文档内容
第 09 讲—浮力
2023 年中考物理一轮复习讲练测
一、思维导图
二、考点精讲
考点1—物体的沉浮条件及应用
1.浮力
1.定义:液体和气体对浸在其中的物体都有竖直向上的力,这个力叫做浮力.
2.产生原因:如图所示,浸在液体(或气体)中的物体,其上、下表面受到液体(或气体)对它的
压力不同,且向上的压力大于向下的压力,这个压力差就是物体受到的浮力,公式为F浮=
F向上-F向下,当物体漂浮时,F向下=0N.F
向下
F
向上
F
向上
3.影响因素:物体浸在液体(或气体)中的体积越大,液体(或气体)的密度越大,物体受到的浮
力越大
2.阿基米德原理
1. 内容:浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重
力。
ρ gV
2. 公式:F =G =m g= 液 排.ρ 表示液体密度,单位为kg/m3;V 表示物体排开液
浮 排 排 液 排
体的体积,单位为m3
(注:当物体部分浸入液体时V <V ,当物体完全浸没时V =V )
排 物 排 物
F F
浮 浮
gV ρ g
3. 变形式:求液体密度:ρ液= 排 ;求排开液体的体积:V排= 液 .
4. 适用范围:阿基米德原理不仅适用于液体,也适用于气体.
考点2—物体的沉浮条件
1.物体的浮沉条件
浸没在液体中的物体,浮沉情况由重力和浮力的大小关系共同决定。对物体进行受力分析,
物体在悬浮时,重力和浮力是一对平衡力,若是上浮,则浮力大于重力,若是下沉,则浮力
小于重力;漂浮时物体处于平衡状态,重力等于浮力。
浮力表达式:F =ρ gV 重力表达式:G=mg=ρ gV
浮 液 排, 物 物
①物体浸没在液体中,有上浮、下沉以及悬浮三种情况,都满足V =V 。
排 物
上浮:F >G,ρ gV >ρ gV ,ρ >ρ
浮 液 排 物 物 液 物
下沉:F ρ
浮 液 排 物 物 排 物 液 物F
浮
F
浮
G F 浮 下沉
漂浮
F 浮 沉底
G
F
支
上浮 F
G 浮
悬浮
G
知图 4 沉浮状态 G
③判断物体浮沉条件,有两种方法:比较F 与G大小关系或比较ρ 与ρ 的大小关系。
浮 液 物
④切片问题:密度均匀的物体悬浮(或漂浮)在某液体中,若把同一物体切成大小不等的两
块放入同一液体中,则大块、小块都悬浮(或漂浮),即浮沉情况没有发生改变,和没有切
割前相同,因为物块切割前后密度始终没有发生改变。此时的浮沉情况可由密度来进行判断。
考点4-浮沉条件的应用
(1)轮船①工作原理:空心法,即把密度比水大的钢材制成空心的,使它能排开更多的水,
增大可利用的浮力,从而漂浮在水面上,这是浮沉条件的应用;
②轮船可以漂浮在水面上,轮船的重力小于浮力,也可以根据浮沉条件中密度关系进行分析:
轮船的平均密度小于水的密度;
③同一搜轮船,不论在海里航行,还是在河里航行,浮力均等于重力,所以浮力不变,由阿
基米德原理F浮=ρ液gV排可知,由于海水和河水的密度不同,ρ海水>ρ河水,故轮船在
海水里排开的体积小于河里,即河里吃水深度(吃水线)大于海里。轮船的排水量=船自身重量+满载时货物的重量
(2)潜水艇
靠改变自重来实现上浮或下沉的。当潜水艇需要下潜时,就打开两侧的水舱,当水舱注水后,
潜水艇重力变大,超过水的浮力,它就开始下沉。当潜水艇需要上浮时,就启动压缩机,用
高压的空气将水舱内的水排出,潜水艇自身重力减小,就可以上浮。
(3)气球和飞艇
热气球和飞艇通过加热空气或氢气、氦气等措施,使球内密度小于球外空气密度到一定程度,
从而使气球上升到空中,若要使充有氦气或氢气的气球降回地面,可以放出球内的一部分气
体,使气球体积缩小,减小浮力;对于热气球,只要停止加热,热空气冷却,气球体积就会
缩小,浮力减小。
(4)密度计密度计示数不均匀,刻度值呈上小下大特点分布。同一支密度计在测量不同液
体时,受到的浮力都相同,均等于密度计的重力(二力平衡),但若液体密度大,则密度计
浸入体积小,若液体密度小,则浸入体积大。故密度计上刻度示数为上小下大。
(5)排水量:F浮=排水量(千克)×g轮船的满载重量,一般是以排水量表示的,即是排开
水的质量,船也是浮体,根据浮体平衡条件得:船受到的总 F浮=G总=排水量(千克)×g,
就是船排开水的重,即是浮力,又等于船、货的总重力。
三、例题精析
1.如图,“寻梦” 学习小组制作的潜水艇模型,通过橡胶管从烧瓶中吸气或向烧瓶中吹气,
可使烧瓶下沉或上浮。若使潜水艇下沉(胶管在水中的体积忽略不计),下列分析正确的是
( )
A.使用橡胶管向“潜水艇”内吹气B.“潜水艇”所受的浮力逐渐变小
C.水对“潜水艇”的压强保持不变D.“潜水艇” 自身重力增大实现下沉
2.2020年10月27日,我国研发的“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功下潜突破
1万米达到10058米,创造了中国载人深潜的新纪录。关于“奋斗者”号下列说法正确的是
( )A.悬浮和漂浮时受到的浮力相等
B.匀速下潜的过程中受非平衡力
C.从悬浮到下潜过程中受到的浮力变大
D.匀速下潜过程中底部受到的海水压强变大
3.新鲜鸡蛋在水中会下沉,向水中加盐并轻轻搅拌,随着盐的溶解,可以看到鸡蛋会上浮,
这是因为
A.鸡蛋的质量减少,浮力增大
B.鸡蛋排开盐水的体积增大,浮力增大
C.鸡蛋的重力减小,重力小于浮力
D.液体的密度变大,鸡蛋所受的浮力大于重力
4.在“天宫课堂”中,航天员王亚平用吸管把乒乓球轻轻压入水中,取出吸管后,观察到
乒乓球悬停在水中,如图-1所示,这是由于在中国空间站中,乒乓球不再受到重力和
___________力的原因而悬停不动。在地面课堂的同学们也做同样的实验;用吸管把乒乓球
轻轻压入水中,取出吸管后,观察到乒乓球会迅速上浮直至漂浮,如图-2所示,乒乓球露出
水面前,浮力___________重力且浮力大小___________。
5.用弹簧测力计在空气中称一物块,测得其重为20 N,当把这个物块的一部分浸在水中时,
弹簧测力计的示数为16 N,这时物块受到的浮力是___________N,若将物块全部浸没在水
中,物块所受浮力为15 N,这时弹簧测力计的示数将变为___________N,两次实验物体所
受的浮力不同说明浮力大小与___________有关.
6.一个圆柱形容器足够高,底面积为200cm2,其中装有一定量的水。现将边长为10cm的
正方体木块放入其中如图所示,木块静止时,有一半的体积露出液面,此时水面比放入木块前升高___________cm,若要使木块完全浸没在水中还需要向下施加___________N的压力。
7.小明所在实验小组利用弹簧测力计、圆柱形金属块、烧杯等器材,按照如图所示步骤探
究浮力的大小跟哪些因素有关。( )
(1)圆柱形金属块所受重力为______N,所受浮力的方向______向上。分析实验图像可知
金属块全部浸没在水中时所受的浮力为______N;
(2)分析比较实验步骤A、B、C、D可知:浮力大小与物体______有关;分析比较A、
D、E实验步骤还可以探究的实验问题是______;
(3)同组的小刚根据实验步骤A、B、C得出结论:浮力大小与物体浸入液体的深度有关,
深度越大,浮力越大,他的实验结论不正确的原因是______;
(4)本实验所用的金属块的密度为______ 。
8.小军同学在做“探究影响浮力大小因素”的实验时,他用弹簧测力计悬挂一个实心金属
块,分别在下列四种情况下保持静止(如图所示)。请你帮助小军同学完成以下问题:
(1)乙图中金属块所受浮力为______N;
(2)比较甲、丙、丁三幅图可得出结论:浮力的大小与______有关;
(3)比较______三幅图可得出结论:浮力的大小与物体没在液体中的体积有关。9.2022年5月15日新闻,“巅峰使命”珠峰科考项目组成功将自主研发的浮空艇从海拔
4300米的营地升空到9000米,创造了浮空艇大气科学观测世界纪录。假设在此前的一次实
验中,浮空艇(表皮很薄的气囊)体积为9000m3,内部充有氦气和空气的混合气体,其密
度为0.2kg/m3,浮空艇的表皮及外壁仪器舱总质量为2×103kg,浮空艇用缆绳系在一辆锚泊
车上(如图)。该浮空艇周围空气的密度为1.2kg/m3,g取10N/kg,缆绳的重力不计,仪器
舱体积可忽略不计。求:
(1)浮空艇内气体的质量;
(2)浮空艇所受到的浮力;
(3)为了有效控制浮空艇,要求锚泊车的重力是缆绳拉力的三倍,则锚泊车的质量是多少?
10.如图所示,水平地面上有一底面积为2×10-2m2的圆柱形容器(容器质量忽略不计),容
器中水的质量为7kg,一个边长为10cm的正方体木块通过一根细线与容器底部相连,细线
受到的拉力为4N。求:
(1)木块此时受到的浮力大小;
(2)木块的重力;
(3)容器对水平地面的压强。
11.如图所示,A是质量均匀的长方体,底面积为25cm2,高为8cm,质量为160g;另有一
圆柱形容器,高为8cm,底面积为125cm2。小明先把A物体放在圆柱形容器的正中央,然
后按要求向圆柱形容器中加水,容器壁厚度忽略不计,ρ =1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
水
(1)A物体的密度;
(2)小明同学缓慢沿容器壁注入500g水,待A物体稳定后(始终竖直),再将A竖直向上
提0.4cm,求此时水对A物体下底面的压强;
(3)若从水量为0开始缓慢注入水的质量为m (单位:g)直到注满为止,请通过分析计算,
x
写出水对容器底部的压强p与m 的函数关系式。
x