2019中考物理复习专题讲座:5.阿基米德原理、浮力的计算与应用
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1、2019 中考物理复习专题讲座 -阿基米德原理、浮力的计算与应用 专业, 才能做得更好!资深物理老师 赵平业本次主题 2019 中考物理复习专题讲座 - 阿基米德原理、浮力的计算与应用 本次课涉及 知识点 罗列1、了解浮力产生的原因。2、理解阿基米德原理及应用。3、根据阿基米德原理推出求浮力的公式,会用浮力公式解题。4、了解物体的浮沉条件,并会利用浮沉条件解题。同学们,对于浮力这一单元我们还记得一些吧,这一章的特点很明显,从书本上看内容不多也不难,但从近几年的中考试卷来看,本章为必考内容,而且所占的分值还不少,题型为多样化,如果把阿基米德原理实验作为实验探究题来考查,分值在 5-8 分,也有的
2、地区把浮力的计算作为计算题或压轴题,这样本单元所占的分值比例应该在 8-10 分;可见,把握好浮力的相关知识点,对于我们广大考生相当重要,如果我们只停留在课本的知识体系中,考试可能会丢分。下面我们用七步教学法来为大家梳理本章的知识点与考点,以助力大家轻松应对浮力问题的考查。特别说明:烦请各位老师,在把本学案打印给学生之前,删除答案部分,谢谢。1、 基础点睛1、浮力的定义:浸在液体中物体,所受到的向上托起的力叫浮力。(请注意浸在与浸没的区别)。物体在液体、气体中都会受到浮力。2、浮力产生的原因:浸在液体或气体中的物体,上下表面受到的压力肯定不同,就是由于物体上下表面受到得到压力差,对物体产生了一
3、个向上托起的力,这就是浮力产生的原因。如右图所示,方块体上下表面处在水中的深度不同,受到的压力不同,就会产生一个向上的压力差,这个压力差就是浮力产生的原因。要注意的是:(1)有些物体浸在水中,但上表面在水外,浮力就是下表面受到的向上的压力。(2)圆柱体埋在水中(如电线杆)、大底朝下的园台体与容器的底部紧密接触,底部不进水时,都是不受到浮力的。如右图所示,石蜡快与容器底部紧密接触,水进不去,不受到浮力,因此石蜡快在水中不会上浮。3、直接测量浮力的大小:如右图所示,利用弹簧测力计可以直接测量浮力的大小,同时可以看出,物体排开液体的体积越大,所受到的浮力就会越大,同一个物体浸入在不同的液体中时,受到
4、的浮力也不同,下面由阿基米德原理实验装置可以探究出浮力的大小究竟等于什么。4、阿基米德原理:在右图中用图 1 的示数减去图 3的示数,就是金属块在水中受到的浮力,再用图 4 的示数减去图 2 的示数,就是金属块排开液体的重力,由此可见,浸在液体中的物体,所受到浮力等于物体排开的液体所受到的重力,这就是阿基米德原理。5、求浮力的公式:上面的探讨中我们了解了阿基米德原理,知道了浮力等于什么,那么,浮力如何来计算呢?我们必须推出用来求浮力的公式。我们要明确的是,浮力的大小等于物体排开液体的重力,那么排开液体的重力就应该等于排开液体的质量乘以 g,于是浮力的公式就显而易见:F=G 排 =Vg, 式中的
5、 V 表示物体排开液体的体积,单位是 m3, 表示液体的密度,单位是 kg/m3,这样,F 的单位自然就是 N,于是,浮力的公式就推出来啦,我们要会利用浮力公式进行最基本的运算。6、物体的浮沉条件及其运用:浸没在液体中的物体,受到了重力和浮力,它究竟是上浮还是下沉呢?比较这两个力的大小就会明白。由图可知,物体的浮沉可以归纳为:当 F 大于 G 时,物体会上浮;当 F 等于 G 时物体会悬浮;当 F 小于 G 时,物体会下沉,同学们可要记住了。物体的浮沉条件在实际当中运用比较广泛,例如:(1)、农民在春天育秧苗时,需要选出饱满的稻子作为种子,就采取泥水选种,使泥水的密度变大。浮力大于瘪谷的重力,
6、让瘪谷漂浮,饱满的种子下沉,这样就可以分离开来。(2)、氢气球就是利用空气的浮力大于气球的重力,让气球升空。关于浮力在实际中的应用例子较多,大家再思考吧, 一定要让我们学的物理知识与生活实际相结合哟。二、夯实小练:同学们,上面给你们讲解了本讲的基础知识点,大家知道了阿基米德原理及计算浮力的公式,并了解了物体的浮沉条件,你是否能够把握透彻了呢?来上几题,我们来小练一把吧。1、在一支平底试管内装入适量铁砂,先后放入装有甲、乙两种不同液体的烧杯里,如图所示。下列说法正确的是( )A、试管在甲液体中受到的浮力较大B、试管在乙液体中受到的浮力较大C、装甲液体的烧杯底部所受液体压强较大D、装乙液体的烧杯底
7、部所受液体压强较大答案:D;解析:A、B、由图知:同一支试管,在两种液体中都是漂浮的,所以受到的浮力都等于它的重力而相等。此两选项均错误;C、D、由图知:浮力相同时,试管排开甲液体的体积较大,由公式 液F 浮 gV排知,所以甲液体的密度较小;已知两种液体的深度相同, 甲 乙,由公式pgh 知:甲液体对烧杯底部的压强较小,乙液体对容器底部的压强较大。所以选项 C 错误,选项 D 正确。2.体积相同的铅球、铜块和木块,浸在液体中的情况如图所示,比较它们受到的浮力大小,正确的是( )A.铅球受到的浮力最大B.木块受到的浮力最大C.铜块受到的浮力最大D.他们受到的浮力一样大答案:D;解析:由图可知,铅
8、球、铜块和木块均浸没在同种液体中,因物体浸没时排开液体的体积相等,所以,体积相同的铅球、铜块和木块排开液体的体积相等,由 F 浮G 排 液 gV 排可知,它们受到的浮力一样大。3、如图所示,在水平桌面上有甲乙两个相同的烧杯,烧杯内分别装有不同的液体,把同一个鸡蛋分别放入甲、乙两杯液体中,鸡蛋在甲杯中漂浮,在乙杯中沉底,两液面相平。关于这一现象,下列说法中正确的是( )A.甲杯中的液体密度小于乙杯中的液体密度B.甲杯中的鸡蛋排开液体的重力大于乙杯中的鸡蛋排开液体的重力C.甲杯中的液体对杯底的压强等于乙杯中的液体对杯底的压强D.甲乙两个烧杯对水平桌面的压强相等答案:B;解析:(1)由图可知,鸡蛋在
9、甲、乙两杯中分别处于漂浮和下沉状态,物体漂浮或悬浮时,受到的浮力和自身的重力相等;物体下沉时,浮力要小于重力,故鸡蛋在甲中受到的浮力大于在乙中受到的浮力,根据阿基米德原理知:鸡蛋排开甲液体的重力大于乙杯中的鸡蛋排开液体的重力,故 B 正确;(2) 甲 物时物体漂浮, 乙 物时物体下沉,故甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度,两杯中液面相平,由 pgh 可知,甲杯底压强大于乙杯底压强,故 AC 错误。(3)因为鸡蛋在甲中漂浮,乙中下沉,V 排甲V 排乙,又因为两液面相平,液体的体积与排开液体的体积之和相同;所以甲液体的体积大于乙液体的体积,由(2)知 甲 乙根据 mV 知,m 甲m 乙,G 甲G
10、 乙甲乙两个烧杯对水平桌面的压力:FG 液体G 鸡蛋G 容器所以 F 甲F 乙,根据 pFS 知,甲烧杯对水平桌面的压强大于乙烧杯对水平面的压强,故 D 错误。4、在木棒的一端缠绕一些铜丝做成简易密度计,将其放入盛有不同液体的烧杯中,它会竖直立在液体中,由观察到的现象可以判断,下列烧杯中的液体密度最大的是( )A.A B.B C.C D.D答案:C;解析:因为同一个密度计放在 A、B、C、D 液体中都漂浮,根据漂浮条件可知,密度计在 A、B、C、D 种四液体中受到的浮力都等于密度计受到的重力 G,即:F 浮 AF 浮 B浮 CF 浮 DG,由图知密度计排开液体的体积 V 排 DV 排 BV 排
11、 AV 排 C,由阿基米德原理 F 浮 液 V 排 g 可知,密度计排开 C 液体的体积小,所以 C 液体的密度大,即 DBAC。三、经典呈现:为了让广大考生对本次课程所涉及到的知识点进一步了解,我们收集了近两年的经典题目,主要是考卷中的压轴题,展示给广大考生,开拓我们的视野,训练我们的发散思维能力,轻松应对考试。1、如图所示,质量相等的 A、B、C 三个小球,下列说法正确的是( )A.如果三个小球都是空心的则它们的体积可能相等B.如果三个小球都是空心的,则它们所受的浮力大小关系为 FAF BF CC.如果三个小球都是实心的则它们密度大小关系 A B CD.如果三个小球的材料相同,则 A,B
12、两球一定是空心的答案;D;解析:A、由题知,三球的质量相等、重力相等,A 球漂浮 FAG、V 排AVA,B 球悬浮 FBG、V 排 BVB,受到的浮力相等、排开液体的体积相等,V 排AV 排 B 所以 VAVB,三球的体积不能相等,故 A 错;B、由题知,三球的质量相等、重力相等,A 球漂浮 F 浮 AG,B 球悬浮 F 浮BG,所以 AB 两球受到的浮力相等,故 B 错;C、由题知,A 球漂浮 液A、B 球悬浮 液B、C 球沉底 液C,所以三球密度 ABC,故 C 错;D、由题知,三球的质量相等、重力相等,A 球漂浮 F 浮 AG、V 排 AVA,B 球悬浮 F 浮 BG、V 排 BVB,C
13、 球下沉 F 浮 CG、V 排 CVC,所以 AB 两球受到的浮力相等,大小等于 G;C 球受到的浮力小于 G,V 排 AV 排 BV 排C,VAVBVC;若三球由同种材料制成,三球质量相等,若 C 球是实心的,A 球和B 球一定是空心的,若 C 球是空心的,A 球和 B 球也一定是空心,故 D 正确。2、某物理兴趣小组,在测量一个实心小物体的密度时,采用了如下实验操作:首先用天平测出物体的质量 m0;然后在小烧杯中装入一定量的水,用天平测出烧杯和水的总质量 m1;再 用细线将物体系好后,用手提着细线使物体浸没在此烧杯的水中(水无溢出且物体不接触烧杯),此时天平平衡时测量值为 m2,如图所示下
14、列说法正确的是( )A.物体在水中受到的浮力是 m0gB.物体在水中受到的浮力是(m 2m1)gC.物体的密度是 m0/(m 2m1) 水D.物体的密度是 m0/(m2m0) 水答案:BC;解析:A、B,实心小物体浸没水中,以烧杯和水以及物体为一整体,设绳子拉力为 F 拉,平衡后,F 左F 右,即:m1gm0gF 拉m2g;以浸在水中的物体为研究对象有:m0gF 拉F 浮,联立可得:F 浮(m2m1)g,故 A 错误,B 正确。C、D,根据阿基米德原理可得:F 浮 水 V 排 g,即物体的体积为:VV 排(m2m1) 水,所以物体的密度为:m0V,代入,即:m0m2m1 水,故 C 正确,D
15、错误。3、为了直观验证阿基米德原理,实验装置如图所示,把弹簧测力计上端固定在铁架台上,用粗铁丝做一个框,挂在弹簧测力计挂钩上。在粗铁丝框上端悬吊一个金属块,下端放一小杯。在金属块的正下方,有一个溢水杯,溢水杯放置在铁架台的支架上,溢水杯跟金属块、粗铁丝都不接触。(1)平稳缓慢地抬高溢水杯支架,使金属块完全浸没入水中(如图甲乙丙),在此过程中。弹簧测力计示数:F 甲 _F 乙 (选填“大于”、“等于”或“小于”)。(2)再平稳缓慢地降低溢水杯支架,使金属块完全离开水面(如图丁)。可以计算出图丙中金属块所受到的浮力约为_N,此时浮力的测量数值比真实数值将_(选填“偏大”或“偏小”)。答案:(1)等
16、于;(2)1.2;偏大。解析:(1)平稳缓慢地抬高溢水杯支架,使金属块完全浸没入水中(如图甲乙),由阿基米德原理可知,在此过程中甲受到的浮力等于排开液体所受的重力,故 F 甲 F 乙;(2)由图丙、丁可知,弹簧测力计的分度值,0.2N,图丁 G4.4N,图丙 F 示3.2N,图丙中金属块所受到的浮力约为:F 浮GF 示4.4N3.2N1.2N;金属块完全离开水面时要带一些小水滴,使重力 G 测的数值偏大,根据 F 浮GF示可知,此时浮力的测量数值比真实数值将偏大。4、下列关于浮力的说法正确的是( )A.悬浮在河水中的鱼所受的浮力等于自身重力B.军舰在大海中平稳航行时,所受的浮力大于重力C.鸡蛋
17、放入清水中沉在杯子底部是因为鸡蛋在清水中不受浮力D.阿基米德原理指出物本所受的浮力等于液体的重力答案:A; 解析:A物体悬浮时,在液体中的所受的浮力和自身的重力相等,故 A 正确;B军舰在大海中平稳航行时,始终处于漂浮状态,所受的浮力等于重力,故 B 错误;C鸡蛋放入清水中沉在杯子底部,是因为鸡蛋受到的浮力小于自身的重力,故 C 错误;D阿基米德原理说明物体所受浮力大小等于排开液体所受的重力,而不是等于液体的重力,故 D 错误。四、思维拓展上面我们点出了经典的题型,为了让广大考生检测自己对本次所讲的知识点理解情况,下面列出了几题,让同学们自己去做,拓展我们的思维,看看自己是否能够把握经典的题型
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