第二部分物質(zhì)科學(xué)(物理)第16講浮力一、理解浮力及產(chǎn)生原因二、理解阿基米德原理，直接運(yùn)用阿基米德原理進(jìn)行簡單計算(計算對象最多受到三個力的作用)三、了解物體的浮沉條件并能進(jìn)行簡單的運(yùn)用浮力及產(chǎn)生原因 1定義：浸在_液體_(或_氣體_)里的物體受到液體_豎直向上_的_托力_，這個托力叫做浮力。2方向：_豎直向上_。3施力物體：_液體_(或_氣體_)。4單位：牛(N)。5產(chǎn)生原因：物體上下表面受到的液體的_壓力差_，浮力是液體對物體的壓力的合力。1(2013欽州)以下情景中沒有受到浮力的物體是( A )【解析】根據(jù)浮力的產(chǎn)生需要施力物體，太空中沒有空氣，故太空中運(yùn)行的“天宮一號”不受到浮力。故選A。2(2014 濰坊)一輕質(zhì)彈簧的下端固定在容器底部，上端放一實(shí)心小鐵球(不連接)，如圖所示，向容器中緩慢倒入水，使小球完全浸沒且靜止在水中，此時小球受到的力有( D )A重力、浮力、彈力和壓力B重力和浮力C重力、浮力和拉力D重力、浮力和彈力【解析】實(shí)心小鐵球完全浸沒且靜止在水中，此時小球受到的浮力小于重力，則小球除受到浮力和重力的作用外，還受到彈簧對它彈力的作用。D選項(xiàng)正確。1(2013義烏)5月2日，中國香港，世界上最大的橡皮鴨在維多利亞港亮相，吸引眾多觀眾的目光。這只橡皮鴨高16.5米，長19.2米，質(zhì)量超過600千克。(1)要使橡皮鴨“站立”起來，需要往里面充入大量空氣。充完氣后橡皮鴨內(nèi)部空氣的壓強(qiáng)_大于_(填“大于”“等于”或“小于”)外部大氣壓。(2)橡皮鴨能浮在海面上，是由于受到_浮力_的作用。2(2014株洲)將一空飲料罐壓入裝滿水的燒杯中，其排開的水所受到的重力為4 N，則空飲料罐受到的浮力大小為_4_N，方向_豎直向上_。3(2014廣陵區(qū)一模)如圖甲所示，彈簧測力計示數(shù)為5 N。如圖乙所示，小球一半浸在水中，測力計示數(shù)為2 N，則此時小球受到的浮力為_3_N，剪斷懸吊小球的細(xì)線，小球在水中穩(wěn)定時受到的浮力為_5_N_。(g取10 N/kg)阿基米德原理阿基米德原理，運(yùn)用阿基米德原理運(yùn)用阿基米德原理進(jìn)行簡單計算進(jìn)行簡單計算(計算對象最多受到三個力的作用計算對象最多受到三個力的作用)1阿基米德原理的內(nèi)容：浸入液體里的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于它_排開的液體_受到的重力。2表達(dá)式：F浮G排液液gV排。注意：浮力的大小決定于_液體的密度_和_排開液體的體積_，與物體的密度、物體的體積、液體的體積無直接關(guān)系。3適用范圍：浮力的計算公式也適用于_氣體_。3(2013常州)2013年2月，中國海監(jiān)在釣魚島海域放置浮標(biāo)以監(jiān)測我國領(lǐng)海的水文變化。監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，從春季至夏季，海水溫度上升、體積膨脹導(dǎo)致密度下降。此過程中，若浮標(biāo)體積保持不變，則( D )A浮力變大，露出海面體積變小B浮力變小，露出海面體積變大C浮力不變，露出海面體積變大D浮力不變，露出海面體積變小【解析】浮標(biāo)漂浮在不同的水面，浮力大小都等于其重力，浮力大小不變；當(dāng)液體密度減小時，排開液體的體積增大。4(2014常德)用彈簧測力計在空氣中稱得一石塊重為1 N，將石塊完全浸入水中，彈簧測力計的示數(shù)為0.6 N，則石塊在水中受到的浮力為_0.4_N，此后，當(dāng)石塊在水中的深度增大時，浮力_不變_。(填“不變”“變大”或“變小”)【解析】根據(jù)阿基米德原理可知，浮力大小只與液體的密度和排開液體的體積有關(guān)，所以在水中的深度增大時浮力不變。5(2013金華)在“浮力的研究”實(shí)驗(yàn)中。(1)取一鐵塊，把它掛在彈簧測力計的掛鉤上，如圖甲所示。當(dāng)鐵塊浸入水中的體積緩慢增大時，鐵塊受到浮力大小的變化是_增大_。(2)探究“浮力大小與排開水的重力關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)過程：如圖乙，用彈簧測力計測出石塊的重力為F1；如圖丙，用彈簧測力計測出空燒杯的重力為F2；如圖丁，把石塊浸入盛滿水的溢杯中，用該空燒杯承接從溢杯里被排出的水，當(dāng)石塊全部浸入水中時，讀出彈簧測力計的示數(shù)為F3；如圖戊，用彈簧測力計測出該燒杯和排出的水的總重力為F4。用F1、F2、F3、F4表示，實(shí)驗(yàn)中測得石塊所受的浮力為_F1F3_，排出水的重力為_F4F2_。根據(jù)該實(shí)驗(yàn)的測量數(shù)據(jù)，可得出物體所受浮力大小與排開水的重力的定量關(guān)系是_F1F3F4F2_?！窘馕觥坑脧椈蓽y力計測量重力和物體浸入水中的拉力大小，進(jìn)行阿基米德原理的探究。浮力大小等于物體排開液體的重力，即F1F3 F4F2。4(2013 慶陽)一長方體鐵塊按圖甲所示，從下表面與液面剛剛接觸時下放至圖中虛線位置。能大致反映鐵塊下降過程中所受浮力的大小F浮與鐵塊下表面浸入液體深度h深關(guān)系的圖像是( B )5(2013成都)在探究“浮力的大小與什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，同學(xué)們提出了如下猜想：A可能與液體的密度1有關(guān)；B可能與物體的密度2有關(guān)；C可能與物體的體積V1有關(guān)；D可能與物體浸在液體中的體積V2有關(guān)；E可能與物體浸沒在液體中的深度h有關(guān)。小明所在的實(shí)驗(yàn)小組得到的實(shí)驗(yàn)器材有：柱形鐵塊一個、彈簧測力計一個、一杯水(足夠多)、細(xì)線。(1)只用這些器材，他們可以驗(yàn)證上述猜想中的E和_D_(填序號即可)是否正確。(2)他們在驗(yàn)證猜想E的過程中，先讓鐵塊靜止在右圖所示的狀態(tài)，讀出測力計的示數(shù)F1。接著向下移動測力計和鐵塊，增大深度h，待鐵塊處于_靜止_狀態(tài)時，再讀出測力計的示數(shù)F2。繼續(xù)增大h，重復(fù)上述操作。若每次測量，測力計的示數(shù)都相等，說明猜想E_錯誤_。物體的浮沉條件及應(yīng)用物體的浮沉條件及應(yīng)用 1物體的浮沉條件：(1)前提條件：物體浸沒在液體中，且只受_重力_和_浮力_。(2)物體的浮沉條件當(dāng)F浮G物或液物時，物體_上浮_。在物體未露出液面以前，由于排開液體的體積沒有變化，所以受到的浮力不變。當(dāng)物體露出液面處于靜止?fàn)顟B(tài)時，物體_漂浮_，此時F浮G物。當(dāng)F浮G物或液物時，物體_懸浮_。當(dāng)F浮G物或液物時，物體_下沉_。2浮沉條件的應(yīng)用：密度計：根據(jù)漂浮時_F浮G物_的原理制成的。密度計在各種液體中受到的浮力相等。輪船：輪船在不同的水中處于漂浮狀態(tài)，但排開液體的體積不同。潛水艇：靠_改變自身重力_達(dá)到上浮和下沉的目的。熱氣球：使氣球內(nèi)的氣體體積變化(即排開空氣的體積)而改變浮力大小達(dá)到上升和下降的目的。注意：在比較F浮和G物關(guān)系判斷物體浮沉?xí)r，F(xiàn)浮指的是該物體浸沒在液體中的浮力。6(2014雅安)如圖所示，同一只雞蛋先后放入甲、乙兩杯鹽水中，雞蛋在甲杯處于漂浮狀態(tài)，所受浮力為F甲，在乙杯處于懸浮狀態(tài)，所受浮力為F乙。以下判斷正確的是( D )AF甲F乙BF甲F乙C向甲杯中加入鹽，雞蛋所受浮力會增大D向乙杯中加入水，雞蛋所受浮力會減小【解析】同一只雞蛋漂浮和懸浮于不同的液體中，浮力大小相等，都等于重力大小。向甲杯中加鹽，雞蛋仍漂浮；向乙杯中加水，液體密度變小，雞蛋所受浮力變小，雞蛋會下沉。7(2014 東營)如圖，魚缸中小金魚吐出的氣泡，在水中上升的過程體積逐漸變大，則氣泡所受壓強(qiáng)和浮力的變化情況是( B )A壓強(qiáng)變小，浮力變小 B壓強(qiáng)變小，浮力變大C壓強(qiáng)變大，浮力不變 D壓強(qiáng)不變，浮力不變【解析】氣泡在上升過程中，所處的深度變小，氣泡受到的壓強(qiáng)在不斷減小；氣泡排開液體的體積變大，根據(jù)F浮gV排，氣泡受到的浮力在不斷變大。故選B。8(2014瀘州)某潛水艇在海面下隱蔽跟蹤某個目標(biāo)，有時要上浮或下潛，但都未露出水面。若該潛水艇下潛時所受的重力為G1，浮力為F1；上浮時所受的重力為G2，浮力為F2，下列對力之間大小關(guān)系的判斷，正確的是( A )AF1F2，G1G2 BF1F2，G1G2CF1F2，G1G2 DF1G1，F(xiàn)2G2【解析】在海水中，潛水艇所受F浮海水gV排，始終沒有露出水面，所以所受浮力不變；可以通過“讓海水進(jìn)入壓力艙”增大自重、“將海水排除壓力艙”減小自重了解，F(xiàn)浮G2時，潛水艇上浮，F(xiàn)浮G1時，潛水艇下沉。故選A。7(2013菏澤)如圖所示，中國遼寧號航空母艦是中國人民解放軍海軍的第一艘航空母艦，艦長304 m、艦寬70.5 m，滿載時排水量達(dá)67500 t。(1)它滿載時所受的浮力為_6.75108_N(取g10 N/kg)。(2)2012年9月25日，該艦正式加入中國海軍序列。2012年11月23日，中國航母艦載機(jī)“殲15”著艦成功。當(dāng)艦載機(jī)著艦后，浮力將_變大_(填“不變”“變小”或“變大”)。8(2014濟(jì)南)質(zhì)量相同的甲、乙、丙、丁4個小球，分別靜止在水中的不同深度處，如圖所示，則這4個小球在水中所受浮力最小的是( D )A甲B乙 C丙D丁9(2013 浙江)資料顯示：牛奶中摻水量越多，牛奶密度越小。小麗想通過測定密度來比較兩種牛奶品質(zhì)的優(yōu)劣，她自制了一個可測液體密度的“浮標(biāo)”在竹筷子下面纏繞一些鐵絲，如圖甲所示。(1)純牛奶是_混合物_(填“純凈物”或“混合物”)。(2)分別將“浮標(biāo)”浸入A、B兩種牛奶中，待靜止后，筷子上與液面相平的位置分別標(biāo)記為A和B，如圖乙所示。比較標(biāo)線A和B的上下位置，可知A、B牛奶的密度為A_(或小于)_B，由此可知A、B牛奶品質(zhì)的優(yōu)劣。(3)在實(shí)際測量過程中，發(fā)現(xiàn)“浮標(biāo)”桿上的兩條標(biāo)記線靠得很近，為了更易區(qū)分，請你提出一條改進(jìn)“浮標(biāo)”的建議_“浮標(biāo)”的桿做得更細(xì)些_ 。有關(guān)浮力的分析與計算有關(guān)浮力的分析與計算 1計算浮力方法：(公式表示)(1)稱量法：_F浮GF_(用彈簧測力計測浮力)。(2)壓力差法：_F浮F下F上_(用浮力產(chǎn)生的原因求浮力)。(3)_F浮G排液液gV排液_(用阿基米德原理求浮力，知道物體排開液體的質(zhì)量或體積時常用，是求解浮力問題的基本方法)。(4)漂浮、懸浮時，_F浮G物_(用二力平衡求浮力)。9(2014泰安)有一個實(shí)心球形物體，用彈簧測力計在空氣中稱重時，測力計的示數(shù)為12N；當(dāng)把物體一半體積浸入水中時，測力計的示數(shù)為5N。把物體從彈簧測力計上取下投入水中靜止時，物體受到的浮力是( D )A5NB7N C14ND12N【解析】根據(jù)稱量法計算出物體一半浸沒在水中的浮力大小等于7 N，再根據(jù)阿基米德原理得出完全浸沒時產(chǎn)生F浮14 N大于物體的重力12 N，最終漂浮在水面上，最后根據(jù)漂浮條件計算物體受到的浮力大小為12 N。10(2014郴州)小英同學(xué)在探究“浮力的大小等于什么”時，做了如圖所示的實(shí)驗(yàn)，四步實(shí)驗(yàn)中彈簧秤的示數(shù)分別為F1、F2、F3、F4。下列等式正確的是( A )AF浮F2F3 BF浮F4F3CF浮F2F1 DF浮F2F4【解析】根據(jù)阿基米德原理進(jìn)行判斷：浸在液體中的物體受到向上的浮力作用，浮力大小等于物體排開液體受到的重力，所以F浮F4F1。同時，根據(jù)稱重法，浮力等于物體在浸入液體之后的彈簧測力計示數(shù)之差所以F浮F2F3。故A正確。 10(2014廣西)澳大利亞用“藍(lán)鰭金槍魚”水下航行器下海搜索失聯(lián)的“馬航”客機(jī)，航行器在水下下潛的過程中，它受到水的壓強(qiáng)和浮力的說法正確的是( B )A壓強(qiáng)變大，浮力變大 B壓強(qiáng)變大，浮力不變C壓強(qiáng)不變，浮力變大 D壓強(qiáng)不變，浮力不變11(2014遵義)一艘游船自重為8103 N，當(dāng)空船漂浮在水面上時，船受到的浮力為_8103_N；該船滿載游客時受到的浮力為2104 N，則此時船排開水的體積為_2_m3。(g取10 N/kg，水1.0103 kg/m3)12(2014遂寧)如圖甲所示，一個邊長為1 m的正方體靜止在湖底，上表面離水面深度為h。現(xiàn)用一根粗細(xì)和重力不計的繩子，將該物體從水底豎直向上拉，直至完全拉出水面，在整個拉動過程中物體始終保持勻速運(yùn)動，拉力的大小隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示。(g10 N/kg，水1.0103 kg/m3)求：(1)物體在露出水面前受到水的浮力是多少牛？(2)物體在露出水面前受到繩子的拉力是多少牛？(3)物體的密度是多少千克/米3?(4)物體在水底時，上表面受到水的壓強(qiáng)是多少帕？1(2014成都)關(guān)于物體受到的浮力，下列說法正確的是( D )A浸在水中的物體，體積越大，受到的浮力越大B靜止在水中的物體，受到的浮力等于自身重力C漂浮在水面上的物體，受到的浮力可能大于自身重力D在水中向下運(yùn)動的物體，受到的浮力可能大于自身重力2(2014濱州)小濱同學(xué)看到雞蛋浮在鹽水上面，如圖所示，于是，他沿杯壁緩慢加入清水使雞蛋下沉，在此過程中，雞蛋受到的浮力F隨時間t的變化圖像可能是( D )3(2014 臺州)物塊在空氣中和浸沒在水中時，彈簧測力計示數(shù)如圖。下列判斷正確的是( B )A物塊受到的浮力是1 NB物塊的體積是2104 m3C物塊的密度是3103 kg/m3D物塊浸沒在水中時，所受浮力隨深度增加而增大4(2013包頭)一彈簧測力計下掛一圓柱體，將圓柱體從盛水的燒杯上方離水面某一高度處緩慢下降，然后將圓柱體逐漸浸入水中。如圖是整個過程中彈簧測力計的示數(shù)F與圓柱體下降高度h變化關(guān)系的圖像。(g取10 N/kg)下列說法正確的是( B )A當(dāng)圓柱體剛好全部浸沒時，下表面受到水的壓力為4 NB圓柱體受到的重力是12 NC圓柱體受到的最大浮力是4 ND圓柱體的密度是1.0103 kg/m35(2014 益陽)一個攜帶有氣象儀器的高空探測氣球以3 m/s的速度勻速上升，若其總質(zhì)量為200 kg，在忽略空氣阻力的情況下，該氣球受到空氣的浮力是_1960_N。若有儀器零件從氣球上脫落，則該零件剛脫落時會_向上運(yùn)動_(填“立即下落”“靜止不動”或“向上運(yùn)動”)。6(2014 邵陽)某同學(xué)在“探究浮力大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中：(1)如圖甲、乙，先用彈簧測力計吊著石塊，彈簧測力計的示數(shù)為1.6 N，然后讓石塊完全浸沒在水中，彈簧測力計的示數(shù)變?yōu)? N，則石塊受到水的浮力為_0.6_N。(2)如圖丙，用彈簧測力計緩慢將石塊拉出水面，隨著石塊露出水面的體積越來越大，觀察到彈簧測力計的示數(shù)也越來越大，則石塊受到的水的浮力越來越_小_(填“大”或“小”)。說明浮力的大小與石塊浸入水中的體積有關(guān)。(3)通過比較圖乙和圖_丁_，可以探究浮力大小跟液體密度是否有關(guān)。7(2014廣元)阿基米德原理告訴我們：“浸入液體里的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于它排開的液體受到的重力?！毙傇趯W(xué)習(xí)了該原理后思考：物體受到浮力的大小難道只跟物體排開液體的重力大小有關(guān)嗎？于是他猜想：物體受到的浮力大小可能還跟物體的密度和浸入液體中的深度有關(guān)。為了驗(yàn)證猜想，他選取了兩塊體積和形狀都相同的實(shí)心銅塊和鐵塊進(jìn)行了如圖所示的實(shí)驗(yàn)：(1)如果要驗(yàn)證物體所受的浮力大小是否與物體的密度有關(guān)，小剛應(yīng)該選取圖中的_A、B、D、E_等步驟進(jìn)行對比。小剛已經(jīng)知道銅的密度大于鐵的密度，那么根據(jù)他所選擇的幾個圖中彈簧測力計的示數(shù)可以知道銅塊所受到的浮力_等于_(填“大于”“等于”或“小于”)鐵塊所受到的浮力。由此得出物體所受的浮力大小與物體的密度_無關(guān)_。(填“有關(guān)”或“無關(guān)”)。(2)小剛根據(jù)圖中B、C、D三步進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)隨著物體浸入液體中深度的增加，物體所受到的浮力在變大，于是他就得出了物體所受浮力的大小跟浸入液體中的深度有關(guān)的結(jié)論。你認(rèn)為小剛的結(jié)論是_錯誤_(填“正確”或“錯誤”)的，原因是_關(guān)鍵是沒有控制變量，必須在排開液體體積相同的情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)_。8(2014雅安)水平桌面上放置一底面積為100 cm2，重為6 N的柱形容器，容器內(nèi)裝有20 cm深的某液體。將一體積為400 cm3的物體A懸掛在彈簧測力計上，彈簧測力計示數(shù)為10 N，讓物體從液面上方逐漸浸入直到浸沒在液體中(如圖)，彈簧測力計示數(shù)變?yōu)?.2 N。(柱形容器的厚度忽略不計，筒內(nèi)液體沒有溢出，物體未接觸容器底。g10 N/kg)，求：(1)物體浸沒在液體中時受到的浮力；(2)筒內(nèi)液體密度；(3)物體浸沒時，容器對桌面的壓強(qiáng)。