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1、精选优质文档-倾情为你奉上阿基米德原理，物体的浮与沉二、考点点拨：1、通过实验探究，认识浮力，知道阿基米德原理。2、尝试用阿基米德原理解决简单的问题，能解释生活中一些与浮力有关的物理现象。3、知道物体的浮沉条件，知道密度计、潜水艇、汽球、轮船的工作原理；4、观察物体的浮沉现象，学会由现象分析其本质，之后总结规律；5、了解物理知识在生产、生活和社会中的应用，学会用沉与浮的知识解决与浮力有关的知识。三、跨越障碍1、浮力巨型的轮船为什么会飘在水平面上而不下沉，热气球为什么会腾空而起，这些现象都与浮力有关。那么什么是浮力？将一石块用弹簧测力计测量出其在空气中的重力G，再将弹簧测力计放入水中，使石块处于
2、静止状态，测量出其在水中的重力G，此时我们会发现两种情况下的重力不相等。放入水中的重力会小一些，而物体受到的实际重力是不发生变化的。我们通过对放入水中的石块受力分析可知，弹簧对石块的向上的拉力小于石块的实际重力大小，说明石块受到向上的作用力，而此时的这个作用力就是浮力.且，热气球会上升到空气中去，气球上升我们通过受力分析可以知道此时气球受到的合力向上，合力改变气球的运动方向，使气球由静止逐渐向空气中运动。所以气球一定受到方向与重力方向相反的力，而此时的力就是浮力由此我们发现液体和气体对浸在其中的物体有竖直向上的托力，物理学中把这个托力叫做浮力。浸在液体中的物体所受到的浮力可用公式：F浮G空F示
3、计算。2、浮力产生的原因液体对物体向上和向下的压力差。，方向竖直向上例1. 有一个石块质量为10kg，全部浸没在水中时，需用80N的力才能拉住它，求：此时石块受到的浮力多大？点拨：根据Gmg可得出石块的重力，浮力大小是重力与拉力的差。Gmg10kg9.8Nkg98NF浮GF拉98N80N18N石块受到的浮力是18N。3、阿基米德原理浮力大小和哪些因素有关猜想与假设（1）轮船从江河中航行到大海中，吃水的深度变化了。由此猜想：物体所受浮力的大小可能与液体的密度有关系。如把鸡蛋放入清水中，发现鸡蛋沉入水中，当向水中加盐时，发现鸡蛋上浮到液面。两种情况下鸡蛋受到的浮力发生变化，说明物体所受浮力的大小与
4、液体的密度有关系。（2）从井中提水，盛满水的桶露出水面越多，提桶要用的力就越大。由此猜想浮力可能与物体排开液体的体积有关，也可能与物体浸在液体中的深度有关。观察同一个物体浸在液体中的体积不同时，弹簧测力计示数的不同。说明浮力大小和排开液体的体积有关。综上所述：物体在液体中所受浮力的大小不仅与液体的密度有关，还与物体排开液体的体积有关，而与浸没在液体中的深度和物体的形状等因素无关。阿基米德原理：浸在液体里的物体受到竖直向上的浮力，浮力的大小等于被物体排开的液体受到的重力大小。表达式：注意：公式中，是液体的密度，不是物体的密度；是物体排开的液体的体积，而不是物体的体积，仅当完全浸沉时，才有。与，有
5、关，当一定时，与物体的运动状态，形状，密度无关。阿基米德原理也适用于气体，物体在气体所受浮力的大小：例2、下列关于浮力的叙述中，正确的是（ ）A. 物体浸没在水中的深度越大，受到的浮力也就越大B. 同一木块分别漂浮在水面和酒精上，在酒精面上受到的浮力小于在水面上的浮力C. 物体浸在液体中受到的浮力由自身的重力决定D. 物体浸在液体中受到的浮力由排开液体的重力决定点拨：浮力的大小和液体的密度以及物体排开液体的体积大小有关。所以答案为D例3、把边长为10cm的正方体铁块挂在弹簧测力计下，弹簧测力计的示数多大？当铁块的一半浸入水中时，弹簧测力计的示数又是多大？点拨：铁块浸入水中前，受到两个力的作用：
6、竖直向下的重力G和弹簧测力计向上的拉力F1，铁块静止时，这两个力大小相等，方向相反，即有F1=G。铁块浸入水中后，受到了3个力的作用：竖直向下的重力G，弹簧测力计向上的拉力F2和向上的浮力F浮，铁块静止时，。解：铁块浸入水中前，弹簧测力计的示数即弹簧测力计对铁块的拉力。铁块的一半浸入水中后，所受浮力的大小弹簧测力计的示数例4、现有边长为a=15cm的正方体浸没在水中，正方体的上表面距水面h=10 cm，试求正方体受的浮力大小。点拨：本题可用压力差法或阿基米德原理法求解解法一：利用压力差法求解物体上表面受到的压强物体上表面受到的压力物体下表面受到的压强物体下表面受到的压力物体所受浮力的大小解法二
7、：利用阿基米德原理求解4、物体的浮沉一切浸入液体中的物体都受到液体对它竖直向上的浮力，为什么物体有的上浮、有的下沉、有的还可停留在液体中的任何地方呢（悬浮）？如图1所示，一个木块放入水中后，其要在水中向上运动，我们称其为上浮。这是一个动态的过程。也就是因为这个木块在竖直方向上受到非平衡力的作用，而木块在竖直方向上只可能是受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力的作用。而木块向上运动，显然是木块所受到的浮力大于重力，二者的合力是向上的所至。当木块上浮到液面时，它会不会从液面处飞向天空？当然不会。它会停在液面上，我们称这种状态为漂浮。最终木块处于静止状态，那么它的受力情况如何呢？显然它要受到平衡力的作用
8、。这对平衡力当然就是重力和浮力，如图2所示。所以物体处于漂浮时，它受到的浮力必然等于重力。当某一木块可以停在液体中的任何一个深度的地方时，我们称这种状态为悬浮。悬浮的物体也是处于静止状态的，所以其必然也要受到平衡力的作用，这对平衡力是重力和浮力。那当然其受到的浮力与重力相等。如图3所示。由物体处于漂浮和悬浮的条件可知，其都是所受到的浮力与重力相等，这样就为我们求漂浮和悬浮的物体所受到的浮力提供了一种方法，也就是平衡法。这时F浮G物。但这只适用于物体处于平衡状态的情况。如图4所示。如果物体向下运动，我们把这种情况称之为下沉。由上面的分析不难看出物体下沉时，它所受到的浮力小于重力。浮力与重力的合力
9、是向下的，所以它必然向下运动。综上：（4）漂浮：F浮G物体的一部分浸入液体中说明：（1）物体上浮、下沉是运动过程，此时物体受非平衡力作用。下沉的结果是沉到液体底部，上浮的结果是浮出液面，最后漂浮在液面上。（2）漂浮与悬浮的共同点都是浮力等于重力，在平衡力的作用下静止不动。但漂浮是物体在液面的平衡状态，物体的一部分浸入液体中。悬浮是物体浸没在液体内部的平衡状态，整个物体浸没在液体中。上面是物体的浮沉条件的一种表述合力表述；物体的浮沉条件还有另一种表述密度表述。结合合力所述与阿基米德原理，我们可以证明如下：（1）当物体漂浮时，F浮G物又因为F浮液gV排 G物物V物g所以液gV排 物V物g也就是液V
10、排 物V物由于物体处于漂浮状态，其必然有一部分体积露出水面，也就是说V排 V物，所以液 物。（2）当物体上浮时，F浮G物又因为F浮液gV排 G物物V物g所以液gV排 物V物g也就是液V排 物V物由于物体处于上浮状态，还没有露出液面外，其必然全部浸没有液体中，也就是说V排 V物，所以液 物。（3）当物体悬浮时，F浮G物又因为F浮液gV排 G物物V物g所以液gV排 物V物g也就是液V排 物V物由于物体处于悬浮状态，其必然全部在液体中，也就是说V排 V物，所以液 物。（4）当物体下沉时，F浮G物又因为F浮液gV排 G物物V物g所以液gV排 物V物g也就是液V排 物V物由于物体处于下沉状态，其必然全部
11、在液体中，也就是说V排 V物，所以液 物。物体的浮沉条件的两种表述形式，各有所用，同学们只有加深对其的理解才能正确应用。例5、一木块漂浮在水面上时，有的体积露出水面；它漂浮在某种液面上时，有的体积露出液面，求该液体的密度。解：木块漂浮在水面上时，所受浮力与重力平衡因此即，其中V是木块的体积木块的密度：木块漂浮在液面上时，即液体的密度为5、浮沉条件的应用。（1）密度计密度计是测量液体密度的仪器。它是一根封闭的玻璃管，在管的下部装有小铅丸或水银，使它能够竖直地漂浮在液体中，如图所示。密度计的工作原理：由于它受到的重力是一定的，漂浮时浮力等于重力，无论把它放到哪种液体中，受到的浮力总是不变。因而把它
12、放到密度较大的液体中，它排开的液体较少，浸入的深度就小些；反之，把它放到密度较小的液体中，浸入的深度就大一些；于是，根据它浸入的深度就可以测量液体的密度。密度计上的刻度值一般标的是液体密度跟水的密度的比值。例如图中密度计的读数是1.30，就表示这种液体的密度是水的密度的1.30倍。密度表刻度值上小下大：密度计是根据物体浮在液面上条件的原理制成的。从物体沉浮条件可知，浮在液面上的物体符合：F浮G。由于密度计重力G不变，所以它受到的浮力F浮是一定的.又F浮液gV排可知.液大时V排就小，V排小表示密度计在液体中浮得浅些，所以表示密度大小的刻度值就大，使密度计上刻度值呈现上小下大。另外密度计上的刻度也
13、是不均匀的，是上疏下密。（2）盐水选种在农业上要提高产量，选取饱满，结实的良种是非常重要的，我国农民经常采用盐水浸泡法来选种。如果把种子放入浓度适宜的盐水中，干瘪，虫蛀的种子就会上浮直至漂浮，而饱满的种子则下沉到容器底部。当种子的密度大于盐水的密度，则种子会下沉。当虫蛀或者干瘪的种子放入盐水中时由于密度小于盐水的密度，即此时种子受到的浮力大于重力，那么首先会上浮，直至浮力和重力相等时处于漂浮状态。（3）潜水艇潜水艇在水中可以自由浮沉，因此它是军事上的一种重要舰艇。它可以潜入水下航行，进行作战或侦察，是根据阿基米德原理制造的。当它潜水和上浮时是靠改变它自身的重量来实现的。潜水艇的侧面有水舱，当它
14、下潜时，使水舱充水，于是艇身重量增大，潜艇就逐渐下沉。当水舱中充入适量的水时，潜艇就能在水中任何位置上停留，此时潜艇的重量等于浮力。当潜艇需要上浮时，可用压缩空气的方法将水排出，当艇身的重量减小到小于浮力时即浮出水面。四、本节小结阿基米德原理和物体的浮沉这一部分内容在初二课程中占有重要的地位，另外中考中也常常出现浮力综合性的题目。对于我们而言首先掌握好基本知识，然后利用所学知识再进一步提高能力。【模拟试题】（答题时间：80分钟）阿基米德原理，物体的浮与沉一、填空题1. 停在海里的小游艇总重2.06 104N，它受到的浮力大小为_N；它排开海水的体积为_m3（海水的密度海水=1.03103kgm
15、3，取 g=10Nkg）。（*）2. 一小球所受的重力为5N. 体积为 5 104 m3。将它浸没在水中时，所受的浮力大小为_N（取 g=10Nkg），浮力的方向是_。放开手后，小球将 （填“上浮”、“下沉”或“悬浮”）。3. 我国农民常用盐水浸泡法来选种，如图所示。在浓度适宜的盐水中，饱满的种子沉在底部是因为_，干瘪、虫蛀的种子浮在液面上是因为_. 二、选择题4. 如图所示，浸没在烧杯底部的鸡蛋所受水的浮力Fl小于鸡蛋的重力. 现将适量的浓盐水倒入烧杯中，鸡蛋所受的浮力为F2，则Fl与F2的大小关系为 （ ）（题型二）A. FlF2 B. FlF2C. FlF2 D. 无法确定（*）5. 轮
16、船从内河航行到大海时，船将（ ）A. 下沉一点 B. 上浮一点 C. 不变 D. 无法判定填空3题图 4题图 8题图 9题图 10题图6. 关于浮沉条件的应用，下列说法中正确的是（ ）A. 潜水艇上浮过程中受到的浮力变大 B. 气象用探测气球里所充气体的密度小于空气的密度C. 密度计上的刻度示数从下到上逐渐变大 D. 密度计放在不同液体中所受浮力的大小与液体密度有关7. “死海不死”的故事说的是“将奴隶和俘虏扔进海里，可他们都漂浮在海面上”。以下是几位同学对该现象的解释，其中正确的是（ ）A. 奴隶和俘虏是被水平扔进海里的 B. 海水的密度等于人体的密度，人在海里自然漂浮C. 人被扔进海里漂浮
17、在海面上时，浮力总大于其重力D. 人被扔进海里漂浮在海面上时，浮力等于其重力（*）8. 把重5N、体积为0.6dm3的物体投入水中，若不计水的阻力，当物体静止时，下列说法正确的是（ ）A. 物体上浮，F浮= 6N B. 物体悬浮，F浮= 5N C. 物体漂浮，F浮= 5N D. 物体沉在水底，F浮= 6N9. 如图所示，同一物体浸在甲液体中悬浮（图a），浸在乙液体中漂浮（图b）。比较物体在两种液体中所受浮力F甲和F乙的大小，及两种液体的密度甲和乙的大小，可以确定正确的是（ ）A. F甲 = F乙，甲 = 乙 B. F甲 = F乙，甲 乙C. F甲 F乙，甲 = 乙 D. F甲 F乙，甲 10.
18、 在远洋轮船的船舷上，都漆着五条“吃水线”，又称“载重线”，如图所示. 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. 当船从北大西洋驶向印度洋时，轮船受到的浮力以及北大西洋与印度洋的海水密度和的关系，有（ ）A. 浮力增大， B. 浮力减小， C. 浮力不变， D. 浮力不变，（*）11. 两实心球a、b的密度之比为43，体积之比为12，放入水中静止后所受浮力之比为23，则可能是 （ ）A. 两球均沉入水底 B. 两球均漂浮在水面上 C. a球下沉，b球漂浮 D. a球漂浮，b球下沉（*）12. 如图所示，一块0的冰放在盛有0的水的容器中，已知冰块与容器底部相接触并相互间有压力，则当
19、冰完全熔化为0的水后，容器中水面的位置将（ ）A. 上升B. 下降C. 保持不变 D. 水面的升或降决定于冰和容器内水的体积（*）13. 三个完全相同的实心铜球，分别在如图7所示的水、盐水、水银三种液体中静止，所受浮力分别为F甲、F乙、F丙，下面判断正确的是（ ）A. F甲= F乙F丙 B. F甲F乙F丙 C. F甲= F乙F丙 D. F丙F甲F乙三、试验探究题（*）14. 已知某实心小球是由下表中所列出的塑料材料中的一种制成的。为了鉴别该小球究竟是由其中哪一种塑料制成的，某同学设计并进行了以下实验：塑料名称聚甲基戊烯聚丙烯聚乙烯尼龙66塑料王密度（1）把该小球放入盛有足够多酒精的量杯中，松手
20、后，当小球处于平衡状态时，发现量杯内的液面由60mL处升高到90mL处（已知酒精的密度是0.8 103 kg/m3）；（2）再把该小球放入另一只盛有足够多水的量杯中，松手后，当小球处于平衡状态时，发现量杯内的水面由60mL处升高到87mL处。由以上实验数据，可推知该塑料小球的质量是_kg，组成该小球的材料是_。（*）15. 为了测出普通玻璃的密度，小明同学利用一个普通玻璃制成的小瓶、一个量筒和适量的水. 做了如下实验：（1）在量筒内倒入50cm3的水；（2）让小瓶口朝上漂浮在量筒内的水面上（如图甲所示），此时水面与80cm3刻线相平；（3）让小瓶口朝下沉没水中（如图乙所示），这时水面与62cm
21、3刻线相平. 则根据以上测出的数据可知：小瓶漂浮在水面时，它排开水的体积_；制造小瓶的玻璃的密度_. 四、计算题16. 一方形木块体积为2.6l03m3，放入盛有清水的圆柱形容器中，木块浸入水中部分的体积是1.56103m3，容器的底面积为9l02m2. （1.0l03kg/m3，g取10N/kg）求：（1）木块受到的浮力；（2）木块的质量和密度；（3）木块放入后，容器底部受到水的压强增加多少？（*）17. 旅游用的游艇上常常备有救生衣（一种颜色比较鲜艳的背心，并用密度比较小的发泡材料做成内胆），请你用下面给定的要求和数据来设计救生衣：按能救护的人的质量为80kg设计；为了保护人的安全，穿上该
22、救生衣能使人的10的体积露出水面；发泡材料的密度为0.01103kg/m3；做救生衣的面料及其他辅料的质量不计；人的密度可近似地取1103kg/m3. 请回答：（1）为什么要用颜色比较鲜艳的面料来做救生衣？（2）计算做一件这种救生衣的发泡材料的最小质量. 【试题答案】一、填空题1. 2.06 104 22. 5 竖直向上 悬浮3. 浮力小于重力（或） 浮力等于重力（或二、选择题4. A5. B6. B7. D8. C9. B10. C11. B 提示：浮力之比恰好等于它们的重力之比，所以可能a、b都漂浮，或a悬浮、b漂浮12. A 提示：冰熔化前所受的浮力不等于重力13. B三、试验探究题14
23、. 0.027kg 聚丙烯 点拨：小球在酒精中静止不动时，V1排=30cm3，受到的浮力F1浮=0.24N；小球在水中静止不动时，V2排=27cm3，受到的浮力F2浮=0.27N。确定小球在酒精和水中的状态是解决本题的关键。讨论：（1）如果小球在酒精中漂浮，则它在水中一定也漂浮。小球在酒精和水中的浮力应相等，但F1浮F2浮。故小球不可能在酒精中漂浮；（2）如果小球在酒精中悬浮，则它在水中应漂浮，小球在酒精和水中的浮力应相等，但F1浮F2浮。故小球不可能在酒精中悬浮。所以小球在酒精中肯定沉底，则V球=V1排=30cm3。小球在水中的V2排=27cm3V球，说明小球在水中漂浮。故G球=m球g=F2
24、浮=0.27N，m球=0.027kg。查表可得小球由聚丙烯制成。15. 30cm3 2.5103kg/m3 点拨：根据题意，漂浮时V排=8050=30cm3，又F浮=G，则水gV排=mg，代入数据可得试管的质量m=30g。试管下沉，=6250=12cm3，即试管的玻璃体积V玻=6cm3，则玻璃的密度四、计算题16. 解：（1）F1.0103101.56103N15.6N（2）木块所受浮力与重力相等，Fmg mkg1.56kgkg/m30.6103kg/m3（3）pPa1.7102Pa17. （1）比较鲜艳的颜色，如红色或黄色，能见度比较好，当发生事故时，很远的地方就能看到. （2）设人的质量为m人，救生衣的发泡材料的最小质量为，由浮沉条件得G G g，g 得 0.08（kg） 专心-专注-专业