浮力物体的浮与沉.docx
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浮力物体的浮与沉
浮力物体的浮与沉
一、浮力
1.定义:
浸在液体或气体里的物体,受到液体或气体向上的托力,这个力称为浮力。
2.方向:
如图10-4-2所示,竖直向上。
3.浮力产生的原因(实质):
液(气)体对物体向上的压力大于向下的压力,向上、向下的压力差即浮力。
4.用弹簧测力计测量浮力的大小:
F浮=G-F示。
如图10-4-3所示,把物体挂在弹簧测力计下在空气中测得其重力为G,把物体浸在液体(或气体)中,若此时弹簧测力计示数为F示,则物体在液体(或气体)中受到的浮力F浮=G-F示。
二、阿基米德原理
1.阿基米德原理的内容:
浸在液体中的物体所受到的浮力大小等于被物体排开的液体所受的重力,即F浮=G排液。
2.公式表示:
F浮=G排=ρ液V排g从公式中可以看出:
液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而与物体的质量、体积、重力、形状、浸没的深度等均无关。
3.影响浮力大小的因素:
液体的体积和液体的密度。
4.适用条件:
液体(或气体)
三、物体的浮沉状态与条件
1.前提条件:
物体浸没在液体中,且只受浮力和重力。
2.物体的浮沉条件:
(1)漂浮
①定义:
物体静止在液面上,有一部分露出液面,这种状态称为漂浮。
条件:
F浮=G物(密度关系:
ρ液>ρ物)。
(2)悬浮
①定义:
物体浸没在液体中,处于静止状态,称为悬浮。
②条件:
F浮=G物(密度关系:
ρ液=ρ物)。
(3)上浮
①定义:
物体在液体中加速上升的过程。
②条件:
F浮>G物(密度关系:
ρ液>ρ物)。
(4)下沉
①定义:
物体在液体中加速下降的过程。
②条件:
F浮 ρ液<ρ物)。 四、物体浮沉知识的应用 1.轮船: 工作原理: 要使密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的物体必须把它做成空心的,使它能够排开更多的水。 2.潜水艇: 工作原理: 潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重力来实现的。 3.气球: 工作原理: 充入的是密度比空气小很多的气体,如氢气、氦气。 空气对他的浮力大于它的重力,所以气球可以升入高空。 4.飞艇、热气球: 工作原理: 里面充的是被燃烧器加热而体积膨胀的热空气,热空气比气球外的空气密度小,他们受到的浮力就大,所以能升入高空。 5.密度计: 工作原理: 利用物体的漂浮条件来进行工作。 漂浮在液面的物体,浮力等于重力,浮力一定时,液体的密度越大,排开液体的体积就越小;密度越小,排开液体的体积就越大。 构造: 下面的铝粒能使密度计直立在液体中。 刻度: 刻度线从上到下刻度变大,且不均匀、无单位,对应的液体密度越来越大 读法: 例: 液面与1.2刻度对齐时,表示被测液体的密度是1.2×103kg/m3。 五、典型例题 例1.关于物体所受的浮力,下列说法中正确的是() A.下沉的物体不受浮力B.物体的密度越大受到的浮力越大 C.物体排开液体的体积越大受到的浮力越大D.液体中的物体受到的浮力与深度有关 例2.某同学按如图10-4-4所示的步骤进行“探究影响浮力大小的因素”的实验,每次弹簧测力计的示数如图中所示。 (1)由(b)、(c)实验步骤得到的数据可以得出物体所受浮力的大小与物体排开液体的体积(填“有关”或“无关”)。 (2)由(c)、(d)实验步骤得到的数据可以得出浸没在液体中的物体所受的浮力大小与无关。 (3)由实验得到的数据可以求出该物体浸没在浓盐水中时所受浮力的大小为N。 例3.在探究“浮力大小等于什么”的实验中,小明同学的一次操作过程如图10-4-5所示。 (1)测出铁块所受到的重力G铁。 (2)将水倒入溢水杯中。 (3)把铁块浸入溢水杯中,读出测力计示数F。 (4)测出小烧杯和被排开水的总重G。 (5)记录分析数据,归纳总结实验结论,整理器材。 分析评估小明的实验,指出存在的问题并修正。 例4.(多选)一弹簧测力计下挂一圆柱体,将圆柱体从盛水的烧杯上方离水面某一高度处缓慢下降,然后将圆柱体逐渐浸入水中。 如图是整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图像(g取10N/kg)。 下列说法正确的是() A.当圆柱体刚好全部浸没时,下表面受到水的压强为700Pa B.圆柱体受到的重力是12N C.圆柱体受到的最大浮力是4N D.圆柱体的密度是1.5x103kg/m3 例5.弹簧测力计挂着一重为3N的物体A,物体A浸没并静止在水中,如图10-5-2所示。 (1)图中弹簧测力计的示数是N,物体A所受浮力是N。 (2)如果弹簧测力计不拉着物体A,物体A在水中会(填“下沉”“上浮”或“悬浮”),判断的依据是。 例6.如图10-5-3所示,质量均匀的物体悬浮在水中,现将它沿图示虚线切为大小不等的两块后仍放在水中,则() A.大块下沉,小块上浮B.大块悬浮,小块上浮 C.两块都悬浮D.两块都下沉 例7.质量相等的甲、乙、丙三个实心小球,放入水中后,甲球漂浮,乙球悬浮,丙球下沉,位置如图10-5-4所示,则() A.三个小球所受的浮力是F甲 B.三个小球的密度是ρ甲<ρ乙<ρ丙 C.三个小球的体积是V甲 D.三个小球所在深度处的压强是p甲>p乙>p丙 例8.如图10-5-5所示,小阳同学制作了一支密度计,密度计的上部是一个用来标刻度的圆柱形玻璃管,长为10cm,横截面积为0.5cm2,管下部分还有一个小玻璃泡。 整个玻璃管、玻璃泡的质量共2.4g,小阳同学在玻璃泡中装进1cm3的水银后,请实验室老师用酒精喷灯封闭玻璃管,当把它插进水中时,水面距上端4cm,请你帮助小阳同学推出: (1)整个密度计的体积; (2)密度计上部玻璃管所能标出的最大密度值。 (水银的密度为13.6x103kg/m3)(结果保留三位有效数字) 【课堂练习题】 一、填空题 1.将一个物体挂在弹簧测力计上,静止时弹簧测力计的示数为4.5N,将物体浸没到某种液体中静止时,弹簧测力计的指针恰好回到了零刻线,则此时物体受到的浮力为 N。 若剪断挂物体的线,则物体在液体中将会 。 2.如图,物体浸没在水中时,所受到的浮力为 N;如果直接将该物体投入水中,该物体将 (填“上浮”、“悬浮”或“下沉”);从图乙、丙可以看出浮力的大小与液体的 有关。 第4题图 第2题图 第3题图 3.如图所示,是物体浸入水中前后弹簧测力计的示数.由此可知水对物体的浮力是N,物体的密度是kg/m3 4.先在溢水杯中装满水(水面与溢水口齐平),水深为10cm,水的质量为5kg,再放入一块重3N的木块,溢出的水全部用小烧杯接住(如图所示).则水溢出后溢水杯底受到水的压强是 _Pa,小烧杯中水的重力等于N。 (g取10N/kg) 5.气球和飞艇是利用空气对它的升到空中的,是靠改变气囊的体积调节大小来控制升降的. 6.用手将一重为6N的物体全部压入水中,物体排开的水重为10N,此时物体受到的浮力为N;放手后物体将(填“上浮”、“下沉”或“悬浮”),待物体静止时所受浮力为N。 二、选择题 1.一艘轮船从长江驶入东海,比较轮船在长江与东海里所受的浮力,下列说法中正确的是() A.由于轮船始终浮在水面上,所以它受到的浮力不变 B.由于海水的密度大,所以轮船在海洋里受到的浮力大 C.由于轮船排开海水的体积小,所以它在海洋里受到的浮力小 D.由于轮船排开海水的体积大,所以它在海洋里受到的浮力大 2.小明看到鸡蛋浮在盐水面上(如图甲),他沿杯壁缓慢加入清水使鸡蛋下沉,在此过程中,鸡蛋受到的浮力F随时间t的变化图像可能是图乙中的() 3.将一小木块分别放入盐水、纯水、酒精中漂浮时,木块受到的浮力情况是: () A.在盐水中最大; B.在纯水中最大;C.在酒精中最大; D.在三种液体中一样大. 4.如图所示,质量相等的A、B、C三个小球,放在同一液体中,结果A球漂浮,B球悬浮,C球下沉到容器底部,下列说法中正确的是( ) A.如果三个小球都是空心的,则它们的体积可能相等 B.如果三个小球的材料相同,则A、B两球一定是空心的 C.如果三个小球都是空心的,则它们所受浮力的大小关系为FA>FB>FC D.如果三个小球都是实心的,则它们密度的大小关系为ρA>ρB>ρC 5.甲、乙两个实心球分别由不同的材料制成,质量相等,甲悬浮于水中,乙漂浮在水面上,由此可以判断( ) A.甲的体积小于乙的体积; B.甲的密度小于乙的密度; C.甲受到的浮力小于乙受到的浮力; D.甲浸在水中的体积小于乙浸在水中的体积. 6.三个球的体积相等,木块露出水面一半,静止时( ) A.铁球受到的浮力一定小于它本身的重力,铁球一定是实心的; B.铜球受到的浮力一定等于它本身的重力,铜球一定是空心的; C.木球浮得最高,受到的浮力最大; D.木球一定是空心的. 7.两个完全相同的容器中,分别盛有甲、乙两种液体,将完全相同的两个小球分别放入两容器中,当两球静止时,液面相平,球所处的位置如图所示,甲、乙两种液体对容器底的压强大小分别为p甲、p乙,则它们的关系是( ) A.p甲 p乙; D.无法确定. 8.A、B两实心球静止在水中,则( ) A.两球受到的浮力一定相等; B.两球受到的浮力不等,A球受到的浮力大; C.两球的密度不等,B球的密度大; D.B球的重力一定大于A球. 9.如图,同一物体浸在甲液体中悬浮(图a),浸在乙液体中漂浮(图b)。 比较物体在两种液体中所受浮力F甲和F乙的大小,及两种液体的密度ρ甲和ρ乙的大小,可以确定正确的是( ) A.F甲=F乙,ρ甲<ρ乙 B。 F甲=F乙,ρ甲=ρ乙 C.F甲<F乙,ρ甲=ρ乙 D。 F甲>F乙,ρ甲>ρ乙 10.如图所示,在一只不计重力和厚度的塑料袋中装入大半袋水,用弹 簧测力计钩住并将其慢慢浸入水中,直至塑料袋中的水面与容器中 的水面相平.此过程中弹簧测力计的示数( ) A.逐渐减小到零B.先减小后增大 C.始终保持不变D.逐渐增大 三、实验探究题 1.欣儿手头上有完全相同的l元硬币10枚,为了测出其中一枚硬币的密度,她设计了一个小实验.实验器材有空金属筒、量杯和水;主要的实验步骤如下: A.将10枚硬币全部放入水中,此时量杯中水面处刻度如上图所示; B.将10枚硬币放入金属筒中,让金属筒漂浮在量杯中,记下此时水面处的刻度值为53mL; C.将空金属筒放入盛有适量水的量杯中,让其漂浮,记下此时水面处的刻度值为22mL. (1)合理的实验顺序是(只填字母序号) (2)由实验可知硬币的密度ρ=kg/m3; (3)实验中,欣儿运用了下列哪些实验方法? (填字母序号). A.控制变量法B.转换法C.类比法D.累积法 2.下图是探究“浮力的大小与哪些因素有关”实验的若干操作,根据此图回答下列问题: (1)若选用的操作是③④,可探究浮力的大小与 的关系。 (2)若探究浮力大小与物体排开液体体积的关系,应选用的操作是 (填序号)。 (3)由操作可知,物体浸没在水中时所受的浮力大小为 N。 3.小刚在学习了阿基米德原理(F浮=G排)后,推导得出F浮==ρ液V排g,从而知道物体受到的浮力大小与液体的 和物体 有关。 小刚进一步猜想,物体所受浮力大小与物体的形状有关? 针对这个问题,他选用以下实验器材进行探究: 弹簧测力计、体积相同的圆柱体铝块和长方体铝块各—块、烧杯、细线和水。 实验步骤如下: ①用细线将圆柱体、长方体铝块先后挂在弹簧测力计上,测出它们的重力分别为G1、G2 ②将圆柱体铝块挂在弹簧测力计上并浸没入水中,记下弹簧测力计的示数F1; ③将长方体铝块挂在弹簧测力计上并浸没入水中,记下弹簧测力计的示数F2; 则: (1)比较两铝块的重力G1、 G2的大小关系为 ; (2)利用以上实验数据比较: 若 ,说明浮力大小与物体形状无关;若 ,说明浮力大小与物体形状有关。 四、计算题 1.一个不规则的实心物体,质量55g,放入装满纯水的烧杯中,沉入底部,排开0.5N的水。 然后向烧杯中加盐并搅拌,直到物体悬浮为止。 g=10N/kg)求: (1)物体在纯水中所受的浮力; (2)物体的体积: (3)物体悬浮时盐水的密度 2.用一弹簧测力计挂着一实心圆柱体,圆柱体的底面刚好与水面接触(未浸入水)如图甲,然后将其逐渐浸入水中,如图乙是弹簧测力计示数随柱体逐渐浸入水中的深度变化情况,(g取10N/kg)求: (1)圆柱体受的最大浮力。 (2)圆柱体刚浸没时下表面受到的液体压强。 (3)圆柱体的密度。 【课后练习题】 1、质量相等的实心铝球和铁球分别挂在弹簧秤上,将它们全浸没在水中,两弹簧秤的示数() A、挂铝球的秤示数大B、挂铁球的秤示数大C、一样大D、都有可能 2、弹簧秤下挂物体,将物体浸没水中,弹簧秤的示数是在空气中称时的1/3,物体的密度是() A、0.3×103千克/米3B、0.67×103千克/米3C、1.5×103千克/米3D、3×103千克/米3 3、将体积相同、形状不同的铅块、铜块、铁块浸没在水中不同的深度的地方,则() A、铅块受浮力小,因为它的密度大体积小B、铁块受到浮力大,因为它的密度小体积大 C、铅块、铜块、铁块受到浮力一样大D、因素太多,无法判断 4、弹簧秤下挂着金属柱体,柱体逐渐向下浸入水中,则弹簧秤示数的变化是() A、变大B、变小C、先变小,后变大D、先变小,后不变 5、一艘船从东海驶入黄浦江时,船身受的浮力会() A、浮力减小,船下沉些B、浮力增大,船上浮些 C、浮力不变,船下沉些D、浮力不变,船上浮些 6、一铜球浸没在水中受到的浮力为F1,浸没在煤油中受到的浮力为F2,铜球两次受到的浮力() A.F1>F2B.F1=F2C.F1 7.潜水艇在水面下60米深处受到的浮力为F1,在水面下20米深处受到的浮力为F2,比较潜水艇两次受到的浮力,则有() A.F1=F2B.F1>F2C.F1 8、等质量的木块和冰块,漂浮在水面,它们受到的浮力之比(),它们排开液体体积之比() A.1: 1B.2: 3C.3: 1D.6: 1 9、如图所示,体积相等,形状不同的铅球、铁板和铝块浸没在水中不同深度处,则() A.铁板受到的浮力大B.铝块受到的浮力大 C.铅球受到的浮力大D.它们受到的浮力一样大 10、下列说法正确的是() A.漂浮的木块受到的浮力大,下沉的铁块受到的浮力小 B.物体浸没在水下5米处比浸没在水下10米处受的浮力小 C.轮船从河里开到海里时,所受浮力不变 D.潜艇浮在水面所受浮力与悬浮在水中所受浮力相等 11、如图所示,体积相同的甲、乙两个实心球,放入水中,甲球悬浮在水中,乙球漂浮在水面上,若甲乙的密度为ρ甲和ρ乙,所受的浮力分别为F甲和F乙,则() A.ρ甲>ρ乙F甲>F乙B.ρ甲>ρ乙F甲<F乙 C.ρ甲<ρ乙F甲>F乙D.ρ甲<ρ乙F甲<F乙 12、将铁块和木块浸没在水中,放手后铁块下沉,木块上浮,下列解释正确的是() A.木块的密度比铁块的密度小,所以木块上浮,铁块下沉 B.铁的密度大于水的密度,所以铁块下沉 C.木块受的重力大于它受的浮力,所以木块上浮 D.铁块受的重力比木块受的重力大,所以铁块下沉 13、密度为ρ1的实心物体A悬浮在密度为ρ2的液体,若把一同种材料的实心物体粘在物体A上,则() A、物体A下沉,ρ1>ρ2B、物体A漂浮,ρ1>ρ2C、物体A仍悬浮,ρ1=ρ2 14、(网页: ) A.Fa>Fb>FcB.Fc>Fa>FbC.Fb>Fc>FaD.Fa=Fb=Fc 15、如图所示,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到的浮力大小相比较() 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.无法比较浮力大小 16、一瓶纯净水喝掉一半后,剩下的半瓶水与原来的一瓶水比较() A、质量减小,密度不变B、质量不变,密度不变 C、体积减小,密度减小D、体积不变,密度减小 17、一个盛有盐水的容器中悬浮着一个鸡蛋,容器放在斜面上,如图所示。 图上画出了几个力的方向,你认为鸡蛋所受浮力的方向应是() A.F1B.F2C.F3D.F4 18、物体重0.5N,把它放到盛水的烧杯中,溢出的水重为0.3N,则它受到的浮力() A.可能为0.2牛B.一定为0.3牛C.可能为0.4牛D.一定为0.5牛 19、如图甲所示,将一个挂在弹簧测力计下的圆柱体金属块缓慢浸入水中(容器中水足够深),在圆柱体接触容器底之前,图乙中所示能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体下表面到水面距离h关系的图像是( ) 20、某同学为了探究浮力的大小与哪些因素有关,做了以下几个实验。 他首先用弹簧测力计测得某一金属块的重为3.8N,测得相同体积的石块的重为1.1N,然后完成了以下步骤: 实验1: 把金属块挂在弹簧测力计下,浸没在水中的不同深度处,观察到弹簧测力计的示数始终是3.3N; 实验2: 把金属块浸入水中一部分,观察到弹簧测力计的示数是3.6N; 实验3: 把金属块浸没在硫酸铜溶液中,观察到弹簧测力计的示数是3.1N(ρ硫酸铜>ρ水); 实验4: 把石块浸没在水中,观察到弹簧测力计的示数是0.6N。 分析上述实验结果,可以得到初步结论: ⑴根据“实验1”可知,浮力的大小与浸没在液体中的无关; ⑵根据“实验1、3”可知,浮力的大小与有关; ⑶根据“实验”可知,浸没在液体中的物体所受浮力与物体本身的密度无关; ⑷根据“实验”可知,浮力的大小与排开液体的体积有关. 21、小芳要探究金属圆柱受到水的浮力与浸在水中深度的关系,实验装置如图所示,将高为9cm的金属圆柱体缓慢浸入水中(水足够深),在金属圆柱体接触容器底之前,记下金属体下表面所处的不同深度h和弹簧测力计相应的拉力示数F,实验数据如下表: 次数 1 2 3 4 5 6 7 8 h/cm 0 2 4 6 8 10 12 14 F/N 6.75 6.25 5.75 5.25 4.5 4.5 4.5 4.5 ⑴第3次实验时,金属圆柱受到的浮力大小为: . ⑵据实验数据,分析金属圆柱浸在水中受到的浮力大小与浸入水中深度的关系是。 22、如图所示.先称出木块重,再将木块轻轻放入溢水杯的水面上,然后称出从溢水杯排到小桶中的水重,已知木块漂浮着,.图中弹簧测力计一格表示0.2N,则木块排开水的重是,木块受到的浮力是,木块重是.如图,在空气中称出石块重,再把石块浸没在溢水杯的水中,此时弹簧测力计示数是,则石块受到的浮力.然后称出被石块从溢水杯排到小桶中的水重是.由上实验可以得出物体受到的浮力跟它排开的液体受到的重力有什么关系? 。 23、一物体重为29.4N,浸没在水中称时,弹簧测力计的示数为24.5N,求: (1)物体受到的浮力; (2)物体的体积; (3)物体的密度。 24、一体积为1×10-3m3的空心铁球重8.8N,求: ⑴该铁球浸没在密度是0.8×103kg/m3的酒精中时,是上浮还是下沉? ⑵该铁球放入水中静止时受到的浮力是多大? 25、质量为0.27kg的苹果漂浮在水中时,约有 的体积位于水面上.(g取10N/kg)求: ⑴苹果受到的浮力大小; ⑵苹果的密度.
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