1、19.1 认识浮力课前自主预习1.浮力定义:浸在液体中的物体会受到液体 竖直向上 的托力,这个托力就叫做浮力。 方向:总是竖直向上的。2.浮力产生的原因浮力是由于液体对物体向上和向下的 压力差 产生的。 3.影响浮力大小的因素浸在液体中的物体受到浮力的大小,跟物体浸入液体的 体积 有关,跟液体的 密度 也有关;全部浸没在同种液体中的物体,所受浮力则跟物体浸入液体中的 深度 无关。 知识要点基础练知识点1 浮力1.一块橡皮掉入盛有水的烧杯中,它所受到的浮力的施力物体是 水 ,浮力的方向是 竖直向上 。 2.下列没有受到浮力作用的是 (C)A.浮在死海水面上的人2B.在水中上升的乒乓球C.深入河底
2、的桥墩D.深海潜游的鲸鱼知识点2 浮力产生的原因3.如图所示,将两端蒙上绷紧程度相同的橡皮膜的玻璃圆筒浸没在水中,当玻璃圆筒沿水平方向放置时,水对玻璃圆筒两端的橡皮膜的压力 F左 和 F右 的大小关系是 F左 = F右 (选填“ ”“=”或“ F向下 (选填“ ”“=”或“ ”);通过以上探究可知,浮力的产生原因是 浸在液体中的物体的上、下表面存在压力差 。 4.一物块浸没在液体中,受到液体对它向上、向下的压力分别为15 N、5 N,则其受到的浮力的大小为 (B)A.5 N B.10 N C.15 N D.20 N知识点3 影响浮力大小的因素5.某同学按照如图所示的操作探究影响浮力大小的因素。
3、(1)物体受到的重力为 4 N; (2)物体全部浸没在水中时受到的浮力为 1 N; (3)由 C、D 两图可得出结论:物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关; (4)由D、E两图可知:浸在液体中的物体受到的浮力大小与液体的 密度 有关。 3综合能力提升练6.如图所示,当向两端开口的容器内注水时,乒乓球 不会 浮起来,这是因为乒乓球的上、下表面 不会 (均选填“会”或“不会”)受到液体向上的压力差。 7.某长方体物块悬挂在弹簧测力计下,静止在空气中时,测力计的示数为10 N;若该物块的一半浸在水中时,测力计的示数变为5.1 N(如图所示),则此时物块所受水的浮力为 4.9 N。 8.如图
4、所示,重为 G的金属块 A静止在水面下,弹簧测力计的示数为 F(F不为0)。当剪断连接金属块与测力计的细线时,金属块所受合力的大小为 (D)A.G-F B.G+FC.G D.F9.如图所示的容器中,底部和侧壁分别有木塞 a和 b,且 a、 b在水中的体积相等,则 (C)4A.a受到的浮力较大B.a、 b受到的浮力相等C.只有 a木塞受到的浮力为零D.a、 b木塞受到的浮力均为零【变式拓展】如图所示, Q为铜制零件,其上部为边长 L=0.2 m的立方体,下部为边长 l=0.1 m的立方体。 Q的下表面与容器底部黏合,且水面恰好与 Q上表面相平,则零件所受的浮力为( g取10 N/kg) (C)A
5、.0 N B.20 NC.60 N D.80 N10.下列关于浮力的说法正确的是 (D)A.浮力都是由水产生的B.只有液体才能产生浮力的作用C.在不同液体中,浮力的方向会不同D.浮力方向与重力方向相反11.两手分别拿着一个小木块和一个大一点的石块并使它们浸没在水中,同时松手,小木块上浮,石块下沉。比较松手后两者所受的浮力 (B)A.木块所受的浮力大5B.石块所受的浮力大C.两者所受的浮力一样大D.条件不足,无法比较12.在做“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验时,同学们先提出了如下猜想:猜想A:可能与物体浸没在液体中的深度有关;猜想B:可能与液体的密度有关;猜想C:可能与物体浸在液体中的体积
6、有关。为了验证上述猜想,同学们利用一个物体、弹簧测力计、水、盐水和细线,做了如图所示的实验。(1)通过实验a和c可知,物体浸没在水中时受到的浮力大小是 2 N; (2)通过分析比较所有实验,可以验证猜想 A (选填“A”“B”或“C”)是错误的,而其他猜想是正确的; (3)该实验探究主要运用的科学探究方法是 控制变量法 。 13.在探究“影响浮力大小的因素”这一问题时,请你根据如图所示的实验操作,从中选出一些图,针对某一个因素进行研究,并说明你的探究结果。6(1)探究的因素是 浮力大小与物体排开液体的体积的关系 ,选用的图是 (或) (填图的序号); (2)小明想探究“物体受到的浮力与其形状是
7、否有关”,他找来薄铁片、烧杯和水进行实验,实验步骤如下:步骤一:将铁片放入盛水的烧杯中,铁片下沉至杯底;步骤二:将铁片先弯成“碗状”再放入水中,它漂浮在水面上。通过分析可知,第一次铁片受到的浮力 小于 (选填“大于”“等于”或“小于”)第二次铁片受到的浮力; 小明得出:物体受到的浮力与其形状有关,小明得出错误结论的原因是他只关注了铁片 形状 的改变,忽视了铁片 排开水的体积 的改变对浮力大小的影响。 19.2 阿基米德原理课前自主预习1.阿基米德原理内容:浸在液体里的物体受到竖直向上的浮力,浮力的大小等于被物体排开的液体的 重力 。 公式: F浮 =G排 = 液 gV排 。注意:(1)浮力的大
8、小只跟液体密度和物体排开液体的体积有关,与其他因素无关;(2)阿基米德原理不仅适用于液体,也适用于气体。2.阿基米德原理的应用根据 F浮 = 液 gV排 ,若已知 F浮 、 液 、 V排 其中任意两个量,即可求第三个未知量。知识要点基础练知识点1 阿基米德原理1.中国核潜艇在捍卫中国领海过程中发挥了巨大作用。为了执行任务,当它从长江潜入到东海时,假设潜入深度不变,则所受浮力 变大 ,潜艇机身所受的液体压强 变大 (均选填“变大”“变小”或“不变”)。 22.质量为0.6 kg的木块漂浮在水中,木块所排开水的质量为 0.6 kg;若该木块漂浮在酒精中( 酒精 F2F3F4B.F1-F2=F3-F
9、4C.F1+F2=F3+F4D.F1-F3=F4-F2知识点2 阿基米德原理的应用4.许多轮船都有排水量的标记,“青岛号”导弹驱逐舰满载时的排水量是4800 t,表示它满载时浮在海面上排开的海水质量是4800 t,此时驱逐舰所受的浮力是 4.810 7 N(g取10 N/kg)。 5.弹簧测力计下挂一重为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,若将金属块全部浸入水中且未碰到容器底部,则测力计的示数为 (A)A.2 N B.4 NC.6 N D.8 N 综合能力提升练6.某载人气球的体积为620 m 3,设地面附近空气密度为1.3 kg/m3,则这个气球在
10、地面附近受到的空气浮力为 8060 N( g取10 N/kg)。 37.如图所示,将重力为20 N的物体浸没在水中,物体排开水的体积为210 -3m3,则物体受到的浮力为 19.6 N;增大物体在水中的深度,它受到的浮力将 不变 (选填“变大”“不变”或“变小”)。 8.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,然后将两球完全浸没在水中,此时两球所受浮力之比为 52 ,两弹簧测力计的示数之比为 58 。 9.一正方体物块在弹簧测力计的作用下,下表面与水面刚好接触,如图甲所示。从此处匀速下放物块,物块始终未与杯底接触。图乙是物块下降过程中所受浮
11、力 F浮 与物块下表面浸入液体深度 h的关系图像,图丙是物块下降过程中所受拉力 F与物块下表面浸入液体深度 h的关系图像。若 F1=F2,则物块所受重力 G= 2 F1,密度为 210 3 kg/m 3。 10.如图所示,将一个生鸡蛋放入盛有清水的烧杯中,然后逐渐向水里添加食盐并轻轻搅动,观察发生的现象。下列大致反映鸡蛋所受浮力的大小 F浮 与液体密度 液 关系的图像是 (C)11.用图中实验装置验证阿基米德原理,当物块浸入溢水杯时,水会流入空桶中,下列说法正确的是 (D)4A.实验前溢水杯未装满水,对实验结果没有影响B.物块浸入水中越深,水对溢水杯底部的压强越大C.物块浸入水中越深,左侧弹簧
12、测力计的示数越大D.通过计算可知,实验所用物块的密度为210 3 kg/m312.小强为了“探究浮力的大小跟排开的液体所受重力的关系”,做了如下的实验:(1)你认为最合理的实验顺序是 DABC ; (2)通过实验得到的结论是浸在液体中的物体,所受浮力的大小等于 物体排开的液体所受到的重力 ; (3)请你指出实验中的注意事项(写出一条即可): 物体要缓慢浸入水中(合理即可) 。 13.如图甲所示,弹簧测力计下面挂一实心圆柱体,将圆柱体从盛有水的容器上方离水面某一高度处缓缓下降(其底面始终与水面平行),使其逐渐浸没入水中某一深度处。图乙是整个过程中弹簧测力计的示数 F与圆柱体下降高度 h的关系图像
13、(忽略液面变化, g=10 N/kg),求:(1)圆柱体浸没时受到的浮力;(2)圆柱体的密度;(3)圆柱体在刚浸没时下表面受到的水的压强。5解:(1)由图乙可知,当 h=0时,弹簧测力计示数为12 N,此时圆柱体处于空气中,圆柱体重力 G=F拉 =12 N圆柱体完全浸入水中受到的拉力 F=4 N圆柱体浸没时受到的浮力F浮 =G-F=12 N-4 N=8 N(2)由 F浮 = 水 gV排 得圆柱体完全浸入水中时排开水的体积V排 = =810-4 m3浮水 =8 1103/310 /圆柱体的质量 m= =1.2 kg= 12 10 /圆柱体的密度 = =1.5103 kg/m3排 =1.2 810
14、-43(3)由图乙可知,圆柱体在刚浸没时,物体在水中共下降4 cm,忽略液面变化,则下表面所处的深度h=4 cm=0.04 m因此圆柱体在刚浸没时下表面受到的水的压强p= 水 gh=1.0103 kg/m310 N/kg0.04 m=400 Pa1第1课时 物体的浮沉条件课前自主预习物体的浮沉条件(1)当物体受到的浮力 F浮 大于 物重 G时,浸在液体中的物体就会上浮;当物体受到的浮力 F浮 小于 物重 G时,浸在液体中的物体就会下沉;当物体受到的浮力 F浮 等于 物重 G时,物体悬浮在液体中或漂浮在液面。 (2)浸在液体中的物体,其浮沉也取决于液体密度 液 和物体密度 物 的关系:当 液 物
15、 时,物体上浮;当 液 = 物 时,物体悬浮在液体中;当 液 GB.茄子上浮过程中, F浮 GD.茄子漂浮在水面时, F浮 ”“=”或“”)。已知乒乓球最终漂浮在水面时排开水的体积为3 cm3,则乒乓球的质量是 3 g( g=10 N/kg)。 10.两个完全相同的容器中分别盛有 A、 B两种液体,将两个完全相同的小球分别放入容器中,当两球静止时,液面相平,两球所处的位置如图所示。此时小球在 A液体中受到的浮力 等于 小球在 B液体中所受的浮力, A液体对容器底的压强 大于 (均选填“大于”“小于”或“等于”) B液体对容器底的压强。 11.在水中,鱼、漂浮的木头、静止在水底的石头的位置如图所
16、示,下列说法正确的是 (C)A.水对石头的压强比对木头的小4B.木头受到的浮力大于它自身的重力C.鱼受到的浮力等于它排开水的重力D.石头受到的浮力等于它自身的重力12.如图所示,将边长为10 cm的正方体木块放入装有某种液体的圆柱形容器中,木块静止时,有 的体积露出液面,此时14液面比放入木块前升高了2 cm,容器底部受到的压强变化了160 Pa( g取10 N/kg),则下列判断错误的是 (D)A.液体的密度是0.810 3 kg/m3B.木块的密度是0.6 g/cm 3C.木块受到的浮力是6 ND.使木块完全浸没需要向下的大小为4 N的压力13.端午节煮咸鸭蛋时,小明发现煮熟后的咸鸭蛋有的
17、沉在水底,有的浮在水面(如图所示)。若咸鸭蛋甲、乙的体积相同,则下列分析合理的是 (D)A.甲的质量比乙大 B.甲受到的浮力比乙大C.甲的密度比乙大 D.甲受到的浮力比乙小14.小明学习了浮力的相关知识后,想探究钢铁制成的轮船为什么会漂浮在水面上。他用橡皮泥、烧杯、水、小石块、针等器材进行探究,步骤如下:(1)他将橡皮泥捏成一团放入盛水的烧杯中,发现橡皮泥下沉,然后他把橡皮泥取出,捏成船状放入水中,“船”漂浮在水面。此时“船”受到的浮力 等于 重力,与橡皮泥下沉时相比,“船”排开水的体积 变大 (选填“变大”“变小”或“不变”); 5(2)他在“船”中放入一个小石块,“船”仍然漂浮在水面,与步
18、骤(1)中“船”漂浮时相比,此时“船”所受的浮力 变大 (选填“变大”“变小”或“不变”); (3)他用针在“船”底扎了一个小孔,水逐渐进入“船”内,过了一会儿,水没过“船”,“船”受到的浮力 小于 重力,所以“船”下沉。通过上述探究,小明明白了轮船采用“空心”的办法增大浮力,从而浮在水面上的道理。 15.如图,密度为0.410 3 kg/m3、体积为10 -3 m3的正方体木块,用一条质量可忽略不计的细绳系住,绳的两端分别系于木块底部中心和容器底部中心,绳子的长度为15 cm,细绳可承受的最大拉力为6 N, g=10 N/kg。开始时,容器内有一定量的水,木块处于漂浮状态,但细绳松软。(1)
19、求木块的质量、重力及此时木块受到的浮力;(2)当向容器中注水,直到细绳对木块的拉力达到最大值,在细绳断裂前的一瞬间停止注水,则此时木块浸入水中的体积为多大?(3)绳子断开瞬间容器底部受到的水的压强是多大?解:(1)根据 = 可得,木块的质量m=V =0.4103 kg/m310-3 m3=0.4 kg木块的重力 G木 =mg=0.4 kg10 N/kg=4 N木块处于漂浮状态,所以此时木块受到的浮力F浮 =G木 =4 N(2)绳子拉力最大时,木块受力平衡,则F浮 = 水 gV排 =G木 +F绳6此时木块浸入水中的体积V排 = =110-3 m3木 +绳水 =4 +6 1103/310 /(3)
20、由于 V排 =V,说明木块刚好浸没时细绳的拉力达到最大值,正方体木块的体积为10 -3 m3,则正方体木块的边长为0.1 m,所以当细绳断裂时,木块浸入水中的深度h浸 =0.1 m绳子断开瞬间,容器中水的深度h=L绳 +h浸 =0.15 m+0.1 m=0.25 m此时容器底部受到的水的压强p= 水 gh=1103 kg/m310 N/kg0.25 m=2.5103 Pa1第2课时 浮沉条件在技术上的应用课前自主预习1.潜艇原理:潜艇是通过改变自身 重力 的方法来控制浮沉的。 浮沉的方法:(1)打开进气阀门,使高压空气进入潜艇两侧的水舱,将水排出,艇重变小,潜艇 上浮 ;(2)水舱里没有水,潜
21、艇浮在水面上;(3)打开进水阀门,使水流进水舱,艇重变大,潜艇 下沉 ;(4)当潜艇的水舱中充入适量的水时,浮力和重力相等,潜艇就能悬浮在水中,并做水下航行了。 2.气象探测气球原理:球内充有密度比空气小得多的氢气,气球升空后,利用控空仪进行工作。3.浮筒原理:利用浮筒打捞沉船时,先在浮筒内注满水,并将其固定在沉船上,再将浮筒中的水排出,使沉船和浮筒所受的重力 小于 浮力,沉船就会在水中上浮。 知识要点基础练知识点1 潜艇1.如图所示,潜艇能够上浮和下沉是通过改变 自身重力 实现的;潜艇在上浮过程中,未露出水面之前,所受的浮力将 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”)。 知识点2 气象探测气
22、球2.气球是利用空气的 浮力 升空的。气球里充的是 密度 小于空气的气体,如氢气、氦气或热空气等。 23.下列的四个场景中,主要依靠空气浮力而“飞天”的是 (C)A.翟志刚太空“行走”B.李宁点燃奥运火炬C.热气球冉冉升空D.人造卫星升空知识点3 浮筒4.人们常用“浮筒打捞法”打捞沉船,做法是将几个灌满水的浮筒沉到水底并拴在沉船两侧,把空气压进浮筒,将浮筒里的水排出,沉船随着浮筒一起上浮,下列说法正确的是 (B)A.沉船在河底时受到的浮力等于其重力B.浮筒充满气后受到的浮力大于其重力C.沉船在水面下上浮时受到的浮力逐渐变小D.船和浮筒浮在水面时受到的浮力大于其重力综合能力提升练5.现有一艘潜艇
23、,当其静止在水面上时,受到的浮力 等于 重力(选填“大于”“等于”或“小于”),在水面下10 m深处的艇底受到海水的压强为 1.0105 Pa( 海水 =1.0103 kg/m3,g=10 N/kg)。 6.如图所示为小华制作的一个简易密度计。她选择一根长为16 cm的饮料吸管,将一些铜丝从下端塞入并用石蜡封口,使吸管在液体中漂浮时能保持在 竖直 方向。把此密度计放入水中,露出液面的长度是7.9 cm,再将其放入某液体中,露出液面的长度是7 cm,则此液体的密度为 0.910 3 kg/m 3。 37.一气球下面挂一重物,恰好静止在距水面 h的水中,若将它们向上提升一小段距离(两者始终未露出水
24、面),则它们将 (A)A.上升 B.下降C.静止不动 D.无法判断8.如图所示是由装着部分水的烧瓶做成的一种潜艇模型,通过胶管从烧瓶中吸气或向烧瓶中吹气就可以使烧瓶下沉、上浮或悬浮。当烧瓶处于悬浮状态时,若向烧瓶中吹气,烧瓶将会(D)A.上浮,它受到的浮力增大B.下沉,它受到的浮力减小C.下沉,它受到的浮力不变D.上浮,它受到的浮力不变9.打捞江底的沉船时,下列采取的措施中不合理的是 (B)A.使沉船与水底淤泥尽量分离B.江水越深,所用浮筒的体积越大C.清除沉船中的泥沙,使船变轻D.将浮筒与船绑在一起,再排出浮筒内的水10.当潜水器从水面缓慢下潜至水面下一定深度处悬停时,下列关于潜水器的说法正
25、确的是(C)A.潜水器是靠改变受到的浮力来实现下潜的B.下潜过程中,水对它的压强不变C.悬停时受到的重力和浮力是一对平衡力4D.下潜过程中受到的浮力一直在变大11.将适量的橡皮泥黏在铅笔的一端(能使铅笔竖直浮在液体中),就制成了一个土仪器。将它分别放到盛有不同液体的杯中,静止时的情景如图所示。对于这个土仪器所运用的知识或用途,下列说法中不正确的是 (D)A.运用了二力平衡的知识B.运用了物体的漂浮条件C.用它可以比较不同液体密度的大小D.用它可以测量不同液体的密度大小12.关于物体沉浮条件及应用实例,下列分析合理的是 (A)A.浮船在打捞沉落江底的万斤大铁牛的过程中,浮船的吃水深度不变B.地面
26、上固定的热气球体积变大,受到空气的浮力不一定变大C.相同质量的木船和钢船在水面漂浮,钢船所受的浮力大于木船所受的浮力D.在水中上浮的物体受到浮力的作用,下沉的物体不受浮力的作用13.用浮筒打捞沉船时,一只浮筒的体积是2 m 3,充满压缩空气后,浮筒和气总重为2450 N,g取10 N/kg。(1)求一只浮筒沉入水中后受到的浮力;(2)求一只浮筒能打捞起的物体的重力;(3)如果一条沉船重为2.4510 5 N,则需几只浮筒才能把它打捞上来?解:(1)一只浮筒沉入水中后排开水的体积V排 =V=2 m3受到的浮力 F浮 = 水 V排 g=1.0103 kg/m32 m310 N/kg=2104 N5
27、(2)一只浮筒能打捞起的物体的重力G=F浮 -G0=2104 N-2450 N=17550 N(3)需要的浮筒数n= 13.96( 只)船=2.4510517550故需要14只浮筒。14.半潜船是通过压水舱的吸水和排水,实现其上浮和半潜的(甲板潜入水中)。现有一艘质量为410 4 t的半潜船前去执行运输一艘受损船舶的任务( 海水 1.010 3 kg/m3,g=10 N/kg)。(1)如图甲所示,当该半潜船不装货物,且压水舱不吸水时,受到的浮力有多大?(2)当压水舱吸水时,半潜船下沉,实现半潜的情景如图乙所示。将受损船舶移动到半潜船甲板上方后,半潜船通过排水上浮,当压水舱中剩余海水的体积减为3
28、10 3 m3时,半潜船浸入海水中的体积为510 4 m3,这时甲板已完全露出水面,如图丙所示,则其运输的船舶的质量是多少?解:(1)此时半潜船受到的浮力F浮 =G船 =m船 g=4104103 kg10 N/kg=4108 N(2)当半潜船浸入海水中的体积为510 4 m3时,半潜船受到的浮力F浮 = 海水 gV排 =1.0103 kg/m310 N/kg5104 m3=5108 N压水舱中海水的重力G海水 = 海水 gV海水 =1.0103 kg/m310 N/kg3103 m3=3107 N其运输的船舶的重力G运 =F浮 -G海水 -G船 =5108 N-3107 N-4108 N=71
29、07 N6其运输的船舶的质量m= =7106 kg运=710710/19.4 神奇的升力课前自主预习1.流体的压强与流速的关系流体:水、空气等都具有 流动性 ,统称为流体。 流体压强与流速的关系:流速大的地方,压强 小 ;流速小的地方,压强 大 。 2.升力的产生飞机前进时,机翼与周围的空气发生相对运动,相当于气流迎面流过机翼。气流被机翼分成上下两部分,由于机翼横截面的形状不对称(上凸下平),在相同时间内,机翼上方气流通过的路程较长,因而速度较大,它对机翼的压强较小;下方气流通过的路程较短,因而速度较小,它对机翼的压强较大,因此在机翼的上下表面存在 压强差 ,这样就产生了向上的升力。 知识要点
30、基础练知识点1 流体的压强与流速的关系1.如图所示,小明沿纸条上方吹气,纸条会向上飘,说明 气体流速增大,压强减小 。 2.下列不能用“流体压强与流速的关系”解释的是 (D)2A.两船并行,造成相吸相撞B.室外有风时,窗帘飘到窗外C.台风刮过,屋顶被掀起D.深海潜水员要穿特制“抗压服”知识点2 升力的产生3.关于飞机的升力,下列说法正确的是 (C)A.升力是由于飞机发动机转动产生的B.升力是由于飞机排气管向后排气产生的C.升力是由于机翼上下表面存在压强差产生的D.升力是由于飞机受到的浮力大于重力产生的综合能力提升练4.行驶中的汽车,车窗紧闭,当打开天窗时,天窗外空气的流速 大于 车内空气的流速
31、,天窗外空气的压强 小于 (均选填“大于”“等于”“小于”)车内空气的压强,所以车内空气被“抽”到车外。 5.利用如图所示的装置可探究机翼升力产生的原因。将压强计的两端分别置于机翼模型的上、下表面附近,当鼓风机没有开启时,根据 连通器 原理,U形管两侧液面相平;当鼓风机向模型左端吹气时,可观察到 压强计两侧液面出现高度差 的现象,说明了 模型上方流速大,压强小 。 6.如图所示,沿 B管向左快速吹气时, A管中的水面将 上升 ,这是因为 A管上方空气 流速大,压强小 。 37.下列各个现象的原理主要应用“压强与流速的关系”的是 (C)8.我国已制造出速度更快的高速列车,其运行速度可达350 k
32、m/h。这种列车进站速度要比普通列车大一些,为避免候车乘客被“吸”向列车的事故发生,站台上的安全线与列车的距离也要更大些。这是因为列车进站时车体附近 (A)A.气流速度更大、压强更小B.气流速度更大、压强更大C.气流速度更小、压强更大D.气流速度更小、压强更小9.一辆轿车在水平平直公路上高速行驶时,下列说法正确的是 (B)A.轿车上表面空气流速小,压强大B.轿车上表面空气流速大,压强小C.轿车对地面的压力等于重力D.轿车行驶过快,可能飞离地面10.你是否有过这样的经历:撑一把雨伞行走在雨中,如图所示,一阵大风吹来,伞面可能被向上“吸”而发生形变,下列有关这一现象的解释正确的是 (B)4A.伞上
33、方的空气压强大于下方B.伞上方的空气流速大于下方C.伞受到的空气浮力变大D.伞上方的空气流速小于下方11.如图所示的装置可以用来探究液体压强与流速的关系,打开阀门,水流经该装置时,可观察到 a、 b两管口均有水喷出,下列说法正确的是 (D)A.a处流速快,水喷得较高B.b处流速慢,水喷得较低C.a、 b两处水喷得一样高D.水的流速越快,压强越小12.【探究目的】初步了解流体的压强与流速的关系。【提出问题】气体的压强是不是与气体的流速有关系?【设计实验和进行实验】如图所示,取两张白纸,让其平行地自然下垂,向两纸中间用力吹气,观察到的现象是 两张自然下垂的纸会向中间靠拢 。 【分析和论证】通过本实
34、验可以得出的初步结论是 气体的压强与气体的流速有关系,气体的流速越大,压强越小 ; 5【评估与交流】请你联系实际,举出两个生产、生活中与此知识有关的实例: 飞机 、 水翼船(合理均可) 。 13.小明准备了两个塑料瓶盖、两张纸条、一个注射器、半盆水,他想要利用这些器材探究流体流速与压强的关系,请你帮他选择合适的器材,写出必要的实验步骤及观察到的实验现象并总结结论。(1)写出你选择的器材;(2)简述实验步骤;(3)简述实验现象及结论。解:(1)两个塑料瓶盖、注射器、半盆水;(2)将两个塑料瓶盖放入水中;用注射器对准两瓶盖之间快速喷水。(3)实验现象:喷水时,两个瓶盖相互靠近。结论:流体流速越大的
35、地方,压强越小。1专题训练(四) 浮力的实验和计算浮力的实验与计算是中考的重点与难点,题型涉及填空题、实验题、计算题。一般结合密度、二力平衡等相关知识考查。类型1 探究影响浮力大小的因素1.同学们用塑料瓶和细沙等实验器材探究“影响浮力大小的因素”。他们根据生活经验提出了如下三种猜想,并举出了相应的实例:猜想一:浮力的大小与物体的密度有关,实例:铁块可以在水中下沉,木头可以浮在水面上;猜想二:浮力的大小与液体的密度有关,实例:鸡蛋可以在水中下沉,在盐水中可以浮起来;猜想三:浮力的大小与浸入液体的深度有关,实例:在游泳池里,人越往下蹲,感觉到水向上托自己的力越大。为了验证以上猜想是否正确,同学们选
36、择了装入细沙的塑料瓶和其他实验器材进行探究,实验过程如图所示。2(1)根据实验步骤c和d可以验证猜想三是 错误 (选填“正确”或“错误”)的; (2)要验证猜想一是否正确,可以在塑料瓶中 添加一些细沙 (需要重新进行a实验)后再进行探究; (3)同学们讨论认为,猜想一和猜想二中的实例反映了物体的沉与浮可能与密度有关,要选用一个能漂浮在图e中盐水上的物体时,物体的密度应小于 1.1 g/cm3(计算结果保留一位小数)。 类型2 探究浮力的大小与排开液体的重力的关系2.如图是小宇同学“探究浮力的大小”的实验装置及实验过程。【实验预备】(1)弹簧测力计的量程是 05 N; (2)弹簧测力计的分度值是
37、 0.2 N; 【收集数据】(1)比较甲、丙可以求出物体受到的浮力等于 1 N; (2)比较乙、丁可以求出 物体排开液体的重力 等于1 N; 【实验结论】比较【收集数据】中(1)、(2)的结果可以得出结论:浸在液体里的物体受到 竖直向上 (填方向)的浮力,浮力的大小等于 物体排开液体的重力 ,这就是著名的 阿基米德 原理。 【实验评估】为减少误差,要求在浸入被测物体前,溢水杯中的水面必须 与溢水口相平 。 类型3 利用浮力测密度3.小明发现橙子放入水中会下沉,于是想办法测量它的密度。3(1)将托盘天平放在水平桌面上,将标尺上的游码移至零刻度线处,调节平衡螺母,直到指针指在 分度盘的中央 ; (
38、2)用天平测量橙子的质量,天平平衡时砝码和游码的位置如图所示,橙子的质量为 162 g,小明利用排水法测得橙子的体积为150 cm 3,则橙子的密度为 1.0810 3 kg/m 3; (3)做实验时,小明若先用排水法测出橙子的体积,再用天平测出橙子的质量,这样测得的密度值将比真实值 大 (选填“大”或“小”); (4)小亮不用天平,利用弹簧测力计、细线、盛有水的大烧杯等器材也测出了橙子的密度。请你将他的测量步骤补充完整,已知水的密度为 水 。用弹簧测力计测出橙子的重力 G; 将橙子浸没在水中,读出弹簧测力计的示数 F ; 橙子密度的表达式为 橙 = 水 (用测出的物理量和已知量的字母表示)。
39、 -类型4 浮力的计算4.如图a所示,一长方体木块质量为0.12 kg,高为4.0 cm;将木块平稳地放在水面上,静止时木块露出水面的高度为2.0 cm。如图b所示,利用金属块和细线,使木块浸没水中且保持静止状态。 g取10 N/kg,求:(1)木块的密度 木 ;(2)细线对木块的拉力 F。a b解:(1)因木块漂浮时,受到的浮力和自身的重力相等,即 F浮 =G木由 F浮 = 水 gV排 和 F浮 =G木 =m木 g= 木 V木 g可得4 水 gV排 = 木 V木 g由题意可知,木块排开水的体积 V排 = V木12则木块的密度 木 = 水 = 水 = 1.0103 kg/m3=0.5103 k
40、g/m3排木 12 12(2)由 F浮 =gV 排 可得,木块完全浸没时受到的浮力F浮 =2F浮 =2G木 =2m木 g因木块在水中静止时处于平衡状态,木块受到竖直向上的浮力、竖直向下的拉力和重力,由力的平衡条件可得 F浮 =G木 +F则细线对木块的拉力F=F浮 -G木 =2m木 g-m木 g=m木 g=0.12 kg10 N/kg=1.2 N5.小金学了浮力的知识后,想制造一台浮力秤,他将一段密度为0.510 3 kg/m3、粗细均匀的木料先进行不吸水处理,再将其竖立水中,如图所示。这段木料长为40 cm,横截面积为0.1 m 2,其上表面可以作为秤盘( g=10 N/kg),问:(1)质量
41、为0的刻度线的位置在哪里?(2)距离上表面10 cm处的刻度对应的质量为多少?解:(1)木料的体积 V=Sh=0.1 m20.4 m=0.04 m3由 = 得木料的质量m0=V =0.5103 kg/m30.04 m3=20 kg木料处于漂浮状态,浮力等于重力,即5F浮 =G=m0g=20 kg10 N/kg=200 N排开水的体积V排 = =0.02 m3浮水 =200 1.0103/310 /没入水中的高度 h0= =0.2 m排=0.0230.12因为木料上没有放物体,故浮力秤的0刻度线在距木料下表面0.2 m处。(2)距离上表面10 cm处时,浮力秤受到的浮力F浮 = 水 gV排 =1
42、.0103 kg/m310 N/kg(0.4 m-0.1 m)0.1 m2=300 N物体的重力 G物 =F浮 -G=300 N-200 N=100 N物体的质量 m物 = =10 kg物=100 10/6.如图所示,将边长为5 cm的实心正方体木块轻轻地放入装满水的溢水杯中,木块静止时从杯中溢出水的质量为0.1 kg(g取10 N/kg)。求:(1)木块受到的浮力;(2)木块的密度;(3)木块下表面受到水的压强。解:(1)木块受到的浮力F浮 =G排 =m排 g=0.1 kg10 N/kg=1 N(2)正方体木块的体积 V木 =(0.05 m)3=1.2510-4 m36因为木块漂浮,所以 G
43、木 =F浮 =1 N因为 G木 =m木 g= 木 V木 g所以木块的密度 木 = =0.8103 kg/m3木木 =1 10/1.2510-4 3(3)由于木块漂浮,根据浮力产生的原因可知,木块下表面受到的水的压力 F=F浮 =1 N木块的底面积 S=(0.05 m)2=0.0025 m2木块下表面受到水的压强p= =400 Pa= 1 0.002527.如图甲所示,一个边长为1 m的正方体物体静止在湖底,上表面离水面深度为 h。现用一根粗细和重力不计的绳子将该物体从湖底竖直向上拉,直至完全拉出水面。在整个拉动过程中物体始终保持0.1 m/s的速度匀速运动,拉力的大小随时间变化的关系如图乙所示
44、( g=10 N/kg)。求:(1)物体在露出水面前受到的水的浮力;(2)物体的密度;(3)物体静止在湖底时上表面受到的水的压力。解:(1)物体的体积 V=1 m3物体在露出水面前排开水的体积 V排 =V=1 m3则物体在露出水面前受到的水的浮力F浮 = 水 gV排 =1.0103 kg/m310 N/kg1 m3=1104 N7(2)由图像可知,将物体完全拉出水面时的拉力F=G=3104 N由 G=mg可得物体的质量m= =3103 kg=310410 /物体的密度 = =3103 kg/m3=3103(1 )3(3)由图乙可知,物体从湖底上升至其上表面到达水面用时30 s,故物体静止在湖底
45、时其上表面所处的深度h=vt=0.1 m/s30 s=3 m物体静止在湖底时上表面受到的水的压强p= 水 gh=1.0103 kg/m310 N/kg3 m=3104 Pa物体上表面的面积 S=1 m2由 p= 可得,物体静止在湖底时上表面受到的水的压力 F=pS=3104 Pa1 m2=3104 N1浮力与升力易错强化练易错点1 判断浮力的大小1.如图所示,甲、乙、丙是体积相同而形状不同的铝块、铁块、铜块,当它们浸没在水中时,受到浮力最大的是 (D)A.甲 B.乙C.丙 D.一样大2.将一只玩具青蛙放入水中,它能漂浮于水面;把它放入另一种液体中,它却沉入底部,则在这两种情况下,这只玩具青蛙受
46、到的浮力大小相比 (A)A.在水中受到的浮力较大B.在液体中受到的浮力较大C.受到的浮力一样大D.无法比较易错点2 产生浮力的原因3.如图所示,体积相同的两圆锥体浸入水中,则两圆锥体受到的水的压力差相比 (C)A.底面朝下的锥体受到的压力差较大B.底面朝上的锥体受到的压力差较大C.一样大D.无法确定24.如图所示, a、 b是能自由移动的物体, c、 d是容器自身凸起的一部分,现往容器里注入一些水,则下列说法错误的是 (C)A.a物体一定受浮力作用B.b物体一定受浮力作用C.c部分一定受浮力作用D.d部分一定受浮力作用易错点3 物体的浮沉条件5.一质量均匀的物体悬浮于某种液体中,如果此物体被截
47、成大小不等的两块,则 (B)A.大块下沉,小块上浮B.大、小两块都悬浮在液体中C.大、小两块都上浮D.大、小两块都下沉易错点4 浮力、压强的综合判断6.如图所示,水平桌面上有两个相同的烧杯,分别盛有质量相等的甲、乙两种液体。将材料相同的 a、 b两个实心球分别放入甲、乙两种液体中, a球体积大于 b球体积。静止时, a球漂浮在液面上, b球悬浮在液体中, a、 b两球受到的浮力分别为 F甲 、 F乙 ,甲、乙两种液体对烧杯底的压强分别为 p甲 、 p乙 ,则 (D)A.F甲 =F乙 ,p甲 =p乙 B.F甲 =F乙 ,p甲 p乙C.F甲 F乙 ,p甲 =p乙 D.F甲 F乙 ,p甲 p乙37.
48、如图所示,将苹果和梨子放入水中后,苹果漂浮,梨子沉底。若苹果的质量、体积及受到的浮力分别为 m1、 V1和 F1,梨子的质量、体积及受到的浮力分别为 m2、 V2和 F2,则下列判断正确的是(C)(1)若 m1m2,则 F1一定小于 F2(2)若 m1=m2,则 F1一定大于 F2(3)若 V1=V2,则 F1一定小于 F2(4)若 V1V2,则 F1一定大于 F2A.(1)(3) B.(1)(4) C.(2)(3) D.(2)(4)1浮力与升力章末小结与提升 浮力 定义:浸在液体中的物体会受到液体竖直向上的托力,这个托力就叫做浮力 产生原因:浮力是由于液体对物体向上和向下的压力差产生的影响浮
49、力大小的因素:浮力的大小只与 液体的密度 和 物体浸入液体中的体积 有关 阿基米德原理 内容:浸在液体里的物体受到竖直向上的浮力,浮力的大小等于被物体 排开的液体的 重力 公式: 浮 =排 =液 排应用:独木舟、轮船等 研究物体的浮沉条件 物体的浮沉条件 浮 物 时,物体上浮浮 G F浮 物 液 物 液 = 物 液 物典例1 一物块轻轻放入盛满水的大烧杯中,静止后有76 g水溢出,将其轻轻放入盛满酒精的大烧杯中,静止后有64 g酒精溢出,酒精的密度是0.810 3 kg/m3,则物块的密度是 ( )2A.1.2103 kg/m3 B.0.95103 kg/m3C.0.90103 kg/m3 D
50、.0.84103 kg/m3【解析】由题中条件及 V排 = 可求出物块在水中和酒精中排开液体的体积分别为76 浮液 cm3、80 cm 3,因为76 cm 3小于80 cm3,所以物块在水中一定是漂浮的,由漂浮条件可知物体所受重力 G物 =F浮(水) =m排(水) g=0.76 N,在酒精中所受浮力 F浮(酒精) =m排(酒精) g=0.64 N,由浮沉条件可知物块在酒精中是沉底的,即被浸没,所以 V物 =V排 =80 cm3。由上述分析可知 G物 =0.76 N,所以 m物 = =0.076 物kg,由密度公式 = 可求出物块密度为0.9510 3 kg/m3,B项正确。【答案】 B二、计算
51、浮力的常用方法压力差法浮力等于液体对浸在液体中的物体向上和向下的压力差: F浮 =F向上 -F向下称重法用弹簧测力计测出物体在空气中的示数 G物 和物体浸入液体后的示数 F示 ,两者之差即为物体所受的浮力: F=G物 -F示公式法F浮 =G排 = 液 gV排 ,此公式既适用于液体,又适用于气体平衡法F浮 =G物 ,只适用于漂浮或悬浮,需要注意的是物体漂浮时,物体排开液体的体积小于物体的体积,而悬浮时,物体排开液体的体积等于物体的体积典例2 蓝莓被誉作“水果皇后”。蓝莓果实中含有丰富的花青素、鞣花酸及多种微量元素,具有明目、抗癌、预防动脉硬化等作用。小明同学将几颗蓝莓放到水中,发现每颗蓝莓有 的
52、体110积露出水面,则蓝莓的密度是 kg/m 3。 3【解析】设蓝莓的体积为 V,由阿基米德原理可知 F浮 = 水 gV排 ,蓝莓漂浮在液面上,则 G物 =F浮 ,因为 G物 = 物 gV,所以 物 gV= 水 gV排 ,又因为蓝莓排开水的体积 V排 = V= V,所以蓝(1- 110) 910莓的密度 物 = =0.9103 kg/m3。水 排 =1.0103/3910【答案】 0.910 3实验一:探究浮力的大小与哪些因素有关1.实验器材:弹簧测力计、铁块、大烧杯、水、盐水。2.实验方法:控制变量法。3.实验步骤(1)在弹簧测力计下端挂一个铁块,依次把它缓缓地浸入水中不同位置,观察弹簧测力
53、计的示数变化;(2)把同一铁块分别浸没在水和盐水中同一深度处,比较弹簧测力计的示数大小。4.实验结论:在同种液体中,物体浸入液体中的体积越大,物体所受浮力越大;浮力大小与物体浸没水中后的深度无关;物体排开液体体积一定时,液体的密度越大,物体所受浮力越大。典例1 如图所示为“探究影响浮力大小的因素”的实验。(1)分析实验B、C可知,在同种液体中物体排开液体的体积越大,受到的浮力 ; (2)图中 F3= N,盐水的密度 液 = kg/m 3; (3)实验所用的科学研究方法是 。 4【解析】(1)由图B、C可知,物体排开液体的体积不同,测力计的示数不同,且排开液体的体积越大,所受浮力越大;(2)浮力
54、大小与物体浸没的深度无关,所以 F3=F2=7 N;由图A、C可知,物体浸没在水中时所受浮力 F浮 =10 N-7 N=3 N,由图A、E可知,物体浸没在盐水中时所受浮力 F浮 =10 N-6.4 N=3.6 N,由 F浮 = 水 gV排 得物体的体积 V=V排 = =310-4 浮水 =3 1103/310 /m3,盐水的密度 液 = =1.2103 浮 排 =3.6 10 /310-4 3kg/m3;(3)该实验探究浮力大小与多个因素的关系,采用了控制变量法。【答案】 (1)越大 (2)7 1.210 3 (3)控制变量法实验二:探究浮力的大小1.实验器材:弹簧测力计、物块、小桶、溢水杯。
55、2.实验装置图:如图所示。3.实验过程(1)先测出小物块的重力 G物 (如图A所示),同时测出一个空烧杯的重力 G杯 (如图B所示);(2)用弹簧测力计挂住物块将其缓慢浸入装满水的溢水杯中,用空烧杯接住被物块排开的水,同时读出此时弹簧测力计的示数 F(如图C所示);(3)用弹簧测力计测出烧杯和排开的水的总重力 G(如图D所示)。4.实验结论:物体所受的浮力 F浮 =G物 -F,而被物体排开的液体的重力 G排 =G-G杯 ,通过对实验数据的比较可得出阿基米德原理:浸在液体里的物体受到竖直向上的浮力,浮力的大小等于被物体排开的液体的重力。典例2 如图1所示,图A、B、C、D、E是“探究浮力大小跟排
56、开的液体所受重力的关系”实验的五个步骤。5(1) 两步骤可计算出圆柱体物块浸没在水中时受到的浮力 F浮 = N; 两步骤可得出物块排开的水所受的重力 G排 ,比较 F浮 与 G排 可以得到浮力的大小跟物块排开的水所受重力的关系; (2)如图2所示是圆柱体物块从水面缓慢浸入水中时,根据实验数据描绘出的弹簧测力计示数F随物块浸入水中深度 h变化的关系图像,分析图像可得,当物块没有浸没之前, h增大时,弹簧测力计示数 (选填“变大”“变小”或“不变”);当 h=4 cm 时,物块所受的浮力为 N;浸没后, h继续增大时,弹簧测力计示数为 N;该圆柱体物块的高度是 cm。 【解析】(1)由图B可知,物
57、块的重力 G=4.2 N,由图D可知,物块浸没在水中时弹簧测力计示数 F=3 N,则物块浸没在水中时受到的浮力 F浮 =G-F=4.2 N-3 N=1.2 N,所以B、D两步骤可计算出圆柱体物块浸没在水中时受到的浮力 F浮 =1.2 N;物块排开的水所受的重力 G排 等于桶和排开水的总重减去空桶的重,所以A、E两步骤可得出物块排开的水所受的重力 G排 ;(2)由图2可知,物块没有浸没前,弹簧测力计的示数变小;当h=4 cm时,弹簧测力计的示数为3.4 N,物体受到浮力 F浮 =G-F=4.2 N-3.4 N=0.8 N;物块的深度在6 cm10 cm时,即物块浸没后,随深度的增加,弹簧测力计的
58、示数保持在3 N不变;当圆柱体浸入水中的深度为6 cm 时,圆柱体刚好浸没在水中,所以圆柱体的高度为6 cm。【答案】 (1)B、D 1.2 A、E (2)变小 0.8 36【针对训练】6在“探究浮力大小与排开液体体积的关系”实验中,如图甲所示,用弹簧测力计测出物块所受的重力,然后将物块逐渐浸入水中。(1)在图乙位置时,物块受到的浮力是 0.6 N; (2)将物块逐渐浸入水中时,发现弹簧测力计的示数逐渐变小,说明物体所受浮力大小随其排开液体的体积增大而 增大 ; (3)继续将物块逐渐浸入水中,发现弹簧测力计的示数逐渐变小后保持不变,最后突然变为0,示数为0时物块处于 C 。 A.漂浮状态 B.悬浮状态 C.沉底状态
