1、第十章 浮力探究目的浮力的大小跟排开液体所受重力有什么关系猜想或假设浮力的大小跟排开液体的重力存在一定的定量关系探究方法用称重法测出物体在液体中受到的浮力,同时测出物体排开液体所受的重力,然后比较两者之间的数量关系实验器材弹簧测力计、溢水杯、小石块、小水杯、水、细线等知识点阿基米德原理1.实验:探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系实验步骤用弹簧测力计分别测出小石块所受的重力和小水杯所受重力;把小石块浸没在盛满水的溢水杯中,读出这时测力计的示数,同时用小水杯收集小石块排开的水;测出小水杯和小石块排开的水所受的总重力;把测量结果记录到表格中 实验数据得出结论阿基米德原理:浸在液体中的物体受到向上
2、的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力2.计算公式 F浮=G排=m排g=液V排g。由表达式可知,F浮只与液和V排有关,与“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验结论一致。3.使用阿基米德原理的注意事项 例(2018湖南岳阳二模)将重6 N的物体浸没在装满水的杯中,溢出了4 N的水,物体受到的浮力是()A.10 N B.6 N C.4 N D.2 N解析 根据阿基米德原理可知,物体受到的浮力大小等于排开的液体受到的重力,所以应选C。答案C题型一探究浮力的大小跟排开的液体所受重力的关系例1(2019北京房山期末)在探究浮力问题时,某同学做了如图10-2-1所示实验。测量时弹簧测力计的示数分别是
3、F1、F2、F3和F4。测得F1=1.5 N,F2=0.7 N,F3=1 N,F4=1.2 N,可知F浮=N,F浮 G排(选填“”)。图10-2-1解析 物体受到的浮力等于重力减去物体浸在水中时弹簧测力计的示数,所以物体受到的浮力F浮=F1-F3=1.5 N-1 N=0.5 N,由图可知,排开液体的重力G排=F4-F2=1.2 N-0.7 N=0.5 N,所以F浮=G排。答案0.5=点拨 解答与“探究浮力的大小跟排开的液体所受重力的关系”(有时也称为“验证阿基米德原理”)实验有关的题目时,要注意理顺以下四个实验数据的测量方法和关系:物体的重力、空烧杯(或桶)的重力、物体浸在液体中时弹簧测力计的
4、示数、烧杯(或桶)和溢出的液体的总重力。题型二阿基米德原理的应用例2(2018四川乐山中考)在弹簧测力计下悬挂一个金属零件,示数是2.7 N。当把零件浸没在水中时,弹簧测力计的示数是1.7 N。现把该零件浸没在另一种液体中时,弹簧测力计的示数是1.9 N,求:(g=10 N/kg)(1)该零件浸没在水中时受到的浮力F浮;(2)该金属零件的密度金;(3)另一种液体的密度液。方法归纳 对于涉及两个过程的问题,关键是要找到两个过程间的不变量,它往往是联系两个过程的桥梁,如本题中V排=V=V排。解析(1)金属零件的重力G=2.7 N,零件受到水的浮力:F浮=G-=2.7 N-1.7 N=1 N;(2)
5、由F浮=水V排g得金属零件的体积:V=V排=110-4m3;金属零件的质量:m=0.27 kg,金属零件的密度:金=2.7103 kg/m3;(3)浸没在另一种液体中时受到的浮力:F浮=G-=2.7 N-1.9 N=0.8 N,由F浮=液V排g、V排=V=V排得液体的密度:液=0.8103 kg/m3。答案(1)1 N(2)2.7103 kg/m3(3)0.8103 kg/m31F示2F示F g浮水331N1 10 kg/m10N/kgGg2.7N10N/kgmV-430.27kg1 10 m3F示FV g浮排-430.8N1 10 m10N/kg知识点阿基米德原理1.(2019湖北武汉模拟)
6、如图10-2-1所示,把装满水的烧杯放在托盘秤的盘子里,再把空的饮料罐缓缓按入水中,在这个过程中()图10-2-1A.托盘秤的示数在增大B.托盘秤的示数保持不变C.烧杯底部对托盘的压力在减小D.烧杯内的水对烧杯底部的压力在增大答案A 装满水的烧杯放在托盘秤的盘子里,再把空的饮料罐缓缓按入水中时,饮料罐排开水的体积变大,受到水的浮力变大,手受到的反作用力变大,水溢出后流进托盘秤的盘子里,秤盘里物体的总质量不变,而手受到的反作用力变大,故秤的示数变大,A正确、B错误;由于烧杯里盛满了水,故排开水后,烧杯内水的高度仍不变,烧杯底部对托盘的压力总等于满杯水的重力,烧杯内的水对烧杯底部的压力不变,故C、
7、D错误。2.(2018山东济宁期中)下面关于浮力的说法中,正确的是()A.只要液体密度大,对浸在其中物体的浮力就一定大B.只要物体的体积大,所受的浮力就一定大C.阿基米德原理只适用于液体D.物体所受浮力的大小等于被物体排开的液体所受的重力,与物体的形状和浸在液体中的深度无关答案D 物体所受浮力的大小等于被物体排开的液体所受的重力,与物体的形状和浸在液体中的深度无关,与液体密度和物体排开的液体的体积有关。阿基米德原理不仅适用于液体,也适用于气体。3.(2017安徽宣城二模)如图10-2-2是我国研发的“圆梦”号平流层飞艇。该飞艇依靠浮力可升到20 km高的平流层,其推进系统由太阳能电池提供能量。
8、推进器产生的推力与气流对飞艇的水平作用力平衡,可使飞艇长时间悬停。若飞艇的气囊体积为3104 m3,平流层空气密度取0.06 kg/m3,则飞艇在平流层受到的浮力约为 N。(g=10 N/kg)图10-2-2答案 1.8104解析 飞艇在平流层受到的浮力:F浮=空气gV排=0.06 kg/m310 N/kg3104m3=1.8104 N。4.(2019山东济南历城期中)在“阿基米德解开王冠之谜”的故事中,若王冠的质量为490 g,浸没在水中称时,王冠重4.5 N,求(g取10 N/kg):(1)这顶王冠所受的重力是多少牛顿?(2)这顶王冠浸没时所受的浮力是多少牛?(3)这顶王冠浸没时排开水的重
9、力是多少牛?(4)这顶王冠浸没到水中时排开的水的质量是多少?答案(1)4.9 N(2)0.4 N(3)0.4 N(4)40 g解析(1)王冠重力G1=m1g=0.49 kg10 N/kg=4.9 N;(2)王冠浸没时所受的浮力F浮=G1-G2=4.9 N-4.5 N=0.4 N;(3)由阿基米德原理知王冠浸没时排开的液体重力G排=F浮=0.4 N;(4)排开水的质量m排=0.04 kg=40 g。Gg排0.4N10N/kg1.(2019河南南阳一模)下面关于浮力的说法中,正确的是()A.只要液体的密度大,对浸在其中物体的浮力就一定大B.同一木块在北京和广州浸入湖水中所受的浮力不同C.只要物体的
10、体积大,所受的浮力就一定大D.阿基米德原理适用于气体答案D 由阿基米德原理知,浮力的大小是由排开的液体或气体的密度和物体排开液体或气体的体积决定的,故A、C错误;当排开水的体积相同时,浮力一定相等,故B错误;阿基米德原理适用于液体,同样适用于气体,故D正确。2.(2018湖北武汉洪山三模)如图所示,某同学将一漂浮在水面不开口的饮料罐缓慢按入水中,当饮料罐全部浸入水中后,继续向下压一段距离,共用时t0,此过程中饮料罐所受的浮力随时间变化的图象可能是下列图中的()答案A 根据公式F浮=gV排可知,排开水的体积一定时,受到的浮力将不再变化;选项A表示一开始饮料罐就受到浮力作用,然后浮力逐渐增大,最后
11、保持不变,符合实际;选项B表示饮料罐所受浮力从0逐渐变大,最后不变,不符合实际;选项C表示饮料罐受到的浮力保持不变,不符合实际;选项D表示饮料罐一开始受到浮力作用,然后浮力逐渐增大,最后保持不变,但浮力增大阶段不是成线性增大,不符合实际。3.如图所示为某校校园艺术节时气球悬挂一幅竖标的情景。已知气球的体积为8 m3,气球(含内部所充气体)、标语及细绳的总质量为9 kg,空气的密度为1.29 kg/m3。g取10 N/kg,则气球所受浮力为多大?答案 103.2 N解析 气球所受浮力F浮=gV=1.29 kg/m310 N/kg8 m3=103.2 N。4.(2019北京模拟)如图所示,质量为7
12、.8 kg的实心合金球被轻细线悬挂于弹簧测力计下端,并浸没在水中处于静止状态,此时弹簧测力计的示数为48N。已知图中盛水容器的底面积为0.05 m2,取g=10 N/kg。则:(1)该合金球所受浮力的大小?(2)与球未放入水中时相比,合金球浸没后水对容器底部的压强增大多少?(3)该合金球的密度是多大?答案(1)30 N(2)600 Pa(3)2.6103 kg/m3解析(1)合金球所受的重力G=mg=7.8 kg10 N/kg=78 N;合金球所受浮力F浮=G-F=78 N-48 N=30 N;(2)根据阿基米德原理可知,水对容器底部的压力增大F=G排=F浮=30 N,故水对容器底部的压强增大
13、量p=600 Pa;(3)合金球的体积V球=V排=310-3 m3,合金球的密度=2.6103 kg/m3。FS230N0.05mF g浮水3330N1 10 kg/10N/kgmmV-337.8kg3 10 m1.(独家原创试题)自2019年3月1日起,泰山西麓的彩石溪景点取消了50元的门票,小明得知该消息后,五一放假一家人去彩石溪游玩。小明从彩石溪发现一块漂亮的彩色小鹅卵石并带回家,鹅卵石的形状呈卵形,小明用细线系住它挂在弹簧测力计下,并缓慢匀速浸入水中,鹅卵石从刚接触水面到浸没在水中并继续向下一小段时间,弹簧测力计的示数随时间变化的图象可能是下列图中的()答案C 在鹅卵石从刚接触水面到浸
14、没在水中并继续向下一小段时间,排开水的重力先变大,后不变,弹簧测力计的示数F=G-F浮,故其示数先变小,后不变,但由于鹅卵石形状呈卵形,它匀速浸入到水中,所以示数变化规律为“慢-快-慢-不变”,正确的图象为C。2.(2018四川德阳中考)体积相同的铅球、铜块和木块,浸在液体中的情况如图10-2-3所示,比较它们受到的浮力大小,正确的是()图10-2-3A.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.它们受到的浮力一样大答案D 由图可知,铅球、铜块和木块均浸没在同种液体中,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.在
15、弹簧测力计下悬挂一个金属零件,示数是7.4 N,当把零件浸没在密度为0.8103 kg/m3的油中时,弹簧测力计的示数是6.6 N。g=10 N/kg,求:(1)金属零件所受浮力;(2)金属零件的体积;(3)金属零件的密度。答案(1)0.8 N(2)110-4 m3(3)7.4103 kg/m3解析(1)零件所受的浮力F浮=G-F拉=7.4 N-6.6 N=0.8 N;(2)把零件浸没在油中,由F浮=油V排g得:V零件=V排=110-4 m3;(3)金属零件的质量m=0.74 kg,其密度=7.4103 kg/m3。F g浮油330.8N0.8 10 kg/m10N/kgGg7.4N10N/k
16、gmV零件-430.74kg1 10 m1.(2019广东广州中考)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答案C 根据阿基米德原理可知,由于甲、乙排开液体的重力相等,所以甲、乙所受浮力相等。2.(2018江苏扬州中考)为了验证阿基米德原理,小明在一只塑料袋(塑料袋很轻很薄)中装入大半袋水,用弹簧测力计测出盛有水的塑料袋所受重力的大小。再将塑料袋慢慢浸入水中,观察到测力计的示数变 ,说明盛水的塑料
17、袋排开 越大,受到的浮力越大。继续将塑料袋慢慢浸入水中,当观察到 现象时,弹簧测力计的示数为零,由此验证了阿基米德原理。小华准备将塑料袋装满水做同样的实验,操作时发现,塑料袋尚未完全浸入水中弹簧测力计的示数已为零,这是 的缘故。答案 小 水的体积 袋内水面与烧杯中的水面相平的 塑料袋中水没有装满解析 在塑料袋慢慢浸入水的过程中(袋内水面与烧杯中的水面相平之前),由于塑料袋排开水的体积增大,根据F浮=水gV排可知水对塑料袋的浮力F浮增大;弹簧测力计的示数F=G-F浮,由于G不变、F浮增大,则弹簧测力计的示数将变小;当袋内水面与烧杯中的水面相平时,排开水的体积等于袋内水的体积,即V排=V水,则排开
18、水的重力等于袋内水的重力,即:G排=G,此时测力计的示数为零(F示=0),根据称重法测浮力可得塑料袋所受的浮力:F浮=G;综上分析可得,F浮=G排,由此验证了阿基米德原理。将塑料袋“装满水”做同样的实验,塑料袋尚未完全浸入水中弹簧测力计的示数已为零,说明袋内水面与烧杯中的水面相平,由于塑料袋尚未完全浸入水中,所以塑料袋中水没有装满,水的上方有空气。3.(2018湖南衡阳中考)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
19、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,使金属块完全浸入水中(如图甲乙丙),在此过程中,弹簧测力计示数:F甲 F丙(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,使金属块完全浸入水中(如图甲乙丙),由阿基米德原理可知,在此过程中金属块受到的浮力等于排开的水所受的重力,故F甲=F丙;(2)由图丙、丁可知,弹簧测力计的分度值为0.2 N,由图丁可知G总
20、=F示=4.4 N,图丙中F示=3.2 N,图丙中金属块所受到的浮力约为:F浮=G总-F示=4.4 N-3.2 N=1.2 N;金属块完全离开水面后表面有一些小水滴,使G总的测量数值偏大,根据F浮=G总-F示可知,此时浮力的测量数值比真实数值将偏大。1.(2019山东青岛黄岛模拟,7,)如图10-2-4所示,用木块、弹簧测力计、溢水杯和小桶进行实验,下列结果正确的是(g=10 N/kg)()图10-2-4A.木块的质量是12 gB.木块受到的浮力是0.4 NC.小桶受到的重力是0.2 ND.木块排开水的体积是120 cm3答案D 由图知,木块重力G=1.2 N,则木块的质量m=0.12 kg=
21、120 g,故A错误;漂浮的木块受到的重力与浮力是一对平衡力,所以木块受到的浮力F浮=G=1.2 N,故B错误;由阿基米德原理可知,排开水的重力G排=F浮=1.2 N,小桶受到的重力G桶=G总-G排=1.6 N-1.2 N=0.4 N,故C错误;木块排开水的体积V排=1.210-4 m3=120 cm3,故D正确。Gg1.2N10N/kgF g浮水331.2N1 10 kg/10N/kgm2.(2018甘肃兰州模拟,29,)同学们在学习“阿基米德原理”这节课上,仔细观察了老师做的如图10-2-5甲所示的演示实验。课后复习时,物理兴趣小组的同学们提出了一个新的实验方案,并动手制作出了如图乙所示实
22、验装置,其中A、B为两个规格相同的弹簧测力计,C为重物,D为薄塑料袋(质量不计),E是自制的溢水杯,F是升降平台(摇动手柄,可使平台高度缓慢上升、下降),G为铁架台。图10-2-5(1)实验中,同学们逐渐调高平台F,使重物浸入水中的体积越来越大,观察到弹簧测力计A的示数 ,弹簧测力计B的示数 。(选填“变大”“变小”或“不变”)(2)比较弹簧测力计A的示数变化量FA和弹簧测力计B的示数变化量FB,它们的大小关系是FA FB(选填“”“”或“=”),说明物体所受的浮力等于 。(3)对比图甲和图乙两组实验,新的实验与原实验比较有哪些优点或缺点?请写出任意一条 。答案(1)变小 变大(2)=物体排开
23、液体的重力(3)优点:物体所受浮力大小和物体排开液体的重力大小关系对比明显,容易得出结论;缺点:升降平台上升时,塑料袋下降,操作难度大(任选其一作答)解析(1)(2)逐渐调高平台,重物浸入水中的体积越来越大时,排开水的体积变大,根据F浮=液gV排可知,重物受到的浮力变大,因为F浮=G-F,所以弹簧测力计A的示数F=G-F浮变小;又因为重物浸入水中的体积越来越大时,溢出水的体积变大、溢出水的质量变大、溢出水受到的重力变大,所以弹簧测力计B的示数变大;根据阿基米德原理可知,物体所受浮力的大小和排开液体的重力相等,所以弹簧测力计A的示数变化量FA和弹簧测力计B的示数变化量FB相等。(3)优点:物体所
24、受浮力大小和物体排开液体的重力大小关系对比明显,容易得出结论;铁架台固定,弹簧测力计示数更稳定,便于观察,便于讲解。缺点:升降平台上升时,塑料袋下降,操作难度大;整合度高,理解起来难度大。3.(2019山东潍坊一模,26,)学完“浮力”知识后,小华同学进行了相关的实践活动(=1.0103 kg/m3)。图10-2-6(1)她选取一质量为900 g、体积为1 200 cm3长方体木块,让它漂浮在水面上,如图10-2-6甲所示,求此时木块受到的浮力。(2)她又取来规格相同由合金材料制成的螺母若干,如图乙,用弹簧测力计测得每只螺母的重力为0.6 N。再用弹簧测力计提着螺母放入水中,如图丙,弹簧测力计
25、静止时的示数为0.4 N。求每只螺母的体积。(3)将螺母逐个放置在漂浮的木块上,要使木块和螺母整体不会沉入水底,求最多放置的螺母数。答案(1)9 N(2)210-5 m3(3)7解析(1)因为木块漂浮,所以木块受到的浮力与重力是一对平衡力,故F浮木=G木=m木g=0.9 kg10 N/kg=9 N;(2)一只螺母受到的浮力F浮螺母=G螺母-F示=0.6 N-0.4 N=0.2 N,则一只螺母的体积V螺母=V排=210-5 m3;(3)木块浸没时木块受到的浮力F浮木=水gV排=水gV木=1.0103 kg/m310 N/kg1 20010-6 m3=12 N,要使木块和螺母整体不会沉入水底,则最
26、多放置的螺母数n=7.57。F g浮螺母水330.2N1.0 10 kg/10N/kgm12N-9N0.4N1.(2019山东淄博一模,8,)关于物体受到的浮力,下列说法正确的是()A.漂浮在水面上的物体受到浮力,沉入水底的物体不受浮力B.物体的密度越大受到的浮力越大C.浸没水中的物体,随着深度的增加受到的浮力逐渐增大D.物体排开水的重力越大受到的浮力越大答案D 由浮力产生的原因知,漂浮或者沉入水底的物体都受浮力,故A错误;物体受到的浮力与液体的密度有关,与物体的密度无关,故B错误;浸没在液体中的物体,无论深度如何,排开液体的重力不变,所以浮力也不变,故C错误;由阿基米德原理可知,物体排开水的
27、重力越大受到的浮力越大,故D正确。2.(2018福建漳州模拟,12,)测力计上挂一重为10 N的金属块,当金属块体积的四分之一浸入水中静止时,测力计的示数为8 N,若金属块全部浸入水中且未碰到容器,测力计的示数为()A.2 N B.4 N C.6 N D.8 N答案A 当金属块体积的四分之一浸入水中静止时,金属块受到的浮力:F浮=G-F示=10 N-8 N=2 N。金属块体积的四分之一浸入水中时排开水的体积V排=V,则V=4V排,当金属块全部浸入水中且未碰到容器时,V排=V=4V排,F浮=水V排g=水4V排g=4水V排g=4F浮=42 N=8 N;则此时测力计的示数F示=G-F浮=10 N-8
28、 N=2 N。143.(2017北京房山二模,38,)如图所示,小明利用已调零的弹簧测力计、系着细线的石块、盛有适量水的烧杯,测量该石块的密度。具体操作步骤如下:(1)先用弹簧测力计测出石块的重力为G;(2)用弹簧测力计吊着石块,将其浸没于烧杯内的水中,不接触底及侧壁,读出弹簧测力计示数为F,则石块受到的浮力F浮=;(3)用字母F浮、水、g,写出石块体积的表达式V=;(4)用字母G、F、水,写出石块密度的表达式石=。答案(2)G-F(3)(4)水解析(2)石块受到的浮力F浮=G-F;(3)由F浮=水gV排变形可得,石块排开水的体积:V排=石块全部浸入水中,石块的体积等于排开水的体积,即V=V排
29、=;(4)石块的质量m=石块的密度石=水=水。F g浮水F g浮水GgmVGgF g浮水GF浮-GG FF g浮水-GG F4.(2018湖南岳阳十二校联考,22,)如图所示,一边长为0.1 m、质量为0.6 kg的正方体木块,静止在水平桌面上。再用细线系着木块置于容器内的水中静止。求:(g=10 N/kg,水=1.0103 kg/m3)(1)木块所受重力大小。(2)木块的密度。(3)木块静止在水中时,受到浮力的大小。答案(1)6 N(2)0.6103 kg/m3(3)10 N解析(1)木块所受重力:G=mg=0.6 kg10 N/kg=6 N。(2)木块的体积:V=0.1 m0.1 m0.1
30、 m=0.001 m3,木块的密度:=0.6103 kg/m3。(3)木块静止在水中时,排开水的体积等于木块的体积,受到的浮力:F浮=水gV排=水gV=1.0103 kg/m310 N/kg0.001 m3=10 N。mV30.6kg0.001m1.(2019山东淄博中考,14,)把木块放入装满水的溢水杯中,溢出水的体积为V1(如图10-2-7甲),用细针将该木块压入水中,溢出水的总体积为V2(如图乙),忽略细针体积,则()图10-2-7A.木块的质量为水V2B.缓慢下压木块的过程中,溢水杯底受到水的压强变大C.木块全部压入水中静止时,细针对木块的压力大小为水gV2D.木块的密度为 水12VV
31、答案D 木块在溢水杯中漂浮时,受到的重力和浮力是一对平衡力,F浮=G=水gV1=mg,所以木块的质量m=水V1,故A错误;缓慢下压木块的过程中,部分水从溢水杯溢出,溢水杯中的水深度不变,所以杯底受到的压强不变,故B错误;木块全部压入水中静止时,木块受到三个力的作用,重力、浮力和压力,这三个力是平衡的,则压力F压=水gV2-水gV1,故C错误;木块的体积为V2,木块的密度=水,故D正确。2mV12VV2.(2017四川自贡中考,23,)有质量相同的两个实心球,其密度分别为水的密度的2倍和5倍。把它们分别挂在两个弹簧测力计的下端,然后将两球浸没在水中,此时两球所受浮力之比为 ,两弹簧测力计的示数之
32、比为 。答案 52 58解析 假设两实心球是甲和乙,质量同为m,甲、乙两球密度分别为水的密度的2倍和5倍,则甲=2水,乙=5水,所以V甲V乙=乙甲=52。浸没在水中时受到水的浮力之比为F甲F乙=(水V甲g)(水V乙g)=V甲V乙=52。两球的质量相同,所以两球所受重力相同,因为F示=G-F浮,所以F示甲F示乙=(G-F甲)(G-F乙)=(甲V甲g-水V甲g)(乙V乙g-水V乙g)=(甲-水)V甲(乙-水)V乙=58。3.(2018河南中考,18,)某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材,按照图10-2-8所示的步骤,探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系。图10-2-8(1)先用弹簧测
33、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.用原来的方案和器材多次测量取平均值B.用原来的方案将水换成酒精进行实验C.用原来的方案将石块换成体积与其不同的铁块进行实验(5)另一实验小组在步骤C的操作中,只将石块的一部分浸在水中,其他步骤操作正确,则 (选填“能”或“不能”)得到与(3)相同的结论。答案(1)3.8(2)1.4AD(3)
34、它排开的水所受的重力(4)A(5)能解析(1)由B中弹簧测力计示数可知,石块重力为3.8 N。(2)石块受到的浮力F浮=G-F拉=3.8 N-2.4 N=1.4 N。石块排开水所受的重力G排等于空桶和水的总重力减去空桶的重力,即G排=2.6 N-1.2 N=1.4 N,故由A、D两个步骤可以测出。(3)结合(2)的答案可知,浸在水中的物体所受浮力的大小等于它排开的水所受的重力。(4)本实验中多次实验的目的是找普遍规律,排除偶然性,故A不合理。(5)根据阿基米德原理可知,不管物体是否浸没,其所受浮力均等于它排开液体所受的重力。1.(2019山东泰安中考,10,)在弹簧测力计下悬挂一个金属零件,测
35、力计的示数是7.5 N。把零件浸入密度为0.8103 kg/m3的液体中,当零件 的体积露出液面时,测力计的示数是6 N,则金属零件的体积是(g取10 N/kg)()A.210-4 m3 B.2.510-4 m3C.610-4 m3 D.7.510-4 m3答案B 零件浸入在液体中受到的浮力F浮=G-F=7.5 N-6 N=1.5 N,排开液体的体积V排=1.87510-4 m3,零件的体积为V=V排=1.87510-4 m3=2.510-4 m3,故B正确。14F g浮液331.5N0.8 10 kg/10N/kgm43432.(2018山东临沂中考,14,)2018年4月20日,我国最先进
36、的自主潜水器“潜龙三号”(如图所示)成功首潜。潜水器在水面下匀速下潜过程中()A.受到的重力小于浮力B.上、下表面受到的压力差变大C.受到的压强变大,浮力变大D.受到的压强变大,浮力不变答案D 潜水器在水面下匀速下潜过程中,重力等于浮力,A错;由于潜水器浸没在水中,排开水的体积不变,所以浮力不变,上、下表面受到的压力差不变,B错;下潜过程中深度增加,受到的压强变大,C错,D正确。故选D。3.(2016四川南充中考,16,)已知某一物体受到的重力为10 N,把它挂在弹簧测力计下方,并将它浸没在水中静止时,弹簧测力计的示数为6 N。则该物体受到的浮力为 N,物体的密度为 kg/m3。(水=1103
37、 kg/m3,g=10 N/kg)答案 4 2.5103解析G=10 N,F=6 N,F浮=G-F=10 N-6 N=4 N故V排=410-4 m3V物=V排=410-4 m3物=2.5103 kg/m3。F g浮水334N1 10 kg/m10N/kgGVg物-4310N4 10 m10N/kg4.(2016湖北宜昌中考,29,)如图所示,把一个底面积为S,高为l的长方体浸没在密度为的液体中,上、下表面分别距液面为h1和h2,因为液体内部存在压强,所以长方体各表面都受到液体的压力。(1)分析图中长方体的受力情况,其受到浮力的原因是 ,浮力的方向是 。(2)大量的实验结果表明:“浸在液体中的物
38、体受到浮力的大小等于它排开液体所受的重力”。请从浮力产生原因的角度推导出这一结论。答案(1)上、下表面存在压力差(F2大于F1)竖直向上(向上)(2)F浮=F2-F1=gh2S-gh1S=gS(h2-h1)=gSl=gV排=m排g=G排解析据图可知,该长方体四个侧面的压强可以相互抵消,但上、下两面的压强不能相互抵消,下表面比较深,所受的液体压强大于上表面所受的液体压强,据公式F=pS可知,S相同,长方体下表面所受液体压力大于上表面所受液体的压力,故用下表面所受液体的压力减去上表面所受液体的压力就是浮力,其方向是竖直向上的。5.(2019四川自贡中考,28,)如图所示,在容器底部固定一轻质弹簧,
39、弹簧上端连有一边长为0.1 m的正方体物块A,当容器中水的深度为30 cm时,物块A有 的体积露出水面,此时弹簧恰好处于自然伸长状态(已知水=1103 kg/m3,g取10 N/kg)。求:(9分)(1)物块A受到的浮力;(2)物块A的密度;(3)往容器缓慢加水,至物块A刚好浸没水中,立即停止加水,弹簧伸长了3 cm,此时弹簧对物块A的作用力F。35答案(1)4 N(2)0.4103 kg/m3(3)6 N解析(1)物块A排开水的体积V排=V-V露=V-V=V=110-3 m3=410-4 m3,物块A受到的浮力F浮=水gV排=1103 kg/m310 N/kg410-4 m3=4 N;(2)
40、弹簧恰好处于自然伸长状态时对物块没有作用力,物块只受浮力与重力的作用,二者平衡,F浮=G,即水gV排=物gV,所以物块的密度物=水=1103 kg/m3=0.4103 kg/m3;(3)物块A刚好浸没水中时,弹簧的弹力F=F浮-G=水gV-物gV=1103 kg/m310 N/kg110-3 m3-0.4103 kg/m310 N/kg110-3 m3=6N。352525VV排25 小明同学在“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验中,他观察到将同一个物体浸没在密度越大的液体中时,弹簧测力计的示数越 。于是他灵机一动在弹簧测力计下挂一个重1.5 N的物块,如图10-2-9甲;当他把物块浸没在水中
41、时,如图乙,弹簧测力计的读数为0.5 N,他就在0.5 N处对应标上1.0 g/cm3的字样;当他把物块浸没在酒精中时,如图丙,应该在弹簧测力计刻度盘的 N处对应标上0.8 g/cm3的字样,聪明的他就将图甲所示装置改装成了一个能测液体密度的密度秤。图10-2-9答案 小 0.7解析 本题通过图示实验解读,考查了“基于实验得出结论”的探究能力,通过实验改装设计,考查了“评估、反思”以及解决实际问题的探究能力。物体浸没在液体中时排开液体的体积和本身的体积相等,所以根据F浮=液gV排可知,将同一个物体浸没在密度越大的液体中时受到的浮力越大,根据F浮=G-F拉可知弹簧测力计的示数越小;当他把物块浸没
42、在水中时,受到的浮力F浮水=G-F拉=1.5 N-0.5 N=1.0 N,根据阿基米德原理得1.0 N=水gV排,当他把物块浸没在酒精中时,F浮酒=酒gV排,可得:F浮酒=0.8 N,此时0.8 g/cm3的字样应标在弹簧测力计的1.5 N-0.8 N=0.7 N 处。1.(2015河北中考)小明利用弹簧测力计测量石块的密度。(水=1.0 g/cm3,g取10 N/kg)(1)用细线将石块挂在弹簧测力计上,弹簧测力计的示数如图甲所示,石块重G=N。(2)将石块浸没在水中,弹簧测力计的示数如图乙所示,石块受到的浮力F浮=N。(3)石块的体积V=cm3。(4)石块的密度石块=g/cm3。【拓展】完
43、成上述实验后,小明又将挂在弹簧测力计下的石块浸没在不同液体中,收集了表中的数据。(1)将表格补充完整。(2)分析上表,小明得出此装置可作“密度计”,此“密度计”的分度值是 。答案(1)4.8(2)2(3)200(4)2.4【拓展】(1)1.45(2)0.05 g/cm3(或50 kg/m3)弹簧测力计示数/N3.22.61.91.2液体的密度/gcm-30.81.11.8解析(1)测力计的分度值为0.1 N,由题图可得石块的重力为4.8 N;(2)石块受到的浮力F浮=G-F=4.8 N-2.8 N=2 N;(3)石块的体积V=V排=210-4 m3=200 cm3;(4)石块的密度石块=2.4
44、103 kg/m3=2.4 g/cm3。【拓展】(1)弹簧测力计示数为1.9 N时,液体的密度为液=1.45103 kg/m3=1.45 g/cm3;(2)弹簧测力计的分度值为0.1 N,则可测出的浮力变化量最小为F浮=0.1 N,故对应密度计的分度值为0=50 kg/m3=0.05 g/cm3。F g浮水332N1 10 kg/10N/kgmmVGgV-434.8N10N/kg2 10 m FgV浮排-434.8N-1.9N10N/kg2 10 m FgV浮排2.(2019广东东莞二模)如图所示,放在水平面上装满水的一溢水杯,水深为20 cm。弹簧测力计挂着重为10 N的物块。现将物块浸没在
45、装满水的溢水杯中,静止后溢出水的质量为0.4 kg(g取10 N/kg)。求:(1)物块所受的浮力是多少?(2)物块的体积是多少?(3)杯底受到的水的压强是多少?答案(1)4 N(2)410-4 m3(3)2 000 Pa解析 本题是一道综合计算题,考查了利用浮力、压强、密度等知识解决实际问题的能力。(1)物块受到的浮力F浮=G排=m排g=0.4 kg10 N/kg=4 N;(2)物块浸没在水中,物块的体积V=V排=410-4 m3;(3)原来溢水杯装满水,水深为20 cm,物块浸没后,溢水杯中水深仍然为20 cm,则杯底受到的水的压强p=水gh=1103 kg/m3 10 N/kg0.2 m=2 000 Pa。F g浮水334N1 10 kg/10N/kgm