广东省深圳市2023年中考物理一轮复习讲义《第10章浮力》考点知识梳理+例题+同步练习(含答案)
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1、第10章浮力考点梳理考点1浮力1、浮力:液体或气体对浸在其中的物体有向上的托力叫浮力。2、浮力的施力物体:物体所受到的浮力是所浸入的液体(或气体)施加的,所以浮力的施力物体是液体(或气体)。3、浮力的方向:浮力的方向“总”是竖直向上的,浸在液体(或气体)中的物体不论是上浮、下沉还是悬浮或漂浮,其所受浮力的方向都是竖直向上的。4、影响浮力大小的因素:物体所受浮力的大小只与液体(或气体)的密度和物体排开液体(或气体)的体积有关。考点2阿基米德原理1、阿基米德原理:浸入液体中的物体所受浮力的大小等于物体排开的液体的重力。2、阿基米德原理的数学表达式:F浮G排液gV排,式中液表示液体的密度,单位是kg
2、/m3,V排表示物体排开液体的体积,单位是m3。3、阿基米德原理不仅适用于各种液体,也适用于各种气体。考点3浮沉条件1、浮沉条件;浸没在液体里的物体的浮沉,决定于它受到的浮力和重力。(1)当F浮G物时,物体上浮;(2)当F浮G物时,物体下沉;(3)当F浮G物时,物体处于悬浮状态,可以在液体中任何深度静止。2、漂浮:如果一个物体漂浮在液面上,则F浮G物。3、物体的浮沉与密度的关系:根据物体的浮沉条件,由阿基米德原理F浮液gV排,及G物物gV物可以讨论。(1)浸没在液体中的物体(V排V物):当物液时,物体上浮;当物液时,物体下沉;当物液时,物体悬浮。(2)对于漂浮于液面上的物体(V排V物):由F浮
3、G物得物液。考点4浮沉条件应用(1)密度计:密度计是用来测量液体密度的工具,它是利用浮在液面上的物体所受的浮力等于它受到的重力的原理工作的,同一密度计在不同液体中所受到的浮力相同,因此它在密度较大的液体中,浸入液体中的体积较小,所以密度计的刻度是从上往下依次增大的。(2)利用盐水选种:由阿基米德原理知,同一物体在密度较大的液体中时所受的浮力较大,由于盐水的密度大于清水的密度,同样的种子在盐水中受到的浮力比在清水中受到的浮力大,所以利用盐水可将干瘪、虫蛀的种子除去。来源:Zxxk.Com(3)轮船:用密度大于水的钢铁材料制造轮船,采用“空心”的办法增大可以利用的浮力。轮船的大小用排水量表示,即满
4、载货物时排开水的质量。轮船漂浮在水面上,F浮G,当它从内陆河中驶入海中,受到的浮力是不变的,由于海水的密度大于河水的密度,它排开海水的体积小于排开河水的体积,所以它要上浮一些。(4)潜水艇:潜水艇在水下航行时,体积不变,即排开水的体积不变,因而它受的浮力不变,潜水艇是利用向水舱内充、排水来改变自身的重力完成上浮和下潜的。(5)热气球、氢气球、飞艇内的气体密度小于外部空气的密度,它们所受的浮力大于它们的自身重力,所以它们能升空。(6)打捞沉船:将浮筒注满水并与沉船固定在一起,然后用压缩空气将浮筒内的水排出,减轻了它们自身的重力,于是沉船在浮筒的带动下浮起来。典例解读浮力的计算方法归类透析浮力这部
5、分知识,是力学中综合性最强的知识,它与体积、质量、密度、二力合成、二力平衡及压强知识紧密相关,所以,它既是重点又是难点。浮力的计算问题对初学者来说,往往感觉比较难,关键是没掌握有关解决这类问题的方法,下面就浮力的计算问题结合例题来探讨解决此类问题的方法。1两次称量求差法浮力的方向是竖直向上的,与重力的方向刚好相反,所以先用弹簧测力计称出物体在空气中的重力F1,然后把物体浸入液体中,这时弹簧测力计的读数为F2,则F浮F1F2。例1、一个重2 N的钩码,把它挂在弹簧测力计下浸没在水中时,弹簧测力计的读数是1.2 N,则钩码受到的浮力是_。答案:0.8 N解析:F浮F1F22 N1.2 N0.8 N
6、。2阿基米德原理法阿基米德原理的内容是:浸入液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力,即F浮G排。阿基米德原理法常常与二力平衡法相结合使用。例2、如图所示,把一个小球分别放入盛满不同液体的甲、乙两个溢水杯中,甲杯中溢出液体的质量是400 g,乙杯中溢出液体的质量是500 g,则小球质量是_g。答案:500 解析:图甲中小球是沉入溢水杯底部的,由二力平衡法分析知G球F浮甲,图乙中小球是漂浮在液体表面的,故G球F浮乙m排乙g。即m球gm排乙g,故m球m排乙500 g。3二力平衡法把一个物体浸没在液体中让其从静止开始自由运动,它的运动状态无非有三种可能:下沉、不动或上浮。物体
7、浸没在液体中静止不动,叫做悬浮,上浮的物体最终有一部分体积露出液面,静止在液面上,叫做漂浮。下沉的物体最终沉入容器的底部。根据物体的受力平衡可知,悬浮和漂浮的物体,浮力等于重力,即F浮G物,而下沉后的物体还要受到容器壁的支持力,故:F浮G物F支,即F浮G物。例3、一轮船由海里航行到河里,下列说法正确的是()。A轮船在河里受到的浮力大 B轮船在海里受到的浮力大C轮船所受浮力不变 D无法确定浮力的大小答案:C解析:轮船由海里航行到河里,根据轮船漂浮的特点可知,其所受的浮力大小等于物体的重力,故正确选项为C。4公式法由阿基米德原理知F浮G排液gV排,这是求浮力常用的公式.例4、三个直径相同的甲球、乙
8、球、丙球分别放入水中,最终平衡时如图所示,则受到的浮力F浮甲、F浮乙、F浮丙的大小关系是_。答案:F浮甲F浮乙F浮丙解析:三球浸入水中的体积关系为V甲V乙V丙,由浮力公式知F浮甲F浮乙F浮丙。例5、关于物体受到的浮力,下列说法正确的是()A.浸在水中的物体,体积越大,受到的浮力越大B.静止在水中的物体,受到的浮力等于自身重力C.漂浮在水面上的物体,受到的浮力可能大于自身重力D.在水中向下运动的物体,受到的浮力可能大于自身重力【解析】选D。本题考查物体的浮沉条件及其应用。根据阿基米德原理:F浮=G排=液gV排;可见浮力与液和V排都有关;浸在水中的物体,体积大,但排开水的体积不一定大,A错误。水中
9、的物体,受到的浮力等于自身重力时漂浮或悬浮,静止在底部的物体重力要大于浮力,故B错误。漂浮在水面上的物体,受到的浮力等于重力,故C错误。在水中向下运动的物体,若物体还受向下的拉力,受到的浮力可能大于自身重力,故D正确。【方法归纳】浮力大小只与物体排开液体的体积和液体的密度有关。判断浮力大小时,必须同时考虑排开液体的体积和液体密度两个因素,二者缺一不可;同时注意排除其他无关因素,如物体的形状、物体的密度、液体的体积、物体浸没在液体中的深度等。例6、弹簧测力计下挂一长方体物体,将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中如图甲;图乙是弹簧测力计示数F与物体下降高度h变
10、化关系的图像,则下列说法中正确的是()A.物体的体积是500 cm3B.物体受到的最大浮力是5 NC.物体的密度是2.25103kg/m3D.物体刚浸没时下表面受到水的压力是9 N【解析】选C。从图乙中可得出物体的重力为9 N,浸没在水中时,所受的浮力为9 N-5 N=4 N,再根据阿基米德原理可得出物体的体积为V物=V排=410-4m3,所以物体的密度为=2.25103kg/m3;根据浮力产生的原理可知,当物体刚浸没时,下表面受到水的压力即为浮力4 N。例7、一艘轮船的排水量是50 000 t,当它满载在长江内河航行时,排开水的体积是_m3。一艘潜水艇从长江内河潜行(潜行:指潜水艇浸没)到海
11、洋时,潜水艇受到的浮力_(选填“变大”“不变”或“变小”)。【解析】本题考查阿基米德原理及浮力大小比较。已知满载时排开水的质量,根据公式V=可求它在长江航行时排开水的体积。m排=50 000 t=5107kg,由=可得,它在长江航行时排开水的体积是V=5104m3。潜水艇在潜行的过程中,从长江到大海,排开液体的体积不变,但海水密度比河水的密度大,根据公式F浮=液gV排可知,排开水的体积不变,浮力变大,此时潜水艇保持潜行,需要向舱内注水。答案:5104变大例8、小冉在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中,用到如下器材:分度值为0.1 N的弹簧测力计,底面积为5 cm2、高度为6 cm的实心圆柱
12、体铜块,相同的大烧杯若干,水,密度未知的某种液体,细线等。(1)小冉进行了如图所示的实验:A步骤所示弹簧测力计的示数为_N;用弹簧测力计挂着铜块缓慢地浸入液体中不同深度,步骤如图B、C、D、E、F所示(液体均未溢出),并将其示数记录在下表中:实验步骤BCDEF弹簧测力计示数/N2.62.52.42.42.3(2)在实验步骤B中铜块所受浮力F浮=_N。(3)分析实验步骤A、B、C、D,可以说明浮力大小跟_有关;分析实验步骤A、E、F,可以说明浮力大小跟_有关。(4)小冉用表格中的数据算出了某种液体的密度是_kg/m3(结果保留一位小数),还算出了步骤B中铜块下表面受到水的压强是_Pa,并发现步骤
13、B、C、D中铜块下表面受到水的压强随着深度的增加逐渐_ (选填“增大”或“减小”)。(5)小冉在步骤B的基础上继续探究:保持铜块下表面所处的位置不变,把弹簧测力计的拉环固定在铁架台上,缓慢向烧杯内加水,发现弹簧测力计的示数逐渐_ (选填“增大”或“减小”);当所加水使铜块刚好浸没时(水未溢出),烧杯底部受到水的压强增加了_Pa。(已知在一定范围内,弹簧受到的拉力每减少0.1 N,弹簧的长度就缩短0.1 cm)【解析】本题考查探究浮力大小的实验。(1)测力计的分度值为0.1 N,由指针位置可知,A步骤所示弹簧测力计的示数为2.7 N。(2)由表格数据可知,在实验步骤B中拉力为2.6 N,则步骤B
14、中铜块所受浮力F浮=G-F拉=2.7 N-2.6 N=0.1 N;(3)由A、B、C、D所示实验可知物体排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大,由此可知:浸在同种液体中的物体所受浮力大小跟物体排开液体的体积有关。由A、E、F实验可知,物体排开液体体积相同而液体密度不同,物体受到的浮力不同,这说明物体排开相同体积的液体时,所受浮力大小跟液体密度有关。(4)V=5 cm26 cm=30 cm3=310-5m3,浸没时,V排=V,在F图中,F浮=2.7 N-2.3 N=0.4 N,由F浮=液gV排可得:液=1.3103kg/m3;由浮力产生的原因可知,步骤B中铜块下表面受到水的压力F=F浮=0.1
15、N。下表面受到水的压强p=200 Pa,由B、C、D中数据可知,F拉逐渐减小,根据F浮=G-F拉可知,浮力增大,即下表面受到水的压力增大,受力面积不变,由p=可知,p逐渐增大,即铜块下表面受到水的压强随着深度的增加逐渐增大。(5)缓慢向烧杯内加水,排开水的体积增大,则浮力变大,根据F浮=G-F拉可知,弹簧测力计的示数逐渐减小;由F浮=水gV排可得:V排=110-5m3,此时铜块浸入水的深度:h1=0.02 m=2 cm,故当圆柱体完全浸没时,浸没深度h=6 cm,故受到的浮力F浮=F浮=0.1 N=0.3 N,由于在一定范围内,弹簧受到的拉力每减少0.1 N,弹簧的长度就缩短0.1 cm,因此
16、当所加水使铜块刚好浸没时(水未溢出),此时拉力减小0.3 N-0.1 N=0.2 N,则弹簧的长度缩短0.2 cm=0.002 m,因此应该倒入的水的高度h=6 cm-2 cm+0.2 cm=4.2 cm因此烧杯底部受到水的压强增加值p=水gh=1.0103kg/m310 N/kg4.210-2m=420 Pa。答案:(1)2.7(2)0.1(3)排开液体的体积液体的密度(4)1.3103200增大(5)减小420例9、(多选)一轻质弹簧的下端固定在容器底部,上端放一小球(不连接),如图所示,向容器中缓慢倒入水,使小球完全浸没且静止在水中,此时小球可能受()A.重力、浮力、弹力和压力B.重力、
17、浮力和拉力C.重力、浮力和弹力D.重力和浮力【解析】选C、D。本题综合考查物体受力分析。若小球的密度大于水的密度,小球在水中下沉。此时小球受重力、浮力和弹力作用处于静止状态,C选项正确;若小球密度等于水的密度,小球在水中处于悬浮状态,则小球受到重力和浮力作用,D选项正确。满分必练练习一浮力阿基米德原理一、单项选择题1.(菏泽)人们常用“生沉熟浮”来判断饺子是否煮熟,煮熟后的饺子会漂起来的原因是()A. 饺子的重力减小了B. 饺子的重力和浮力都增大了C. 饺子的重力不变,浮力增大D. 饺子的重力和浮力都减小了2. (梧州)将不同体积的一个乒乓球和一个实心球同时没入水中,放手后发现乒乓球浮出水面,
18、而实心球沉入水底,如图所示,乒乓球和实心球受到的浮力分别为F1和F2,则下列判断正确的是()A. F1F2 B. F1F2C. F1F2 D. 无法确定3. (广州)两个相同的烧杯中分别装满了两种不同的液体,把甲乙两球分别轻轻放入两杯液体,最后处于如图所示状态,甲、乙排开液体的重力相等甲乙所受浮力相比()A. 甲所受浮力更大B. 乙所受浮力更大C. 甲、乙所受浮力一样大D. 不知道液体密度无法比较浮力大小4. (凉山州)一块挂在弹簧测力计下的金属圆柱体缓慢浸入水中(水足够深),在圆柱体接触容器底之前,能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体下降的高度h关系的图像是()5.(西宁)一个质量为60 g、
19、体积为100 cm3的物体放入酒精(酒精0.8103 kg/m3)中,物体静止时,物体在酒精中的体积与物体总体积的比值为()A. 34 B. 35 C. 12 D. 23二、双项选择题6.(吉林省卷改编)将乒乓球按压到水面下30 cm深度处,松开手后,乒乓球加速上升,在乒乓球没有露出水面之前,下列说法中正确的是()A. 乒乓球受到的重力变小B. 乒乓球的动能变大C. 乒乓球受到的浮力变小D. 乒乓球受到水的压强变小7.(自贡改编)如图所示,一个边长为10 cm的正方体竖直悬浮在某液体中,上表面受到液体的压力F1为5 N,下表面受到液体的压力F2为13 N(g取10 N/kg)下列说法错误的是(
20、)A. 正方体受到的浮力为8 NB. 液体的密度为1103 kg/m3C. 正方体上表面到液面的距离h5 cmD. 液体对正方体下表面的压强为1.3103 Pa三、填空题8.(甘肃省卷)2018年4月20日,我国最先进的自主潜水器“潜龙三号”首次下潜(如图所示)潜水器在水面下匀速下潜过程中(假定海水的密度不变),受到的浮力_(选填“变大”“不变”或“变小”),潜水器下表面受到的压强_(选填“变大”“不变”或“变小”)9. (宜昌)如图是我国自主研制的首款大型水陆两栖飞机“鲲龙AG600”,某次执行任务时它的质量为38 t,当它停在水面上时,排开水的体积是_m3,受到的浮力为_N(g取10 N/
21、kg,水1103 kg/m3)10.将体积为1103 m3、重6 N的该物体用细线系在底面积为250 cm2的圆柱形容器的底部,物体浸没在煤油中,如图所示(g取10 N/kg,煤油0.8103 kg/m3),则物体所受的浮力_N和细线受到的拉力_N.四、实验探究题11.(贵港)如图所示,是同学们在“探究同一物体所受的浮力大小与哪些因素有关”的实验过程图图甲、乙、丙容器中装的液体是水,图丁容器中装的液体是酒精,F1、F2、F3、F4分别是图甲、乙、丙、丁中弹簧测力计的示数请回答以下问题:(1)图甲中,弹簧测力计的示数F1_N.(2)物体完全浸没在水中时所受的浮力为_N.(3)分析图中乙、丙两图实
22、验数据可得:物体所受的浮力大小与_有关;分析图中_两图实验数据可得:物体所受的浮力大小与液体密度有关(4)实验中采用的探究方法在研究物理问题时经常用到,称为_法12. (河南)某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材,按照如图所示的步骤,探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系(1)先用弹簧测力计分别测出空桶和石块的重力,其中石块的重力大小为_N.(2)把石块浸没在盛满水的溢水杯中,石块受到的浮力大小为_N石块排开的水所受的重力可由_(填字母代号)两个步骤测出(3)由以上步骤可初步得出结论:浸在水中的物体所受浮力的大小等于_(4)为了得到更普遍的结论,下列继续进行的操作中不合理的是_A.
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