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1、专项三力学重难点11浮力【知识梳理】1 .浮力产生的原因:流体对浸入其中的物体的上下表面存在着压强差，从而上下表面存在着压力差。这个压力差，就是浮力，即 F、?=F向 上-F 向F。当物体漂浮时，上表面未受液体压强，所以F向 下=0,此时F/F向 上。当物体与容器底紧密接触时，下表面未受到液体的压强，所以F向 上=0,此时物体未受浮力，即 F 滓=0,比如浸在水中的桥墩、下表面被淤泥包裹的石块等。2 .影响浮沉大小的因素:液体的密度、物体排开液体的体积。3.阿基米德原理：浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体所受到的重力。此规律对于气体同样适用。4 .物体的浮沉条件浮沉
2、情况物体的重力与所受浮力的关系物体的密度与液体密度的关系上浮G物 VF浮P 物 v P 液漂浮G物 VF浮P物 V P 液悬浮G 物 二 F浮P物 二 P液下沉G物 尸 浮P 物 P 液【易混淆点】1 .将“物体排开液体的体积”与“物体的体积”相混淆。若果物体漂浮，VBVf t；若果物体悬浮或者沉底，V*V物。这里可以通过理论推导和实验验证加以突破。假设有一个边长为a正方体浸没在液体中，贝 I 有 F =F 向 上-F 向 下=p S-p i s i S=P i s gh TS-P gh S=P gS（h下-h 上）=P港ga a=P 淑 ga）从 F*=P 海 ga 何以清楚地看到:物体所受
3、的浮力等于物体排开的液体所受的重力。与物体的体积、密度、液体的多少等无关。2 .认为凡是浸入流体中的物体都受到浮力。3.根据浮力与重力大小，判断物体的浮沉时，计算浮力需要假设V 排川物。4 .同一只密度计在不同的液体中所受的浮力等相等，等于自身的重力。5.物体受到的浮力大小，只与流体的密度和物体排开流体的体积有关。判断浮力大小的变化，也要依据这两个因素的变化来分析。【典例分析】【例 1】（2 0 2 0 泸州9）如图所示，同一个球在A 液体中处于漂浮状态，在 B 液体中处于悬浮状态。下列判断正确的是（）A.A 液体的密度小于B 液体的密度B.A 液体的密度大于B 液体的密度C.球在A 液体中受
4、到的浮力小于在B 液体中受到的浮力D.球在A 液体中受到的浮力大于在B 液体中受到的浮力【答案】B【分析】A B.因为球在A 液体中处于漂浮状态，则有PAP球，在 B 液体中处于悬浮状态，则有PB P%所以P,PB,A 错，B 正确。C D.同一个球在A 液体中处于漂浮状态，在 B 液体中处于悬浮状态，所以在两液体中的浮力：=F 现，即球在A 液体中受到的浮力等于在B 液体中受到的浮力，C、D 错。选 B。【思路小结】分析浸在液体中的物体的密度大小，一般根据密度判断物体浮沉条件来分析判断。比较浸在液体中的物体的浮力大小，一般根据浮力与重力判断物体浮沉条件来分析判断。【例 2】（2 0 2 0
5、甘孜2 9）如图甲所示，小聪课余时间用弹簧测力计做浮力实验。他用弹簧测力计挂着实心圆柱体，圆柱体浸没在水中且不与容器壁接触，然后将其缓慢拉出水面，弹簧测力计示数随圆柱体上升距离的变化情况如图乙，g 取 1 0 N/kg,则圆柱体的重力为N,圆柱体受到的最大浮力是N 甲【答案】2 0.4【分析】由图象可知：当物体完全露出水面时，弹簧测力计的示数为2 N,由二力平衡知识得圆柱体的重力为2 N。由图象可知：当圆柱体浸没在水中时，弹簧测力计的示数F =1.6 N,圆柱体受到的最大浮力F 所G-F =2 N-1.6 N=0.4 N【思路小结】此类题目，关键是要看懂图像中几段的含义，以及起点、拐点的含义。
6、例 3 （2 0 2 0 巴中3 1）某实验小组将重力为8.9 N 的实心物体放人装满水的溢水杯中，溢 出 1 N的水。取出擦干后挂在弹簧测力计上，浸没在另一种未知液体中静止时，弹簧测力计的示数为8.1 N 求：（1）物 体 在 水 中 受 到 的 浮 力 犀（2）该物体的密度Q 物；（3）未知液体的密度夕液。【答案】（1）1 N（2）8.9 X 1 0 3 kg/m 3）0.8 X 1 0 3 kg/m3【分析】（D根据阿基米德原理可得物体在水中受到的浮力F GxlN。2物体的质量m/?=|=0.8 9 kg；排 开 水 的 质 量 曰 产?=赢=。.皿：物体体积和它排开水的体积相等v*v
7、也=咒？=1.0 X 1 0 W；该物体的密度P i=?=（3）未知液体中物体所受的浮力：F 浮=6 物=8.9 卜8.1 N=O.8 N；物体在液体中浸没时，其排开液体的体积和自身体积相等V；/物=1.0 X 1 0 M；液体的密度：【思路小结】4.计算浮力的四种常见方法（1）测量法：F?f=G 物-F 示（G物-物体在空气中时所受的重力；F，物体浸入液体中时弹簧测力计的示数）（2）压力差法：F F向 上-F向下（F向 上-物体受到液体向上的压力；F向 下-物体受到液体向下的压力）（3）阿基米德原理法：卜 浮=6怵（此公式通常展开成F 所 P 滤 g h*运用）（4）浮沉条件法：当物体处于漂
8、浮或悬浮时，F G物。5 .比值问题。当物体漂浮时的比值问题。由 F 浮=变形得P饭 g V P物 g V物，所以P液/P物 二 V 物/V排。浮力测密度的推导一般过程：当物体浸没时，V*V 物。（1）用 F 浮 二 G 物-F 小计算出浮力大小；（2）由 FMP液 g V推 变形得V 片 粤 计 算 出 V 物；（3）p物 当=粤 罂。这也是求物体密度一类习题p 液g v 物 G 物 一 F 不的一般解法。6.拉力与浮力情 形 L情形2./=F ft+G 物F a=G物-F浮7 .漂浮，悬浮转换问题3情形:/F F b。Ft,=Gu+Gm=P g V t t Uo Fb=GM+G,=P ag
9、 V t t u+P g V t t l l l 0【真题操练】1.（2 0 2 0 鄂 州 10）水平桌面上两个底面积相同的容器中，分别盛有甲、乙两种液体。将两个完全相同的小球A、B 分别放入两个容器中，静止时两球位置如图所示，两容器内液面相平。下列分析正确的是（）A.两小球所受浮力F M F.两种液体的密度。水。乙C.两种液体对容器底部的压强P X P Z.D.两种液体对容器底部压力凡。尸 上【答案】D【解析】A.两个完全相同的小球A、B 分别放入两个容器中，A 漂浮，B 悬浮，此时所受浮力都等于重力，A错。B.A漂浮，B 悬浮，此时所受浮力都等于重力，A小球排开液体体积小于B 小球排开液
10、体体积，根据公式F；?.=P ；g g V排 可知：P P z,B 错。C.液体对容器底部的压强根据公式p=P 浓 g h,甲液体密度大于乙液体密度，深度相同，因此pv p乙，C 错。D.液体对容器底部的压力根据公式F=p S,甲液体对容器底部的压强大于乙液体对容器底部的压强，因此F甲 F乙，D正确。选 D。2.（2 0 2 0 广东7）游泳时佩戴游泳圈是防止溺水的有效方法，质量为5 0 k g 的小蓉佩戴游泳圈后，能静静地漂浮在水面上，如图所示，游泳圈对她的作用力大小最符合实际的是（）【答案】C【解析】游泳圈浸没在水中的体积大概是5 X10 3n A 则其受到的浮力：Fi?=P 4 周 目
11、“2 B.FF2 p,p2C.耳 0 D.耳 剧 P1 展。容器的质量相等，液体的质量相等，小球的质量相等，容器对桌面的压力等于容器、液体和小球的总重力，所以容器对桌面的压力相等，甲的受力面积大于乙的受力面积，由 p=F/S可知：P1【解析】将 A B 看出整体，两物块在甲乙液体中处于漂浮状态，甲中F 浮 中=G,p qi g V i|i=G；乙中F 浮 乙=G,P乙 g V 力 忆=G。因为二者重力相等,所以P i pg V 排 甲=P z,g V 排 乙。又因为V指 甲 VV排 乙,所 以 P q.P 乙。A物块在两种液体中排开液体的体积不变，因 为 P VP 由F；*=P 浪 g V 排
12、可知：F i p F 乙。9.（2 0 2 0 鄂州2 3）在“探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”实验中，小芳设计的实验步骤如图所示，按照A、B、C、D的顺序进行测量。小华认为，为了减小实验误差，可以进一步优化实验步骤，他将A、B、C、D 重新排序。你认为小华的测量顺序应该是_ _ _ _ _ _,此实验得出的结论是_ _ _ _ _ _。【答案】D A B C 物体浸在液体中所受的浮力等于物体排开的液体所受的重力【解析】在这个探究中，应先测出空小桶的重力，再测物体的重力，然后将物体浸入溢水杯的水中，用小桶接住排出的水，最后测出小桶和接入水的总重力。所以重新排序应为：D A B C。此实
13、验的结论是：物体浸在液体中所受的浮力等于物体排开的液体所受的重力。1 0.（2 0 2 0 黄 冈 1 5）木块在水中漂浮，铁块在水中下沉。浮力的大小是否跟物体的密度有关呢？兴趣小组同学用溢水杯、质量不计的薄壁玻璃瓶、若干完全相同的透明塑料杯、水、浓盐水、蜂蜜、食盐、细沙等器材进行了如下实验：第一步：往玻璃瓶里装满水并拧紧盖子；第二步：把玻璃瓶放人装水的溢水杯中，用塑料杯接住溢出来的水（如图）；第三步：将玻璃瓶里的物质分别换成浓盐水、蜂蜜、食盐、细沙并装满，重复以上实验；第四步：比较每次溢出来水的体积。请回答下列问题：7（1）溢水杯里水的多少应该以为准,（2）若每次溢出来水的体积，则初步说明物
14、体所受的浮力与物体的密度无关，否则与物体的密度有关。本实验是通过比较每次溢出来水的体积来比较浮力，这里运用了的思想方法，其依据是。【答案】（1）装满水（2）相等（3）转换阿基米德原理【解析】（1）实验采用溢水杯的作用是溢水杯内装满水，让物体浸入溢水杯，水会从溢水杯中排出，所以，溢水杯里水的多少应该以装满水为准。（2）由题意知，物体所受的浮力与物体的密度无关，否则与物体的密度有关.如果每次溢出来水的体积相同，则说明物体所受的浮力与物体的密度无关；如果每次溢出来水的体积不相同，物体所受的浮力与物体的密度有关。（3）要探究浮力的大小与物体密度的关系，根据阿基米德原理，物体所受浮力的大小等于排开水的重
15、力，水的密度是固定的根据F *=P 浓 g V 如，所以判断每次溢出来水的体积是否相等。本实验是通过比较每次溢出来水的体积来比较浮液力，这里运用了转换的思想方法，其依据是阿基米德原理。1 1.（2 0 2 0 苏州2 8）小明用装有沙子的带盖塑料瓶探究浮力的影响因素。（1）小明列举了三个常识，分别做出了三个猜想，其中符合常识1 的是猜想（填序号）。常识常 识 1：木头漂在水面，铁钉沉在水底常识2：轮船从长江驶入大海，船身会上浮一些常识3：人从泳池浅水区走向深水区，感觉身体变轻猜想猜 想 1：与浸入液体的深度有关猜想2：与液体的密度有关猜想3：与物体的密度有关（2）为了验证上述猜想是否正确，小明
16、依次做了如下实验:根据A、B、C的结果，可得猜想1 是（正确/错误）的；根据A、C、D的结果，可得猜 想 1 是（正确/错误）的。深入分析上述现象，可得：浮力大小与 有关，与浸8入 液 体 的 深 度:接下来根据A、D和 E（能/不能）对猜想2进行验证；为验证猜想3,小明在老师的指导下，将瓶子中的沙子倒掉一些以减小物体密度。接着他仿照步骤D进行实验，发现此时测力计示数小于L 8 N,便认为该猜想是正确的。小明在该实验环节 中 存 在 的 问 题 是。【答案】（1）3 （2）正确错误排开液体的体积无关能没有测量出此时瓶子（含有沙子的）重力【解析】（1）木头漂在水面，是因为木头的密度小于水的密度；
17、铁钉沉在水底，是因为铁的密度大于水的密度，其中符合常识1 的是与物体的密度有关，即符合常识1 的是猜想3。（2）B、C实 验 中（物体在水中的深度不同），测力计示数不同，由称重法，两实验中受到的浮力不同，根据A、B、C的结果，可得猜想1 是正确的；而 C、D实验中，浸入液体的深度不同，两实验中，测力计示数相同，由称重法，两实验中受到的浮力相同，根据A、C、D的结果，可得猜想1 是错误的；B、C实验中排开液体的体积不同，而 C、D实验中排开液体的体积相同，深入分析上述现象，可得：浮力大小与排开液体的体积有关，与浸入液体的深度无关。研究浮力与液体的密度有关，要控制排开液体的体积相同，只改变排开液体
18、的密度，故接下来根据A、D和 E能对猜想2进行验证。根据称重法测浮力，F，?=G-F,将瓶子中的沙子倒掉一些以减小物体密度，则此时瓶子（含有沙子的）重力小于2.8 N,为验证猜想3,即浮力与与物体的密度有关，应测量出此时瓶子（含有沙子的）重力中，故小明在该实验环节中存在的问题是没有测量出此时瓶子（含有沙子的）重力。1 2.（2 0 2 0 宜昌2 6）轮船的大小通常用排水量表示，排水量是轮船满载时排开水的质量。（1）若轮船 排水量记为小作，满载时船货总质量记为加舱，请通过推导说明/排=如崎，要求写出相关物理原理和表达式。（2）某条船的排水量为5 0 0 t,该船满载从海水驶入江水中，其排水量变
19、大、变小、还是不变？该船排开江水的体积是多少？（。海 水=1.0 3 X l O/g/m ,月 江 水=1 X l O k g/m3）【答案】（1）见 解 析（2）5 0 0 m3【解析】（1）由阿基米德原理可知，排 出 水 的 重 量 为 排；轮船漂浮在水上，由二力平衡原理可知：F*?=G o s；代换可得GG I；由重力与质量关系式可得：加 排=加 船。（2）由上述计算可知，该船满载从海水驶入江水中时质量不变时，排水量不变；由密度公式可知该船排开江水的体积为V=笔学=5 0 0 m%P 江水 lxio3kg/m3答：（2）该船满载从海水驶入江水中，其排水量不变，排开江水的体积是5 0 0
20、m 工1 3.（2 0 2 0 青岛2 7）如图所示，盛有水的圆柱形容器，侧壁上固定了一块水平挡板，挡板的体积忽略不计。挡板下方有一个体积为100c m 1重力为0.6N 的实心小球，此时水对容器底产生的压9强为3.0X l(/P a。求：(1)容器中水的深度；(2)挡板对小球的压力；(3)撤去挡板，小球静止后,水对容器底压力的变化量。【答案】(1)0.3m(2)0.4N(3)0.4N【解析】(1)根 据 的 可 得 容 器 中 水 的 深 度：h=q=,n=,=o.3m。p 水g 1.0 xl03kg/m3xioN/kg小球浸没在水中排开水的体积：v w=V=100c m3=l X lO W
21、 o则此时小球受到的浮力：F 折 P *gV*1.O X 103kg/m3X 10N/kgX 1 X 10：?=1上小球受到本身重力、水对它的浮力以及挡板施加的压力三个力的作用，则挡板对小球的压力：F压=F 浮式=蜃-0.6N=0.4N。(3)小球浸没时受到水的浮力大于本省的重力，撤去挡板，小球静止后漂浮在水面，此时受到的浮力等于小球本身的重力，即 F浮 =G=0.6N,水对容器底压力等于水的重力和小球受到的浮力之和，水的重力不变，则水对容器底压力的变化量：F=F-F 浮=1N-O.6N=O.4N。答：(1)容器中水的深度是0.3m；(2)挡板对小球的压力是0.4N；(3)撤去挡板，小球静止后，水对容器底压力的变化量是0.4N1011