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专题 10 浮力
1、了解浮力的概念,知道浮力的方向及产生的原因;
2、理解阿基米德原理,熟练掌握原理的内容、公式以及阿基米德原理的适用范围;
3、运用浮力知识解决有关问题;
4、知道物体浮沉条件;
5、知道浮力的利用。
要点一、浮力
当物体浸在液体或气体中时会受到一个竖直向上托的力,这个力就是浮力。
[归纳梳理]
1. 一切浸在液体或气体里的物体都受到竖直向上的浮力。
2. 浮力=物体重-物体在液体中的弹簧秤读数,即F浮=G-F′
3. 阿基米德原理:浸在液体里的物体受的浮力,大小等于它排开的液体受的重力。
用公式表示为;F浮=G排。(1)根据阿基米德原理可得出计算浮力大小的数学表达式;F浮=G排=m液g=ρ液gV排。
(2)阿基米德原理既适用于液体也适用于气体。
例1:以下情景中没有受到浮力的物体是( )
A.甲图:空中上升的热气球
B.乙图:遨游太空的“天宫一号”
C.丙图:海中下潜“蛟龙”号
D.丁图:海中航行的“辽宁号”
【答案】B
【详解】A.空中上升的热气球受到空气的浮力,故A不符合题意;
B.太空中没有空气,故太空中运行的“天宫一号”不受到浮力,故B符合题意;
C.下潜的“蛟龙”号在水中尽管下沉,但仍然受到浮力,故C不符合题意。
D.浮力是浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)向上托起的力,航行的“辽宁号”受到水的
向上托起的力,即受到浮力,故D不符合题意。
故选B。
例2:在下面所列的人或物体中,没有受到浮力的是( )
A.放飞的孔明灯 B.太空中的“神舟十号”
C.游弋的310渔政船 D.在游泳池仰泳的人
【答案】B
【详解】A.放飞的“孔明灯”,就是因为空气受热,密度减小,在空中飞行时,受到浮力大于自身的重
力,故A不符合题意;
B.太空中没有空气,所以太空中的“神舟十号”不受到浮力的作用,故B符合题意;
C.游弋的310渔政船受到水的浮力,故C不符合题意;
D.在游泳池仰泳的人,受到的浮力等于自身的重力,故D不符合题意。
故选B。
要点二、浮力的应用
1.浸在液体中物体的浮沉条件
(1)物体上浮、下沉是运动过程,此时物体受非平衡力作用。下沉的结果是沉到液体底部,上浮的结果是浮出液面,最后漂浮在液面。
(2)漂浮与悬浮的共同点都是浮力等于重力,在平衡力的作用下静止不动。
但漂浮是物体在液面的平衡状态,物体的一部分浸入液体中。
悬浮是物体浸没在液体内部的平衡状态,整个物体浸没在液体中。
上浮 漂浮 悬浮 下沉
ρ物<ρ液 ρ物<ρ液 ρ物=ρ液 ρ物>ρ液
G物<F浮 G物=F浮 G物=F浮 G物>F浮
2.应用
(1)轮船
①原理:把密度大于水的钢铁制成空心的轮船,使它排开水的体积增大,从而来增大它所受的浮力,故轮
船能漂浮在水面上。
②排水量:轮船满载时排开的水的质量。
(2)潜水艇
原理:潜水艇体积一定,靠水舱充水、排水来改变自身重力,使重力小于、大于或等于浮力来实现上浮、
下潜或悬浮的。
(3)气球和气艇
原理:气球和飞艇体内充有密度小于空气的气体(氢气、氨气、热空气),
通过改变气囊里的气体质量来改变自身体积,从而改变所受浮力大小。
3.浮力的计算方法
压力差法:F浮=F向上-F向下
阿基米德原理法:F浮=G排=ρ液gV排
力的平衡法:受力分析
例1:如图所示,水面下有两艘完全相同的潜艇,其中一艘正在上浮,另一艘正在下潜,以下判断正确的
是( )
A.正在下潜的是甲艇
B.没露出水面前,上浮潜艇所受的浮力不断增大
C.正在下潜的潜艇,所受的浮力不断减小D.两艘潜艇所受的浮力相同
【答案】D
【详解】A.潜水艇是通过改变水舱中的水的重力来改变自身重力的,要使潜水艇上浮,应使潜水艇所受
的浮力大于潜水艇的重力,所以水舱中水较少时潜水艇上浮,故甲图为上浮时的情景,乙图为下潜时的情
景,故A错误;
B.根据F =ρ gV 知,在没露出水面前,上浮潜艇排开水的体积不变,所受的浮力不变,故B错误;
浮 液 排
C.根据F =ρ gV 知,正在下潜的潜艇,排开水的体积不变,所受的浮力不变,故C错误;
浮 液 排
D.根据F =ρ gV 可知,因甲、乙两种情景潜水艇排开水的体积相等,故所受的浮力相等,故D正
浮 液 排
确。
故选D。
例2:在水平桌面上,有两个相同的圆柱形容器,内盛质量相等的盐水。将同一个鸡蛋先后放入其中,鸡
蛋静止时如图所示。甲、乙两杯盐水的密度分别为ρ 和ρ,盐水对容器底部压强分别为p 和p,则
1 2 1 2
( )
A.ρ>ρ,p>p B.ρ>ρ,p<p
1 2 1 2 1 2 1 2
C.ρ<ρ,p=p D.ρ<ρ,p<p
1 2 1 2 1 2 1 2
【答案】C
【详解】鸡蛋在甲杯中悬浮,所以
ρ =ρ
甲 蛋
鸡蛋漂浮在乙杯中
ρ >ρ
乙 蛋
所以
ρ <ρ
甲 乙
鸡蛋悬浮在甲杯中,受到盐水的浮力等于鸡蛋重力;鸡蛋漂浮在乙杯中,受到盐水的浮力也等于鸡蛋重
力;所以鸡蛋在甲、乙两杯中所受浮力大小相等,即
F=F=G
1 2 蛋由力的作用是相互的可知,鸡蛋对盐水的压力等于盐水对鸡蛋的浮力,所以鸡蛋在甲杯盐水中悬浮,盐水
对容器底的压力
F =G +G
甲 蛋 盐水
鸡蛋在乙杯盐水中漂浮,盐水对容器底的压力
F =G +G
乙 蛋 盐水
液体对容器底的压力
F =F
甲 乙
因为容器相同、容器底面积相同,由压强公式 知盐水对容器底部的压强相等,即
p=p
1 2
故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
难点一、液面升降
确定液面的升降,只要比较变化后的V排与变化前的V排的大小。
1. 冰熔化后液面升降
(1)纯冰在液体中,冰熔化后液面升降。
① ,如冰浮于盐水中,冰熔化后,液面上升。
② ,冰熔化后,液面下降。
③ ,液面不变。
② (2)冰中含杂质,冰熔化后,水面升降。
① ,若冰中有铁、铜、铝、石块等,冰熔化后,水面下降。
② ,如冰中有木块、蜡、气泡,冰熔化后,水面不变。③ ,水面不变。
2. 漂浮在液面的“载体”
当把所载的物体取出放入液体中时,如 ,容器中液面下降,当 时,容器中液面不变。
例1:如图所示,舰载机起飞后,下列对航空母舰分析正确的是( )
A.浮力不变,舰体下沉一些 B.浮力不变,舰体上浮一些
C.浮力变小,舰体上浮一些 D.浮力变大,舰体下沉一些
【答案】C
【详解】当航母上的舰载机起飞后,航母的总重力减小,但航母漂浮在水面,受到的浮力等于自身的重
力,所以受到的浮力变小,由 可知,排开水的体积变小,航母将上浮。故C符合题意,ABD
不符合题意。
故选C。
例2:下列关于浮力的说法中,正确的是( )
A.大石块和小木块都浸没水中,大石块下沉,它受到的浮力比小木块的小
B.人的密度和水的密度差不多,人潜入水中时受到的浮力约等于他的重力
C.铁的密度较大,铁球放在任何液体中,它都是沉入液体里的
D.人在水中有受到浮力,在地面上没有受到浮力
【答案】B
【详解】A.大石块的体积大于小木块的体积,把它们都浸没水中时,则大石块排开水的体积大,根据
可知大石块受到的浮力大,故A错误;
B.因为人的密度和水的密度差不多,即人的密度与水的密度近似相等,则人在水中会悬浮,故人潜入水
中时受到的浮力约等于他的重力,故B正确;C.因为铁的密度小于水银的密度,所以铁放入水银中,会漂浮,即不会沉入液体里,故C错误;
D.因为一切浸在液体或气体中的物体都受到竖直向上的浮力,所以人在水中有受到浮力,在地面上受到
空气的浮力,故D错误。
故选B。
难点二、几个规律问题
1. 同一物体浮在不同液体中
是一个定值,都等于 ,此时 与 成反比(密度计原理,轮船浮在海中或浮在江河中,一木块
分别浮在不同液体中)。
2. 同种物质组成的不同物体,浮在同一种液体中
, 为一定值,等于 (浮在液体中的物体,将露出液面部分切去,物体上浮又
露出液面, 为定值,等于 )。
3. 漂浮在液体中的物体
浮力的变化等于物体重力的变化。
例1:生产绿豆芽时,将绿豆倒入盛水的容器中,发现成熟饱满的绿豆沉入水底,干瘪、虫蛀的绿豆漂浮
在水面上,下列几种说法中正确的是( )
A.漂浮在液面的绿豆受到的浮力大于重力
B.沉底的绿豆受到的浮力比漂浮在液面的绿豆受到的浮力小
C.沉底的绿豆受到的浮力小于所受的重力或等于所受的重力
D.沉底的绿豆受到的浮力大于所受的重力
【答案】C
【详解】由浮沉条件知:浸没在液体中的物体,当F >G时,物体上浮,最后漂浮;当F F
A 浮A
所以
G + F-F + G > G + F
容 浮A A 容即两个容器对桌面的压力关系为F >F ,由于两个容器底面积相等,由 可知,两个容器对桌面的压
甲 乙
强关系为p >p ,故D不符合题意。
甲 乙
故选B。
7.(2022·浙江浙江·中考真题)学习了物体的浮沉条件后,小舟做了如下实验:在两个薄气球中加满温
水,扎紧后剪去多余部分,分别浸没于盛有冷水与热水的玻璃杯中(如图)。若不计气球自重,放手后两
气球的运动情况是( )
A.冷水、热水中都下沉 B.冷水中下沉,热水中上升
C.冷水、热水中都上升 D.冷水中上升,热水中下沉
【答案】D
【详解】温水的密度小于冷水的密度,由物体的浮沉条件可知,装温水的气球在冷水中上浮;温水的密度
大于热水的密度,由物体的浮沉条件可知,装温水的气球在热水中下沉。故ABC不符合题意,D符合题
意。
故选D。
8.(2022·山西·中考真题)如图所示,是南极海洋冰山的美丽景象。冰山实质就是海中漂浮的大块淡水
冰。据科学分析、全球气候变暖会导致冰山熔化,海平面升高。下列判断正确的是( )
A.冰山所受到的浮力一定大于它所受的重力
B.冰山所受的重力小于它排开水所受的重力
C.冰山熔化一部分后仍会漂浮在水面上
D.冰山熔化一部分后排开水的体积不变
【答案】C
【详解】A.冰山在海水中漂浮,冰山所受到的浮力等于它所受的重力,故A错误;
B.冰山所受到的浮力等于它所受的重力,根据阿基米德原理,冰山所受的重力等于它排开水所受的重力,故B错误;
C.冰山熔化一部分后密度仍然小于海水,所以仍会漂浮在水面上,故C正确;
D.冰山熔化一部分后,重力变小,浮力变小,则排开水的体积变小,故D错误。
故选C。
一、单选题
1.关于浮力,下列说法中正确的是( )
A.沉入水底的物体不受浮力
B.物体受到的浮力大小与物体的形状无关
C.浸在液体中的物体,上浮时受浮力,下沉时不受浮力
D.只有浸在液体里的物体才受到浮力,在空气中的物体不受浮力
【答案】B
【详解】A.沉入水底时,物体和底部之间是有缝隙的,所以受浮力,故A错误;
B.根据 可知,物体所受浮力大小与液体密度和排开液体的体积有关,与物体的形状无关,故
B正确;
C.浸在液体或气体中的物体,一般都要受到浮力作用,上浮时受浮力,下沉时也受浮力。故C错误;
D.浸在液体里的物体受到浮力,在空气中的物体也受到浮力,故D错误。
故选B。
2.在一个盛有150N水的容器中放入一物块,物块受到的浮力为( )
A.大于150N B.小于150N
C.等于150N D.以上答案都有可能
【答案】D
【详解】由阿基米德原理可知,物体受到水的浮力
F =ρ V g
浮 水 排
容器中的水重
G =m g=ρ V g
水 水 水 水①如图甲,当物体浸入水中的体积大于水的体积时,即
V >V
排 水
则物体受到的浮力大于水重,即
F >G
浮 水
②当物体浸入水中的体积小于水的体积时,即
V