1、专项三 力学重难点11 浮力【知识梳理】1.浮力产生的原因:液体对浸入其中的物体的四周都有压强。液体的压强随深度的增加而增加，所以上下表面存在着压强差，从而导致出现压力差。这个向下的压力差，就是浮力，即F浮=F向上-F向下。当物体漂浮时，上表面未受液体压强，所以F向下=0，此时F浮=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浮=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。学生很容易将“物体排开液体的体积”与“物体的体积”相混淆。若果物体漂浮，V排V物；若果物体悬浮或者沉底，V排=
2、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，则有F浮=F向上-F向下=p液下S-p液上S=液gh下S-液gh上S=液gS(h下-h上)= 液ga2a=液ga3。从F浮=液ga3可以清楚地看到：物体所受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。3.阿基米德原理：由2中的推导，可以获得F浮=G排。即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F浮物液漂浮G物F浮物液悬浮G物=F浮物=液下
3、沉G物F浮物液【解题思路】1.判断物体是否受到浮力：关键看物体的上下表面是否存在着压强差，有，就受到浮力；没有，就未受浮力。2.判断物体所受浮力大小的变化：影响浮力大小的因素是液体的密度和物体排开液体的体积，即F浮=液gV排。g时一个定值，当液不变时，V排增大，F浮就变大；当V排不变时，液增大，F浮就变大。3.判断物体的浮沉：根据已知条件，灵活选择比较重力和浮力还是密度。在比较重力和浮力时要注意：这里的浮力是指V排=V物，即物体全部浸没在液体中时受到的浮力，重力是物体所受的重力。4.计算浮力的四种常见方法（1）测量法：F浮=G物-F示（G物-物体在空气中时所受的重力；F示-物体浸入液体中时弹簧
4、测力计的示数）（2）压力差法：F浮=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：F浮=G排（此公式通常展开成F浮=液gV排运用）（4）浮沉条件法：当物体处于漂浮或悬浮时， F浮= G物。5.比值问题。当物体漂浮时的比值问题。由F浮= G物变形得液gV排=物gV物，所以液/物=V物/V排。浮力测密度的推导一般过程：当物体浸没时，V排=V物。（1）用F浮=G物-F示计算出浮力大小。（2）由F浮=液gV排变形得V排=计算出V物。（3）物=。这也是求物体密度一类习题的一般解法。6.拉力与浮力情形1. F浮=F拉+G物情形2. F拉=G物-F浮7
5、.漂浮，悬浮转换问题情形3: Fa=Fb Fa=GM+Gm= 液gV排M Fb= GM+Gm=液gV排M+液gV排m【真题再现】1.（2019山西）网上流传着一种说法，鸡蛋能否沉入水底可以鉴别其是否新鲜。为了验证其真实性，小亮买了些新鲜鸡蛋，并拿其中一颗进行实验。第一天放入水中的鸡蛋沉入水底（如图甲），取出鸡蛋擦干放置50天后，再放入水中时鸡蛋漂浮在水面（如图乙），看来网传是真的。下列分析正确的是（ ）A鸡蛋两次所受的浮力一样大B甲图中鸡蛋排开水的重力大C乙图中鸡蛋所受浮力大于重力D放置50天后的鸡蛋密度变大【答案】B【简析】由图可知：甲中鸡蛋沉底，F浮甲=液gV排=水gV蛋；乙中漂浮在水面，
6、F浮乙=液gV排=水gV排，因为漂浮时V排V蛋，所以F浮甲F浮乙，A、C错。因为G排甲=F浮甲，G排乙=F浮乙，所以G排甲G排乙，B 正确。甲中鸡蛋沉底，甲蛋水，乙中漂浮在水面，乙蛋=水，所以甲蛋乙蛋，D错。2.（2019山东枣庄）在木棒的一端缠绕一些细铜丝制成简易的液体密度计，将其分别放入盛有甲乙两种液体的烧杯中处于静止状态，如图所示，若密度计在甲乙液体中受到的浮力分别是F甲、F乙，甲乙两种液体的密度分别为甲、乙则（）AF甲F乙BF甲F乙C甲乙D甲乙【答案】D【简析】由于密度计两次静止时都处于漂浮状态，所以F浮G计，A、B错。由图知，密度计排开液体的体积：V甲排V乙排，由F浮液gV排可知：甲
7、乙；所以C错，D正确。3.（2019山东泰安）在弹簧测力计下悬挂一个金属零件，示数是7.5N把零件浸入密度为0.8103kg/m3的液体中，当零件的体积露出液面时，测力计的示数是6N，则金属零件的体积是（g取10N/kg）（）A2104m3B2.5104m3C6104m3D7.5104m3【答案】B【简析】（1）金属零件所受的浮力：F浮G物F示7.5N6N1.5N，（2）由F浮液gV排得排开液体的体积：V排1.875104m3。由题知，零件的体积露出液面，则V排（1）VV，所以金属零件的体积：VV排1.875104m32.5104m3。4.（2019山东菏泽）人们常用“生沉熟浮”来判断饺子是否
8、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【答案】B【简析】饺子在水中煮的时候，质量不变，则重力不变，因为饺子受热膨胀，体积增大，根据F浮=gv排知，浮力增大，当浮力大于重力时便会浮上来。 5（2019四川南充）A、B两个实心球，已知，现将两球放入水中后，静止时受到的浮力之比为，则两球在水中静止时所处状态可能是：( )A两球均漂浮 B两球均浸没CA球浸没B球漂浮 DB球浸没A球漂浮【答案】C【简析】由题知，则A、B两个实心球的质量之比：，由G=mg可得，两球的重力之比：。A.如果A、B都漂浮，则物体受到
9、的浮力都等于物体的重力，所以浮力之比应该等于重力之比，即浮力之比为2:3，不是6:5，故A错误。B.如果A、B都浸没在水中，则物体排开水的体积等于物体的体积，由F浮=水gV排可知，物体受到的浮力跟物体排开水的体积成正比，所以A、B受到的浮力之比应该为1:2，不是6:5，故B错误。CD.因A、B两球既不是都漂浮，又不是都浸没，所以只能是一个漂浮、一个浸没，并且密度大的浸没，密度小的漂浮，因为，所以可以判断A球浸没、B球漂浮，故C正确，D错误。6.（2019山东枣庄）在弹簧测力计下悬挂一长方体实心金属块，金属块下表面与水面刚好接触，如图甲。从此处匀速下放金属块，直至浸没于水中并继续匀速下放（金属块
10、未与容器底部接触），在金属块下放过程中，弹簧测力计示数F与金属块下表面浸入水的深度h的关系如图乙，g10N/kg，水1.0103kg/m3由图象可知：（1）金属块完全浸没在水中受到的浮力为N。（2）金属块的密度是 kg/m3。（3）你还能求出有关金属块的哪些物理量： （写出三个物理量即可，不需要计算结果）【答案】（1）4 （2）2.25103 （3）体积、质量、重力。【简析】（1）由乙图可知，金属块未浸入水中时弹簧测力计示数为9N，即金属块的重力为G9N；金属块全部浸入水中时，弹簧测力计的示数为F5N，金属块完全浸没在水中受到的浮力：F浮GF9N5N4N，（2）由F浮水gV排得金属块的体积：V
11、V排4104m3，金属块的质量：m0.9kg，金属块的密度：2.25103kg/m3；（3）由上面的解答可知，除了能求出金属块浸没水中受到的浮力、金属块的密度外，还可以计算金属块的体积、质量、重力，利用pgh还可计算出金属块刚浸没时所受水的压强（下表面浸入水的深度h4cm）。7.（2019天津市）小明在学习“阿基米德原理”时，做了如图所示的实验。由图可知物体A所受浮力为_N；由阿基米德原理可知，丙图中弹簧测力计的示数应为_N。【答案】1 1.5【简析】（1）铁块浸没在水中时的浮力F浮=G物-F示=2N-1N=1N； （2）由阿基米德原理可知G排=F浮=1N； 由于F丙-F丁=G排，所以，F丙=
12、G排+F丁=1N+0.5N=1.5N。 8.（2019四川南充）弹簧测力计下悬挂一物体，当物体的体积浸入水中时，弹簧测力计示数为5 N，当物体的体积浸入水中时，弹簧测力计示数为3 N，现将物体从弹簧测力计上取下放入水中，则该物体静止时所受浮力是_N，该物体的密度为_kg/m3。（水=1103 kg/m3，g=10 N/kg）【答案】9 0.75103【解析】（1）当物体的体积浸入水中时，排开水的体积为V，弹簧测力计示数为5 N，根据称重法测浮力：GF浮=F和阿基米德原理有：；当物体的体积浸入水中时，弹簧测力计示数为3 N，同理有：；得：水gV=12 N，将代入得：；由知，物体浸没受到的浮力为1
13、2 N9 N，由物体的浮沉条件，将物体从弹簧测力计上取下放入水中，则该物体静止时处于漂浮状态，由漂浮的特点，物体所受浮力是：F=G=9 N；（2）由得物体的体积：；该物体的密度为：。9.（2019浙江嘉兴）通过实验认识了浮力后，小军和小民班的同学在老师的引导下，继续对”浮力的大小与哪些因素有关”进行了实验探究。首先，他们对”浮力的大小与哪些因素有关”进行了猜想，在老师的帮助下将同学们的猜想归纳如下：猜想1：浮力的大小可能与物体的质量有关；猜想2：浮力的大小可能与液体的密度有关；猜想3：浮力的大小可能与物体浸入液体的深度有关；猜想4：浮力的大小可能与物体浸入液体的体积有关。（1）小军所在组的同学
14、为了验证猜想1和猜想2，选用了体积相同、质量不同的三个圆柱形物体ABC并测出了它们的重分别为4N、4.5N和5N，然后进行了如图所示的实验。比较图中序号为a、b、c的三次实验，得出的结论是：浮力的大小与 。比较图中序号为、的三次实验可以得出结论：浮力的大小与液体的密度有关；液体的密度越大，同一物体受到的浮力也越大。（2）猜想3是小民所在组的同学提出的，请你举出一个生活中的实例来支持他们的猜想。 。（3）小民所在组的同学为了验证猜想3，选用了与小军所在组相同的圆柱形物体A，进行了下图所示的实验，得到的实验数据如下表：物体A：底面积20cm2、高5cm的圆柱体，液体：酒精实验序号12345物体浸入
15、液体的深度h/cm13579受到的浮力F浮/N0.20.50.80.80.8分析上表中的实验数据，得到的实验结论是： 。之后，他们在与其他组同学交流的基础上，在老师的引导下继续进行着探究【答案】（1）物体的质量无关；a；d；e；（2）人从浅水区向深水区走去，感觉身体越来越轻 （3）浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关，与物体排开液体的体积有关。【简析】（1）由图示可知：序号为a、b、c的三次实验中，物体排开液体的体积和浸没的液体都相同，不同因素是物体的质量；测力计的示数分别为：3N、3.5N、4N，三个圆柱形物体A、B、C的重分别为4N、4.5N和5N，由F浮=G物-F示可得所受浮力分别为1
16、N、1N、1N，可见浮力相等，于是可得出结论：浮力的大小与物体的质量无关；要想研究浮力的大小与液体的密度的关系，根据控制变量法，需保持物体排开液体的体积、物体的质量、浸没的深度等因素相同，变化的量是液体的密度；则符合要求的实验是：a、d、e三次实验。（2）浮力的大小与物体浸入液体的深度之间关系的例子如：人从浅水区向深水区走去，感觉身体越来越轻、当从水中捞石块时，露出水面越多，感觉越费劲等。（3）实验序号为1、2、3的三次实验中，排开液体的体积不断增大，所受浮力也不断增大；而3到5中，完全浸没，排开液体的体积不变，而物体浸没在液体中的深度增大，但浮力不变；所以得到的实验结论是：浮力的大小与物体浸
17、没在液体中的深度无关，与物体排开液体的体积有关。10.（2019山东济宁）小明用同一物体进行了以下实验。实验中，保持物体处于静止状态，弹簧测力计的示数如图所示。请根据图中信息，求：（g取10N/kg）（1）物体的质量；（2）物体在水中受到的浮力；（3）某液体的密度。【答案】（1）0.54 kg （2）2 N （3）0.8103 kg/m3【简析】（1）由图可知，物体的重力G物=F1=5.4 N，物体的质量：m=G/g=5.4N/10N/kg= 0.54 kg；（2）物体在水中受到的浮力F浮水=F1F2=5.4 N3.4 N=2 N；（3）物体全部浸没在水中，故V物=V排水，由F浮水=水gV排水
18、=2 N；解得V排水= = =2104 m3，当物体全部浸没在某液体中时受到的浮力F浮液=F1F3=5.4 N3.8 N=1.6 N，则某液体的密度：液=0.8103 kg/m3。【原创预测】 11.课外活动中，小明听老师说，在水中放盐，能够使土豆块漂浮在水中。于是找来器材准备实验看看。可是当它向水中加入食盐后，土豆块并没有浮起来。他对小张说，老师的话有问题。小张听了后， ，土豆块终于悬浮在盐水中了，这时 相等，这也是间接测土豆密度的一种方法。【答案】继续向水中加盐，并搅拌 土豆的密度和盐水的密度 【简析】根据浮沉条件，当物=液时，物体才会悬浮，当盐水的密度小于土豆的密度时，土豆不会悬浮在盐水中，所以要向盐水中继续加盐，并搅拌均匀，当盐水的密度等于土豆的密度的密度时，土豆块才会悬浮在盐水中。