初中物理一轮复习第8讲浮力.docx
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初中物理一轮复习第8讲浮力
第8讲:
浮力中考复习
导学目标知识点:
1、掌握阿基米德原理,及其应用
2、浮力的应用专题训练
3、物体在液体中的浮与沉分析
课前导学:
1、浮力
(1)定义:
浸在液体(或气体)中的物体会受到向上的力,这个力叫做浮力。
(2)浮力的施力物体是液体(或气体),方向是竖直向上。
(3)浮力产生的原因:
浸在液体(或气体)中的物体,受到液体(或气体)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。
2、决定浮力大小的因素
(1)物体在液体中所受浮力的大小不仅与液体的密度有关;还与物体排开液体的体积有关,而与浸没在液体中的深度无关。
3、阿基米德原理
(1)实验:
浮力大小与物体排开液体所受的重力的关系
①用弹簧测力计测出物体所受的重力G1,小桶所受的重力G2;
②把物体浸入液体,读出这时弹簧测力计的示数为F1,(计算出物体所受的浮力F浮=G1-F1)并且收集物体所排开的液体;
③测出小桶和物体排开的液体所受的总重力G3,计算出物体排开液体所受的重力G排=G3-G2。
课堂导学
浮力
定义
定义浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)对它________的力,这个力叫做浮力
方向
_________
施力物体
______________
称重法
测浮力
先在空气中用弹簧测力计测出______________,再把物体浸在液体中读出弹簧测力计的示数F拉,则物体所受的浮力为F浮=G-F拉
产生
原因
浸在液体中的物体,其上、下表面受到液体对它的压力____________,这就是浮力产生的原因
影响
因素
物体在液体中所受浮力的大小,跟它浸在液体中的________有关,跟液体的________有关
说明
①浸在液体中的物体不一定都受到浮力.如:
桥墩、拦河坝等因其下底面同河床紧密黏合,水对它向上的压力F向上=0,故物体不受浮力作用;②浮力的实质是液体对物体各个表面压力的合力.因此,在分析物体的受力情况时,浮力和液体的压力不能同时考虑
考点突破:
【考点1浮力】(中考广东)如图1026所示为探究“浮力的大小等于什么”的实验.
A.测出桶和铁块排开水的重力F1 B.测出铁块的重力F2
C.测出铁块在水中的重力F3 D.测出空桶的重力F4
以上探究中,不重复操作的合理顺序是______________(只填字母).若图中F1、F2、F3、F4四个力之间的关系式__________成立,则可得出结论F浮=
G排.
【变式训练1】.(中考福州)将重6N的物体浸没在装满水的杯中,溢出了4N的水,物体受到的浮力是( )
A.10N B.6N C.4N D.2N
.阿基米德原理
探究
阿基
米德
原理
探究
过程
先用弹簧测力计测量出____和____的重力;再测量出物体完全浸没后弹簧测力计的示数;最后再测量出__________
分析
归纳
物体受到的浮力为F浮=__________,排开水所受的重力_______.对比两者的大小,得出实验结论
实验
结论
浸在液体中所受的浮力__________它排开的水所受的重力
内容
浸在液体中的物体受到的的浮力________,浮力的大小_________它排开的液体所受的重力
表达式
F浮=________m排g=._______.G排表示排开液体所受的重力;m排表示排开液体的质量;ρ液表示液体的密度;V排表示排开液体的体积
适用
条件
适用于物体受到液体或气体的浮力
【提示】当物体浸没在液体里,此时V排=V物;当物体的一部分浸入液体里,另一部分露在液面上,此时V排<V物.
【考点2阿基米德原理】例题1(中考茂名)小明做“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验,步骤如图1027所示.
图1027
(1)物体的重力为________N.
(2)比较1027图B和图__________得到的结论是物体浸入液体的体积越大,受到的浮力越大.
(3)比较图C和图D得到的结论是_________________________
_.
例题2.(中考梅州)某实验小组探究物体的浮沉条件时,实验室提供了如下器材:
弹簧测力计、量筒、烧杯、铜块、蜡块、细线、水及其他简单辅助器材.
图1028
(1)探究铜块的下沉条件.实验中,他们用两种方法测量了铜块受到的浮力:
方法1:
测量过程及示数如图1028甲所示,可得铜块所受的浮力为________N.
方法2:
测量过程及示数如图乙所示,可得铜块排开水的体积为________mL.
通过以上实验可得出铜块浸没在水中下沉的条件是:
____________________________
_________
___________.
(2)探究蜡块上浮的条件.要测量蜡块浸没时的浮力,应选用______________(填“方法1”或“方法2”).
【变式训练】1.(中考滨州)小张看到鸡蛋浮在盐水面上,如图10212所示,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的变化图象可能是下图中的( )
图10212
2.(中考济宁)将金属块挂在弹簧测力计下端,先后浸没在水和酒精中,金属块静止时弹簧测力计的示数如图10213中甲、乙所示.则下列关于金属块的几个物理量计算正确的是( )
A.在水中受到的浮力为2NB.质量为3kg
C.体积为10cm3D.密度为3.0×103kg/m3
3.把质量相等的两块橡皮泥分别捏成实心球状和碗状,轻轻放到水面上,静止之后,实心球橡皮泥沉到容器底部,碗状橡皮泥漂浮在水面,如图10214所示,则它们所受浮力的大小关系是( )
图10214
A.F球>F碗B.F球 C.F球=F碗D.F球≥F碗 物体的沉浮条件 浸在液体中的物体同时受到浮力和重力的作用,物体在液体中的浮与沉取决于浮力与重力的关系.如下: 上浮 下沉 漂浮 悬浮 沉底 F浮______G物 F浮______G物 F浮______G物 F浮______G物 F浮+F支=G物 ρ液_____ρ物 ρ液_____ρ物 ρ液_____ρ物 ρ液_____ρ物 ρ液_____ρ物 物体处于动态,受到的是非平衡力 物体处于静止状态,受平衡力 【考点3物体的沉浮条件】例题1(中考梅州)将重为3N的小球放入装有水的容器中,静止的状态如图102 9所示,则小球所受浮力的大小为________N.小球的体积为________m3;若向水中加入足量的盐,小球将________(填“上浮”“悬浮”或“下沉”).(g取10N/kg) 图1029 【变式训练】 1.一艘轮船空载时排水量为1000t,满载时排水量为5000t,下列说法不正确的是( ) A.轮船自身质量为 1×106kg B.装载的货物的最大质量为4×106kg C.满载时,受到的浮力为5×107N D.如果排开液体密度为1.0×103kg/m3,满载时排开液体的体积为5×104m3 2.物理小组制作的潜水艇模型如图所示.通过胶管A从烧瓶中吸气或向烧瓶中吹气,就可使烧瓶下沉、上浮或悬浮.当烧瓶处于如图所示的悬浮状态时,若从A管吸气,烧瓶将会( ) 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 3.(中考广州)悬浮在海水中的潜艇排开海水的质量为3×106kg(g取10N/kg,海水的密度取1×103kg/m3). (1)在如图10211上面画出潜艇的受力示意图(以点代替潜艇). (2)潜艇排开海水的体积是多少? (3)潜艇所受浮力多大? (4)潜艇所受重力多大? 【例题2】(2015·娄底)6月1日,由南京驶往重庆的“东方之星”旅游客轮突遇龙卷风发生翻沉.经过多方营救,截至6月3日,已有14人获救.其中,张辉依靠救生圏在湍急的江水中漂流了10多个小时,终于在我省岳阳获救.张辉在江水中漂流时,他与救生圏的总重力________(填“大于”“等于”或“小于”)所受总浮力. 【变式训练】 1.(2015·来宾)把体积为2×10-3m3、重为12N的物块放入水中,g取10N/kg,当它静止时所处的状态及受到的浮力大小分别为() A.漂浮,F浮=20NB.漂浮,F浮=12N C.沉底,F浮=20ND.沉底,F浮=12N 2.(2015·郴州)如图所示,a、b是两种物质质量与体积的关系图像,分别用a、b两种物质制成体积相等的甲、乙两实心物体,浸没在水中.松手稳定后() A.乙漂浮,乙受到的浮力小B.甲漂浮,甲受到的浮力大 C.乙下沉,甲受到的浮力大D.甲下沉,乙受到的浮力大 3.(2015·汕尾)用手将一重为5N的物体全部压入水中,物体排开的水重8N.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. 浮力的应用 轮船 原理 物体的密度大于液体的密度,制成________的可以漂浮在液体的表面上,也增大了可以利用的浮力 排水量 轮船载重的大小用_______表示,是指轮船按照设计要求满载货物时排开水的________ 潜水艇 因浸没在水中的潜水艇排开水的体积始终不变,所以,潜水艇受到的浮力_________,潜水艇的上浮和下沉全靠改变_________ 气球和 飞艇 靠充入密度_____________空气的气体来工作的 密度计 原理 根据物体__________时的受力平衡及阿基米德原理制成,用来测定液体密度的仪器 特点 浸入液体的体积越小,说明液体的密度越______ 【考点4浮力的应用】例题1.(中考广东)建设中的港珠澳大桥由桥梁和海底隧道组成,隧道由一节一节用钢筋混凝土做成的空心沉管连接而成,如图10210所示,建造隧道时,现将沉管两端密封,如同一个巨大的长方体空心箱子,然后让其漂浮在海面上,向其内部灌水使之沉入海底. 图10210 设某一节密封的长方体沉管的长、宽、高分别是180m、35m、10m,总质量为6×107kg.(海水的密度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg) (1)漂浮在海面上的密封沉管,在灌水前受到的浮力F浮=________N. (2)在对密封沉管灌水使其下沉过程中,其下表面受到海水的压强大小将________,当密封沉管上表面刚好水平浸没在海水中时,注入的海水至少为________kg,此时其下表面受到海水的压力等于________N. (3)当密封沉管灌水下沉到海底后,将其下半部分埋 入海底的泥沙中,再将灌入其中的海水全部抽出,此时空心密封沉管不会再上浮,请应用浮力的知识来解释其原因.答: ________. 【例题2】(2015·广东)如图所示为一种自制简易密度计,它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的,用它来测量液体密度时,该密度计________(填“悬浮”“漂浮”或“下沉”)在被测液体中.将其分别放入装有液体密度为ρ1和ρ2的两个烧杯中,可以判断: ρ1________ρ2.若该密度计两次测量中排开液体的质量分别为m1、m2,则m1________m2.(后两空填“<”“=”或“>”) 【变式训练】1.(2015·济南)将一个体育测试用的实心球和一个乒乓球同时没入水中,放手后发现: 实心球沉入水底,而乒乓球浮出水面.如图所示,比较实心球和乒乓球没入水中时受到的浮力大小.则() A.实心球受到的浮力大 C.它们受到的浮力一样大 B.乒乓球受到的浮力大 D.不能确定 第1题图第2题图 2.(2015·安顺)如图所示,在跳水运动员身体全部入水后继续下沉过程中,所受的浮力________,受到水的压强________(填“增大”“减小”或“不变”). 3.将重为4N、体积为6×10-4m3的物体投入一装有适量水的溢水杯中,溢出水300g.若不计水的阻力,当物体静止时,下列判断正确的是( ) A.物体上浮,F浮=6NB.物体悬浮, F浮=4N C.物体漂浮,F浮=4ND.物体沉在水底,F浮=6N 4.(中考宜昌)同一支密度计先后放在甲、乙两杯液体中,静止时所处位置如图10217所示, 以下说法正确的是( ) 图10217 A.甲液体的密度较小 B.乙液体的密度较小 C.密度计在甲液体中受到的浮力小 D.密度计在乙液体中受到的浮力小 5.(2015·贵港)如图所示,用细绳系住3×10-4m3的物体A,使它竖直下垂且全部浸入水中静止,此时绳子的拉力是1.5N,容器和水的总质量是0.7kg,容器与水平桌面的接触面积是100cm2.ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg,求: (1)物体A受到的浮力; (2)物体A的密度;(3)容器对桌面的压强. 6【(2015·潍坊)如图甲所示,水平面上有一底面积为5.0×10-3m2的圆柱形薄壁容器,容器内装有质量为0.5kg的水,现将一个质量分布均匀、体积为5.0×10-5m3的物块(不吸水)放入容器中,物块漂浮在水面上,物块浸入水中的体积为4.0×10-5m3.(g取10N/kg,水的密度ρ水=1.0×103kg/m3) (1)求物块受到的浮力大小; (2)求物块的密度;(3)用力缓慢向下压物块使其恰好完全浸没在水中(水未溢出),如图乙,求此时水对容器底的压强. 【考点5探究影响浮力大小的因素实验探究】 探究浮力的大小跟哪些因素有关的实验,是中考考查的热点,考查的形式是: 在题目中提出多个因素,如物体的密度、体积、重力,液体的密度、深度,以及物体排开液体的体积等,要求利用控制变量法设计实验或概括实验结论,在分析过程往往要应用称重法和阿基米德原理. 【例题1】(2015·襄阳)某同学为验证漂浮在水面上的木块受到的浮力大小是否符合阿基米德原理,他进行了如图所示的实验. (1)分析图中提供的信息,可知图丁中木块所受浮力大小为________N. (2)根据图乙和图戊两次测量的目的是间接测量____________________. (3)根据图乙和图戊测量结果可知木块排开水所受的重力为________N,由此可知漂浮在水面上的木块受到的浮力大小________(填“符合”或“不符合”)阿基米德原理. 【变式训练1】现有细线、弹簧测力计、带提手的小水桶、量筒、水、溢水杯、形状不规则的小石块等器材,请你选取其中的器材,用两种方法测出完全浸入水中的小石块所受的浮力.写出选用的器材和简要步骤. 方法一器材: 简要步骤: 方法二器材: 简要步骤: 归纳总结·思维升华 一、考点知识梳理 (一)浮力 (1)定义: 浸在液体(或气体)中的物体会受到向上的力,这个力叫做浮力。 (2)浮力的施力物体是液体(或气体),方向是竖直向上。 (3)浮力产生的原因: 浸在液体(或气体)中的物体,受到液体(或气体)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。 注意: 所谓尽早液体中的物体,既包括漂浮在液体表面的物体,也包括沉入液体中的物体,但不包括浸在液体中但下表面不在液体中或与容器下表面结合紧密的物体。 例如插入河底淤泥中的木桩和已粘在杯底上的铁块都不受水的浮力。 浸在气体中的物体也受到气体对它竖直向上的浮力,但一般情况下不考虑气体对物体的浮力。 (3)利用弹簧测力计测浮力: 根据力的平衡原理,因为物体浸在水中时,受到三个力的作用——重力G、弹簧测力计的拉力F拉和浮力F浮,其中重力方向竖直向下,弹簧测力计的拉力和浮力的方向都是竖直向上,根据同一直线上力的合成,可知F浮=G-F拉。 这样利用称重法可测浮力的大小。 2、决定浮力大小的因素 (1)物体在液体中所受浮力的大小不仅与液体的密度有关;还与物体排开液体的体积有关,而与浸没在液体中的深度无关。 注意: 在判断浮力大小时,要首先根据浮力产生的原因确定物体是否受到浮力作用,不能误认为只要物体浸在液体中就受浮力作用。 (2)弹簧测力计下挂着一个物体,当物体逐渐浸入水中时,弹簧测力计的示数逐渐减小,物体受到的浮力逐渐增大。 将一个空心的金属球浸没在水中并上浮,随着露出水面的体积逐渐增大时,球所受的浮力将逐渐变小,球所受的重力不变,当球浮在水面静止时,所受浮力和它的重力相等。 注意: 所谓“物体排开的液体的体积”是指物体浸入液体的部分的体积,这部分体积排开了本来处于这一位置的液体。 物体浸入液体中的体积逐渐变大,物体受到的浮力也随着增大,这表明物体受到的浮力的大小与浸没在液体中的体积有关,不能理解为与浸没在液体中的深度有关。 (二)阿基米德原理 1、阿基米德的灵感 (1)两千多年前,古希腊学者阿基米德跨进盛满水的浴缸时,看见浴缸里的水向外溢,他想到: 物体浸在液体中的体积,就是物体排开液体的体积,从而找到了测量王冠体积的方法,最终准确鉴定出王冠是否由纯金制成。 (2)物体浸在液体中的体积越大,液体的密度越大,它所受的浮力就越大。 因此,我们推想,浮力的大小跟物体排开液体的质量密切相关,而液体的重力大小跟它的质量成正比,因此可以进一步推想,浮力的大小跟排开液体所受的重力也密切相关。 2、阿基米德原理 (1)实验: 浮力大小与物体排开液体所受的重力的关系 ①用弹簧测力计测出物体所受的重力G1,小桶所受的重力G2; ②把物体浸入液体,读出这时弹簧测力计的示数为F1,(计算出物体所受的浮力F浮=G1-F1)并且收集物体所排开的液体; ③测出小桶和物体排开的液体所受的总重力G3,计算出物体排开液体所受的重力G排=G3-G2。 (2)内容: 浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开液体所受的重力。 (3)公式: F浮=G排=ρ液gV排 (4)从阿基米德原理可知: 浮力的只决定于液体的密度、物体排开液体的体积(物体浸入液体的体积),与物体的形状、密度、质量、体积、及在液体的深度、运动状态无关。 注意: 阿基米德原理当中提到的体积是浸入液体中的物体排开的液体的体积,也就是物体浸入到液体里的那部分物体的体积。 当物体全部浸没时,V排=V物,当物体部分浸入液体中时,V排 原理中所说的密度指的是物体浸入到什么物质当中,这种物质的密度,而不是浸入的物体的质量。 3、浮力大小的计算方法 (1)称重法 把物体挂在弹簧测力计上,记下弹簧测力计的示数为G,再把物体浸入液体中,记下弹簧测力计的示数F,则F浮=G-F。 (2)压力差法 这是利用浮力产生的原因,F浮=F向上-F向下,该方法适用于高度已知的形状规则的正方体、长方体或圆柱体。 (3)公式法 这是利用阿基米德原理,F浮=G排=m排g=ρ液gV排,普遍适用于计算任何形状物体受到的浮力。 (4)平衡法 即物体漂浮或悬浮时,物体处于平衡状态: F浮=G。 (三)物体的浮沉条件及应用 1、物体的浮沉条件 状态 F浮与G物 V排与V物 对实心物体ρ物与ρ液 上浮 F浮>G物 V排=V物 ρ物<ρ液 下沉 F浮<G物 ρ物>ρ液 悬浮 F浮=G物 ρ物=ρ液 漂浮 F浮=G物 V排 ρ物<ρ液 注意: 总有同学认为“上浮的物体受到的浮力大,下沉的物体受到的浮力小”,这种说法是不正确的。 事实上物体的沉浮决定于物体受到的浮力和物体重力的大小关系,而不是只决定于物体受到的浮力大小。 大石块受到的浮力再大,只要还小于自身的重力,就不会上浮;小木块受到的浮力再小,只要还大于自身的重力,就不会下沉。 悬浮与漂浮有相似之处,也有重要区别。 相似之处是: 物体都处于平衡状态,各自所受重力和浮力是大小相等的一对平衡力。 重要区别是: (1)它们在液体中的位置不同,悬浮是物体可以静止在液体内部任一地方,而漂浮则是物体静止在液体表面上; (2)处于悬浮状态的物体,其密度与液体密度相等,处于漂浮状态的物体,其密度小于液体的密度,其体积大于物体排开液体的体积。 通常情况下,判断物体的浮沉有两种方法: 一是根据力的关系来判断,即根据浮力和重力的大小关系,结合浮沉条件来判断;二是根据物体密度与液体密度的关系来判断。 2、浮力的应用 (1)轮船是采用空心的方法来增大浮力的。 轮船的排水量: 轮船满载时排开水的质量。 轮船从河里驶入海里,由于水的密度变大,轮船浸入水的体积会变小,所以会上浮一些,但是受到的浮力不变(始终等于轮船所受的重力)。 (2)潜水艇是靠改变自身的重力来实现上浮或下潜。 (3)气球和飞艇是靠充入密度小于空气的气体来实现升空的;靠改变自身体积的大小来改变浮力的。 (4)密度计是漂浮在液面上来工作的,它的刻度是“上小下大”。 注意: 采用空心的办法增大可以利用的浮力,我们知道,木块能漂浮在水面上,是因为木材的密度小于水的密度,如果把木头挖成空心的独木舟,可以减小自身的重力,多装货物,以增大可利用的浮力,因此可见,我们要把密度大于水的密度的物质做成物体浮于水面,可采用“空心”的办法,增大体积从而增大浮力,使物体浮于水面,用钢铁做成轮船就是根据这一原理。 热气球是靠改变自身体积,达到改变浮力大小。 利用密度比空气密度小的气体,通过充入或放出气体的多少来改变自身的体积,从而改变所受浮力的大小来实现升降,气球和飞艇都是利用空气浮力升空的。 专项训练·对接中考 1.(2014·成都)关于物体所受的浮力,下列说法中正确的是() A.漂浮的物体比沉底的物体受到的浮力大 B.物体的密度越大,受到的浮力越小 C.物体排开水的体积越大,受到的浮力越大 D.浸没在水中的物体受到的浮力与深度有关 2.(2015·福州)2015年3月19日,我国首次用水下机器人在南海3000m深的海底插上国旗.若不计海水密度的变化及水的阻力,机器人在下潜过程中() A.受到的重力逐渐减小B.受到海水的浮力逐渐减小 C.受到的浮力大于重力D.受到海水的压强逐渐增大 3.(2015·兰州)液体沸腾时,液体内部会产生大量气泡.在液体中不断上升、变大.对于气泡所受压强和浮力的变化情况(气泡未露出液面时),以下说法正确的是() A.压强变小,浮力变小B.压强不变,浮力不变 C.压强变大,浮力不变D.压强变小,浮力变大 4.(2015·内江)密度为0.8×103kg/m3的实心木块,轻放于足够深的水中,木块静止后,浸入水中的体积与木块体积之比为() A.4∶5B.4∶1C.1∶4D.1∶1 5.(2015·滨州)测量液体密度的仪器叫密度计,将其插入被测液体中,待静止后直接读取液面处的刻度值(图甲).图乙和图丙的容器中是同一个自制的简易密度计,它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的,将其放入盛有不同液体的两个烧杯中,它会竖直立在液体中,由图中现象可以判断() A.密度计在乙烧杯液体中受到的浮力较大 B.密度计在丙烧杯液体中受到的浮力较大 C.乙烧杯中液体的密度较大 D.丙烧杯中液体的密度较大 6.(2015·汕尾)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容器中,当两球静止时液面相平,球所处的位
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- 初中 物理 一轮 复习 浮力
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