力
(1)概念:液体(或气体)对浸入其中的物体产生的向上的力叫作浮力。
(2)施力物体:液体(或气体)。
(3)受力物体:浸入液体(或气体)中的物体。
(4)方向:竖直向上。
(5)作用点:在浸入液体(或气体)的物体上。
3.称重法测浮力
F浮=F -F ,其中F 为空气中弹簧测力计的示数,与物体的重力大小相等,F 为物体浸入液体中弹簧测力计的示数。
4.影响浮力大小的因素
浸在液体中的体积、液体的密度。
注意:浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
典例1:(2026八上·路桥期末)如图洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头,则水堵头 (  )
A.受到水的压力,没有受到水的浮力
B.受到水的压力,也受到水的浮力
C.没有受到水的压力,但受到水的浮力
D.没有受到水的压力,也没有受到水的浮力
变式1:下列情况下,不受水的浮力的物体是(  )。
A.水中的气泡 B.跨海大桥的桥面
C.水中正在上浮的木块 D.水中正在下沉的石块
变式2:2021年12月9日,航天员王亚平在“天宫课堂”中展示了浸没在水中的乒乓球无法上浮的实验现象。下列解释合理的是(  )
A.乒乓球重力大于浮力
B.乒乓球的密度等于水的密度
C.失重环境下乒乓球不受浮力
D.乒乓球所处位置较深,受到水对它的压力较大
变式3:我国自主研发的“蛟龙号”深海潜水器最深一次下潜到海中7062米的深度。若把潜水器近似看成一个正方体,当它下潜到5米静止时,潜水器上表面受到4.9×105牛的压力,下表面受到5.7×105牛的压力,此时潜水器受到的浮力为________牛。当潜水器继续下降时,潜水器上表面受到的压强将________,受到的浮力将________(选填“变大”、“不变”或“变小”)。
考点二、阿基米德原理
原理:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。
公式:F浮=G排液=ρ液gV排液。
说明:阿基米德原理同样适用于气体浮力的计算。
注意:(1)浸入液体中的物体受到的浮力只与ρ液、V排有关;
 (2)浮力与物体浸没在液体中的深度,物体的密度、形状无关;
 (3)阿基米德原理表达式中V排是物体排开液体体积,也就是物体浸入液体中体积V浸,
但V排不同于V物。当物体部分浸入时,V排等效替换法分析阿基米德原理
如图所示,我们可以在水中画出任意形状的一部分水,如边长为d的正方体水块。这块正方体水块静止在水中,其所受的浮力等于它自身所受的重力。若将同样大小的正方体物块浸没在水中这个位置时,物体浸入水中,它占据了原来由水占据的空间,相当于用该物块替换了原来的正方体水块,也就是物块排开了这块正方体水块,即:物体所受浮力等于排开的这块水所受的重力。
浮力产生的原因
如图所示,设想一正方体浸没在水里,它的六个表面都受到了水的压力,前后、左右侧面所处深度相同,受到的压力,大小相等,方向相反,作用在同一物体上,所以相互平衡(抵消);上下两个表面由于所处的深度不同,上表面所受水的压强小于下表面所受水的压强,因此上表面受到的压力F 就小于下表面受到的压力F ,在物体上下表面上产生了压力差,这个压力差就是液体对物体向上托的力,即浮力。由此可以得出F浮=F -F 。
典例1:(2026八上·杭州期末)小科同学为探究“漂浮的木块受到的浮力大小与木块排开液体重力的关系”,进行了如下实验:
①用弹簧测力计测出木块的重力为G1;
②将水倒入溢水杯中直至有水从溢水口溢出为止,如图甲所示;
③待溢水口不再溢水后,在溢水口下放一个重为G2的空桶,如图乙所示;
④将木块放进溢水杯,让溢出的水全部流入小桶,测出小桶和水的总重力记为G3,如图丙所示。
(1) G1、G2、G3间存在的数量关系是   。
(2)本实验中,下列情况会对实验结果产生影响的是____(填字母)。
A.溢水杯未装满水
B.测量空桶重力时桶内有水
C.木块吸水
(3)实验完成后,另一同学用盐水代替水,另取一个相同木块重复步骤②③④,测出小桶和盐水的总重力记为G4。根据所学知识判断G3   G4(填“<”、“=”或“>”),并说明理由:  。
变式1:(2026八上·仙居期末)在学习“影响浮力大小的因素”相关内容时,某兴趣小组设计并进行了系列小实验,以进行初步探究。
(1)把一颗鸡蛋放在盛有清水的烧杯里,鸡蛋沉入杯底,不断在清水中加盐溶解,鸡蛋会上浮到液面。鸡蛋漂浮在盐水液面时受到的浮力   在清水中沉底时的浮力(选填“大于”、“等于”、“不变”)
(2)根据上述现象,他开展如下图的一系列实验。此时乙实验中物块受到的浮力为   N。
(3)通过实验甲、丙、戊的对比可探究   。
(4)若要验证阿基米德原理,我们还需要测量的物理量是   。
变式2:(2026八上·丽水期末)小科学习了水的浮力知识后,了解到浮力的大小与液体的密度、排开液体的体积有关。但同时也对“浸在水里的物体受到浮力的大小与它浸在水里的表面积大小是否有关”提出疑问,并和小组成员选用了以下器材:两个相同的圆柱体铜块、细线、弹簧秤、透明胶、装水的烧杯,展开探究。
实验过程如下: ①用弹簧秤测出两个铜块的总重力G; ②将两铜块用透明胶黏成一个圆柱体(忽略透明胶部分的质量和体积),缓慢浸没在水中,读出弹簧秤的读数F1;③将两铜块 ? ,读出弹簧秤的读数F2; ④计算两种情况下铜块受到的浮力。实验数据如表所示。
铜块情况 步骤② 步骤③
铜块重力(N) 9.0 9.0
弹簧秤读数 (N) 8.0 F2
浮力大小 (N)    
(1)根据表中数据,求出步骤②中的两铜块受到的浮力为   牛;
(2)本实验是探究“浮力的大小与它浸在水里的表面积的关系”,需控制的变量是   ;
(3)步骤③中“?”的内容是   ;
(4)若“浸在水里的物体受到浮力的大小与浸在水里的物体表面积无关”结论正确,则支持该结论的证据是   。
变式1:(2026八上·杭州期末)在学习了浮力的知识后,小刚设计了如图装置来测物体的密度,已知挂着物块的甲弹簧测力计的示数为 30N,挂着空接桶的乙弹簧测力计的示数为 12N。然后小刚把甲测力计下移,使物块浸没在水中(不接触容器壁和容器底),当溢水杯中的水不再溢出时,甲的示数变为 25N,则:
(1)浸没在水中时,物块所受的浮力为多少N
(2)此时乙弹簧测力计的示数为多少N
(3)物块的密度为多少
考点三、物体的沉浮条件
条件:浸没在液体中物体受到重力和浮力,物体在液体中的浮沉状况取决于重力和浮力的大小。
  (1)F浮  (2)F浮>G,物体上浮;
  (3)F浮=G,物体悬浮,此时V排=V物;
  (4)上浮的物体露出液面后,浮力会减小。当F浮=G时,物体漂浮,此时V排拓展:对于实心物体:
  (1)当ρ液>ρ物时,物体上浮(最终漂浮);
  (2)当ρ液<ρ物时,物体下沉;
  (3)当ρ液=ρ物时,物体悬浮。
说明:(1)上浮和下沉都是不稳定状态,上浮的物体最终会浮出液面,处于漂浮状态;下沉的物体
最终则会沉到液底处于静止状态(沉到水底时:F浮+F支持力=G);
  (2)漂浮和悬浮时,物体都是受到两个力而处于平衡状态,F浮=G。
注意:(1)“浸没”是指物体全部浸入液体中,被液体全部包围,V物=V排;
  (2)“浸入”是指物体部分或全部浸在液体中,部分或全部被液体包围;
  (3)“漂浮”是物体浮在液面上,只有部分浸入液体中,V物>V排;
  (4)“悬浮”是指物体全部浸入液体中,并且可以停留在液体中的任何深度,V物=V排;
  (5)“上浮”和“下沉”是物体在重力和浮力共同作用下,物体向上或向下运动的过程,
即F浮>G,物体上浮;F浮<G,物体下沉。
典例1:(2026八上·嵊州期末)在传统农耕文化中,劳动人们一般采用“盐水选种”的方法挑选种子,种子在盐水中的不同状态如图所示。下列说法正确的是
A.悬浮种子的密度小于盐水的密度
B.漂浮种子受到的浮力大于自身重力
C.沉底种子受到的浮力一定等于它排开盐水的重量
D.漂浮种子受到的浮力一定比沉底种子受到的浮力大
变式1:(2026八上·丽水期末)小科同学在洗水果时发现,有些水果浮在水面上,有些水果则沉在底部,如图所示。已知 由此可判断这四种水果所受浮力最大的是()
A.橘子 B.草莓 C.苹果 D.梨
变式2:(2026八上·义乌期末)如图所示,同一个正方体先后放入a、b、c三种液体中,静止时下列判断正确的是(  )
A.物体下表面受到液体的压力Fa=Fb<Fc
B.液体的密度ρA<ρB<ρC
C.物体受到的浮力Fa<Fb<Fc
D.物体下表面受到液体的压强pa<pb<pc
变式3:如图所示,在装有铁球的气球中充入一定量的气体,其总重力为6 N。将气球缓慢压入装有盐水的容器中,松手后气球静止在盐水中。请回答下列问题:
(1)气球受到的浮力大小为   N。
(2)随着温度的升高,气体体积的变化会比液体体积的变化大。当容器所处环境温度上升时,气球将会____(填字母)。
A.保持悬浮 B.先下沉后悬浮 C.上浮 D.下沉最后沉底
(3)向容器中缓慢加入同种盐水,请判断此时气球在液体中的状态并说明理由:   。
考点四、密度计
工作原理是物体的漂浮条件(根据阿基米德公式F浮=ρ液V排g,漂浮时浮力一定,ρ液与V排成反比)。密度计下面的金属粒和玻璃泡能使密度计直立在液体中。密度计的刻度特点“上小下大、上疏下密”。
典例1:(2026八上·嵊州期末)在跨学科实践课上,某小组同学开展了“制作简易密度计”的项目化学习活动。
【项目实施】
(1)制作步骤:在竹筷的一端紧绕上适量细铅丝,放入水中后,竹筷能竖直漂浮在水面。
标注密度计的刻度
①将密度计放入不同液体中静止时,在密度计液面处标注不同液体的密度值。图甲所示的四幅图中,密度计的刻度(单位:g/cm3)标注正确的是   (填字母)。
②为了提高密度计测量的精确度,应该使密度计上相邻两条刻度线之间的距离大一些,请提出一条合理的改进措施:   。
(2)【项目拓展】
资料:能测量大于水密度的密度计,人们习惯称为“重表”,能测量小于水密度的密度计,人们习惯称为“轻表”。
图乙是某密度计的结构图,若该密度计为重表,1.0g/cm3刻度线在图乙中的   (选填“A”或“B”)处。
变式1:(2026八上·杭州期末)在三支相同的平底试管内装入等量铁砂,然后分别放入装有甲、乙、丙三种不同液体的相同烧杯里,静止时各烧杯内液面相平,如图所示。下列说法中,正确的是(  )
①三种液体对试管的浮力大小关系是
②三种液体所受的重力大小关系是
③三种液体对烧杯底部的压强大小关系是p甲④三支试管底部所受液体压强大小关系是
A.②③ B.①④ C.①③ D.③④
变式2:小科在一根一端密封的圆柱形空心玻璃管(足够长)下端绕上一段细铁丝,制成一支密度计,用它来测量液体密度。已知玻璃管横截面积为3cm2,质量为20克,铁丝质量10克,测量过程中杯内液体总量没有变化。使用中,小科发现细铁丝很容易滑落,于是他改变这段铁丝形状,并把铁丝置于玻璃管内,当再次测量同一杯液体密度时(如图乙),杯内液体将   (填“比A处高”“比A处低”或“仍在A 处”);现对改进后的密度计标定刻度(即在相应位置标识刻度以及对应的密度值),则示数为0.8g/cm3的刻度线应标在离玻璃管底部   cm处。
变式3:(2025八上·柯桥期末)某项目化小组计划自制一支“吸管密度计”。实验材料:一端封口的吸管、小钢珠若干、记号笔、刻度尺等。
(1)【设计制作】
①在一端封口的吸管中放入几粒小钢珠,并将其放入水中。小组同学发现吸管放入水中时倾倒,分析原因可能是   。调整后,吸管竖直漂浮。
②用记号笔在吸管上与水面相平处标上水的密度值1.0克/厘米3,并用刻度尺测出其到吸管底部的距离h1,如图甲。
③将吸管放入另一液体中,如图乙,浸入深度为h2。依据表达式 计算出其在不同密度液体中的浸入深度h2,如下表所示,并在吸管上进行标度。由此分析,相邻刻度线的间距(选填“均匀”或“不均匀”)。
实验次数 1 2 3 4 5
液体密度ρ/(克·厘米3) 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2
浸入深度 h2/厘米 17.5 15.6 14.0 12.7 11.7
(2)【评价改进】
④另一小组同学提出,此吸管相邻刻度线之间的距离太小。于是,本组同学在吸管中适当增加了小钢珠。请在丙图右侧密度计中大致标出增加小钢珠后0.9克/厘米3和1.0克/厘米3新的刻度位置。   
(3)【测试应用】
⑤小组同学用“吸管密度计”测量生活中常见液体的密度。在测量可乐密度时,他们发现吸管“沾上”了许多小气泡,则测得的可乐密度   (选填“偏大”或“偏小”)。
考点五、轮船,半潜船等漂浮物
要将密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的物体必须把它做成空心的,使它能够排开更多的水。轮船的排水量即轮船满载时排开水的质量,单位为吨。
典例1:如图所示,装载前半潜船空载漂浮于海面,装载时需向船体水舱注水,船体重力增加,巨大的甲板下潜至海面以下,拖船将漂浮的货物拖至半潜船的甲板上方并固定好,半潜船排出水舱中的水,甲板上浮刚好至海面,半潜船就可以载着货物离开。
(1)半潜船是靠改变   来实现上浮和下潜的。
(2)半潜船在如图所示空载、下潜、载货的三种状态下所受的浮力分别为 F1、F2、F3,分析比较它们的大小关系。
变式1:如图为某新型万吨级导弹驱逐舰(满载排水量达12500吨) 正在海上训练。下列说法正确的是(  )
A.驱逐舰所受浮力的方向是竖直向下的
B.发射导弹后,驱逐舰所受浮力不变
C.满载时的排水量指的是驱逐舰所受的重力
D.发射导弹后,驱逐舰会上浮一些
变式2:如图所示为某远洋轮船的船舷上标的“吃水线”,又称“载重线”,其中标有 W 的是北大西洋“载重线”,标有 S 的是印度洋“载重线”。若此远洋轮船在海面航行时的排水量为 30万t(g 取 10 N/kg),则远洋轮船此时受到的浮力为   N;当该远洋轮船从北大西洋驶向印度洋时,远洋轮船在北大西洋受到的浮力 F1   (填“大于”“等于”或“小于”,下同)在印度洋受到的浮力 F2;北大西洋的海水密度ρ1   印度洋的海水密度ρ2。
变式3:为了测量硬塑料制成的锅形物体的质量和体积,先用一圆柱形容器盛满水,该容器底面积为100cm2(壁厚度不计)。将锅形物体开口向上放入容器中,物体漂浮(如图),溢出了300cm3的水。然后慢慢翻转使物体浸没沉底,液面下降了1cm。则锅形物体的质量为   kg,体积为   cm3。
考点六、潜水艇,潜航器等
潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重力来实现的。潜水艇是钢铁外壳,体积不能改变,只能改变自身重力,方法是在水舱内吸入或排出一定量的水。
典例1:(2026八上·平湖期末)如图是小平建构的海洋探索和海水理化性质模型的部分示意图,下列说法正确的是(  )
A.蛟龙号的最大下潜深度处可观察到藻类
B.表层海水盐度的变化主要受气温影响
C.潜水员在下潜过程中受到的压强变大
D.奋斗者号在深海中上浮时受到的浮力变大
变式1:(2026八上·临海期末)潜水艇从高密度海水区驶入低密度海水区,急剧下降的过程称为“掉深”。如图,某潜水艇从a处“掉深”到b处,潜水艇(  )
A.受到的浮力不变 B.受到的浮力变小
C.排开液体的重力变大 D.排开液体的体积变小
变式2:(2026八上·金东期末)2025年我国深海科考潜艇累计完成下潜任务314次,最大下潜深度10000米。某次执行巡逻任务的潜艇正在数百米深的大洋匀速潜航,却突遭海水密度突变造成的“断崖”,潜艇急速掉向数千米深的海底,海水压强骤增,非常危险。
(1)潜艇在水下巡逻遭遇“断崖”时,潜艇受到的浮力会瞬间   (选填“变大”、“变小”或“不变”)造成的,此时应立即   (选填“排出水舱中的水”或“打开阀门使水进入水舱”)。
(2)险情解除后该潜艇悬浮待命,排开水的体积为1.6×104米3,此时潜艇受到的浮力为多少 (已知
变式3:在制作潜艇视型比部中,小温用3个600mL的矿泉水瓶黏在一起,两个密封的作“生活舱”,一个瓶身开孔的作”工作舱”,矿泉水瓶质量不计,替代潜艇质量的若干金属螺母放在“工作舱"内,通过往“工作舱"向内注水和向外排水实现淞艇的上浮、悬浮和下沉。(ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)比赛中,小温要让漂浮状态的“潜艇”下沉入水,他应该往“工作舱”   (填“向内注水”和“向外排水”)
(2)潜艇悬浮中。有小螺母从“工作舱"的小孔中掉落至水底,此时潜艇的浮力   (填“变大”、“变小”或"不变")
(3)若金属螺母体积不计,要实现潜艇上浮和下沉,则金属螺母重力的取值范围为   。
考点七、浮力秤
当容器处于漂浮状态时,受到的浮力=重力。由于物体本身存在重力,以此可得“0”刻度。
到顶部所增加的V排可得浮力的增加量,即可得出物体的重力。
若该容器是均匀如圆柱体,物体的质量与刻度成正比。
典例1:(2026八上·路桥期末)某同学学习了浮力的有关知识后,制作了一台浮力秤,可方便地称量物体的质量,其构造如图甲所示。已知小筒底面积为0.001米2,小筒和秤盘总重力为0.6牛。
(1)如图甲,当秤盘上不放物体时,小筒受到的浮力是   牛。
(2)如图乙,在秤盘上放一物体后,小筒浸入水中的深度h为0.1米,求该物体的质量。
(3)若要增大该浮力秤的量程,下列办法可行的是(  )。(填字母)
A.仅增加透明大筒内的水量 B.仅增加透明大筒的底面积
C.仅换用密度更大的液体 D.仅换用底面积更大的小筒
变式1:青少年科技创新大赛中,某同学的发明作品“浮力秤”参加了展评。该作品可方便地称量物体的质量,其构造如图所示。已知小简底面积为10cm2,总长为20cm,盘中不放物体时,小筒浸入水中的长度为8cm,问:
(1)小筒和秤盘的总重力是多少牛?
(2)该秤能称出物体的最大质量是多少千克?
(3)该同学把秤的读数均匀地刻在小筒上,为什么刻度是均匀的?(g取10 N/kg)
变式2:(2026八上·上城期末)在学科节上,项目组成员按如下步骤制作了一个“浮力称”。
①在圆柱体塑料小桶的底部增加配重,上端写上单位“g”。
②另取一个大桶,装入适量的水。
③将空小桶开口向上,竖直放入水中,待其稳定后,在小桶左侧液面处标记刻度值为“A”。
④在小桶中分别放入质量为10克、20克、30克、40克、50克的砝码,待其稳定后,在小桶左侧液面处分别标记相应的刻度值“10”、“20”、“30”、“40”、“50”。
(1)在小桶的底部增加配重的目的是   。
(2) 在第③步中“A”对应的数值为   。
(3)在第④步中标注的刻度线是   (选填“均匀”或“不均匀”)。
(4)如果想提高该“浮力称”测量的精确度,可以如何改进    。(写出一条即可)。
变式3:(2026八上·余杭期末)学校开展制作简易浮力秤项目化学习活动。小王所在的学习小组的活动过程如下:
【项目要求】制作的浮力秤能较为精确的测出物体的质量。
【制作原理】物体漂浮时所受的浮力等于重力。
(1)【方案设计】小组同学根据要求,设计如下方案:
①截去矿泉水瓶的瓶底,并将秤盘粘于瓶上。
②在瓶盖上系一块质量适当的石块,使水面处于瓶身圆柱部分,且水瓶竖直漂浮,然后用记号笔标记此处为   g,然后小王用记号笔在瓶身外侧按一定长度均匀划出刻度线。
③将待测物体置于秤盘上,读出液面对应刻度值即为物体质量。
(2)【项目测试】根据上述方案,同学们制作了如图所示浮力秤。
图中所示的矿泉水瓶圆柱部分的横截面积为25cm2,最大的有效高度为6cm,则刻度“6”右侧标注的质量值应为   克。
(3)【评价优化】如表是简易浮力秤项目的评价量表。
小组同学标注刻度线时,均匀划分的理由是   。
(4)小组同学想让指标二达到优秀,可以做哪些优化   (写出一点即可)。
简易浮力秤项目评价量表
评价指标 优秀 合格 待改进
指标一 刻度均匀 刻度不均匀 没有刻度
指标二 最大量程超过200克 最大量程在100-200克 最大量程小于 100克
1.如图所示,A.B是自由移动的物体,C、D是容器自身凸起的一部分,现往容器里注入一些水,则一定不受浮力的是( )
A.A B.B C.C D.D
2.“天宫课堂”上,乒乓球并没有像在地球上时一样浮在水面,而是停留在了水中。下列有关该现象的解释,最准确的是 (  )
A.乒乓球没有排开水,水对球没有浮力
B.太空中失重状态下,排开的水所受重力为零,浮力消失
C.太空中失重状态下,排开的水的密度减小到零,浮力消失
D.乒乓球的质量为零,重力为零
3.(2026·金华模拟)游泳时,将露出水面的双手浸入水中可以获得更大的浮力,使人上浮防止溺水,如图所示。在手浸入水中的过程中,浮力增大的原因是(  )
A.减少了人受到的重力 B.减少了空气对人的阻力
C.增大了人排开水的体积 D.增大了人的密度
4.小吴同学为探究力之间的关系做了如图所示的实验.将弹簧测力计下端吊着的铝块逐渐浸入台秤上盛有水的烧杯中,直至刚没入水中(不接触容器,无水溢出).在该过程中,下列有关弹簧测力计和台秤示数的说法正确的是()
A.弹簧测力计的示数减小,台秤示数不变
B.弹簧测力计的示数不变,台秤示数也不变
C.弹簧测力计的示数减小,台秤示数增大
D.弹簧测力计的示数不变,台秤示数增大
5.用一个质量可以忽略不计的薄塑料袋装满水,挂在弹簧测力计上,将其浸没在水中,则弹簧测力计的示数(  )
A.等于零 B.等于袋中水重
C.小于袋中水重 D.大于袋中水重
6.(2026八上·鄞州期末)小科洗碗时发现,向漂浮在水面上的碗中加水,碗浸入水的深度增加,当水量增加到一定程度时,碗浸没水中,直至沉底。假如碗里水的质量是缓慢均匀增加的,则下列关于碗受到的浮力随时间变化的图像可能是( )
A. B. C. D.
7.把两个完全相同的小球分别放入盛满不同液体的甲、乙两个溢水杯中,静止时的状态如图所示。甲杯中溢出液体的质量为40 g,乙杯中溢出液体的质量为50g,若甲杯中的液体是水,则小球的质量和体积分别为 (  )
A.40g、40 cm3 B.50g、50 cm3 C.40g、50 cm3 D.50g、40 cm3
8.(2024八上·期末) 在三支相同的平底试管内装入等量铁砂,然后分别放入装有甲、乙、丙三种不同液体的烧杯里,其静止状态如图所示,则下列说法中正确的是(  )
A.三种液体对试管的浮力大小关系是F甲>F乙>F丙
B.三种液体的重力大小关系是G甲=G乙=G丙
C.三种液体对烧杯底部的压强大小关系是p甲>p乙>p丙
D.三支试管底部所受液体压强大小关系是p甲’=p乙’=p丙’
9.(2026八上·钱塘期末)如图所示,将同一个鸡蛋先后放入装满液体的甲、乙两个相同杯中,甲杯中鸡蛋漂浮,乙杯中鸡蛋沉底.下列说法正确的是( )
A.甲杯中液体的密度比鸡蛋的密度小
B.乙杯中液体的密度比鸡蛋的密度大
C.乙杯中鸡蛋所受的浮力小于其所受的重力
D.甲杯中鸡蛋所受的浮力大于其所受的重力
10.如图所示为“浮沉子”,小玻璃瓶的下端开有小孔,水可通过小孔进出瓶体。把小玻璃瓶放入水筒中,用薄橡皮膜把筒口蒙住并扎紧,用手按橡皮膜,可以实现小玻璃瓶的上浮、悬浮或下潜。下列说法中,正确的是 (  )
A.小玻璃瓶上浮时,所受重力大于浮力
B.制作“浮沉子”时,水筒内可以装满水
C.在水筒密封情况下挤压橡皮膜时,小玻璃瓶会上浮
D.在水筒密封情况下挤压橡皮膜时,水会进入小玻璃瓶中
11.(2025八上·宁波月考)如图所示,水平桌面上放有甲、乙、丙三个完全相同的圆柱形容器,容器内水面高度相同。若甲容器内只有水;乙容器中放入木块静止时漂浮在水面上;丙容器中有一个空心小球静止时悬浮在水中。则下列四种说法正确的是(  )
A.如果向乙容器中加盐水,木块静止时受到的浮力变大
B.三个容器对桌面压强一样大
C.如果将小球分成大小两块,小球仍悬浮在水中
D.丙容器中的水对容器底部压强最大
12.(2024八上·期末)质量为1.5kg 的木块漂浮在水面上,有2/5的体积露出水面,则木块受到的浮力为   N,木块的密度是   kg/m3。(g取10 N/kg)
13.(2026八上·义乌期末)如图所示,将两块相同的橡皮泥分别做成实心球形和碗形,放入相同的甲、乙两杯水中,静止时甲杯中橡皮泥所受的浮力   (填“大于”“小于”或“等于”)乙杯中橡皮泥所受的浮力,   杯中水面升高得多。
14.将两个相同的容器甲和乙放在同一水平桌面上,分别向其中倒入不同种类的液体,并将两个相同的物块分别放入这两个容器中。当两物块静止时,两个容器中液面恰好相平,如图所示。那么,甲容器底部受到液体的压强   (选填“大于”、“等于”或“小于”)乙容器底部受到液体的压强;甲容器中物块排开液体的重力   (选填“大于”、“等于”或“小于”)乙容器中物块排开液体的重力;甲容器中物块下表面受到的压力   (选填“大于”、“等于”或“小于”)乙容器中物块下表面受到的压力。
15.下面是小金利用量筒和水测量橡皮泥密度的实验操作情景,
(1)乙图中橡皮泥受到的浮力为______牛。
(2)由图中读数可算出橡皮泥的密度是______kg/m3。
16.(2025八上·杭州期末)“天气瓶”和“彩球温度计”是两款不同的现代居家饰品,都可以获知天气冷暖变化。
(1)图甲为“天气瓶”,当外界温度降低时,瓶中晶体增多。由此推测瓶中晶体的溶解度随温度降低而   。
(2)图乙为“彩球温度计”,当温度降低到小球所标注的温度值时,该小球会浮起。某时,只有“20℃”、“18℃”的小球沉底,则此时的气温范围为   ℃。
(3)图乙中漂浮的“24℃”小球重5克,则其所受浮力为   牛。(g取10牛/千克)
17.(2026八上·义乌期末)牛奶中掺水量越多,牛奶密度越小,品质越差。小丽想通过测定密度来比较二种牛奶品质的优劣,她用一根一端密封的空心玻璃管下端绕上一段细铁丝,制成一支自制密度计,如图所示。
(1)纯牛奶是     (选填“溶液”、“悬浊液”或“乳浊液”)
(2)分别将自制密度计浸入牛奶甲和牛奶乙中,静止后如图所示。由图可知品质较高的牛奶为     (选填“甲”、“乙”或“相同”)
(3)使用中,发现细铁丝容易滑落,于是他取下铁丝,置于玻璃管内,再次测量这一杯牛奶密度(过程中杯内液体总量不变),则测得密度与原来相比     (选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
18.科学兴趣小组在进行“测量某液体的密度”实验中,仅用弹簧测力计与合金块就能完成该实验。以下图A、B、C、D、E分别为实验情景。
(1)当合金块全部浸入水中后,与浸入前相比,水对容器底部的压强   (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)通过A、E两次实验,可知物体浸没在某液体中所受浮力大小是   N。
(3)在实验中小明发现D实验的示数小于C实验中的示数,请解释D中数据偏小的原因   。
(4)通过实验数据可以得出该液体的密度为   kg/m3。
19.(2026八上·越城期末)探究“浮力的大小与物体排开水所受重力的关系”的实验装置及过程如图所示:
(1)如右图实验步骤中,会影响实验结果的是   (填实验步骤字母代号);
(2)在完善实验步骤后,小虞同学进行了如下实验,你认为可以减小误差的合理操作顺序应该是   ;
①将铁块挂在弹簧测力计上,弹簧测力计的读数为F1
②将铁块浸没在液体中,弹簧测力计的读数为F2
③将装有排出液体的小桶挂在弹簧测力计下,弹簧测力计读数为F3
④将空桶挂在弹簧测力计下,弹簧测力计读数为F4
(3)通过探究,若等式   成立(用F1、F2、F3和F4表示),则得出阿基米德原理;
(4)另一实验小组在步骤C的操作中,只将石块的一部分浸在水中,其他步骤操作正确,则   (填“能”或“不能”)得到与(3)相同的结论。
20.(2026八上·越城期末)(6分)小虞将一个质量为 0.8kg 的正方体木块轻轻放入一个盛有水的烧杯中,木块静止时恰好有一半体积浸入水中。(已知水的密度为
请完成下列问题:(1)此时木块受到的浮力是   。
(2)木块的体积有多大
(3)木块的密度是多少
21.弹簧测力计能测力的大小,也能”测”物体密度。如图用细线系住金属块挂在弹簧测力计上,先后在空气中、浸没在水和盐水中测量,示数分别为F1=2.7N、F2=1.7N、F3=1.5N。请完成以下问题。
(1)规格相同的两个烧杯加入体积相同且适量的水和盐水,如图所示,物体浸没在水和盐水中,烧杯底部受到液体的压强p水   P盐水。(选填”大于”“等于”或”小于”)
(2)金属块在水中受到的浮力为   。
(3)求金属块的密度。
22.(2026八上·余姚期末)如图所示,水平桌面上放置底面积为 质量为500g的圆筒,筒内装有10cm深的某液体。弹簧测力计悬挂底面积为 高为5cm的圆柱体,从液面逐渐浸入直到浸没,弹簧测力计示数F与圆柱体浸入液体深度h的关系如图所示(圆筒的厚度忽略不计,筒内液体没有溢出),求:
(1)圆柱体浸没在液体中所受的浮力是多少
(2)筒内液体密度是多少
(3)当弹簧测力计示数F为5N时,问此时圆柱体浸入液体的深度是多少厘米
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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第4节 水的浮力
考点一、浮力
定义:浸在液体(或气体)中的物体受到的液体(或气体)向上的力叫做浮力。
原因:物体上下表面所受液体(或气体)压力不同。
(1)从产生原因来求:F浮=F下表面-F上表面
(2)用弹簧测力计求:F浮=G-F拉
注意:(1)F浮=G-F拉适用条件:物体在水中会下沉;
 (2)若物体下表面不受液体或气体的压力,则物体不受浮力。
(3)初步了解F浮=ρ液gV排液V排是排开液体体积,而不是物体体积
不仅是水,所有的液体都会对浸入其中的物体产生一个向上的浮力。浸入包括浸没和部分浸入两种情况,但不包括浸在液体中而下表面不在液体中(或与容器下表面紧密结合)的物体,如桥墩。
2.浮力
(1)概念:液体(或气体)对浸入其中的物体产生的向上的力叫作浮力。
(2)施力物体:液体(或气体)。
(3)受力物体:浸入液体(或气体)中的物体。
(4)方向:竖直向上。
(5)作用点:在浸入液体(或气体)的物体上。
3.称重法测浮力
F浮=F -F ,其中F 为空气中弹簧测力计的示数,与物体的重力大小相等,F 为物体浸入液体中弹簧测力计的示数。
4.影响浮力大小的因素
浸在液体中的体积、液体的密度。
注意:浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
典例1:(2026八上·路桥期末)如图洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头,则水堵头 (  )
A.受到水的压力,没有受到水的浮力
B.受到水的压力,也受到水的浮力
C.没有受到水的压力,但受到水的浮力
D.没有受到水的压力,也没有受到水的浮力
【答案】A
【解析】【分析】根据压力和浮力的产生原因分析判断。
【解答】根据图片可知,水堵头上面有水,而水有重力,因此堵头会受到水向下的压力。由于下表面无水,因此下表面没有受到水的向上的压力。根据F浮力=F向上-F向下可知,堵头不受浮力。故选A。
变式1:下列情况下,不受水的浮力的物体是(  )。
A.水中的气泡 B.跨海大桥的桥面
C.水中正在上浮的木块 D.水中正在下沉的石块
【答案】B
【解析】浮力是物体上下两个表面受到的压力差,据此分析判断。
【解答】水中的气泡、上浮的木块和下沉的石块,它们的上下两个表面都有压力,肯定受到浮力,故A、C、D不合题意;
跨海大桥的桥墩,深埋在海底泥沙里,它的下表面没有水,不受向上的浮力,故B符合题意。故选B。
变式2:2021年12月9日,航天员王亚平在“天宫课堂”中展示了浸没在水中的乒乓球无法上浮的实验现象。下列解释合理的是(  )
A.乒乓球重力大于浮力
B.乒乓球的密度等于水的密度
C.失重环境下乒乓球不受浮力
D.乒乓球所处位置较深,受到水对它的压力较大
【答案】C
【解析】(1)(2)(3)根据阿基米德原理,物体受到的浮力等于它排开的液体所受的重力;
(4)密度是物质本身的一种特性,与物质的种类、状态和温度有关,与质量、体积、形状无关; 。
【解答】在太空中,物体都处于失重状态,乒乓球重力为零。在水中静止时,没有受到水的压力,所以不会受到浮力,即 乒乓球没有受到力,故A、D错误,C正确;
乒乓球的密度小于水的密度,物质的密度与位置无关,故B错误。
变式3:我国自主研发的“蛟龙号”深海潜水器最深一次下潜到海中7062米的深度。若把潜水器近似看成一个正方体,当它下潜到5米静止时,潜水器上表面受到4.9×105牛的压力,下表面受到5.7×105牛的压力,此时潜水器受到的浮力为________牛。当潜水器继续下降时,潜水器上表面受到的压强将________,受到的浮力将________(选填“变大”、“不变”或“变小”)。
【答案】8×104;变大;不变
【解析】(1)已知物体上下两个表面的压力根据公式F浮=F向上-F向下计算浮力;
(2)液体压强随深度的增加而增大;
(3)潜水器在水中浸没后,它排开水的体积不变,根据公式F浮=ρ液gV排判断浮力的变化。
【解答】(1)此时潜水器受到的浮力为:F浮=F向上-F向下= 5.7×105N- 4.9×105N= 8×104 N;
(2)当潜水器继续下降时,它上表面的深度不断增大,因此它受到水的压强将变大;
(3)潜水器在水中浸没后,它排开水的体积不变,根据公式F浮=ρ液gV排可知,它受到的浮力将不变。
考点二、阿基米德原理
原理:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。
公式:F浮=G排液=ρ液gV排液。
说明:阿基米德原理同样适用于气体浮力的计算。
注意:(1)浸入液体中的物体受到的浮力只与ρ液、V排有关;
 (2)浮力与物体浸没在液体中的深度,物体的密度、形状无关;
 (3)阿基米德原理表达式中V排是物体排开液体体积,也就是物体浸入液体中体积V浸,
但V排不同于V物。当物体部分浸入时,V排等效替换法分析阿基米德原理
如图所示,我们可以在水中画出任意形状的一部分水,如边长为d的正方体水块。这块正方体水块静止在水中,其所受的浮力等于它自身所受的重力。若将同样大小的正方体物块浸没在水中这个位置时,物体浸入水中,它占据了原来由水占据的空间,相当于用该物块替换了原来的正方体水块,也就是物块排开了这块正方体水块,即:物体所受浮力等于排开的这块水所受的重力。
浮力产生的原因
如图所示,设想一正方体浸没在水里,它的六个表面都受到了水的压力,前后、左右侧面所处深度相同,受到的压力,大小相等,方向相反,作用在同一物体上,所以相互平衡(抵消);上下两个表面由于所处的深度不同,上表面所受水的压强小于下表面所受水的压强,因此上表面受到的压力F 就小于下表面受到的压力F ,在物体上下表面上产生了压力差,这个压力差就是液体对物体向上托的力,即浮力。由此可以得出F浮=F -F 。
典例1:(2026八上·杭州期末)小科同学为探究“漂浮的木块受到的浮力大小与木块排开液体重力的关系”,进行了如下实验:
①用弹簧测力计测出木块的重力为G1;
②将水倒入溢水杯中直至有水从溢水口溢出为止,如图甲所示;
③待溢水口不再溢水后,在溢水口下放一个重为G2的空桶,如图乙所示;
④将木块放进溢水杯,让溢出的水全部流入小桶,测出小桶和水的总重力记为G3,如图丙所示。
(1) G1、G2、G3间存在的数量关系是   。
(2)本实验中,下列情况会对实验结果产生影响的是____(填字母)。
A.溢水杯未装满水
B.测量空桶重力时桶内有水
C.木块吸水
(3)实验完成后,另一同学用盐水代替水,另取一个相同木块重复步骤②③④,测出小桶和盐水的总重力记为G4。根据所学知识判断G3   G4(填“<”、“=”或“>”),并说明理由:  。
【答案】(1)G1=G3-G2
(2)A;C
(3)=;木块在水中和盐水中都是漂浮, 它受到的浮力始终等于自身重力,没有发生变化,根据阿基米得原理可知它排开水和盐水的重力相等。
【解析】【分析】(1)阿基米德原理的内容为浸入液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。公式为,浮力的大小与液体的密度和排开水的体积有关,与深度无关。
(2)①溢水杯未装满水,当放入木块时,水面先上升到溢水口然后才排出,会导致排出的水少于实际排开的水(G排偏小)。②如果木块放入水中时,底部附着气泡,会导致木块浸入体积偏小,排开的水减少(G排偏小)。③如果木块吸水,会导致木块变重,影响浮力测量,且排开的水减少。④有残留水:小桶中的水未倒干净,或者溢水杯壁挂水,都会影响结果。
(3)当物体就漂浮在液面上时,浮力等于重力。
【解答】(1)根据二力平衡,当物体漂浮在液面上时,浮力等于物体自身的重力F浮=G物=G1。
用小桶收集被物体排开的液体,排开的液体受到的重力G排=G总-G桶=G3-G2。根据阿基米德原理F浮=G排,即G1=G3-G2。
(2)选项A:溢水杯未装满水,会导致木块排开的水未全部流入桶中,使G3偏小,影响G排的测量。
选项B:测量空桶重力时桶内有水,虽然会影响G2的测量,但多余的水重会被抵消,最终G3 - G2仍能正确反映排开水的重力,因此无影响。
选项C:木块吸水会导致木块排开水的体积减少,使G排偏小,影响浮力与排开液体重力的关系。
(3)木块在盐水或水中均漂浮,浮力F浮等于物体重力G1,根据阿基米德原理,F浮 = G排,因此排开盐水或水的重力不变,即G3 - G2 = G4 - G2,故G3=G4。盐水的密度虽大于水,但木块排开盐水的体积减少,排开液体的重力不变。
故正确答案为:(1)G1=G3-G2;(2)A,C;(3)=;木块在水中和盐水中都是漂浮, 它受到的浮力始终等于自身重力,没有发生变化,根据阿基米得原理可知它排开水和盐水的重力相等。
变式1:(2026八上·仙居期末)在学习“影响浮力大小的因素”相关内容时,某兴趣小组设计并进行了系列小实验,以进行初步探究。
(1)把一颗鸡蛋放在盛有清水的烧杯里,鸡蛋沉入杯底,不断在清水中加盐溶解,鸡蛋会上浮到液面。鸡蛋漂浮在盐水液面时受到的浮力   在清水中沉底时的浮力(选填“大于”、“等于”、“不变”)
(2)根据上述现象,他开展如下图的一系列实验。此时乙实验中物块受到的浮力为   N。
(3)通过实验甲、丙、戊的对比可探究   。
(4)若要验证阿基米德原理,我们还需要测量的物理量是   。
【答案】(1)大于
(2)0.5N
(3)物体受到浮力与液体密度的关系
(4)排开液体的重力
【解析】【分析】(1)根据物体沉浮条件分析。
(2)根据称重法测浮力公式 F浮 =G F示 。
(3)根据实验数据分析。
(4)根据阿基米德原理的分析。
【解答】(1)鸡蛋在清水中沉底时,浮力小于重力;在盐水中漂浮时,浮力等于重力。因此,鸡蛋漂浮在盐水液面时受到的浮力大于在清水中沉底时的浮力。
(2)乙实验中物块重力 G=1.6 N,弹簧测力计示数 F示=1.1 N,所以浮力 F浮 =1.6 N 1.1 N=0.5 N。
(3)实验甲、丙、戊中,物块排开液体的体积相同,液体密度不同,因此可探究物体受到浮力与液体密度的关系。
(4)阿基米德原理的内容是:浸在液体中的物体受到的浮力等于它排开液体的重力。因此,要验证阿基米德原理,还需要测量排开液体的重力。
变式2:(2026八上·丽水期末)小科学习了水的浮力知识后,了解到浮力的大小与液体的密度、排开液体的体积有关。但同时也对“浸在水里的物体受到浮力的大小与它浸在水里的表面积大小是否有关”提出疑问,并和小组成员选用了以下器材:两个相同的圆柱体铜块、细线、弹簧秤、透明胶、装水的烧杯,展开探究。
实验过程如下: ①用弹簧秤测出两个铜块的总重力G; ②将两铜块用透明胶黏成一个圆柱体(忽略透明胶部分的质量和体积),缓慢浸没在水中,读出弹簧秤的读数F1;③将两铜块 ? ,读出弹簧秤的读数F2; ④计算两种情况下铜块受到的浮力。实验数据如表所示。
铜块情况 步骤② 步骤③
铜块重力(N) 9.0 9.0
弹簧秤读数 (N) 8.0 F2
浮力大小 (N)    
(1)根据表中数据,求出步骤②中的两铜块受到的浮力为   牛;
(2)本实验是探究“浮力的大小与它浸在水里的表面积的关系”,需控制的变量是   ;
(3)步骤③中“?”的内容是   ;
(4)若“浸在水里的物体受到浮力的大小与浸在水里的物体表面积无关”结论正确,则支持该结论的证据是   。
【答案】(1)1.0
(2)排开液体的体积
(3)独立分开,缓慢浸没在水中
(4)F1=F2或F2=8N
【解析】【分析】(1)根据公式F浮=G-F拉计算步骤②中铜块受到的浮力;
(2)根据控制变量法的要求分析解答;
(3)实验要探究浮力大小与浸没表面积的关系,则步骤③中要想办法改变铜块浸没水中表面积大小;
(4) 浮力与表面积无关,则两种情况下浮力应相同,根据F拉=G-F浮分析弹簧测力计示数大小即可。
【解答】(1)根据表格数据可知,步骤②中两个铜块受到的浮力:F浮=G-F拉=9.0N-8.0N=1.0N,故填:1.0;
(2)根据控制变量法的要求可知,探究浮力大小与它浸在水里表面积的关系时,需要控制液体密度和排开液体的体积相同,只改变浸在水里的表面积。由于都浸没在水中,则还要控制的变量是:排开液体的体积。故填:排开液体的体积。
(3)实验要探究浮力大小与浸没的表面积的关系,步骤②中将两铜块黏合成一个圆柱体,此时表面积较小,则步骤③中要改变两个铜柱接触水的表面积,即步骤③为:独立分开,缓慢浸没在水中。故填:独立分开,缓慢浸没在水中。
(4) 浮力与表面积无关,则两种情况下浮力应相同。根据F拉=G-F浮可知,此时弹簧测力计的示数应该相同,即F1=F2或F2=8N。故填:F1=F2或F2=8N。
变式1:(2026八上·杭州期末)在学习了浮力的知识后,小刚设计了如图装置来测物体的密度,已知挂着物块的甲弹簧测力计的示数为 30N,挂着空接桶的乙弹簧测力计的示数为 12N。然后小刚把甲测力计下移,使物块浸没在水中(不接触容器壁和容器底),当溢水杯中的水不再溢出时,甲的示数变为 25N,则:
(1)浸没在水中时,物块所受的浮力为多少N
(2)此时乙弹簧测力计的示数为多少N
(3)物块的密度为多少
【答案】(1)物块浸没在水中时受到的浮力:
(2)由阿基米德原理可知,桶中溢出水的重力: 此时乙弹簧测力计的示数:
(3)物体浸没时,排开水的体积等于物体的体积,
由 可得,物块的体积:
由G=mg可得,物块的质量:
物块的密度:
【解析】【分析】(1)浮力是指浸在液体(或气体)里的物体受到液体(或气体)对它向上托的力。即可以用拉力法求解浮力,浮力等于重力减去浸在液体中受到的拉力。
(2)物块排开的水溢出并被接桶收集,根据阿基米德原理,排开水的重力等于物块所受的浮力。此时乙弹簧测力计的示数为接桶的总重力加上排开水的重力。
(3)根据阿基米德原理求解体积,再通过重力求解质量,密度等于质量与体积之比。
考点三、物体的沉浮条件
条件:浸没在液体中物体受到重力和浮力,物体在液体中的浮沉状况取决于重力和浮力的大小。
  (1)F浮  (2)F浮>G,物体上浮;
  (3)F浮=G,物体悬浮,此时V排=V物;
  (4)上浮的物体露出液面后,浮力会减小。当F浮=G时,物体漂浮,此时V排拓展:对于实心物体:
  (1)当ρ液>ρ物时,物体上浮(最终漂浮);
  (2)当ρ液<ρ物时,物体下沉;
  (3)当ρ液=ρ物时,物体悬浮。
说明:(1)上浮和下沉都是不稳定状态,上浮的物体最终会浮出液面,处于漂浮状态;下沉的物体
最终则会沉到液底处于静止状态(沉到水底时:F浮+F支持力=G);
  (2)漂浮和悬浮时,物体都是受到两个力而处于平衡状态,F浮=G。
注意:(1)“浸没”是指物体全部浸入液体中,被液体全部包围,V物=V排;
  (2)“浸入”是指物体部分或全部浸在液体中,部分或全部被液体包围;
  (3)“漂浮”是物体浮在液面上,只有部分浸入液体中,V物>V排;
  (4)“悬浮”是指物体全部浸入液体中,并且可以停留在液体中的任何深度,V物=V排;
  (5)“上浮”和“下沉”是物体在重力和浮力共同作用下,物体向上或向下运动的过程,
即F浮>G,物体上浮;F浮<G,物体下沉。
典例1:(2026八上·嵊州期末)在传统农耕文化中,劳动人们一般采用“盐水选种”的方法挑选种子,种子在盐水中的不同状态如图所示。下列说法正确的是
A.悬浮种子的密度小于盐水的密度
B.漂浮种子受到的浮力大于自身重力
C.沉底种子受到的浮力一定等于它排开盐水的重量
D.漂浮种子受到的浮力一定比沉底种子受到的浮力大
【答案】C
【解析】【分析】(1)当物体的密度大于液体密度时,物体下沉;当物体密度等于液体密度时,物体悬浮;当物体密度小于液体密度时,物体漂浮。同时,浮沉条件还可通过受力关系判断:漂浮、悬浮时浮力等于自身重力;下沉时浮力小于自身重力。
(2)浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开液体所受的重力,即F浮=G排,该原理适用于一切浸在液体(或气体)中的物体,无论物体处于漂浮、悬浮还是沉底状态。
【解答】A、悬浮种子的密度小于盐水的密度,根据浮沉条件,悬浮时物体密度等于液体密度,因此悬浮种子的密度等于盐水的密度,A 错误;
B、漂浮种子受到的浮力大于自身重力,根据浮沉条件,漂浮时物体受力平衡,浮力等于自身重力,B 错误;
C、沉底种子受到的浮力一定等于它排开盐水的重量,根据阿基米德原理,F浮=G排,该规律适用于所有浸在液体中的物体,沉底状态也不例外,因此沉底种子的浮力等于排开盐水的重量,C 正确;
D、漂浮种子受到的浮力一定比沉底种子受到的浮力大,浮力大小由液体密度和排开液体的体积决定,题目中未明确漂浮种子和沉底种子排开盐水的体积关系,无法比较二者浮力大小,D 错误。
故答案为:C。
变式1:(2026八上·丽水期末)小科同学在洗水果时发现,有些水果浮在水面上,有些水果则沉在底部,如图所示。已知 由此可判断这四种水果所受浮力最大的是()
A.橘子 B.草莓 C.苹果 D.梨
【答案】D
【解析】【分析】根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排比较四种水果受到浮力的大小。
【解答】根据题意可知,梨的体积最大,且在水中浸没,那么它排开水的体积等于自身体积,即梨排开水的体积最大。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,梨受到的浮力最大。故选D。
变式2:(2026八上·义乌期末)如图所示,同一个正方体先后放入a、b、c三种液体中,静止时下列判断正确的是(  )
A.物体下表面受到液体的压力Fa=Fb<Fc
B.液体的密度ρA<ρB<ρC
C.物体受到的浮力Fa<Fb<Fc
D.物体下表面受到液体的压强pa<pb<pc
【答案】A
【解析】【分析】(1)浮力产生的原因来自于液体上下表面的压力差;
(2)漂浮和悬浮的物体满足浮力大小等于物体自身重力,正方体a和b液体中漂浮,c中悬浮,三者受到的浮力相等,均为自身重力;
(3)可以根据阿基米德原理判断液体密度的大小情况;
【解答】A.a与b中上表面露出,因此上表面没有液体压力,浮力=下表面压力=自身重力,所以Fa=Fb,又因为三者浮力相等,c由于完全浸没,上表面存在压力,为了使压力差相等,下表面需要更大的压力,所以Fa=Fb<FC,故A正确;
B.根据阿基米德原理,当浮力相等,V排越大,越小,三者V排的大小关系为Vb<Va<Vc,因此液体密度,故B错误;
C.三者受到的浮力均等于物体自身重力,故C错误;
D.当受力面积相等时,压力越大,压强越大,由A选项可知,故D错误;
故答案为:A。
变式3:如图所示,在装有铁球的气球中充入一定量的气体,其总重力为6 N。将气球缓慢压入装有盐水的容器中,松手后气球静止在盐水中。请回答下列问题:
(1)气球受到的浮力大小为   N。
(2)随着温度的升高,气体体积的变化会比液体体积的变化大。当容器所处环境温度上升时,气球将会____(填字母)。
A.保持悬浮 B.先下沉后悬浮 C.上浮 D.下沉最后沉底
(3)向容器中缓慢加入同种盐水,请判断此时气球在液体中的状态并说明理由:   。
【答案】(1)6
(2)C
(3)气球会下沉,最后沉底;因为气球所处的深度变大,所受压力变大,气球体积变小,根据可知,气球受到的浮力减小,由于重力不变,则此时浮力小于重力,故气球会下沉,最后沉底
【解析】 (1)由图可知:松手后气球静止在盐水中,处于悬浮状态,根据物体的浮沉条件即可判断气球受到的浮力大小;
(2)当容器所处环境温度上升时,由于随着温度的升高气体体积变化比液体体积变化大,据此判断出气球排开盐水的体积变化,然后利用公式F浮=ρ液gV排即可判断浮力的变化,最后根据物体的浮沉条件即可判断气球的运动状态;
(3)向容器中缓慢加入同种盐水,气球所处的深度变大,根据p=ρgh可知气球受到压强的变化,然后判断出气球排开盐水的体积变化,然后利用公式F浮=ρ液gV排即可判断浮力的变化,最后根据物体的浮沉条件即可判断气球的运动状态。
【解答】 (1)由图可知:松手后气球静止在盐水中,处于悬浮状态,根据物体的浮沉条件可知:气球受到的浮力F浮=G=6N;
(2)当容器所处环境温度上升时,由于随着温度的升高气体体积变化比液体体积变化大,气球排开盐水的体积变大,根据F浮=ρ液gV排可知气球受到的浮力变大,由于重力不变,则此时浮力大于重力,则气球会上浮,最后漂浮在水面上,
故选C;
(3)向容器中缓慢加入同种盐水,气球所处的深度变大,根据p=ρgh可知气球受到压强的变大,气球体积变小,则气球排开盐水的体积减小,根据F浮=ρ液gV排可知气球受到的浮力减小,由于重力不变,则此时浮力小于重力,则气球会下沉,最后沉底。
考点四、密度计
工作原理是物体的漂浮条件(根据阿基米德公式F浮=ρ液V排g,漂浮时浮力一定,ρ液与V排成反比)。密度计下面的金属粒和玻璃泡能使密度计直立在液体中。密度计的刻度特点“上小下大、上疏下密”。
典例1:(2026八上·嵊州期末)在跨学科实践课上,某小组同学开展了“制作简易密度计”的项目化学习活动。
【项目实施】
(1)制作步骤:在竹筷的一端紧绕上适量细铅丝,放入水中后,竹筷能竖直漂浮在水面。
标注密度计的刻度
①将密度计放入不同液体中静止时,在密度计液面处标注不同液体的密度值。图甲所示的四幅图中,密度计的刻度(单位:g/cm3)标注正确的是   (填字母)。
②为了提高密度计测量的精确度,应该使密度计上相邻两条刻度线之间的距离大一些,请提出一条合理的改进措施:   。
(2)【项目拓展】
资料:能测量大于水密度的密度计,人们习惯称为“重表”,能测量小于水密度的密度计,人们习惯称为“轻表”。
图乙是某密度计的结构图,若该密度计为重表,1.0g/cm3刻度线在图乙中的   (选填“A”或“B”)处。
【答案】(1)B;选用的筷子细一些或加大细铅丝的重量
(2)A
【解析】【分析】(1)本题考查密度计的工作原理:密度计始终漂浮在液体中,所受浮力等于自身重力(F浮 =G)。根据阿基米德原理 F浮=ρ 液 gV排,液体密度越大,排开液体的体积越小,密度计浸入液体的深度越浅,因此密度计的刻度特点是上小下大,且刻度不均匀(上疏下密)。
(2)本题考查提高密度计精度的方法:要使相邻刻度线间距变大,需让密度计在液体中浸入深度的变化更明显。根据 V排=Sh(S 为密度计横截面积,h 为浸入深度),在 V排 变化量相同时,S 越小,h的变化量越大;同时增大密度计总重力,可增大浸入深度的变化幅度,从而放大刻度间距。
(3)本题考查重表与轻表的刻度特点:重表用于测量大于水密度的液体,当液体密度为 1.0g/cm3(水的密度)时,重表在水中的浸入深度比在高密度液体中深,比在低密度液体中浅,因此
1.0g/cm3刻度线位于重表的上方(A 处)。
【解答】(1) ① 密度计的刻度遵循 “上小下大” 的规律:液体密度越大,密度计浸入越浅,刻度越靠下;液体密度越小,浸入越深,刻度越靠上。
A、C:刻度顺序错误(未遵循上小下大);
D:刻度间距均匀,不符合密度计 “上疏下密” 的特点;
B:刻度上小下大,且上疏下密,标注正确。故答案为:B。
② 要提高密度计测量的精确度,使相邻刻度线间距更大,可通过减小密度计横截面积或增大总重力实现:选用更细的竹筷(减小横截面积 S),在排开体积变化相同时,浸入深度的变化量更大,刻度间距更宽;
加大铅丝的重量(增大总重力 G),使密度计浸入液体的深度整体增加,放大刻度间距。
(2) 重表用于测量密度大于水的液体,当液体密度为 1.0g/cm3(水的密度)时,重表在水中的浮力等于重力,浸入深度比在高密度液体中深,因此 1.0g/cm3 刻度线位于重表的上方(A 处,B 处为更大密度的刻度)。故填:A。
故答案为:(1) ①B;②选用的筷子细一些 (或加大铅丝的重量);(2) A。
变式1:(2026八上·杭州期末)在三支相同的平底试管内装入等量铁砂,然后分别放入装有甲、乙、丙三种不同液体的相同烧杯里,静止时各烧杯内液面相平,如图所示。下列说法中,正确的是(  )
①三种液体对试管的浮力大小关系是
②三种液体所受的重力大小关系是
③三种液体对烧杯底部的压强大小关系是p甲④三支试管底部所受液体压强大小关系是
A.②③ B.①④ C.①③ D.③④
【答案】A
【解析】【分析】 ①根据物体的漂浮条件比较试管受到浮力的大小;
②根据图片比较试管排开液体的体积不同,根据公式F浮=ρgV排可判断两液体密度的大小,然后根据图片比较三种液体的体积关系,最后利用G=mg=ρVg判断液体的重力大小;
③根据液体压强公式p=ρ液gh判断烧杯底部所受压强大小关系;
④首先根据浮力产生的原因F浮=F下表面-F上表面比较下表面受到的压力关系,利用比较试管底部所受液体压强大小关系。
【解答】 ①根据图片可知,平底试管在三种液体中都处于漂浮状态,所以试管受到的浮力都等于自身重力,即受到的浮力相等,也就是F甲=F乙=F丙,故①错误;
②根据图片可知,排开的液体体积V排甲>V排乙>V排丙,根据阿基米德原理F浮=ρ水V排g可知,液体的密度ρ甲<ρ乙<ρ丙。根据液面相同可知,液体的体积和试管浸入液体体积的和相等,那么三种液体的体积V甲<V乙<V丙。根据G=mg=ρVg可知,液体的重力G甲<G乙<G丙,故②正确;
③综上所述,液体的密度ρ甲<ρ乙<ρ丙,且放入试管后液面等高,根据液体压强公式p=ρ液gh可得,烧杯底部所受压强p甲<p乙<p丙,故③正确;
④试管上表面受到的压力为0,根据浮力产生的原因F浮=F下表面-F上表面可知,试管下表面受到的压力相等,即:F甲'=F乙'=F丙'。由压强公式可知,试管底部受到液体压强p甲'=p乙'=p丙',故④错误。故选A。
变式2:小科在一根一端密封的圆柱形空心玻璃管(足够长)下端绕上一段细铁丝,制成一支密度计,用它来测量液体密度。已知玻璃管横截面积为3cm2,质量为20克,铁丝质量10克,测量过程中杯内液体总量没有变化。使用中,小科发现细铁丝很容易滑落,于是他改变这段铁丝形状,并把铁丝置于玻璃管内,当再次测量同一杯液体密度时(如图乙),杯内液体将   (填“比A处高”“比A处低”或“仍在A 处”);现对改进后的密度计标定刻度(即在相应位置标识刻度以及对应的密度值),则示数为0.8g/cm3的刻度线应标在离玻璃管底部   cm处。
【答案】仍在 A 处;12.5
【解析】(1)密度计放在液体中漂浮,受到的浮力等于密度计受到的重力;
根据阿基米德原理F浮=ρgV排判断排开液体的体积的变化,判断出杯中液面的变化。分析管受到的重力和浮力,然后分析上浮还是下沉。
(2)根据漂浮条件,结合阿基米德原理F浮=ρgV排列出方程计算即可。
【解答】(1)密度计在液体中漂浮,根据漂浮条件可知,密度计受到的浮力等于重力;
把铁丝置于玻璃管内,再次测量同一杯液体密度时,
由于密度计的重力不变,所以根据漂浮条件可知,密度计受到的浮力不变;
因为液体的密度不变,浮力大小不变,由阿基米德原理F浮=ρgV排可知,排开液体的体积不变,所以乙杯中的液面不变,仍在A处。
(2)玻璃管的总重:G=mg=(0.02kg+0.01kg)×10N/kg=0.3N,
因为玻璃管漂浮,所以浮力等于重力,即G=F浮=ρ水gV排,
代入数据可得:0.3N=0.80×103kg/m3×10N/kg×3×10-4m2×h水,
解得h水=0.125m=12.5cm,
即示数为0.8g/cm3的刻度线离玻璃管底部的距离为12.5m。
变式3:(2025八上·柯桥期末)某项目化小组计划自制一支“吸管密度计”。实验材料:一端封口的吸管、小钢珠若干、记号笔、刻度尺等。
(1)【设计制作】
①在一端封口的吸管中放入几粒小钢珠,并将其放入水中。小组同学发现吸管放入水中时倾倒,分析原因可能是   。调整后,吸管竖直漂浮。
②用记号笔在吸管上与水面相平处标上水的密度值1.0克/厘米3,并用刻度尺测出其到吸管底部的距离h1,如图甲。
③将吸管放入另一液体中,如图乙,浸入深度为h2。依据表达式 计算出其在不同密度液体中的浸入深度h2,如下表所示,并在吸管上进行标度。由此分析,相邻刻度线的间距(选填“均匀”或“不均匀”)。
实验次数 1 2 3 4 5
液体密度ρ/(克·厘米3) 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2
浸入深度 h2/厘米 17.5 15.6 14.0 12.7 11.7
(2)【评价改进】
④另一小组同学提出,此吸管相邻刻度线之间的距离太小。于是,本组同学在吸管中适当增加了小钢珠。请在丙图右侧密度计中大致标出增加小钢珠后0.9克/厘米3和1.0克/厘米3新的刻度位置。   
(3)【测试应用】
⑤小组同学用“吸管密度计”测量生活中常见液体的密度。在测量可乐密度时,他们发现吸管“沾上”了许多小气泡,则测得的可乐密度   (选填“偏大”或“偏小”)。
【答案】(1)小钢珠叠放导致重心偏高
(2)
(3)偏大
【解析】【分析】(1)①物体的重心越低则越稳定;
②根据表格数据分别计算出相邻密度值之间的浸入深度变化,然后比较大小即可。
(2)根据漂浮条件和阿基米德原理分析密度计浸入液面的深度变化,以及相邻刻度的间距变化即可;
(3)气泡会增大吸管排开水的体积,据此判断浸入深度的变化,确定测出可乐密度值的变化。
【解答】(1)① 吸管放入水中时倾倒,可能是因为重心位置过高,即由于小钢珠叠加导致重心偏高;
② 根据表格数据可知,当液体密度依次增大0.1g/cm3时,浸入深度h2的变化量依次为:1.9cm、1.6cm、1.3cm和1cm,因此吸管上的刻度值间距不是均匀的。
(2) 增加小钢珠会增大密度计的总重力,即它们受到的浮力增大。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,密度计排开液体的体积增大,导致其浸入深度增大,因此同一密度的刻度线位置会上移,且相邻刻度之间的间距会增大,如下图所示:
(3) 吸管沾上气泡后,气泡会增大排开液体的总体积,从而导致吸管浸入液体的深度减小,而密度计上的刻度值下大上小,因此会导致测出的可乐密度偏大。
考点五、轮船,半潜船等漂浮物
要将密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的物体必须把它做成空心的,使它能够排开更多的水。轮船的排水量即轮船满载时排开水的质量,单位为吨。
典例1:如图所示,装载前半潜船空载漂浮于海面,装载时需向船体水舱注水,船体重力增加,巨大的甲板下潜至海面以下,拖船将漂浮的货物拖至半潜船的甲板上方并固定好,半潜船排出水舱中的水,甲板上浮刚好至海面,半潜船就可以载着货物离开。
(1)半潜船是靠改变   来实现上浮和下潜的。
(2)半潜船在如图所示空载、下潜、载货的三种状态下所受的浮力分别为 F1、F2、F3,分析比较它们的大小关系。
【答案】(1)重力
(2)据图可知,半潜船下潜时排开水的体积最大,其次是载货时,空载时排开水的体积最小,已知液体的密度是相同的,所以据 可知,半潜船下潜时所受的浮力最大,其次是载货时,空载时所受的浮力最小,即浮力大小关系是
【解析】(1)根据:“开始时半潜船空载漂浮于海面,装载时需向船体水舱注水,船体重力增加,巨大的甲板下沉至海面以下”可得出结论;
(2)根据图中船排开液体的体积关系,结合F浮=ρgV排可以比较出各自情况的浮力大小关系,进而判断即可。
【解答】(1)由材料可知,半潜船在工作时,通过增加本身压载水舱中的水量,平稳地将装货甲板潜入水下,所以是通过改变自身重实现上浮和下沉的;
(2)根据图片可知,半潜船下潜时排开水的体积最大,其次是载货时,空载时排开水的体积最小,已知液体的密度是相同的,所以据 可知,半潜船下潜时所受的浮力最大,其次是载货时,空载时所受的浮力最小,即浮力大小关系是
变式1:如图为某新型万吨级导弹驱逐舰(满载排水量达12500吨) 正在海上训练。下列说法正确的是(  )
A.驱逐舰所受浮力的方向是竖直向下的
B.发射导弹后,驱逐舰所受浮力不变
C.满载时的排水量指的是驱逐舰所受的重力
D.发射导弹后,驱逐舰会上浮一些
【答案】D
【解析】 A.浮力的方向是竖直向上;
B.根据漂浮条件判断驱逐舰受到浮力的变化;
C.排水量是满载时排开水的质量;
D.根据阿基米德原理判断驱逐舰排开水的体积变化,进一步判断浮沉情况。
【解答】 A.驱逐舰所受浮力的方向是竖直向上的,故A错误;
B.发射导弹后,驱逐舰的重力减小,根据漂浮条件F浮=G舰可知,驱逐舰受到浮力变小,故B错误;
C.满载时的排水量指的是驱逐舰满载时排开水的质量,故C错误;
D.发射导弹后,驱逐舰受到浮力变小,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,驱逐舰排开水的体积变小,会上浮一些,故D正确。故选D。
变式2:如图所示为某远洋轮船的船舷上标的“吃水线”,又称“载重线”,其中标有 W 的是北大西洋“载重线”,标有 S 的是印度洋“载重线”。若此远洋轮船在海面航行时的排水量为 30万t(g 取 10 N/kg),则远洋轮船此时受到的浮力为   N;当该远洋轮船从北大西洋驶向印度洋时,远洋轮船在北大西洋受到的浮力 F1   (填“大于”“等于”或“小于”,下同)在印度洋受到的浮力 F2;北大西洋的海水密度ρ1   印度洋的海水密度ρ2。
【答案】3×109;等于;大于
【解析】根据阿基米德原理即可求出远洋轮船此时受到的浮力;
当该远洋轮船从北大西洋驶向印度洋时,根据漂浮条件即可判断受到的浮力关系;
由载重线知道排开海水的体积的大小关系,再根据阿基米德原理分析海水密度的大小关系。
【解答】 若此远洋轮船在海面航行时,根据阿基米德原理可知:F浮=G排=m排g=3×108kg×10N/kg=3×109N;
当该远洋轮船从北大西洋驶向印度洋时,因为轮船漂浮,所以轮船受到的浮力都等于轮船受到的重力G,即:F1=F2;
标有W是北大西洋“载重线”,标有S的是印度洋“载重线”,由图可知北大西洋“载重线”在下方,
则轮船排开海水的体积:V排1<V排2,即轮船在北大西洋航行时V排较小,
根据F浮=ρ液gV排可知北大西洋的海水密度大于印度洋的海水密度,即:ρ1>ρ2。
变式3:为了测量硬塑料制成的锅形物体的质量和体积,先用一圆柱形容器盛满水,该容器底面积为100cm2(壁厚度不计)。将锅形物体开口向上放入容器中,物体漂浮(如图),溢出了300cm3的水。然后慢慢翻转使物体浸没沉底,液面下降了1cm。则锅形物体的质量为   kg,体积为   cm3。
【答案】0.3;200
【解析】当物体漂浮时,它受到的浮力等于重力,即它排开液体的重力等于自身重力;当物体浸没时,它的体积等于排开液体的体积,据此计算即可。
【解答】(1)当该物体在容器中漂浮时,
它的重力为:G=F浮=G排=m排g;
那么:mg=m排g;
即:m=m排=ρ水V排=1g/cm3×300cm3=300g=0.3kg;
(2)液面下降减少的体积为:△V=△hS=1cm×100cm2=100cm3;
那么该物体的体积为:V=V排-△V=300cm3-100cm3=200cm3。
考点六、潜水艇,潜航器等
潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重力来实现的。潜水艇是钢铁外壳,体积不能改变,只能改变自身重力,方法是在水舱内吸入或排出一定量的水。
典例1:(2026八上·平湖期末)如图是小平建构的海洋探索和海水理化性质模型的部分示意图,下列说法正确的是(  )
A.蛟龙号的最大下潜深度处可观察到藻类
B.表层海水盐度的变化主要受气温影响
C.潜水员在下潜过程中受到的压强变大
D.奋斗者号在深海中上浮时受到的浮力变大
【答案】C
【解析】【分析】(1)液体压强的特点:液体内部向各个方向都有压强,且压强随深度的增加而增大,公式为 p=ρgh(ρ 为液体密度,g 为重力加速度,h 为深度)。
(2)浮力的决定因素:根据阿基米德原理 浮液排,物体在液体中受到的浮力大小只与液体密度和排开液体的体积有关。
(3)藻类的生存条件:藻类属于光合生物,需要阳光进行光合作用,仅能生活在阳光可到达的浅海区域。
(4)表层海水盐度的影响因素:表层海水盐度主要受蒸发量与降水量的对比关系影响,而非直接由气温决定。
【解答】A、“蛟龙号” 的最大下潜深度远超阳光能到达的海域,藻类无法在无光环境生存,故该选项错误。
B、表层海水盐度主要由蒸发量和降水量的对比关系决定,不是直接受气温影响,故该选项错误。
C、根据液体压强公式 p=ρgh,潜水员下潜时深度 h 增大,海水密度 ρ 不变,所以受到的压强变大,故该选项正确。
D、“奋斗者号” 在深海中上浮时,海水密度和排开海水的体积均未发生变化,根据阿基米德原理,受到的浮力不变,故该选项错误。
故答案为:C。
变式1:(2026八上·临海期末)潜水艇从高密度海水区驶入低密度海水区,急剧下降的过程称为“掉深”。如图,某潜水艇从a处“掉深”到b处,潜水艇(  )
A.受到的浮力不变 B.受到的浮力变小
C.排开液体的重力变大 D.排开液体的体积变小
【答案】B
【解析】【分析】根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析潜水艇受到浮力的变化。
【解答】潜水艇始终浸没在水中,则它排开水的体积不变。某潜水艇从a处“掉深”到b处,海水的密度变小,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,它受到的浮力变小,故B正确,而ACD错误。
故选B。
变式2:(2026八上·金东期末)2025年我国深海科考潜艇累计完成下潜任务314次,最大下潜深度10000米。某次执行巡逻任务的潜艇正在数百米深的大洋匀速潜航,却突遭海水密度突变造成的“断崖”,潜艇急速掉向数千米深的海底,海水压强骤增,非常危险。
(1)潜艇在水下巡逻遭遇“断崖”时,潜艇受到的浮力会瞬间   (选填“变大”、“变小”或“不变”)造成的,此时应立即   (选填“排出水舱中的水”或“打开阀门使水进入水舱”)。
(2)险情解除后该潜艇悬浮待命,排开水的体积为1.6×104米3,此时潜艇受到的浮力为多少 (已知
【答案】(1)变小;排出水舱中的水
(2)F浮=ρ液gv排 =1.03×103kg/m3×10N/kg×1.6×104m3=1.648×108N
【解析】【分析】本题以潜艇 “断崖” 险情为背景,核心考查阿基米德原理的应用和浮沉条件的动态分析。
【解答】(1) 当海水密度突变减小时,根据阿基米德原理 F浮=ρ液gV排,在排开体积不变的情况下,潜艇受到的浮力会瞬间变小,导致重力大于浮力而下沉。为了上浮,应立即排出水舱中的水,以减小潜艇自身的重力。
(2) 已知:ρ海水=1.03×103kg/m3,V排=1.6×104m3,g=10N/kg,根据阿基米德原理:F浮=ρ海水gV排=1.03×103kg/m3×10N/kg×1.6×104m3=1.648×108N此时潜艇受到的浮力为1.648×108N。
变式3:在制作潜艇视型比部中,小温用3个600mL的矿泉水瓶黏在一起,两个密封的作“生活舱”,一个瓶身开孔的作”工作舱”,矿泉水瓶质量不计,替代潜艇质量的若干金属螺母放在“工作舱"内,通过往“工作舱"向内注水和向外排水实现淞艇的上浮、悬浮和下沉。(ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)比赛中,小温要让漂浮状态的“潜艇”下沉入水,他应该往“工作舱”   (填“向内注水”和“向外排水”)
(2)潜艇悬浮中。有小螺母从“工作舱"的小孔中掉落至水底,此时潜艇的浮力   (填“变大”、“变小”或"不变")
(3)若金属螺母体积不计,要实现潜艇上浮和下沉,则金属螺母重力的取值范围为   。
【答案】(1)向内注水
(2)不变
(3)10N < 6< 15N
【解析】(1)潜艇可通过改变其所受重力,来实现浮沉;
(2)浮力大小与液体密度和其排开液体的体积大小有关;
(3)浮力大于重力上浮,反之小于潜艇下沉。
【解答】(1)当重力大于浮力时才会下沉,故应向内注水;
(2)潜艇完全浸没时其所受浮力大小不发生变化;
(3);
,
故在装满水时螺母重力最小为12N,没有装满水时重力最大为18N,范围为12N~18N
考点七、浮力秤
当容器处于漂浮状态时,受到的浮力=重力。由于物体本身存在重力,以此可得“0”刻度。
到顶部所增加的V排可得浮力的增加量,即可得出物体的重力。
若该容器是均匀如圆柱体,物体的质量与刻度成正比。
典例1:(2026八上·路桥期末)某同学学习了浮力的有关知识后,制作了一台浮力秤,可方便地称量物体的质量,其构造如图甲所示。已知小筒底面积为0.001米2,小筒和秤盘总重力为0.6牛。
(1)如图甲,当秤盘上不放物体时,小筒受到的浮力是   牛。
(2)如图乙,在秤盘上放一物体后,小筒浸入水中的深度h为0.1米,求该物体的质量。
(3)若要增大该浮力秤的量程,下列办法可行的是(  )。(填字母)
A.仅增加透明大筒内的水量 B.仅增加透明大筒的底面积
C.仅换用密度更大的液体 D.仅换用底面积更大的小筒
【答案】(1)0.6
(2)解:根据题意可知,放上物体后受到的浮力F浮=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.001m2×0.1m=1N;
所以物体的重力为G=1N-0.6N=0.4N
物体的质量为。
(3)C;D
【解析】【分析】(1)根据漂浮条件计算不放物体时小筒受到的浮力;
(2)首先根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排计算出小筒受到的最大浮力,然后减去小筒重力得到物体重力,最后计算物体的质量;
(3)根据平衡力的知识计算出测量物体的质量的数学表达式,据此确定影响浮力秤量程大小的因素即可。
【解答】 (1)根据甲图可知, 当秤盘上不放物体时, 小桶在水面漂浮,
所以它受到的浮力等于小桶和秤盘的重,即F浮=G=0.6N;
(3)综上所述,浮力秤上测量物体的质量
,则浮力秤的量程与液体的密度、小筒的横截面积和小筒的最大高度有关,则增大液体的密度、增大小筒的底面积和增大小筒的高度,都能增大浮力秤的量程。
故选CD。
变式1:青少年科技创新大赛中,某同学的发明作品“浮力秤”参加了展评。该作品可方便地称量物体的质量,其构造如图所示。已知小简底面积为10cm2,总长为20cm,盘中不放物体时,小筒浸入水中的长度为8cm,问:
(1)小筒和秤盘的总重力是多少牛?
(2)该秤能称出物体的最大质量是多少千克?
(3)该同学把秤的读数均匀地刻在小筒上,为什么刻度是均匀的?(g取10 N/kg)
【答案】(1)小筒底面积为10cm2,小筒浸入水中的长度为8cm,
故小筒排开水的体积为V排=Sh=10cm2×8cm=80cm3=8×10-5m3;
因小筒和秤盘是漂浮在水面上,故G筒=F浮=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10-5m3=0.8N;
(2)该秤测物体的最大质量时,就是V排=V筒=Sh=10cm2×20cm=200cm3=2×10-4m3;
此时物体和小筒秤盘的总重力G=F浮=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10-4m3=2N;
故此时物体的重力为G物=G-G筒=2N-0.8N=1.2N;
此时物体的质量为;
(3)根据以上分析可知,物体质量;
因液体密度ρ液、小筒底面积S、小筒质量m筒都是定值,故物体质量与小筒浸入的深度是一次函数关系,故小筒上的刻度(即代表了小筒的深度)是均匀的。
【解析】(1)小筒和秤盘是漂浮在水面上,故它们的总重力等于受到的浮力,故只要根据F浮=ρ液gV排求出浮力,即为小筒和秤盘的总重力。
(2)该秤的原理是利用了漂浮时物体所受浮力等于重力,故该秤能测出物体质量的前提是小筒能漂浮在水面上。所以当小筒整个浸入水中时,所能秤出物体质量是最大的。此时物体和小筒秤盘的总重力等于小筒所受的浮力。
(3)刻度是否均匀,取决于小筒浸入的深度与物体的质量是否成正比或一次函数关系。
变式2:(2026八上·上城期末)在学科节上,项目组成员按如下步骤制作了一个“浮力称”。
①在圆柱体塑料小桶的底部增加配重,上端写上单位“g”。
②另取一个大桶,装入适量的水。
③将空小桶开口向上,竖直放入水中,待其稳定后,在小桶左侧液面处标记刻度值为“A”。
④在小桶中分别放入质量为10克、20克、30克、40克、50克的砝码,待其稳定后,在小桶左侧液面处分别标记相应的刻度值“10”、“20”、“30”、“40”、“50”。
(1)在小桶的底部增加配重的目的是   。
(2) 在第③步中“A”对应的数值为   。
(3)在第④步中标注的刻度线是   (选填“均匀”或“不均匀”)。
(4)如果想提高该“浮力称”测量的精确度,可以如何改进    。(写出一条即可)。
【答案】(1)降低小桶的重心,使其能够竖直漂浮在水中
(2)0
(3)均匀
(4)减小小桶的横截面积
【解析】【分析】(1)物体的重心越低则越稳定;
(2)当浮力秤内不放物体时,此时测量物体的质量为0,据此确定A点的刻度值;
(3)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排和漂浮条件分析解答;
(4)当物体的质量相同时,浮力秤浸入深度变化越大,则精确度越高。
【解答】(1) 在小桶的底部增加配重的目的是降低小桶的重心,可以确保小桶在水中保持稳定,避免倾斜或翻倒,使其能够竖直漂浮在水中。
(2) 在第③步中,空小桶漂浮在水面上,此时小桶受到的浮力等于其重力(包括配重)。由于此时小桶内没有砝码,因此“A”对应的数值应为0克,表示空载状态。
(3) 在第④步中,小桶中放入砝码后,浮力增大,小桶下沉更多。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,浮力与排开水的体积成正比。由于小桶是圆柱体,横截面积恒定,因此液面上升的高度与砝码质量成正比,刻度线是均匀的。
(4)根据V=Sh可知,当小桶排开液体的体积相同时,小桶的横截面积越小,则小桶浸入的深度越大,因此为了提高“浮力称”的精确度,可以减小小桶的横截面积。
变式3:(2026八上·余杭期末)学校开展制作简易浮力秤项目化学习活动。小王所在的学习小组的活动过程如下:
【项目要求】制作的浮力秤能较为精确的测出物体的质量。
【制作原理】物体漂浮时所受的浮力等于重力。
(1)【方案设计】小组同学根据要求,设计如下方案:
①截去矿泉水瓶的瓶底,并将秤盘粘于瓶上。
②在瓶盖上系一块质量适当的石块,使水面处于瓶身圆柱部分,且水瓶竖直漂浮,然后用记号笔标记此处为   g,然后小王用记号笔在瓶身外侧按一定长度均匀划出刻度线。
③将待测物体置于秤盘上,读出液面对应刻度值即为物体质量。
(2)【项目测试】根据上述方案,同学们制作了如图所示浮力秤。
图中所示的矿泉水瓶圆柱部分的横截面积为25cm2,最大的有效高度为6cm,则刻度“6”右侧标注的质量值应为   克。
(3)【评价优化】如表是简易浮力秤项目的评价量表。
小组同学标注刻度线时,均匀划分的理由是   。
(4)小组同学想让指标二达到优秀,可以做哪些优化   (写出一点即可)。
简易浮力秤项目评价量表
评价指标 优秀 合格 待改进
指标一 刻度均匀 刻度不均匀 没有刻度
指标二 最大量程超过200克 最大量程在100-200克 最大量程小于 100克
【答案】(1)0 (零)
(2)150
(3)因为浮力秤增加的浮力和秤盘上物体的重力相等,根据公式 可得其中ρ水和瓶身横截面积S都是固定值,因此可知增加的深度△h与物体质量m成正比,浮力秤刻度是均匀的
(4)换用直径更大的瓶子
【解析】【分析】(1)浮力秤利用漂浮时浮力等于重力工作,在不放任何物体时,瓶子竖直漂浮的位置是浮力秤的零刻度线,对应质量为 0g。
(2)根据漂浮时浮力等于物体的重力及阿基米德原理即可求出该刻度对应的质量;
(3)根据漂浮条件和阿基米德原理分析;
(4)根据浮沉条件和阿基米德原理结合增大浮力的方法分析解答。
【解答】(1)在瓶身标记的不放任何物体、瓶子自然漂浮的位置,是浮力秤的零刻度,对应质量为0(零)克,作为测量的起始刻度。
(2)由题意得:V排=Sh=25cm2×6cm=150cm3=1.5×10-4cm3,
所以矿泉水瓶达到刻度“6”处时受到的浮力为:
F浮=ρ液V排g=1.0×103 kg/m3×1.5×10-4cm3×10N/kg=1.5N;
因为秤处于漂浮状态所以可得:F浮=G物=m物g,
;
(3)赞成这种观点,因为浮力秤增加的浮力和秤盘上物体的重力相等,根据公式可得其中ρ水和瓶身横截面积S都是固定值,因此可知增加的深度△h与物体质量m成正比,浮力秤刻度是均匀的。
(4)小组同学想把指标二也评为优秀,需要增大浮力,因而可以换用更粗的瓶子排开更多的水,增大浮力来增大测量范围。
1.如图所示,A.B是自由移动的物体,C、D是容器自身凸起的一部分,现往容器里注入一些水,则一定不受浮力的是( )
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【解析】浸在液体里的物体受到向上的浮力,这个浮力来源于物体上下两个表面的压力差。
A、B、C三个物体,下表面都有液体,都受到向上的压力,无论上表面是否受到压力,根据F浮力=F向上-F向下可知,肯定都受到浮力,故A、B、C不合题意;
物体D下表面没有液体,肯定不受向上的压力,根据F浮力=F向上-F向下可知,它肯定不受浮力,故D符合题意。
2.“天宫课堂”上,乒乓球并没有像在地球上时一样浮在水面,而是停留在了水中。下列有关该现象的解释,最准确的是 (  )
A.乒乓球没有排开水,水对球没有浮力
B.太空中失重状态下,排开的水所受重力为零,浮力消失
C.太空中失重状态下,排开的水的密度减小到零,浮力消失
D.乒乓球的质量为零,重力为零
【答案】B
【解析】质量指的是所含物质的多少,其大小与物体的位置、状态等无关。
【解答】质量的是物质的属性,与物体的位置无关,可知乒乓球在太空中的质量与在地球上的质量相同。重力与物体的位置有关,在太空中乒乓球不受重力,对水也没有压力,由相互作用力的原理可知,水也没有给乒乓球浮力。故答案为:B。
3.(2026·金华模拟)游泳时,将露出水面的双手浸入水中可以获得更大的浮力,使人上浮防止溺水,如图所示。在手浸入水中的过程中,浮力增大的原因是(  )
A.减少了人受到的重力 B.减少了空气对人的阻力
C.增大了人排开水的体积 D.增大了人的密度
【答案】C
【解析】【分析】浸在液体中的物体受到液体对它向上的力,这个力叫作浮力。浮力的大小只跟液体的密度和物体浸入液体的体积有关(与物体的形状、材料、浸没的深度、液体的多少无关)。在液体密度相同时,浸入液体的体积越大,物体受到的浮力越大;在浸入液体的体积相同时,液体的密度越大,物体受到的浮力越大。阿基米德原理的内容是指浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开液体受到的重力。公式:F浮=G排=m排液 g=ρ液gV排。
【解答】 当手从空气中浸入水中时,原先手在空气中排开的是空气,浸入水中后排开的是水,排开水的体积V排增大,因此浮力增大。
- 人的重力(选项A)和密度(选项D)不会因手浸入水中而改变。
选项A:重力由人的质量和地球引力决定,手浸入水中不会改变重力,选项错误。
选项B:浮力与排开液体的体积有关,与空气阻力无关,选项错误。
选项C:浮力增大的直接原因是排开水的体积增大,因此正确。
选项D:人的密度是物质属性,不会因浸入水中而改变,选项错误。
故正确答案为:C。
4.小吴同学为探究力之间的关系做了如图所示的实验.将弹簧测力计下端吊着的铝块逐渐浸入台秤上盛有水的烧杯中,直至刚没入水中(不接触容器,无水溢出).在该过程中,下列有关弹簧测力计和台秤示数的说法正确的是()
A.弹簧测力计的示数减小,台秤示数不变
B.弹簧测力计的示数不变,台秤示数也不变
C.弹簧测力计的示数减小,台秤示数增大
D.弹簧测力计的示数不变,台秤示数增大
【答案】C
【解析】(1)当物体浸在水中时,它会受到浮力,首先根据阿基米德原理分析铝块受到浮力的变化,再根据F=G-F浮判断测力计示数的变化;
(2)台秤的示数等于上面物体对它的压力;首先根据相互作用力原理确定铝块对水的压力变化,从而确定烧杯底部压力的变化,最后根据F示数=G杯+G水+F压分析即可。
【解答】(1)对铝块受力分析可知:铝块受竖直向下的重力、竖直向上弹簧测力计的拉力和浮力,由平衡条件得:G铝=F+F浮,F=G铝-F浮,在铝块完全浸没前,V排逐渐增大,F浮逐渐增大,弹簧秤的示数F逐渐减小.
(2)对台秤受力分析可知:受烧瓶及水受竖直向下的重力,铝块向下的压力F压=F浮,由平衡条件得:台秤的支持力FN=G+F压,在铝块完全浸没前,V排逐渐增大,F压=F浮逐渐增大,FN逐渐变大,台秤的示数增大.故选C.
5.用一个质量可以忽略不计的薄塑料袋装满水,挂在弹簧测力计上,将其浸没在水中,则弹簧测力计的示数(  )
A.等于零 B.等于袋中水重
C.小于袋中水重 D.大于袋中水重
【答案】A
【解析】物体沉浮条件:ρ物>ρ液,物体下沉 ,G物>F浮;ρ物>ρ液,物体沉底 ,G物=F浮+F支(是下沉的最终稳定状态);ρ物 =ρ液,物体悬浮 ,G物=F浮;ρ物<ρ液,物体上浮,G物<F浮;ρ物<ρ液,物体漂浮,G物=F浮(是上浮的最终稳定状态) ;故物体在液体中共有漂浮、上浮、悬浮、下沉、沉底五种状态。 浮力的定义式为F浮=G排(即物体所受的浮力等于物体处于稳定状态下所排开液体的重力),计算可用它的推导公式F浮=G排=ρ液gV排(ρ液为液体的密度,单位为kg/m3;g为常数,是重力与质量的比值,取g=9.8N/kg,粗略计算时可取10N/kg;V排表示排开液体的体积,单位为m3)。同时,液体的浮力公式也适用于气体(把ρ液换为ρ气即可),未做特殊说明时,浮力一般指物体浸没在液体中所受到竖直向上的力。
【解答】由题知,薄塑料袋的质量忽略不计,将装满水的薄塑料袋浸没在水中,排开水的体积V排等于塑料袋内水的体积V水,所以G排液=G物体=F浮力,所以弹簧测力计的示数;
故答案为:A
6.(2026八上·鄞州期末)小科洗碗时发现,向漂浮在水面上的碗中加水,碗浸入水的深度增加,当水量增加到一定程度时,碗浸没水中,直至沉底。假如碗里水的质量是缓慢均匀增加的,则下列关于碗受到的浮力随时间变化的图像可能是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】【分析】(1)分析出排开液体的体积的变化,根据阿基米德原理判断出沉底前的浮力变化;
(2)碗沉底后排开水的体积不变,根据阿基米德原理判断出受到浮力的变化。
【解答】向漂浮在水面上的碗中加水,碗浸入水的深度增大,其排开水的体积增大,由F浮=ρ水gV排可得,碗受到的浮力逐渐变大,且碗在浸没之前,始终处于漂浮状态,则F浮=G碗+G加水,因碗里水的质量是缓慢均匀增加的,则开始一段时间内浮力是均匀增大的;
碗浸没在水中后,其排开水的体积突然变小(仅等于碗自身的体积),由F浮=ρ水gV排可得,所受浮力突然变小,且碗在下沉过程中(浸没)其排开水的体积不变,则碗受到的浮力不变;最初碗受到的浮力F浮=G碗,而碗浸没后处于下沉状态,由浮沉条件可知F浮'<G碗,所以碗受到的浮力先均匀增大,然后突然减小,最后不变,且最后受到的浮力小于最初受到的浮力(t=0时刻)。
故答案为:C。
7.把两个完全相同的小球分别放入盛满不同液体的甲、乙两个溢水杯中,静止时的状态如图所示。甲杯中溢出液体的质量为40 g,乙杯中溢出液体的质量为50g,若甲杯中的液体是水,则小球的质量和体积分别为 (  )
A.40g、40 cm3 B.50g、50 cm3 C.40g、50 cm3 D.50g、40 cm3
【答案】D
【解析】 (1)图乙中小球漂浮,根据物体漂浮条件可知受到的浮力,根据阿基米德原理可知受到浮力等于排开液体的重力,据此求出小球的质量;
(2)图甲中小球沉入容器底部,根据密度公式求出溢出水的体积即为小球的体积。
【解答】 (1)因小球在乙液体中漂浮,
所以,乙中小球受到的浮力F浮乙=G球=m球g,
由阿基米德原理可知,F浮乙=G溢乙=m溢乙g,
则m球g=m溢乙g,即m球=m溢乙=50g;
(2)图甲中小球沉入容器底部,由可得,小球的体积。
故选D。
8.(2024八上·期末) 在三支相同的平底试管内装入等量铁砂,然后分别放入装有甲、乙、丙三种不同液体的烧杯里,其静止状态如图所示,则下列说法中正确的是(  )
A.三种液体对试管的浮力大小关系是F甲>F乙>F丙
B.三种液体的重力大小关系是G甲=G乙=G丙
C.三种液体对烧杯底部的压强大小关系是p甲>p乙>p丙
D.三支试管底部所受液体压强大小关系是p甲’=p乙’=p丙’
【答案】D
【解析】浮沉条件是物理名词,指的是浸没在液体中的物体,受到两个力:竖直向下的重力和竖直向上的浮力,这两个力的大小决定了物体在液体中的运动状态。根据物体所受浮力与重力的大小的不同,物体的浮沉存在三种情况。条件:下沉:ρ物>ρ液,G物>F浮 ;悬浮:ρ物=ρ液,G物=F浮 ;上浮:ρ物<ρ液,G物<F浮;漂浮:ρ物<ρ液,G物=F浮 ;沉底:ρ物>ρ液,G物=F浮+F杯底对物的支持力,F浮<G;浸没在液体中的物体如果它的密度小于液体密度,物体上浮;如果它的密度等于液体的密度,物体悬浮;如果它的密度大于液体的密度,物体下沉。
【解答】由题可知,三支相同的平底试管在甲、乙、丙三种液体中都漂浮,根据浮沉条件,漂浮在液面上的物体受到的浮力等于物体自身的重力。装入等量铁砂的三支相同的平底试管的重力相等,所以三种液体对试管的浮力大小相等,故 A错误;由图可知,三种液体的密度关系为ρ丙>ρ乙>ρ甲,现在三个烧杯中液面相平,排开丙液体的体积最少,所以原来丙液体最多,所以丙液体最重,故 B错误;图中三种液体液面相平,又知ρ丙>ρ乙>ρ甲,根据液体压强公式p=ρgh可知,P丙>P乙>P甲,故C错误;三支试管在液体中受到的浮力相等,所以三支试管底部所受的压力也相等,三支试管相同,底面积相同,所以三支试管底部所受液体压强大小相等,故 D正确。
故答案为:D
9.(2026八上·钱塘期末)如图所示,将同一个鸡蛋先后放入装满液体的甲、乙两个相同杯中,甲杯中鸡蛋漂浮,乙杯中鸡蛋沉底.下列说法正确的是( )
A.甲杯中液体的密度比鸡蛋的密度小
B.乙杯中液体的密度比鸡蛋的密度大
C.乙杯中鸡蛋所受的浮力小于其所受的重力
D.甲杯中鸡蛋所受的浮力大于其所受的重力
【答案】C
【解析】【分析】沉浮条件:物体处于漂浮或悬浮时,浮力等于重力;上浮时,浮力大于重力;下沉时,浮力小于重力。
物体的密度小于液体的密度时,物体处于漂浮状态;物体的密度等于液体的密度,物体将悬浮;物体的密度大于液体的密度,物体将下沉。
【解答】AB、甲中鸡蛋漂浮,可知鸡蛋的密度小于甲液体的密度;乙中鸡蛋下沉,可知鸡蛋的密度大于乙液体的密度,故AB错误;
CD、甲中鸡蛋漂浮,浮力等于重力,乙中鸡蛋下沉,浮力小于重力,故C正确,D错误。
故答案为:C。
10.如图所示为“浮沉子”,小玻璃瓶的下端开有小孔,水可通过小孔进出瓶体。把小玻璃瓶放入水筒中,用薄橡皮膜把筒口蒙住并扎紧,用手按橡皮膜,可以实现小玻璃瓶的上浮、悬浮或下潜。下列说法中,正确的是 (  )
A.小玻璃瓶上浮时,所受重力大于浮力
B.制作“浮沉子”时,水筒内可以装满水
C.在水筒密封情况下挤压橡皮膜时,小玻璃瓶会上浮
D.在水筒密封情况下挤压橡皮膜时,水会进入小玻璃瓶中
【答案】D
【解析】 浮力大于重力,物体上浮;浮力小于重力,物体下沉。在气体质量一定时,气体体积越小压强越大。
【解答】 A.药瓶上浮时,由浮沉条件可知,所受重力小于浮力,故A错误;
B.制作“浮沉子”时,水筒内不能装满水,否则药瓶不能进水或排水,不能实现在水中的浮沉,故B错误;
CD.挤压橡皮膜,筒内空气被压缩,将压强传递给水,水被压入小瓶中,将瓶体中的空气压缩,这时浮沉子里进入一些水,它的重力增加,大于它受到的浮力,药瓶会下沉,故D正确,C错误。
故选D。
11.(2025八上·宁波月考)如图所示,水平桌面上放有甲、乙、丙三个完全相同的圆柱形容器,容器内水面高度相同。若甲容器内只有水;乙容器中放入木块静止时漂浮在水面上;丙容器中有一个空心小球静止时悬浮在水中。则下列四种说法正确的是(  )
A.如果向乙容器中加盐水,木块静止时受到的浮力变大
B.三个容器对桌面压强一样大
C.如果将小球分成大小两块,小球仍悬浮在水中
D.丙容器中的水对容器底部压强最大
【答案】B
【解析】A.木块漂浮在乙容器中,向乙容器中加入盐水后,液体密度增大,木块仍然漂浮在液面上,受到的浮力和自身的重力相等;
B.物体漂浮或悬浮时受到的浮力和自身的重力相等,根据阿基米德原理可知物体漂浮或悬浮时受到的浮力和自身的重力相等,据此可知三容器内液体和物体的总重力的关系,水平面上物体的压力和自身的重力相等,据此得出三个容器对水平桌面的压力关系,再根据判断压强大小;
C.空心的小球,分开后可能是实心的;
D.三个容器水面高度相同,根据p=ρgh可知三个容器的底部受到水的压强关系。
【解答】 A.木块漂浮在乙容器中,向乙容器中加入盐水后,液体密度增大,木块将上浮一些,但木块静止后仍然漂浮在液面上,所以木块受到的浮力仍等于木块的重力不变,故A错误;
B.在甲容器中,甲容器对于桌面的压力F甲=G水+G杯-------①;
在乙容器中,由于木块漂浮,所以F浮木=G木=G排,
则乙容器对桌面的压力F乙=G水'+G木+G杯=G水'+G排+G杯,
因为G水'+G排=G水,所以F乙=G水'+G排+G杯=G水+G杯-------②;
在丙容器中,由于小球悬浮,所以F浮球=G球=G排',
则丙容器对桌面的压力F丙=G水″+G球+G杯=G水″+G排'+G杯,
因为G水″+G排'=G水,所以F丙=G水″+G排'+G杯=G水+G杯-------③;
所以F甲=F乙=F丙,因为容器的底面积相同,由,可知三个容器对桌面压强一样大,故B正确;
C.空心小球悬浮,分开后可能是实心的,就会下沉,故C错误;
D.三个容器水面高度相同,根据p=ρgh可知水对容器底的压强相等,故D错误。
12.(2024八上·期末)质量为1.5kg 的木块漂浮在水面上,有2/5的体积露出水面,则木块受到的浮力为   N,木块的密度是   kg/m3。(g取10 N/kg)
【答案】15;0.6×103
【解析】木块漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,根据阿基米德原理求出木块受到的浮力,根据密度公式和重力公式求出木块的重力,联立等式即可求出木块的密度。
【解答】因为木块漂浮在水面上,
所以F浮'=G木=mg=1.5kg×10N/kg=15N
因为F浮=ρgV排,且,G=mg,ρ水gV排'=ρ木Vg,即
解得:。
故答案为:15;。
13.(2026八上·义乌期末)如图所示,将两块相同的橡皮泥分别做成实心球形和碗形,放入相同的甲、乙两杯水中,静止时甲杯中橡皮泥所受的浮力   (填“大于”“小于”或“等于”)乙杯中橡皮泥所受的浮力,   杯中水面升高得多。
【答案】小于;乙
【解析】【分析】 实心球橡皮泥沉到容器底部,受到的浮力F球<G;碗状橡皮泥漂浮在水面,受到的浮力F碗=G;而碗状和实心球状的橡皮泥受到的重力相同,据此判断它们所受浮力的大小关系;再根据阿基米德原理分析排开水的体积关系,得出哪个烧杯水的水面升高的多。
【解答】因为实心球橡皮泥沉到容器底部,
所以实心球橡皮泥受到的浮力:F球<G,①
因为碗状橡皮泥漂浮在水面,
所以碗状橡皮泥受到的浮力:F碗=G,②
由①②可得:F球<F碗;
根据阿基米德原理F浮=ρ水V排g可知,排开水的体积V球<V碗,
即:实心橡皮泥排开的水的体积小于碗状橡皮泥排开的水的体积,
那么乙杯中水面升高得多。
14.将两个相同的容器甲和乙放在同一水平桌面上,分别向其中倒入不同种类的液体,并将两个相同的物块分别放入这两个容器中。当两物块静止时,两个容器中液面恰好相平,如图所示。那么,甲容器底部受到液体的压强   (选填“大于”、“等于”或“小于”)乙容器底部受到液体的压强;甲容器中物块排开液体的重力   (选填“大于”、“等于”或“小于”)乙容器中物块排开液体的重力;甲容器中物块下表面受到的压力   (选填“大于”、“等于”或“小于”)乙容器中物块下表面受到的压力。
【答案】小于;等于;大于
【解析】本题考查液体压强大小的判断和阿基米德原理的应用。
【解答】通过甲乙的对照可知(密度越小越往上),液体甲的密度小于液体乙的密度,又因为高度相等,故甲容器底部受到的压强小;甲中物体悬浮,乙中物体漂浮,故其所受浮力均等于重力,即其浮力相等,由阿基米德原理可知,其排开液体的重力即为其所受浮力,故甲乙中排开液体所受重力相等;由上述结论可知其所受浮力相等,而,而乙中上方压力为零,故甲中的下方压力更大。
15.下面是小金利用量筒和水测量橡皮泥密度的实验操作情景,
(1)乙图中橡皮泥受到的浮力为______牛。
(2)由图中读数可算出橡皮泥的密度是______kg/m3。
【答案】0.14 1.75×103
【解析】解:(1)[1]橡皮泥浸没之前水面对应的示数为V1=50mL=50cm3
橡皮泥漂浮在水面上水面对应的示数为V2=64mL=64cm3
乙图中橡皮泥排开液体的体积V'=V2-V1=64mL-50mL=14mL=14cm3=1.4×10-5m3
乙图中橡皮泥受到的浮力为F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.4×10-5m3=0.14N
(2)[2]橡皮泥团成球浸没在水中,量筒中水面对应的示数为V3=58mL=58cm3
橡皮泥漂浮在水面上,受到的重力等于排开水的重力,所以橡皮泥的质量等于排开水的质量,所以
m=m排水=(V2-V1)ρ水
橡皮泥的体积为V=V3-V1
所以橡皮泥的密度
16.(2025八上·杭州期末)“天气瓶”和“彩球温度计”是两款不同的现代居家饰品,都可以获知天气冷暖变化。
(1)图甲为“天气瓶”,当外界温度降低时,瓶中晶体增多。由此推测瓶中晶体的溶解度随温度降低而   。
(2)图乙为“彩球温度计”,当温度降低到小球所标注的温度值时,该小球会浮起。某时,只有“20℃”、“18℃”的小球沉底,则此时的气温范围为   ℃。
(3)图乙中漂浮的“24℃”小球重5克,则其所受浮力为   牛。(g取10牛/千克)
【答案】(1)减小
(2)20℃~22℃
(3)0.05
【解析】【分析】 (1)晶体析出,说明溶解度减小,根据描述分析解答;
(2)根据“ 当温度降低到小球所标注的温度值时,该小球会浮起 ”分析解答;
(3)根据漂浮时,浮力等于重力进行计算。
【解答】 (1)根据题意可知,当外界温度降低时,瓶中晶体增多,由此推测瓶中晶体的溶解度随温度降低而减小。
(2)当温度降低到小球所标注的温度值时,该小球会浮起。只有“20℃”、“18℃”的小球沉底,则温度大于“20℃”,另外分析可知“22℃”、“24℃”的小球上浮,则温度小于“22℃”,故此时的气温范围为20℃~22℃。
(3)图乙中漂浮的“24℃”小球重5克,
根据漂浮条件可知,它受到的浮力:F浮=G=mg=0.005千克×10牛/千克=0.05牛。
17.(2026八上·义乌期末)牛奶中掺水量越多,牛奶密度越小,品质越差。小丽想通过测定密度来比较二种牛奶品质的优劣,她用一根一端密封的空心玻璃管下端绕上一段细铁丝,制成一支自制密度计,如图所示。
(1)纯牛奶是     (选填“溶液”、“悬浊液”或“乳浊液”)
(2)分别将自制密度计浸入牛奶甲和牛奶乙中,静止后如图所示。由图可知品质较高的牛奶为     (选填“甲”、“乙”或“相同”)
(3)使用中,发现细铁丝容易滑落,于是他取下铁丝,置于玻璃管内,再次测量这一杯牛奶密度(过程中杯内液体总量不变),则测得密度与原来相比     (选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)乳浊液
(2)甲
(3)偏小
【解析】【分析】(1)溶液、乳浊液和悬浊液的区别;
(2)牛奶中掺水量越多,牛奶密度越小,品质越差,对应到题目中,密度计会浸没的更少;
(3)铁丝绕在玻璃管下端是为了增加密度计底部的质量,降低重心,使其能竖直漂浮。若将铁丝移到玻璃管内部,整体重心上移,密度计稳定性变差,可能浸入更深;
【解答】(1)乳浊液是小液滴分散在另一种不相溶的液体中,牛奶是脂肪、蛋白质等微小颗粒分散在水中形成的混合物,所以是乳浊液;
(2)图中密度计在甲牛奶中浸入更深,说明甲牛奶的密度更小,掺水更多,品质较差。
(3)铁丝从缠绕在外到放入玻璃管内的过程中,两套装置均为漂浮状态,F浮=F浮',根据阿基米德原理,V排相等,甲图V排=V铁+V计,而乙图中V排=V计',则有V铁+V计=V计’,铁丝放入后V计’>V计,说明密度计V排变大了,浸没更深,液面达到密度计更上面的刻度,则密度更大(也可以使用判断);
故答案为:(1)乳浊液;(2)甲;(3)偏小;
18.科学兴趣小组在进行“测量某液体的密度”实验中,仅用弹簧测力计与合金块就能完成该实验。以下图A、B、C、D、E分别为实验情景。
(1)当合金块全部浸入水中后,与浸入前相比,水对容器底部的压强   (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)通过A、E两次实验,可知物体浸没在某液体中所受浮力大小是   N。
(3)在实验中小明发现D实验的示数小于C实验中的示数,请解释D中数据偏小的原因   。
(4)通过实验数据可以得出该液体的密度为   kg/m3。
【答案】(1)增大 (2)0.8 (3)合金块已接触容器底(容器对它有一个向上的力) (4)1.1×103
【解析】(1)根据液体压强公式p=ρ液gh分析;
(2)根据公式F浮力=G-F拉计算;
(3)注意物体触底后,容器底部会对它施加一个向上的支持力,据此分析;
(4)根据A、C两图计算出物体浸没在水中受到的浮力,然后根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排计算出液体的密度即可。
【解答】(1)当合金块全部浸入水中后,容器内水面升高,根据液体压强公式p=ρ液gh可知,水对容器底部的压强增大。
(2)根据A图可知,物体的重力G=4N,E中物体浸没在液体中拉力为F拉=3.2N,那么物体受到的浮力:F浮力=G-F拉=4N-3.2N=0.8N;
(3)在实验中小明发现D实验的示数小于C实验中的示数,则D中数据偏小的原因:合金块已接触容器底(容器对它有一个向上的力)。
(4)根据A、C两图可知,物体浸没在水中受到的浮力:F浮力'=G-F拉'=4N-3.3N=0.7N;
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,物体受到的浮力与液体的密度成正比;
那么:;、; 解得:ρ液=1.1×103kg/m3。
19.(2026八上·越城期末)探究“浮力的大小与物体排开水所受重力的关系”的实验装置及过程如图所示:
(1)如右图实验步骤中,会影响实验结果的是   (填实验步骤字母代号);
(2)在完善实验步骤后,小虞同学进行了如下实验,你认为可以减小误差的合理操作顺序应该是   ;
①将铁块挂在弹簧测力计上,弹簧测力计的读数为F1
②将铁块浸没在液体中,弹簧测力计的读数为F2
③将装有排出液体的小桶挂在弹簧测力计下,弹簧测力计读数为F3
④将空桶挂在弹簧测力计下,弹簧测力计读数为F4
(3)通过探究,若等式   成立(用F1、F2、F3和F4表示),则得出阿基米德原理;
(4)另一实验小组在步骤C的操作中,只将石块的一部分浸在水中,其他步骤操作正确,则   (填“能”或“不能”)得到与(3)相同的结论。
【答案】(1)B
(2)④①②③
(3)=
(4)能
【解析】【分析】(1)溢水杯中水没有灌满,会影响排开水的重力的测量,所以是会影响实验结果的步骤。
(2)先测空桶和铁块的重力,后测铁块在水中受到的拉力以及排开水的重力,是因为这样可以防止铁块和桶上沾有水,影响实验结果。
(3)根据阿基米德原理--物体在液体中受到的浮力等于物体排开液体受到的重力和实验步骤进行分析。
(4)物体没有浸没,受到的浮力减小,排开水受到的重力减小,不会影响实验探究。
【解答】(1)实验前应将溢水杯中的水灌满,否则会导致烧杯内水的重力小于实际排开水的重力,可知B会影响实验结果。
(2)应先测量空桶的重力,再测量铁块的重力,之后将铁块浸没在液体中,测出拉力大小,最后测出桶和其中的水的总重力,即顺序为④①②③ 。
(3)铁块受到的浮力为,排开水受到的重力为,当=,即物体在液体中受到的浮力等于物体排开液体受到的重力,则阿基米德原理成立。
(4) 阿基米德原理适用于物体浸入液体的任何部分。即使石块部分浸入,浮力仍等于排开液体的重力,只是排开液体体积减小。因此,结论依然成立。
20.(2026八上·越城期末)(6分)小虞将一个质量为 0.8kg 的正方体木块轻轻放入一个盛有水的烧杯中,木块静止时恰好有一半体积浸入水中。(已知水的密度为
请完成下列问题:(1)此时木块受到的浮力是   。
(2)木块的体积有多大
(3)木块的密度是多少
【答案】(1)8N
(2)木块排开液体的体积等于在水下的体积,等于木块体积的一半,
可知木块的体积为
(3)木块的密度
【解析】【分析】(1)沉浮条件:物体处于漂浮或悬浮时,浮力等于重力;上浮时,浮力大于重力;下沉时,浮力小于重力。
(2)结合浮力,利用计算排开水的体积,等于木块体积的一半。
(3)根据计算木块的密度。
【解答】(1)木块漂浮在水面上,浮力等于重力,可知浮力为。
21.弹簧测力计能测力的大小,也能”测”物体密度。如图用细线系住金属块挂在弹簧测力计上,先后在空气中、浸没在水和盐水中测量,示数分别为F1=2.7N、F2=1.7N、F3=1.5N。请完成以下问题。
(1)规格相同的两个烧杯加入体积相同且适量的水和盐水,如图所示,物体浸没在水和盐水中,烧杯底部受到液体的压强p水   P盐水。(选填”大于”“等于”或”小于”)
(2)金属块在水中受到的浮力为   。
(3)求金属块的密度。
【答案】(1)小于
(2)1N
(3)解:金属块的体积
V=V排==1×10-4m3
金属块的重力G=F1,则m==0.27kg
密度ρ==2。7×103kg/m3
【解析】(1)根据液体压强公式p=ρ液gh比较烧杯底部受到水的压强大小;
(2)根据F浮=G-F拉计算金属块在水中受到的浮力;
(3)根据 V=V排= 计算金属块的体积,再根据计算金属块的质量,根据计算金属块的密度;
【解答】(1)相同的烧杯内加入体积相同的水和盐水,则二者液面高度相同。当物体浸没在水中和盐水中时,它排开液体的体积相同,则液面升高相同的高度,则两个烧杯内液面高度相同。根据液体压强公式p=ρ液gh可知,烧杯底部受到水的压强p水(2)根据图片可知,金属块浸没在水中受到的浮力:F浮=G-F拉=F1-F2=2.7N-1.7N=1N。
22.(2026八上·余姚期末)如图所示,水平桌面上放置底面积为 质量为500g的圆筒,筒内装有10cm深的某液体。弹簧测力计悬挂底面积为 高为5cm的圆柱体,从液面逐渐浸入直到浸没,弹簧测力计示数F与圆柱体浸入液体深度h的关系如图所示(圆筒的厚度忽略不计,筒内液体没有溢出),求:
(1)圆柱体浸没在液体中所受的浮力是多少
(2)筒内液体密度是多少
(3)当弹簧测力计示数F为5N时,问此时圆柱体浸入液体的深度是多少厘米
【答案】(1)由图像知,当h=0时,此时测力计的示数等于圆柱体的重力,
所以G=8N,当h≥5cm时,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 F=2N,
所以F浮=G-F=8N-2N=6N
(2)物体排开液体的体积
根据F浮=ρ液gV排得:
(3)当弹簧测力计示数F为5N时,
F浮=G-F=8N-5N=3N
所以当弹簧测力计示数F为5N时,圆柱体浸入液体的深度为2.5cm。
【解析】【分析】(1)对圆柱体进行受力分析,在水面以上,拉力等于重力;在水中,还受到竖直向上的浮力,重力等于浮力加拉力,据此计算浮力大小。
(2)根据浮力大小计算圆柱体排开液体的体积即为圆柱体的体积,再由重力计算圆柱体的质量,结合密度功率计算圆柱体的密度。
(3)根据重力和拉力计算浮力,结合阿基米德原理计算排开液体的体积,通过体积公式计算深度。
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
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典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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