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15481300第4讲 : 浮力综合构成物质的奥秘

第4讲 : 浮力综合构成物质的奥秘

学习目标
学习目标
1.掌握浮力的计算方法，并会应用其方法计算浮力；
2.掌握对容器底部的压力的计算方法，能应用其方法并解决台秤问题；
3.学会应用浮力相关知识，解决冰块熔化问题、小船抛物问题以及图像分析题。
170497557785模块一：浮力的计算方法
模块一：浮力的计算方法
知识讲解
知识讲解
知识检测
知识检测
1.浮力计算的方法
（1）二次称量法：F 浮= ；
（2）阿基米德原理法：F 浮=G 排= = ；
（3）压力差法：F 浮= ；
（4）漂浮或悬浮条件：F 浮= 。
典型例题
典型例题
例1
例1
某课外活动小组在探究物体的“浮沉条件”时，将一个质量为100g的物体放入装满水的小桶中，溢出90g水，物体受到的浮力是（g=10N/kg）（　　）
A．1N
B．9N
C．0.1N
D．0.9N
例2
例2
一长方体铝块，在水里慢慢下沉，下沉过程铝块上表面总保持水平。（1）当铝块上表面没入水面下沉到某位置时，上表面受到水的压力为20N，下表面受到水的压力为30N；（2）当铝块再下沉到某位置时，上表面受到的水的压力增大为25N时，下表面受到水的压力是（　　）
A．20N
B．25N
C．30N
D．35N
例3
例3
有一个实心球形物体，用弹簧测力计在空气中称重时，测力计的示数为12N；当把物体一半体积浸入水中时，测力计的示数为7N．当把物体全部体积浸入水中时，物体受到的浮力是（　　）
A．5N
B．6N
C．7N
D．10N
例4
例4
525208513335如图是某同学自制的水上自行车。她在普通自行车上安装8个密闭的空水桶（每个水桶体积为0.02m3），并在车后轮装上若干塑料片，平均每个水桶约有二分之一体积浸在水中，不计车轮和塑料片排开水的体积，则此时水上自行车受到的浮力约为______N．（g=10N/kg）
变式训练
变式训练
练1
练1
某物体重为0.6N，把它放在盛有水的烧杯中，溢出0.4N的水，则它受到的浮力（　　）
A．一定为0.4N
B．可能为0.3N
C．一定为0.6N
D．可能为0.5N
练2
练2
5405120198120如图所示，一圆柱体悬浮在水中，已知其体积V=1×10-3m3，圆柱体上表面受到水向下的压力为5N，下列说法正确的是（ρ水=1×103kg/m3，g=10N/kg）（　　）
A．圆柱体受到的浮力为5N
B．圆柱体受到的浮力为15N
C．圆柱体下表面受到水向上的压力为20N
D．圆柱体下表面受到水向上的压力为15N
练3
练3
4223385501650烧杯中装有一定量的水，水位如图A所示，用细绳将物体拴住浸没在水中，水位如图B所示，此时细绳所受拉力为15N，将物体缓慢向上提，当水位如图C所示时（其中C水位处是A、B水位的中点），细绳所受拉力为25N，则图B中物体所受浮力为（　　）
A．15N B．10N
C．20N D．无法确定
练4
练4
如图所示是认识浮力的探究实验。
（1）将物体悬挂在弹簧测力计下端，如（a）实验所示，物重G=______N。
（2）当用手向上托物体时，如（b）实验所示，手对物体向上的托力F=______N。
（3）当物体浸入水后，如（c）实验所示。将（c）实验与（a）、（b）实验对照，说明水对物体也有向上的托力，即浮力。水对物体的浮力F浮=______N。
（4）该实验是通过______的物理方法，建立起浮力概念的。
175831524130模块二：浮力与压强
模块二：浮力与压强
知识讲解
知识讲解
知识检测
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1.对容器底部的压力
当物体放入容器中且漂浮或悬浮时，液面上升，上升后的高度为 h，此时容器受到的压力为 F， 则F= ；
6518910281940当物体放入容器中且沉底时，液面上升，上升后的高度为 h，此时容器受到的压力为 F，则 F= ；
2.台秤问题
将物体放入台秤上盛水的烧杯中时，烧杯中液面上升，台秤示数 ，弹簧测力计示数减小，且增大和减小的数值 ，均为 。
典型例题
典型例题
例1
例1
如图所示，水平桌面上有两个完全相同的鱼缸甲和乙，盛有适量的水，把一个橡皮泥做的小船放入乙后，小船处于漂浮状态，此时两鱼缸内的水面刚好相平。然后把它们分别放在台秤上，则台秤的示数（　　）
A．甲放上时大
353568028575B．甲或乙放上一样大
C．乙放上时大
D．无法判断
例2
例2
527748559055如图所示，台秤上放置一个装有适量水的烧杯，将一个质量为600g、体积为300cm3的长方体实心物体A用细线吊着，然后将一半浸入烧杯的水中（杯内水没有溢出，g=10N/kg）。则：物体A所受的浮力为______N，细线对物体A的拉力为______N，将A缓慢提起直至将底部拉至水面的过程中，烧杯对台秤的压强______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
例3
例3
5562600391795放在水平桌面上的薄壁圆柱形容器重为4N，容器的底面积为100cm2，容器中水重10N，弹簧测力计的挂钩上挂着重为10N的物块，物块浸没在水中静止时，如图所示，弹簧测力计的示数为2N．（g=10N/kg，水的密度为1×103kg/m3）求
（1）物块受到的浮力。
（2）物块的体积。
（3）桌面受到容器的压强。
例4
例4
5168265466725佳佳冷饮店在顾客购买果汁饮料后会免费为其提供冰块，如图是一杯果汁饮料中放有冰块的示意图。已知该饮料的密度为0.98×103kg/m3，冰块质量为20g，冰的密度为0.9×103kg/m3，杯子内部底面积为50cm2，杯中饮料的深度为10cm。
求：（1）冰块所受的浮力；
（2）杯底所受的压力。
变式训练
变式训练
练1
练1
5534025446405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
练2
练2
三峡升船机是世界上最大的升船机。船只驶入装有水的承船厢后，在拉力F作用下竖直升降。如图所示，重量不同的船舶（G1＞G2＞G3）驶入承船厢，通过排放水使厢内水深h保持不变，则三种情况下，匀速提升所需的拉力（　　）
2698115-2540A．F1最大
B．F2最大
C．F3最大
D．F1、F2、F3一样大
练3
练3
为验证阿基米德原理，小明将电子秤放在水平桌面上并调零，然后将溢水杯放到电子秤上，按实验操作规范将溢水杯中装满水，再用细线系住铝块并将其缓慢浸入溢水杯的水中，如图所示，铝块始终不与溢水杯接触。根据实验回答问题：
（1）铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比，水对溢水杯底的压强 （选填“变大”、“变小”或“不变”）
（2）铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比，电子秤示数将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）
（3）实验桌上还备有量筒，请你根据以上实验，继续操作，测量出该铝块的体积（该铝块较大，不能放入量筒中）。写出你的测量方法并简要说明。
练4
练4
5068570427355水平放置的平底柱形容器A重3N，底面积是200cm2，内装有一些水，不吸水的正方体木块B重5N，边长为10cm，被一体积可以忽略的细线拉住固定在容器底部，如图所示，拉直的细线长为L=5cm，受到拉力为1N．（g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）求：
（1）木块B受到的浮力是多大？
（2）容器底部受到水的压强是多大？
（3）容器对桌面的压强是多大？
175831526035模块三：液面变化问题
模块三：液面变化问题
知识讲解
知识讲解
知识检测
知识检测
1.冰块熔化问题
（1）若冰块在密度与水相同的液体中融化，液面 ；
（2）若冰块在密度比水大的液体中融化，液面 ；
（3）若冰块在密度比水小的液体中融化，液面 ；
（4）若冰块中含有木块、蜡块等密度小于水的物体，冰融化后液面 ；
（5）若冰块中含有铁块、石块等密度大于水的物体，冰融化后液面 。
2.小船抛物问题
511365553975漂浮的物体浮力等于重力，放入小船中，与小船仍漂浮，浮力等于重力，物体排开水的体积 ，若由船中取出放入水中，则排开水的体积也不变，木块在船中和水中都是漂浮的，将小船中的木块抛入池水中，水面高度 ；
下沉的物体浮力小于重力，放入小船中，与小船漂浮，浮力等于重力，物体排开水的体积 ，若由船中取出放入水中，则排开水的体积 ，石块在水中下沉，在船中漂浮，所以将小船中的石块抛入池水中，水面高度 。
典型例题
典型例题
例1
例1
夏天，很多同学喜欢在饮料中加冰块。如果把冰块放在橙汁中（ρ橙汁＞ρ水），那么冰块熔化后液面将（　　）
A．升高
B．降低
C．不变
D．先升高后降低
例2
例2
529907556515如图所示，在盛有水的圆柱形容器内漂浮着一块冰块，冰块与容器底部未接触。
（1）请在图中画出冰块的受力示意图。
（2）用所学知识证明：当冰块完全熔化后，水面高度不变。
（3）若将容器中的水换成盐水，则当冰块完全熔化后，液面将______（填字母）。
A．上升 B．下降 C．不变。
例3
例3
在一容器中盛有水和煤油两种互不相容的液体，在液体中有一块冰悬浮着（如图所示），当冰全部融化后，关于煤油液面a和水与煤油分界面b的高度变化情况分析判断正确的是（　　）
52984404445A．a液面下降，b液面不变
B．a液面不变，b液面不变
C．a液面不变，b液面上升
D．a液面下降，b液面上升
例4
例4
已知小球A能在水中悬浮，小球B能在水中下沉，小球C能漂浮在水面上。现将三个小球放在一只盒内，然后把小盒漂浮在盛水的容器里，测下列判断正确的是（　　）
A．只把小球A从小盒中拿出放入水里，容器中水面下降
B．只把小球B从盒中拿出放入水中，容器中水面下降
C．只把小球C从盒中拿出放入水里，容器中水面下降
D．任意把A、B、C三小球中的一个从盒中拿出放入水里，容器中水面高度都不变
例5
例5
4615815552450如图（a），在一个较大的容器中盛有水，水中放有一个木块，木块上面放有铁块A，此时木块漂浮；如果将A从木块上拿下后悬挂在木块下面如图（b），并放入水中，当木块和A都静止时（水未溢出），下面说法正确的是（　　）
A．容器中水面上升
B．容器中水面下降
C．容器中水面不变
D．若将A拿下放入水中，容器中水面不变
变式训练
变式训练
练1
练1
如图所示，一冰块漂浮在盛水的容器中，则在冰块熔化过程中，水面的变化将（　　）
519811042545A．升高
B．降低
C．保持不变
D．先降低，后升高
练2
练2
491172517145如图所示，将一块0℃的冰放入盛有水的容器中（如图甲）．冰块慢慢下沉，直到冰块与容器底部相接触并相互间有压力（如图乙）．在图甲冰块下沉过程中（冰块未熔化），冰块受到的浮力将______（选填变大、不变或变小），容器中水面的位置将______（选填上升、不变或下降，下同）；在图乙中冰块沉底后开始熔化，当冰完全熔化为水后。容器中水面的位置将______。
练3
练3
小船和密度为0.5g/cm3的木块一起漂浮在水中，将木块从船中取出放入水中后，你将观察到的现象是（　　）
A．船身上浮一些，水面下降
B．船身上浮一些，水面不变
C．船身下降一些，水面上升
D．船身下降一些，水面不变
练4
练4
5405120187960如图所示，容器有水，有一塑料管下面挂一实心小铁块，漂浮在水面上，则（　　）
A．若将小铁块取下放入水中，试管仍漂浮，则容器内的液面高度不变
B．若将小铁块取下放入水中，试管仍漂浮，则容器内的液面上升
C．若将小铁块取下放入试管中，试管仍漂浮，则容器内的液面高度不变
D．若将小铁块取下放入试管中，试管仍漂浮，则试管外壁上A点受到液体的压强变小
练5
练5
4890135191770
实验：情景如图所示，小船和石块一起漂浮在水中，将石块（或金属块）从船中取出放入水中后，你观察到的现象是水面 。
怎样用理论知识解释你看到的现象？
理论推导： ；
变化：如果将沉在水底的石块放入船中使船漂浮，液面如何变化？ ；
原因是： ；
进一步探讨：从船中取出怎样的固态物质放入水中，水面不变？ ；
因是： ；
175641026035模块四：图像问题
模块四：图像问题
知识讲解
知识讲解
典型例题
典型例题
例1
例1
4631055537210如图1所示，弹簧测力计下面挂一实心圆柱体，将圆柱体从盛有水的容器上方离水面某一高度处缓缓下降（其底面始终与水面平行），使其逐渐浸没入水中某一深度处。图2是整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的数据图象，以下说法正确的是（　　）
A．圆柱体的重力为8N
B．圆柱体浸没时受到的浮力为4N
C．圆柱体的体积为4×10-4m3
D．圆柱体的密度为1.5×103?kg/m3
例2
例2
3566795415925如图甲所示，正方体金属块在钢丝绳拉力作用下，从水中匀速缓慢上升，直至完全离开水面（金属块上所带水的重力影响可忽略不计）。图乙是钢丝绳拉力F随时间t变化的图象。求：
（1）金属块底面在深度为2m时受到水的压强；
（2）金属块浸没在水中时受到的浮力；
（3）金属块的体积；
4578350420370变式训练
变式训练
练1
练1
如图甲，用弹簧测力计吊着一金属块逐渐放入水中，图象乙反映了这个过程中弹簧测力计的示数变化情况。根据图象可知：金属块的质量是______kg，金属块完全浸没在水中时所受的浮力是______N，金属块的体积是______m3．（g取10N/kg）
练2
练2
4246880434340图甲是修建码头时用钢缆绳拉着实心长方体A沿竖直方向以0.3m/s的速度匀速下降的情景。图乙是A下降到水底之前钢缆绳对A的拉力F随时间t变化的图象（取水的密度为ρ=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）。求：
（1）长方体A的高度。
（2）长方体A浸没在水中后受到的浮力。
（3）长方体A的密度。

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