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1、第十一講 浮力 物理 四川專(zhuān)用 【 提示 】 (1)浸在液體中的物體不一定都受到浮力 。 如 ： 橋墩 、 攔河 壩等因其下底面同河床緊密黏合 ， 水對(duì)它向上的壓力 F向上 0， 故物體不 受浮力作用 ； (2)浮力的實(shí)質(zhì)是液體對(duì)物體上下表面壓力的合力 。 因此 ， 在分析物體 的受力情況時(shí) ， 浮力和液體的壓力不能同時(shí)考慮 。 【 提示 】 (1)液體對(duì)物體的浮力與液體的密度和物體排開(kāi)液體的體積 有關(guān) ， 而與物體的質(zhì)量 、 體積 、 重力 、 形狀 、 浸沒(méi)的深度等均無(wú)關(guān) 。 (2)當(dāng)物體浸沒(méi)在液體里 ， 此時(shí) V排 V物 ； 當(dāng)物體的一部分浸入液體里 ， 另一部分露在液面上 ， 此時(shí) V

2、排 V物 。 A 1 (2016成都 A卷 8題 2分 )關(guān)于物體沉浮條件及應(yīng)用實(shí)例 ， 下列分析 合理的是 ( ) A 同一密度計(jì)在不同液體中漂浮時(shí) ， 所受浮力大小相同 B 輪船從長(zhǎng)江駛?cè)霒|海 ， 吃水深度變大 C 橡皮泥捏成小船后可以漂浮在水面 ， 是通過(guò)改變自身重力實(shí)現(xiàn)的 D 潛水艇靠改變排開(kāi)水的體積來(lái)改變浮力 ， 從而實(shí)現(xiàn)上浮和下沉 A 2 (2016廣安 11題 1.5分 )如圖所示 ， 把一個(gè)重為 6 N的物體掛在測(cè)力 計(jì)下 ， 再將該物體浸沒(méi)在水中后 ， 測(cè)力計(jì)上顯示的讀數(shù)為 4 N， 此時(shí)杯 中水的深度為 8 cm。 則下列計(jì)算結(jié)果中 ， 錯(cuò)誤的是 (g取 10 N/kg)(

3、 ) A 水對(duì)杯底的壓強(qiáng)是 p 8 104 Pa B 物體受到的浮力是 F浮 2 N C 物體的體積是 V 2 10 4 m3 D 物體的密度是 3 103 kg/m3 C 3 (2016達(dá)州 9題 3分 )質(zhì)量相同的兩個(gè)實(shí)心物體甲和乙 ， 體積之比 V 甲 V乙 2 3， 將它們輕輕放入水中 ， 靜止時(shí)所受的浮力之比 F甲 F乙 8 9， 水 1 103 kg/m3， 下列說(shuō)法正確的是 ( ) A 甲 、 乙兩物體都漂浮在水面上 B 甲物體漂浮在水面上 ， 乙物體浸沒(méi)于水中 C 乙物體的密度 乙 0.75 103 kg/m3 D 乙物體的密度 乙 0.85 103 kg/m3 D 4 (20

4、16廣元 9題 3分 )甲 、 乙兩容器分別裝有密度為 甲 、 乙 的兩種 液體 ， 現(xiàn)有 A、 B兩個(gè)實(shí)心小球 ， 質(zhì)量分別為 mA、 mB， 體積分別為 VA、 VB， 密度分別為 A、 B， 已知它們的密度大小關(guān)系為 甲 A B 乙 ， 下列判斷正確的是 ( ) A 若 VA VB， 將兩球都放入甲容器中 ， 靜止時(shí)兩球所受浮力之比為 1 1 B 若 VA VB， 將兩球都放入乙容器中 ， 靜止時(shí)兩球所受浮力之比為 A B C 若 mA mB， 將 A、 B兩球分別放入乙 、 甲容器中 ， 靜止時(shí)兩球所 受浮力之比為 1 1 D 若 mA mB， 將 A、 B兩球分別放入甲 、 乙容器中

5、 ， 靜止時(shí)兩球所 受浮力之比為 B 乙 AC 5 (2016成都 B卷 4題 2分 )(多選 )在水平桌面上有一個(gè)盛有水的容器 ， 木塊用細(xì)線系住沒(méi)入水中 ， 如圖甲所示 。 將細(xì)線剪斷 ， 木塊最終漂 浮在水面上 ， 且有的體積露出水面 ， 如圖乙所示 。 下列說(shuō)法正確的是 ( ) A 甲 、 乙兩圖中 ， 木塊受到水的浮力之比是 5 3 B 甲 、 乙兩圖中 ， 水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)大小相等 C 甲圖中細(xì)線對(duì)木塊的拉力與木塊受到的浮力之比是 2 5 D 甲圖中容器對(duì)水平桌面的壓力小于乙圖中容器對(duì)水平桌面的壓力 A 6 (2014瀘州 6題 3分 )某潛水艇在海面下隱藏跟蹤某個(gè)目標(biāo) ， 有時(shí)

6、要 上浮或下潛 ， 但都未露出水面 。 若該潛水艇下潛時(shí)所受的重力為 G1， 浮力為 F1；上浮時(shí)所受的重力為 G2， 浮力為 F2， 下列對(duì)力之間大小關(guān)系 的判斷 ， 正確的是 ( ) A F1 F2， G1 G2 B F1 F2， G1 G2 C F1 F2， G1 G2 D F1 G1， F2 G2 7 (2016瀘州 19題 3分 )把重 8 N， 邊長(zhǎng)為 0.1 m的正方體物塊投入裝 有足夠多水的大容器中 ， 當(dāng)物塊靜止時(shí) ， 處于 _(填 “ 沉底 ”“ 懸 浮 ” 或 “ 漂浮 ” )狀態(tài) ， 此時(shí)物體所受浮力大小為 _N， 物塊下表面 受到水的壓強(qiáng)大小為 _Pa。 (已知 水

7、1.0 103 kg/m3， 取 g 10 N/kg) 漂浮 8 8 102 8 (2016自貢 22題 3分 )如圖所示 ， 乒乓球從水里上浮直至漂浮在水面上 ， 乒乓球在 A位置時(shí)受到的浮力為 FA， 水對(duì)杯底壓強(qiáng)為 pA；在 B位置時(shí)受 到的浮力為 FB， 水對(duì)杯底壓強(qiáng)為 pB， 則它們的大小關(guān)系是 FA_FB， pA_pB， 已知乒乓球的質(zhì)量為 2.7 g， 當(dāng)它漂浮在水面時(shí) ， 排開(kāi)水的體 積為 _cm3。 2.7 600 9 (2015瀘州 29題 3分 )底面積為 2.0 10 2 m2的薄壁平底容器內(nèi)裝有適 量的水 ， 把物塊放入容器內(nèi)的水中 ， 物塊靜止時(shí)漂浮在水面上 ， 浸

8、入水 中的體積為 1.6 10 3 m3， 容器內(nèi)水面升高了 6 cm(容器中水未溢出 )， 則 水對(duì)容器底部增加的壓強(qiáng)為 _Pa， 物塊受到的浮力為 _N。容 器對(duì)水平桌面增加的壓強(qiáng)為 _Pa。 (水 1.0 103 kg/m3， g取 10 N/kg) 16 800 10 (2016達(dá)州 24題 5分 )小張?jiān)诩抑凶灾屏艘粋€(gè)簡(jiǎn)易密度計(jì)并用它來(lái)測(cè) 定鹽水的密度 。 實(shí)驗(yàn)器材有：刻度尺 、 圓柱形竹筷 、 細(xì)鉛絲 、 燒杯 、 水 、 待測(cè)鹽水 。 實(shí)驗(yàn)步驟如下： 用刻度尺測(cè)出竹筷的長(zhǎng)度 L； 竹筷的下端纏上適量的細(xì)鉛絲； 把自制的密度計(jì)放入盛水的燒杯中 ， 靜止后用刻度尺測(cè)出液面上竹筷 的長(zhǎng)

9、度 h1(如圖所示 )； 把自制的密度計(jì)放入盛鹽水的燒杯中 ， 靜止后用刻度尺測(cè)出液面上竹 筷的長(zhǎng)度 h2。 降低重心 根據(jù)上面的實(shí)驗(yàn)步驟回答下列問(wèn)題： (1)竹筷下端纏上適量的細(xì)鉛絲 ， 主要目的是 _(填 “ 降低重心 ” 或 “ 增大支撐面 ” )使竹筷能豎直漂浮在液面 。 (2)密度計(jì)是利用浮力 _重力的條件工作的 ， 竹筷下表面受到水的壓 強(qiáng) _竹筷下表面受到鹽水的壓強(qiáng) 。 (均填 “ 大于 ”“ 等于 ” 或 “ 小于 ” ) (3)被測(cè)液體的密度越大 ， 密度計(jì)排開(kāi)液體的體積 _(填 “ 越小 ” 或 “ 越大 ” )。 (4) 被測(cè)鹽水的密度表達(dá)式： 鹽水 _ _ _ _ (

10、不計(jì)鉛絲體積 ， 水的 密度為 水 ) 。 等于 等于 越小 （ L h 1） 水 L h 2 11 (2016巴中 33題 6分 )如圖 ， 一個(gè)邊長(zhǎng)為 10 cm的正方體木塊 A放在圓 筒形的容器的底部 ， 容器的底部水平 ， 木塊 A的密度 木 0.6 103 kg/m3 ， 另一個(gè)實(shí)心的立方體小鐵塊 B重 2 N。 求： (1)木塊 A的質(zhì)量； (2)木塊 A對(duì)容器底部的壓強(qiáng)； (3)將小鐵塊 B放在 A的上面 ， 緩慢向容器內(nèi)倒水直到水注滿容器 ， 木塊穩(wěn) 定時(shí) ， 木塊 A露出水面的體積 。 解： ( 1 ) V 木 ( 10 10 2 m ) 3 10 3 m 3 1000 cm

11、 3 由 m V 得 m 木 木 V 木 0.6 10 3 kg/m 3 10 3 m 3 0.6 kg ( 2 ) G 木 m 木 g 0.6 kg 10 N/ kg 6 N ， 木塊對(duì)容器底部的壓力 F G 木 6 N ， 木塊對(duì)容器底部的壓強(qiáng) p F S 6 N （ 10 10 2 m ） 2 600 Pa ( 3 ) 若木塊在水中浸沒(méi) ， F 浮 水 gV 排 1 10 3 kg /m 3 10 N/kg 10 3 m 3 10 N ， G 總 G 木 G 鐵 6 N 2 N 8 N ， 顯然 ， F 浮 G 總 ， 穩(wěn)定時(shí) ， 木塊和鐵塊整體漂浮 ， 即 F 浮 G 總 8 N ，

12、由 F 浮 液 gV 排 得 V 排 F 浮 水 g 8 N 1 10 3 kg/m 3 10 N/kg 8 10 4 m 3 800 cm 3 ， 則木塊露出水面的體積 V 露 V 木 V 排 1000 cm 3 800 cm 3 200 cm 3 12 ( 2016 隧寧 3 題 7 分 )如 圖 ， 底面積為 100 cm 2 的圓柱形容器內(nèi)裝 有足夠多的水 ， 在水面上有一體積為 4.5 10 4 m 3 的冰塊 ， 冰塊內(nèi)含有質(zhì) 量為 60 g 的物體 ， 冰塊有 1 15 的體積露出水面。 ( 冰 0.9 10 3 kg/m 3 ， g 10 N/kg ) 求： ( 1 ) 冰塊受

13、到的浮力。 ( 2 ) 物體的密度。 ( 3 ) 當(dāng)冰塊全部熔化后 ， 容器底部受到水的壓強(qiáng)變化量是多少？ 解： ( 1) F 浮 水 gV 排 ， F 浮 1.0 10 3 kg/ m 3 10 N/kg 14 15 4.5 10 4 m 3 4. 2 N (2) F 浮 G 冰 G 物 ， G 冰 F 浮 G 物 4.2 N 0.0 6 kg 10 N/kg 3.6 N ， m 冰 G 冰 g 3.6 N 10 N / kg 0.3 6 kg ， V 冰 m 冰 冰 0.36 kg 0.9 10 3 kg/m 3 4 10 4 m 3 ， V 物 V V 冰 4.5 10 4 m 3 4

14、10 4 m 3 5 10 5 m 3 ， 物 m 物 V 物 0.06k g 5 10 5 m 3 1.2 10 3 kg/m 3 (3) 物 水 ， 冰熔化后物 體在水中下沉 ， 冰熔化前排開(kāi)水的體積 V 排 14 15 V 14 15 4.5 10 4 m 3 4.2 10 4 m 3 ， 冰熔化成水后 m 水 m 冰 0.3 6 kg ， V 水 m 水 水 0.36 kg 1 10 3 kg/m 3 3.6 10 4 m 3 ， V 排 V 水 V 物 ， V 排 3.6 10 4 m 3 0. 5 10 4 m 3 4. 1 10 4 m 3 ， V V 排 V 排 1 10 5

15、m 3 ， h V S 1 10 5 m 3 1 10 2 m 2 1 10 3 m ， p 水 gh ， p 水 g h 1.0 10 3 kg/m 3 10 N / kg 10 3 m 10 Pa C 【 例 1】 (2016雅安 )如圖甲所示為盛水的燒杯 ， 上方有彈簧測(cè)力計(jì)懸 掛的圓柱體 ， 將圓柱體緩慢下降 ， 直至將圓柱體全部浸入水中 ， 整個(gè)過(guò) 程中彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù) F與圓柱體下降高度 h變化關(guān)系的圖象如圖乙所示 ， g取 10 N/kg， 下列說(shuō)法正確的是 ( ) A 圓柱體受到的重力是 6 N B 圓柱體受到的最大浮力是 3 N C 圓柱體的密度是 1.5 103 kg/ m3

16、 D當(dāng)圓柱體剛好全部浸沒(méi)時(shí) ， 下表面受到水的壓強(qiáng)為 800 Pa 【 點(diǎn)撥 】 (1)由圖可知 AB段圓柱體未浸入液體 ， 測(cè)力計(jì)的示數(shù)即為圓柱 體的重力 ， 所以從圖中可讀出圓柱體的重力大小 。 (2)由圖象 BC段可知物體從 B點(diǎn)逐漸浸入水中 ， 拉力逐漸減小 ， 浮力逐 漸增大 ， 到 C點(diǎn)物體完全浸入水中 ， 浮力達(dá)到最大值 。 (3)由題意可知圖中 CD段是圓柱體完全浸入水后的情況 ， 由圖可知圓 柱體完全浸入水后測(cè)力計(jì)對(duì)圓柱體的拉力為 3 N， 再利用力的平衡條件求 出圓柱體受到的浮力 ， 利用阿基米德原理求得圓柱體的體積 ， 利用密度 公式求得圓柱體的密度 ； (4)下降高度

17、4 cm時(shí) ， 下表面接觸水面 ， 下降 8 cm時(shí) ， 圓柱體剛好浸沒(méi) 水中 ， 這時(shí)水面上升 ， 圓柱體下表面距水面距離是 4 cm， 由 p gh， 可 計(jì)算下表面受到水的壓強(qiáng) 。 【 方法歸納 】 當(dāng)物體沒(méi)有浸入水中時(shí) ， 測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于物體的重力 ； 隨著物體浸入水中的深度增加 ， 物體受到的浮力在增大 ， 測(cè)力計(jì)的示 數(shù)在減小 ； 當(dāng)物體全部浸入水中后 ， 其受到的浮力不變 ， 測(cè)力計(jì)的示數(shù) 也不發(fā)生變化 ； 根據(jù)圖象中所示的測(cè)力計(jì)的示數(shù)的變化 ， 可以確定物體 受到的重力 、 最大浮力 ， 結(jié)合阿基米德原理進(jìn)而可以求得物體的體積和 密度 。 A 【 例 2】 南海黃巖島事件后

18、，中國(guó)制造航母的呼聲越來(lái)越高， 如圖是 中國(guó)航母的設(shè)想圖。一艘航母的艦載機(jī)飛離航母后 ， 則 ( ) A 航母將上浮 ， 所受浮力減小 B 航母將上浮 ， 所受浮力增大 C 航母將下沉 ， 所受浮力增大 D 航母將下沉 ， 所受浮力減小 【 點(diǎn)撥 】 艦載機(jī)飛離后 ， 航母仍漂浮 ， 但航母自重 G減小 ， 由浮沉條 件可知 ， 航母所受浮力減小 ， 因?yàn)?F浮 水 V排 g， 故排開(kāi)水的體積要減小 ， 航母將上浮一些 。 【 方法歸納 】 利用浮沉條件和阿基米德原理 ， 應(yīng)注意正確地進(jìn)行受力 分析 ， 靈活運(yùn)用 。 1 不能正確理解阿基米德原理 ， 誤認(rèn)為物體密度、物體體積會(huì)影響 物體受到的

19、浮力。 2 不能正確理解沉浮條件 ， 誤認(rèn)為海水密度較大 ， 輪船從河里航行 到海里所受浮力變大。 3 誤認(rèn)為潛水艇上浮時(shí)受到的浮力變大。 4 誤認(rèn)為物體與容器底部緊密接觸就一定不受浮力。 【 例 3】 如圖所示 ， 在容器中放一個(gè)上 、 下底面積均為 10 cm2， 高為 5 cm， 體積為 80 cm3的均勻?qū)ΨQ石鼓 ， 其下底表面與容器底部完全緊密接 觸 ， 石鼓全部浸沒(méi)于水中且其上表面與水面齊平 ， 則石鼓受到的浮力是 ( ) A 0 B 0.3 N C 0.5 N D 0.8 N 【 點(diǎn)撥 】 石鼓底面與容器底雖然完全緊密接觸 ， 但石鼓側(cè)面凸起 ， 凸 起部分上 、 下兩面仍存在壓

20、力差 ， 所以所受浮力等于側(cè)面凸起部分所受 浮力 。 由 F浮 水 gV排 gV凸 求得石鼓受到的浮力 。 B 實(shí)驗(yàn)一 浮力大小與哪些因素有關(guān) 命題點(diǎn) 1 會(huì)使用彈簧測(cè)力計(jì)并正確讀數(shù)； 2 利用稱重法計(jì)算浮力； 3 控制變量法：用彈簧測(cè)力計(jì)提著同一物體 ， 讓不同體積浸入同種 液體 ， 研究浮力與 _的關(guān)系；用彈簧測(cè)力計(jì)提著同一物體 ， 讓它分別浸沒(méi)在不同的液體中研究浮力與 _的關(guān)系；用彈簧測(cè)力 計(jì)提著同一物體 ， 讓它分別浸沒(méi)在相同液體的不同深度研究浮力與 _的關(guān)系； 4 多次測(cè)量的目的是 _； 5 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：浮力的大小與排開(kāi)液體的重力有關(guān)。 排開(kāi)液體體積 液體密度 浸沒(méi)深度 尋找普遍規(guī)律

21、【 例 1】 (2016瀘州 )探究影響浮力大小的因素時(shí) ， 小紅做了如圖所示 的實(shí)驗(yàn) ， 請(qǐng)你根據(jù)她的實(shí)驗(yàn)探究回答下列問(wèn)題： (1)比較圖 B和 C可知 ， 物體受到的浮力大小與排開(kāi)液體的 _有關(guān)。 (2)比較圖 C和 E可知 ， 物體受到的浮力大小與液體的 _有關(guān)。 (3)比較圖 C和 _可知 ， 浮力的大小與物體浸沒(méi)在液體中的深度無(wú)關(guān) 。 體積 密度 D (4)圖 E中物體受到浮力大小為 _ N。 (5)比較圖 C和 E可知 ， 水對(duì)杯底部的壓強(qiáng) _酒精對(duì)杯底部的壓強(qiáng)。 (填 “大于”“小于”或“等于” ) 【 點(diǎn)撥 】 (1)、 (2)浮力大小與排開(kāi)液體的密度和體積有關(guān) ， 研究浮力大

22、 小與什么因素有關(guān)時(shí) ， 應(yīng)找出不變的量和變化的量 ， 研究浮力與變化量 的關(guān)系 ； (3)研究浮力的大小與物體浸沒(méi)在液體中的深度的關(guān)系 ， 應(yīng)控制物體排 開(kāi)液體的密度和體積不變 ， 改變物體在液體中的深度 ； (4)根據(jù)稱重法求浮力的大小 ； (5)根據(jù) p 液 gh比較杯底受到的液體壓強(qiáng)大小 。 0.8 大于 (6)在圖 C中，若物體繼續(xù)向下移動(dòng) (沒(méi)觸底 )， 則彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)仍為 3 N， 說(shuō)明物體浸沒(méi)后 ， 所受浮力大小與 _無(wú)關(guān) ； (7)由圖中提供的數(shù)據(jù) ， 可以求出物體的密度為 _kg/m3； (8)下圖中能正確反映浮力 F和物體下表面在水中的深度 h關(guān)系的圖象 是 _。 (物

23、體未接觸容器底 ) 浸沒(méi)深度 4 103 C 實(shí)驗(yàn)二 探究浮力的大小跟排開(kāi)液體所受重力的關(guān)系 命題點(diǎn) 1 彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)； 2 用稱重法計(jì)算浮力： F浮 G F示 ； 3 測(cè)量排開(kāi)的液體重力的方法：先測(cè)出空桶的重力 G1， 再測(cè)出桶和 溢出水的總重力 G2， 則排開(kāi)的液體所受到的重力為 G排 _； 4 實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充、排序、糾錯(cuò)； 5 利用阿基米德原理計(jì)算密度； 6 多次測(cè)量的目的：使實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有普遍性。 G2 G1 測(cè)量空桶的重力 【 例 2】 (2015廈門(mén) )小鷺做 “ 驗(yàn)證阿基米德原理 ” 實(shí)驗(yàn)的步驟如圖所 示。 (1)小鷺處理數(shù)據(jù)時(shí) ， 發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)步驟有所遺漏。遺漏的步驟為 _。若將遺

24、漏的步驟標(biāo)注為 d， 則最合理的實(shí)驗(yàn)步驟順序 為 _(用實(shí)驗(yàn)步驟對(duì)應(yīng)的字母表示 )。 (2)實(shí)驗(yàn)步驟 a、 b、 c、 d中 ， 彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)依次為 Fa、 Fb、 Fc、 Fd 。若這些示數(shù)之間的關(guān)系滿足 _(用式子表示 )， 則可證明 ， 浸入液體中的物體所受浮力的大小等于物體排開(kāi)的液體所受重力的大 小。 dabc Fa Fb Fc Fd 【 點(diǎn)撥 】 (1)“驗(yàn)證阿基米德原理 ” 實(shí)驗(yàn) ， 要測(cè)出物體排開(kāi)水的重力 ， 需要先測(cè)出桶的重力 ， 由圖示實(shí)驗(yàn)可知 ， 實(shí)驗(yàn)遺漏的步驟是 ： 測(cè)量空桶 的重力 ； 實(shí)驗(yàn)時(shí) ， 先測(cè)出空桶的重力 ， 然后測(cè)出物體的重力 ， 再將物體 浸沒(méi)在溢水杯

25、中 ， 讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù) ， 根據(jù) F浮 G F示 得出受到的 浮力 ， 最后測(cè)出小桶和水的總重力 。 (2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程可知 ， 物體浸沒(méi)在液體中受到的浮力 ： F浮 Fa Fb， 物體 排開(kāi)液體的重力 ： G排 Fc Fd， 如果滿足 ： Fa Fb Fc Fd， 可以證明 ： 浸入液體中的物體所受浮力的大小等于物體排開(kāi)的液體所受重力的大 小 。 (3)為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)論更具有普遍性 ， 該同學(xué)還可 _(填 “ A”或 “ B”)。 A 多次測(cè)量取平均值 B 換用其他液體多次實(shí)驗(yàn) (4)圖 b中浸沒(méi)在水中的物體勻速向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中 ， 物體受到的浮力 _(填 “ 變大 ”“ 不變 ” 或 “ 變小 ” )。 B 不變