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1、 浮力浮力 第九讲1知道浮力产生的原因，能对探究“阿基米德原理”实验的过程作出正确的说明，以及得出正确的结论等；能准确表述阿基米德原理的内容；能运用其关系式F液gV排进行简单的计算。2能通过简单的受力分析以及二力平衡条件等知识判断具体情况下物体的浮沉。3知道轮船、潜水艇、气球和飞艇以及密度计的应用原理。一、浮力1定义：浸在液体中的物体，受到液体对它向_的力。2浮力产生的原因：浸在液体中的物体上下表面存在着_，浮力的方向是_，可以用弹簧测力计测出物体在液体中所受到的浮力：F浮GF示数。3阿基米德原理(1)内容：浸在液体中的物体受到液体_的浮力，浮力的大小等于它排开液体所受的_。(2)公式：_，由
2、公式可知，浮力只与_和_有关，而与放入液体中的物体的重力、密度、体积、形状、所处位置和全部浸没时的深度均无关。(3)阿基米德原理不仅适用于液体，还适用于_。上压力差竖直向上向上重力F浮G排液gV排液体密度排开液体的体积气体阿基米德原理包含两种状态：一是物体全部浸入液体中，即V排V物，二是物体一部分浸入液体中，即V排V物。规则物体(如正方体、长方体、柱体、圆锥等)的底面与容器底紧密接触时，物体不受浮力作用。二、浮力的应用4物体的浮沉条件物体在液体中处于什么状态，主要取决于物体所受的浮力和重力的大小关系，也可由物体的密度(物体为实心)和液体的密度的大小关系来判断，具体情况如下：若F浮G物(物液)，
3、则物体上浮，最后漂浮在液面上；若F浮G物(物液)，则物体悬浮；若F浮G物(物液)，则物体下沉，最后静止在容器底部。5浮力的应用(1)轮船：轮船的大小用_表示，它表示轮船_时排开水的_；(2)潜水艇：靠_实现上浮与下沉的；(3)气球、飞艇：靠_实现上升与下降的；(4)密度计：在任何液体中都处于_状态，越靠上示数越_。排水量满载质量改变自身重力改变浮力漂浮小1浮力计算方法：称量法：F浮GG示；原因法：F浮F上F下；原理法：F浮G排液gV排；平衡法：漂浮或悬浮时F浮G物。2漂浮问题“五规律”：(1)物体漂浮时，所受浮力等于它受到的重力；(2)同一物体漂浮在不同液体里，所受浮力相同；(3)同一物体在不
4、同液体里漂浮，在密度大的液体里浸入的体积小；(4)漂浮物体浸入液体体积是它体积的几分之几，物体密度就是液体密度的几分之几；(5)将漂浮物体全部浸入液体里，需加竖直向下的外力等于液体对物体增大的浮力。1(2012，上海)体积为2103m3的金属块浸没在水中，受到的浮力大小为_N，方向竖直向_。2(2013，齐齐哈尔)一艘排水量为3000吨的轮船在河水中航行，满载时船及所装的货物共重_N；当这艘轮船从河里驶入海里时，它排开水的体积_(选填“变大”“变小”或“不变”)。3(2013，漳州)风暴来临前，海边的渔民会发现，原来还在海边悠闲自得地悬浮的水母，纷纷远离海岸，潜入较深的海水中。当水母悬浮在水中
5、时，它受到的浮力_重力；水母下潜的过程中，受到的液体压强将_。20上3107变小等于变大4(2013，沈阳)普通潜水艇从海面下逐渐下潜但未全部没入海水的过程中，它所受的浮力逐渐_(选填“变大”“不变”或“变小”)；若潜水艇悬浮在海水中，当用压缩空气把水舱中的海水排出一部分时，潜水艇将_(选填“上浮”或“下沉”)；在露出海面之前，潜水艇所受的浮力将_(选填“变大”“不变”或“变小”)。5(2014，宜昌)同一支密度计先后放在甲、乙两杯液体中，静止时所处位置如图所示，以下说法正确的是()A甲液体的密度较小B乙液体的密度较小C密度计在甲液体中受到的浮力小D密度计在乙液体中受到的浮力小变大上浮不变A6
6、(2014，长春)如图所示，三个完全相同的容器内装有适量的水后，在乙容器内放入木块漂浮在水面上，丙容器内放一个小球悬浮在水中，此时，甲、乙、丙三个容器内水面高度相同，下列说法正确的是()A三个容器中，水对容器底的压强相等B三个容器中，水对容器底的压力不相等C如果向乙容器中加入盐水，木块受到的浮力变大D如果向丙容器中加入酒精，小球将上浮7(2013，沈阳)端午节那天，小明发现煮熟后的咸鸭蛋有的沉在水底，有的浮在水面(如图所示)。若甲的体积比乙小，则下列分析合理的是()A甲的质量比乙大B甲受到的浮力等于重力C甲的密度比乙大D乙受到的浮力大于重力AB8(2013，沈阳)为安全起见，初学游泳者常使用一
7、块泡沫浮板，用双臂把浮板压入水中，借助浮板所受的浮力来辅助游泳。已知泡沫板的密度是0.1103 kg/m3，体积为3000 cm3。(水1.0103 kg/m3，g10 N/kg)求：(1)当浮板自由漂浮在水面上时，浮板受到的浮力的大小。(2)浮板被压入水中静止时，浮板受到双臂的压力的大小。解：(1)因为浮板漂浮，所以F浮GVg0.1103 kg/m33103m310 N/kg3 N(2)浮板浸没时所受的浮力F浮G排水gV排103 kg/m310 N/kg3103m330 N，浮板所受的压力F压F浮G30 N3 N27 N9(2013，湘潭)用弹簧测力计悬挂一个圆柱形物体A，将其放置于空烧杯中
8、，然后逐渐向烧杯中倒水，整个过程中保持物体A的位置不动，如图甲所示。依次测出烧杯中水的深度h和对应的弹簧测力计示数F，绘制了如图乙所示的图象。(1)物体A重_N。(2)当烧杯内水深为15 cm时，弹簧测力计的示数为_N。(3)水恰好全部浸没物体A时，烧杯中水的深度为_cm；物体A的高度为_cm。(4)物体A的密度为多大？25152520【例1】用弹簧测力计悬挂实心圆柱体，圆柱体的底面刚好与水面接触(未浸入水中)，如图甲所示，然后将其逐渐浸入水中，图乙所示是弹簧测力计示数随圆柱体逐渐浸入水中深度的变化情况示意图，则圆柱体受到的最大浮力是_。【解析】由图乙可知弹簧测力计的示数先变小后不变，是因为圆
9、柱体在浸入水中的过程中，受到水对它的浮力变大；当物体完全浸没时，它排开水的体积不变，此时所受到的浮力最大，由测量法可得F浮2.0 N1.4 N0.6 N。【答案】浮力的计算 0.6 N【变式题1】在“阿基米德解开王冠之谜”的故事中，若王冠在空气中称时重5 N，浸没在水中称时重4.7N，则这顶王冠浸没在水中所受的浮力为_N，它排开的水重为_N。【变式题2】(包头中考)如图所示，在容器中放一个上、下底面积均为10 cm2、高为5 cm，体积为80 cm3的均匀对称石鼓，其下底表面与容器底部完全紧密接触，石鼓全部浸没于水中且上表面与水面齐平，则石鼓受到的浮力是()0.30.3A0B0.3 NC0.5
10、 ND0.8 NB【例2】(2014，辽阳)将一个小球放入装有少量水的烧杯中，小球在如图甲所示的位置静止，向杯中缓缓倒水，直至小球在如图乙所示位置静止，此时小球露出水面的体积与图甲中小球露出水面的体积相同，则下列说法错误的是()A图乙中小球所受浮力大于图甲中小球所受浮力B图乙中水对杯底的压强大于图甲中水对杯底的压强C图乙中小球所受重力与小球所受浮力是平衡力D图甲中小球只受两个力的作用【解析】本题考查了浮力、压强等知识，由甲图和乙图可以知道，排开水的体积相同，根据阿基米德原理可以知道，它们的浮力大小相等，A说法错误，图乙中水的深度大于图甲中的深度，图乙中水的压强大于图甲中水的压强，B说法正确；图
11、乙中和图甲中小球都是漂浮，浮力等于重力，C、D说法正确，错误选项为A。【答案】浮力的应用 A【变式题3】(株洲中考)南海黄岩岛事件后，中国制造航母的呼声越来越高，如图是中国航母的设想图。一艘航母的舰载机飞离航母后，则()A航母将上浮，所受浮力减小B航母将上浮，所受浮力增大C航母将下沉，所受浮力增大D航母将下沉，所受浮力减小A【变式题4】(2013，凉山)在一支铅笔的下端粘上一块橡皮泥，把它分别置于甲、乙、丙三种不同的液体中，铅笔静止时的情形如图所示。则铅笔分别在三种液体中受到浮力F的大小和三种液体密度之间的关系正确的是()AF甲F乙F丙，甲乙丙BF甲F乙F丙，甲乙丙CF甲F乙F丙，甲乙丙DF甲
12、F乙F丙，甲乙丙C浮力的大小等于什么1用称量法测出物块在水中受到的浮力，同时测出物块排开水的重力，比较二者的数量关系。2若实验用到溢水杯，注意溢水杯中一定要装满水【例3】(2013，威海)小明同学在探究影响浮力大小的因素时，做了如图所示的实验。请你根据小明的实验探究回答下列问题。(1)在C与E两图中，保持了排开液体的体积不变，研究浮力与_的关系；根据A与E两图所示的实验数据，可知物体浸没在盐水中所受的浮力为_N。(2)小明对ABCD四个步骤进行了观察研究，发现浮力的大小有时与深度有关，有时与深度又无关。对此正确的解释是浮力的大小随着排开水的体积的增大而_，当物体浸没在水中后排开水的体积相同，浮
13、力的大小与深度_。(3)在小明实验的基础上，根据有关实验数据，可以计算出盐水的密度为_kg/m3。【解析】(1)观察C与E两图可以看出，液体的密度不同，而物体A排开液体的体积相同，弹簧测力计的示数不同，因此可以探究浮力与液体密度的关系。由图A知物重G8 N，由图E知浸没在盐水中G05.6 N，则浮力F浮GG08 N5.6 N2.4 N。(2)观察B、C两图发现，物体浸入水中的深度增大，其实质是物体排开水的体积增大，而弹簧测力计的示数减小，说明物体受到的浮力增大，于是得出结论：浮力的大小随着物体排开水的体积的增大而增大；观察C、D两图发现，当A全部浸入水中时，深度增加，弹簧测力计的示数不变，即所
14、受浮力的大小不变，于是得出结论：浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。(3)利用称重法：F浮GG0，可分别求出物体A浸没在盐水中和水中的浮力为2.4 N和2 N，根据阿基米德原理则有下列两个等式成立：盐水gV排2.4 N，水gV排2 N，因为是同一物体浸没在盐水中和水中，所以V排V排，由式得盐水1.2103 kg/m3。【答案】(1)液体密度2.4(2)增大无关(3)1.2103【变式题5】(2013，吉林)为测定某种液体的密度，先用弹簧测力计测出一个塑料块的重量，如图甲所示，然后将其放入装有60 mL该液体的量筒中，静止时液面如图乙所示，则 塑 料 块 受 到 的 浮 力 为 _N，液 体
15、 的 密 度 为_kg/m3。若想测定塑料块的密度，还需要测出_，请写出测量该物理量的下一步操作：_。0.90.9103塑料块的体积用大头针(或细丝)将塑料块全部压入水中一、方法技巧三种方法比较浮力大小1“比V排法”，即不同物体浸在同一液体中，根据F浮G排液gV排知，液相等，V排越大，受到的浮力越大。2“比液法”，即同体积的不同物体浸没在不同液体中，根据F浮G排液gV排知，V排相等，液越大，受到的浮力越大。3“比重法”，即同一物体浸在不同液体中静止，针对物体不同状态进行受力分析，以重力为中间不变量，对比出浮力大小。二、常见易错现象认为一切浸在液体中的物体都受到浮力的作用(没有深刻理解物体所受上
16、下表面的压力差而产生的浮力)；认为物体浸没液体越深，所受浮力越大(物体浸没在液体中排开液体体积不变，所受浮力不变)；应用浮力公式计算时，不注意前提条件而出错(如利用F浮G物求浮力的前提条件是物体在液体中漂浮或悬浮)；应用物体的浮沉条件解题时易错(a.轮船漂浮所受浮力一定，吃水深度的变化由阿基米德原理分析；b.潜水艇潜入水中排开水的体积一定，所受浮力一定，靠改变自身重力实现下潜和上浮的)。【例4】质量相等的三个实心小球，放入某液体中静止后处于如图所示状态。(C球沉底)，比较它们物理量的关系，正确的是()A浮力关系：FAFBFCB浮力关系：FAFBFCC重力关系：GAGBGCD体积关系：VAVBV
17、C【解析】由题中条件“质量相等的三个小球”可知GAGBGC，由浮沉条件可知，它们浮力大小关系是FAFBFC。密度关系是AB水C，所以它们的体积关系是VAVBVC。【答案】D【例5】如图所示，“远征号”潜水艇从长江某基地驶向东海执行任务。该潜水艇设计体积约为V(m3)，自身质量为m(t)。当它在东海某位置海面下h(m)深度处潜伏时。已知海水的密度为(kg/m3)，g取10 N/kg；不考虑潜水艇体积变化求：(1)它所受到的浮力F浮。(2)潜水艇壳体受到海水的压强p。【解析】由阿基米德原理的计算公式可以求得浮力的大小F浮海水gV排10V(N)，浮力的大小与物体的质量无关；潜在水中时，利用液体压强计算公式求得其压强的大小p海水gh10h(Pa)【答案】(1)10V(N)(2)10h(Pa)