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1、专题 07 浮力及其计算（知识大串讲）知识网络重难点突破知识点一浮力1、浮力的定义：一切浸入液体（气体）的物体都受到液体（气体）对它竖直向上的力叫浮力。2、浮力方向：竖直向上，施力物体：液（气）体3、浮力产生的原因（实质）：液（气）体对物体向上的压力大于向下的压力，向上、向下的压力差即浮力。4.浮力的计算方法：F浮=F向上-F向下典例 1：（2019 春?方城县期末）下列水中的物体没有受到浮力的是（）A水面戏水的鸭子B水中游弋的小鱼C水中大桥的桥墩D海底水草的叶子【答案】C【解析】物体由于浸在液体中时，其上、下表面所受的压力不同，下表面的压力大于上表面，进而产生浮力；而桥墩由于底面埋在淤泥下，
2、不能与水接触，因此桥墩没有受到水对其向上的压力，故桥墩不受浮力作用。故选：C。典例 2：（2020?渠县一模）如图所示，将两端蒙上绷紧程度相同的橡皮膜的玻璃圆筒浸没在水中，当玻璃圆筒沿水平方向放置时，水对玻璃圆筒两端的橡皮膜的压力F向左和 F向右的大小关系是F向左F向右（填“大于”“等于”或“小于”），当玻璃圆筒沿竖直方向放置时，水对玻璃圆筒两端的橡皮膜的压力F向上和 F向下的大小关系是F向上F向下（填“大于”、“等于”或“小于”），通过以上探究，你认为浮力产生的原因是。【答案】等于；大于；液体对物体上下表面的压力差。【解析】当玻璃圆筒沿水平方向放置时，根据液体压强计算公式p=gh可知，同一深
3、度处的液体压强相等，又因为受力面积相等，所以水对玻璃圆筒两端的橡皮膜的压力F向左和 F向右的大小相等；当玻璃圆筒沿竖直方向放置时，h下大于 h上，则有 p向上大于 p向下，又因为受力面积相等，所以水对玻璃圆筒两端的橡皮膜的压力 F向上大于 F向下，其压力差即为物体所受的浮力，即浮力产生的原因是液体对物体上下表面的压力差。知识点二称重法计算物体所受的浮力1.物体由于浸入液体中时，受到竖直向上托的力，所以当用弹簧测力计测物体重力后再浸入液体中，由于受到向上托的力，所以弹簧测力计的示数会减小，减小的即为浮力。2.浮力的计算公式是：F浮=G-F典例 3：弹簧秤下吊着重为14.7N 正方体金属块，当它完
4、全浸没在水中时，弹簧秤的示数为9.8N，则金属块受到的浮力为N。若金属块上表面受到水的压力为19.6N，则金属块下表面受到水的压力为N。【答案】4.9；24.5【解析】根据浮力的计算公式得：F浮=G-F=14.7N-9.8N=4.9N；由于金属块受到的浮力为下表面与上表面的压力差，所以有F向上=F向下+F浮=19.6N+4.9N=24.5N。知识点三阿基米德原理1.浸在液体（或气体）中的物体受到液体（或气体）对它的浮力等于排开液体（或气体）的重力；2.计算公式有：F浮=G排=液 gV 排3.根据计算公式可知，浸在液体（或气体）中的物体受到的浮力只与液体（或气体）的密度、排开液体（或气体）的体积
5、有关，与物体质量、形状、密度等无关。典例 4：（2020?青浦区一模）铁球浸没在水中，排开水的重力为0.6 牛，铁球受到浮力的大小为牛，当它下沉时，受到浮力的大小，受到水的压强（选填“变小”“不变”或“变大”）。【答案】0.6；不变；变大。【解析】根据阿基米德原理可知，铁球受到浮力等于它排开水的重力，即为：F浮=G排=0.6N；铁球浸没在水中下沉时，由于排开水的体积不变，由F浮=液V排可知受到的浮力也不变；但所处的深度h 变大，由p=gh可知受到液体压强变大。典例 5：（2019?广东中考）如题图甲所示，用弹簧测力计通过细线拉着正方体物块缓慢浸入某未知液体中，物块受到的拉力F 与其下表面浸入液
6、体中的深度h 之间的关系如题图乙所示则物块受到的重力为N，物块刚好浸没在液体中时其下表面浸入的深度为cm，未知液体的密度为3kg/m（g取 10 N/kg）【答案】15 10 0.9 103【解析】由图乙可知，当h=0 时，弹簧测力计的示数15N 即物块受到的重力；物块刚好浸没在液体中时，继续向下运动，所受浮力不变，可知物块刚好浸没时，其下表面浸入的深度为10cm；物块浸没在液体中时，受到的浮力为15N-6N=9N，排开液体的体积等于物块的体积，即（0.1m)3=0.001m3；液体的密度为：3339,0.910/10/0.001NFgVkgmNkgm浮液液。知识点四物体的浮沉条件1.前提条件
7、：物体浸没在液体中，且只受浮力和重力。2.几种状态下的受力分析下沉悬浮上浮漂浮F浮GF浮=G液物液物注意：密度均匀的物体悬浮（或漂浮）在某液体中，若把物体切成大小不等的两块，则大块、小块都悬浮（或漂浮）。典例 6：（2019 咸宁中考）如图所示,完全相同的两个圆柱形容器A 和 B 分别盛有质量相等的甲、乙两种液体,B 容器的液面高于A 容器液面。将两个完全相同的小球分别放入甲、乙液体中,静止后受的浮力分别是 F1、F2,下列判断正确的是（）A.F1一定大于 F2B.F1一定小于 F2C.F1不可能大于F2D.F1不可能小于F2【答案】D【解析】本题考查的是物体的浮沉和浮力的应用。甲、乙两种液体
8、的质量相等，体积大的密度小，故甲液体的密度大于乙液体的密度，将相同小球放入两种液体中，如果在两种液体中都漂浮，或者在甲液体中漂浮，乙液体中悬浮，小球受到的浮力都等于小球的重力，故浮力相等；如果小球在甲中漂浮或悬浮，乙液体中沉底，则F1大于 F2；若小球在两种液体中都沉底，则排开液体的体积相等，据阿基米德原理知，球在密度大的甲液体中受到的浮力大于球在乙液体中受到的浮力，即F1大于 F2，综上分析A、B、C 错误，D正确。典例 7：（2019 秋?双阳区校级月考）在平静的池水中漂浮有一个木球，木球的体积为4dm3，露出水面的体积为总体积的25，那么，木球受到的浮力为N，木球的密度为kg/m3（水的
9、密度为1.0 103kg/m3）【答案】24；0.6 103【解析】由题可知，木球排开水的体积为：V排2(1)5V35 4 103m32.4 103m3，根据阿基米德原理可计算出木球受到的浮力为：F浮水gV排 1103kg/m3 10N/kg 2.4 103m324N；由于木球漂浮，所受的浮力等于它本身的重力，即可得F浮G24N，所以木球的质量为：242.410/GNmkggNkg所以木球的密度为：33332.40.610/410mkgkgmVm。同步练习一、选择题1（2018 春?永定县月考）将木块投入盛水容器中，静止时木块有一部分体积会露出在空气中，则木块所受浮力的施力物体（）A空气B水C
10、木块D盛水容器【答案】B【解析】浸在水中的物体受到水的浮力，所以施力物体是水。故选：B。2（2018 秋?西湖区校级月考）以下情景中没有受到浮力的物体是（）A甲图：空中上升的热气球B乙图：遨游太空的“天宫一号”C丙图：海中下潜“蛟龙”号D丁图：海中航行的“辽宁号”【答案】B【解析】一切浸在液体或气体中的物体都会受到液体或气体对它向上的浮力作用，但由于太空中无液体和气体，为真空，故太空中的物体不受浮力的作用。故选：B。3.（2014春?定陶县期末）如图，取一个瓶口内径略小于乒乓球直径的雪碧瓶，去掉其底部，把一只乒乓球放到瓶口处，然后向瓶里注水，会发现水从瓶口流出，乒乓球不上浮。若用手指堵住瓶口，
11、不久就可观察到乒乓球上浮起来。此实验说明了（）A大气存在压强B连通器原理C浮力产生的原因D液体的压强与液体的密度和深度有关【答案】C【解析】乒乓球开始没上浮，是由于乒乓球的下表面未受到水对它向上的压力，当用手堵住瓶口时，水对乒乓球的下表面有向上的压力，此时向上的压力大于其上表面受到向下的压力，这就是浮力产生的原因。故选：C。4.(2019郴州中考)材料相同的甲、乙两个物体分别挂在杠杆A、B 两端，O 为支点（OA OB），如图所示，杠杆处于平衡状态。如果将甲、乙物体（不溶于水）浸没于水中，杠杆将会（）AA 端下沉BB 端下沉C仍保持平衡D无法确定【答案】C【解析】根据杠杆的平衡条件有G甲 OA
12、=G乙 OB，根据重力的计算公式有G=mg=Vg,所以有：V甲g OA=V乙g OB；将它们分别浸没在水中时，受到的浮力都是竖直向上，根据以上公式可得：水V甲g OA=水V乙g OB；即浮力对杠杆的竖直向上的作用两边也平衡，所以杠杆将会仍然保持平衡。故选：C二、填空题5.(2019绵阳中考)我国自行设计和自主研制的蛟龙号载人潜水器，曾创造了下潜7062 米的世界同类作业型潜水器最大下潜深度记录，其体积约为50m3。蛟龙号某次在太平洋某海域下潜到上表面距海面2000m 时，进行预定的悬停作业此时上表面受海水压强是_Pa，蛟龙号受到海水的浮力是_N。g 取 10N/kg，海水=1.03 10kg/
13、m3。【答案】2.06107；5.15105【解析】根据液体压强的计算公式可得潜水器上表面受到海水的压强为：p海水gh1.03 103kg/m3 10N/kg 2000m=2.06 107Pa。根据阿基米德原理可得蛟龙号受到海水的浮力为：F浮海水gV排1.03103kg/m3 10N/kg 50m3=5.15 105N。6（2019 春?南关区校级月考）在水平桌面上有一个圆柱形水槽，装有10cm 深的水。将体积为5cm3的空心球放入水中，已知球重0.2N，当它在水中静止时，受到的浮力为N，球排开水的体积为cm3（g 取 10N/kg）【答案】0.05；5。【解析】若球浸没，则受到的浮力为：F浮
14、水gV排1103kg/m3 10N/kg 5 106m30.05N0.2N，则球浸没在水中时会下沉，此时排开水的体积即为球的体积，为5cm3。7（2019 秋?天台县校级月考）盘秤上放一只盛有足量水的大烧杯（水未加满），盘秤的示数为10牛顿，现将一个5 牛顿的木块用细绳吊在弹簧秤下，慢慢放入水中（水不溢出），当弹簧秤的示数是3.5 牛时，该物体受到的浮力是N，盘秤的示数是N。【答案】1.5；11.5。【解析】由于木块浸入水中时会受到竖直向上的浮力作用，此时弹簧测力计的示数就会减小，则木块受到的浮力：F浮 GF示15N3.5N1.5N；根据力的相互作用，木块受到水对它向上的浮力，则它对水也有一个
15、向下的相互作用力，而使盘秤的示数增大1.5N，示数变为10N+1.5N=11.5N。三、实验与计算题8.(2019福建中考)如图,“验证阿基米德原理”的实验步骤如下:用弹簧测力计测出物体所受的重力G（图甲）;将物体浸没在水面恰好与溢口相平的溢水杯中，用空的小桶接从溢水杯里被物体排开的水，读出这时测力计的示数F（图乙）;测出接水后小桶与水所受的总重力G1（图丙）；将小桶中的水倒出，测岀小桶所受的重力G2（图丁）；分别计算出物体受到的浮力和排开的水所受的重力，并比较它们的大小是否相同。回答下列问题：（1）物体浸没在水中,受到水的浮力F浮=，被排开的水所受的重力G排=。（用上述测得量的符号表示）（2
16、）指出本实验产生误差的原因（写出两点）：（a）；（b）。（3）物体没有完全浸没在水中,（选填“能”或“不能“）用实验验证阿基米德原理。【答案】(1)G-F G1-G2(2)(a)测力计的精度不够等(b)小桶中的水有残留等(3)能【解析】（1）由于物体浸在液体中时，会受到竖直向上的浮力，所以当弹簧测力计挂着物体时，弹簧测力计的示数就会减小，减小的即为所受的浮力，可得：F浮=G-F；实验可得排开水的重力等于总重力减去空小桶的重力：G排=G1-G2；（2）排开水的重力、空小桶的重力都比较小，需要使用精度更高的测力计以减小误差；由于是先测总的重力，再将水倒出测空小桶的重力，此时由于将小桶中的水倒出时会
17、有残留，导致所测空小桶重力偏大，排开水的重力偏小；（3）由于物体浸在液体中时受到的浮力总等于它排开液体所受的重力，与物体是否浸没无关，所以物体没有完全浸没也一样可以验证阿基米德原理。9.（2020?朝阳区模拟）如图甲所示，在空气中称量物体，测力计的示数为4N；如图乙所示，把物体浸没在水中，测力计示数为3N，g取 10N/kg。求：（1）物体受到的浮力；（2）物体的密度。【答案】1N33410/kgm【解析】（1）由称重法可得物体浸在水中受到的浮力为：F浮=G-F=4N-3N=1N；（2）因物体浸没在水中，所以排开水的体积即为物体的体积，则根据阿基米德原理计算公式F浮=gV排可得，物体的体积：43浮排33水1=1101.010/10/FNVVmgkgmNkg由 G=mg 可得，物体的质量：40.410/GNmkggNkg则物体的密度：33430.4410/110mkgkgmVm。