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2014科学总复习第13课时 浮力

发布时间:2014-02-12 17:07:09  

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第13课时 浮力

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1. 浮力(理解)

(1)含义:浸在液体(或气体)中的物体受到向上托的力。
竖直向上 。 (2)方向:___________ 液体(或气体) 。 (3)施力物体:_______________ (4)单位:N。 (5)产生原因:物体上下表面受到的液体的压力差,浮 力是液体对物体的压力的合力。

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2. 阿基米德原理(理解)

(1)内容:浸在液体中的物体受到的浮力的大小等于
物体排开液体的重力 。 ______________________ (2)表达式:F浮=G排液=ρ液gV排。

由公式可知浮力的大小决定于液体的_______ 密度 和排开液
体的_______ 体积 。 气体 。 (3)适用范围:浮力的计算公式也适用于_______ 【注意】浮力的大小决定于液体的密度和排开液体的 体积,与物体的密度、物体的体积、液体的体积无直

接关系。
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3. 物体的浮沉条件(了解)

(1)物体的浮沉条件:
①当F浮>G物时,物体上浮。在物体未露出液面以前, 由于排开液体的体积没有变化,所以受到的浮力不

变。当物体露出液面处于静止状态时,物体漂浮,此
时F浮=G物。 ②当F浮=G物时(物体浸没),物体悬浮。 ③当F浮<G物时,物体下沉。

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(2)浮沉条件的应用:

①密度计:根据漂浮时F浮=G物的原理制成的。密度计在
各种液体中受到的浮力相等。 ②轮船:轮船在不同的水中处于漂浮状态,但排开液体的

体积不同。
③潜水艇:靠改变自身重力达到上浮和下沉的目的。 ④热气球:使气球内的气体体积变化(即排开空气的体积) 而改变浮力大小达到上升和下降的目的。 【注意】在比较F浮和G物关系判断物体浮沉时,F浮指的是

该物体浸没在液体中的浮力。
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4. 有关浮力的分析与计算(理解) (1)视重法:向上方向的拉力G′和浮力F浮之和等于向下

方向的重力G的大小,计算出浮力的大小,即:F浮=
_________ G-G′ 。 (2)阿基米德原理法:阿基米德原理是求解浮力问题的 G排液=ρ液gV排 。 基本方法,即F浮=_______________ 【注意】视重法分析浮力时需注意测力计的示数不是 浮力的大小而是拉力的大小。

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1. [2013· 内江]下列有关浮力的说法正

确的是 A.物体的密度越大,受到的浮力越大 B.物体的体积越大,受到的浮力越大

( D )

C.物体没入水中越深,受到的浮力越大
D.浸没在水中的物体,可能不受浮力 【解析】 浮力的大小与物体的密度无关,与物体的体 积无关,与浸没的深度无关。浸没在水中的物体若下 表面没有受到液体压力的作用,则不能受到浮力作

用。
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2. 重100N的水可以产生的最大浮力为 A.一定小于100N B.一定大于100N C.一定等于100N

( D )

D.可以大于100N
【解析】 根据阿基米德原理可知,物体所受浮力的大 小等于物体排开液体所受到的重力,如当浸在水中的

物体排开的水的体积大于0.01m3时(即排开水的重力大
于100N),浮力即大于100N。

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3. [2013· 东营]如图13-1所示,将同一个鸡蛋先后放入

甲、乙两杯盐水中,鸡蛋在甲杯中处于漂浮状态,在
乙杯中处于悬浮状态。下列判断正确的是 ( A )

图13-1

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A.甲杯中盐水的密度大于乙杯中盐水的密度 B.甲杯中盐水的密度小于乙杯中盐水的密度 C.鸡蛋在甲杯中受到的浮力大于在乙杯中受到的浮力 D.鸡蛋在甲杯中受到的浮力小于在乙杯中受到的浮力

【解析】 同一鸡蛋漂浮和悬浮于不同的液体中,浮力大小
相等,都等于重力大小。但使鸡蛋漂浮的液体密度大于使 鸡蛋悬浮的液体密度。

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4. [2013· 菏泽]如图13-2所示,中国辽宁号航空母舰是中

国人民解放军海军的第一艘航空母舰,舰长304 m、舰
宽70.5 m,满载时排水量达67500 t。

图13-2

6.75×108 (1)它满载时所受的浮力为_____________N( 取g=10 N/kg)。
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(2)2012年9月25日,该舰正式加入中国海军序列。2012 年11月23日,中国航母舰载机歼-15着舰成功。当舰载 变大 选填“不变”、“变小”、 机着舰后,浮力将_______( “变大”)。

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5. [2012· 达州]在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”时, 同学们提出了如下的猜想: A:可能与物体浸没在液体中的深度有关;

B:可能与物体的密度有关;
C:可能与物体的体积有关; D:可能与物体浸在液体中的体积有关; E:可能与液体的密度有关。 为了验证上述猜想,小明利用下列器材做了如图13-3

所示的实验。
器材:体积相等的铁块、铜块,弹簧测力计,一杯 水,一杯盐水,细

绳。
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图13-3

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D 是正确的;分析 (1)分析比较实验③④,可以验证猜想_____ 比较实验④⑤,可以验证猜想_____ A 是错误的(选填“A、B、 C、D、E”)。 (2)分析比较实验①⑤与②⑥,可以验证猜想_____ B 是错误的 (选填“A、B、C、D、E”)。

(3)分析比较实验______ ⑥⑦ 可得:浸在液体中的物体所受浮力的
大小与液体的密度有关。 控制变量法 。 (4)该实验探究主要运用的科学探究方法是:____________

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类型之一 理解浮力及阿基米德原理

[2013· 泰州] 如图13-4(甲)所示,弹簧测力计示数 为5N;如图(乙)所示,小球一半浸在水中,测力计示数为2

3 N,则小球受到的浮力为_____N ,小球的体积为
3。剪断悬吊小球的细线,小球在水中稳定时受 ______cm 600

到的浮力为_____N 。(g取10N/kg) 5

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图13-4
【解析】 小球浸入水中时受到竖直向上的拉力和浮力、 竖直向下的重力。浮力大小等于重力减去拉力的大小。一半 浸入时浮力为3N,若全部浸入水中受到的浮力为6N,大于重 力,将上浮,静止时漂浮,漂浮时浮力大小等于重力。
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[2012· 宁波]在一个足够深的容器内有一定量的水,将 一个长10 cm、横截面积50 cm2的圆柱形实验心塑料块挂于

弹簧秤上,当塑料块底面刚好接触水面时,弹簧秤示数为
4 N,如图13-5甲所示。已知弹簧的伸长与受到的拉力成 正比,弹簧受到1 N的拉力时伸长1 cm,g取10 N/kg。若往 容器内缓慢加水,当所加水的体积至1400 cm3时,弹簧秤 示数恰为零。此过程中水面升高的高度ΔH与所加水的体

积V的关系如图乙所示。根据以上信息,能得出的正确结
论是
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( C )

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图13-5
A.容器的横截面积为225 cm2 B.塑料块的密度为0.4×103 kg/m3 C.弹簧秤的示数为1牛时,水面升高9 cm D.加水400 cm3时,塑料块受到的浮力为2N
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【解析】 物体的重力是 4N,当弹簧秤示数为 0 时, 浮力等于重力等于 4N,此时 V 排=4×10-4m3=400cm3,水 面升高 12cm, 容器的横截面积=(1400cm3+400cm3)÷ 12cm =150cm2。弹簧秤的示数为 1 牛时,浮力等于 3 牛,V 排= 3 -4 3 3 3 3×10 m =300cm ,所加水 1400cm × =1050cm3,水面 4 升高ΔH=(1050cm3+300cm3)÷ 150cm2=9cm。

【点

悟】 注意柱形物体和球形物体,增大的排开液体的
体积,并不一定与浸入的深度成正比。

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类型之二

有关浮力的探究实验

[2013· 金华]在“浮力的研究”实验中。 (1)取一铁块,把它挂在弹簧测力计的挂钩上,如图13

-6甲所示。当铁块浸入水中的体积缓慢增大时,铁块受到
增大 。 浮力大小的变化是_______ (2)探究“浮力大小与排开水的重力关系”的实验过程:

①如图乙,用弹簧测力计测出石块的重力为F1;
②如图丙,用弹簧测力计测出空烧杯的重力为F2; ③如图丁,把石块浸入盛满水的溢杯中,用该空烧杯 承接从溢水杯里被排出的水,当石块全部浸入水中时,读 出弹簧测力计的示数为F3;
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用F1、F2、F3、F4表示实验中测得石块所受的浮力为 F1-F3 ,排出水的重力为__________ F4-F2 。根据该实验 __________ 的测量数据,可得出物体所受浮力大小与排开水的重力 物体所受浮力大小等于排开水的重力(或 的定量关系是_____________________________________ F1-F3=F4-F2) 。 ___________________

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图13-6

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【解析】 用弹簧测力计测量重力和物体浸入水中的拉 力大小,进行阿基米德原理的探究。浮力大小等于物体 排开液体的重力,即F1-F3= F4-F2。

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[2012· 昆明]如图13-7所示,某实验小组用水、刻度
尺、弹簧测力计和圆柱体探究浮力与深度的关系。他们分 别记录了不同情况下弹簧测力计拉力的大小(如下表所示),

表中h表示圆柱体下表面浸入水中的深度。
h/m F/N h/m 0 10.0 0.06 0.01 9.5 0.07 0.02 9.0 0.08 0.03 8.5 0.12 0.04 8.0 0.16 0.05 7.5

F/N
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7.0

6.5

6.0

6.0

6.0

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2.5 (1)当h=0.05 m时,圆柱体受到的浮力是______N ;

(2)圆柱体完全没入水中前,弹簧测力计的拉力F与圆
10-50h 。 柱体下表面浸入水中深度h的关系F=__________

图13-7
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【点悟】 与浮力有关的实验解题关键是要明确影响浮

力大小的因素只有液体的密度和物体排开液体的体积。在
实验过程中应注意控制变量。 【解析】 物体的重力是10N,浮力等于重力减去拉

力。随着深度增加,拉力减小,根据数据可知,满足F=
-kh+b的关系式。

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类型之三

理解物体的浮沉条件

[2013· 常州]2013年2月,中国海监在钓鱼岛海域

放置浮标以监测我国领海的水文变化。监测发现,从春季
至夏季,海水温度上升、体积膨胀导致密度下降。此过程 中,若浮标体积保持不变,则 ( D )

图13-8
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A.浮力变大,露出海面体积变小

B.浮力变小,露出海面体积变大
C.浮力不变,露出海面体积变大 D.浮力不变,露出海面体积变小 【解析】 浮标漂浮在不同的水面,浮力大小都等于其重 力,浮力大小不变;当液体密度减小时,排开液体的体积 增大。

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[2012· 南充]一个鸡蛋漂浮在装盐水的烧杯中,在慢慢 往烧杯里注入清水的过程中 ( C ) A.鸡蛋在露出部分越来越少的过程中受到的浮力变小 B.鸡蛋在露出部分越来越少的过程中受到的浮力变大

C.鸡蛋从悬浮到沉入烧杯底的过程中受到的浮力变小
D.鸡蛋从悬浮到沉入烧杯底的过程中受到的浮力不变

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【解析】 鸡蛋在露出部分越来越少的过程中,虽然水 的密度在变小,但鸡蛋始终漂浮,所以鸡蛋受到的浮力等 于鸡蛋重,大小不变;鸡蛋从悬浮到沉入烧杯底的过程

中,排开盐水的体积不变,而盐水的密度减小,由公式F浮
=ρ水V排g可知,鸡蛋受到的浮力变小。 【点悟】 判断物体浮沉的解题关键是要理解物体浮沉

的条件,着重分析F浮与G物(或ρ物与ρ液)的关系。

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不理解浮力、拉力、重力的关系致错 [2013· 包头]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13-9所示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10

N/kg)下列说法正确的是

(

)

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图13-9 A.当圆柱体从浸入水中至刚好全部浸没时,物体受到 的浮力变化由大到小 B.圆柱体受到的重力是8 N C.圆柱体受到的最大浮力是4 N D.圆柱体的密度是1.5×103 kg/m3
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【错解】 A、C 【错因分析】 不理解物体所受浮力、重力、拉力的大 小关系。图13-9表示弹簧测力计的示数变化关系,即拉 力大小的变化。开始一段时间拉力不变,说明没有浸入水 中时的拉力大小等于重力大小为12 N;当测力计示数减小 时,浮力增

大;之后拉力大小不变时,说明全部浸没时的 浮力为12 N-4 N=8 N。

【正解】 D

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[2012· 东营]小明帮爷爷浇菜园。他从井中提水时发现 盛满水的桶露出水面越多,提桶的力就越大。由此他猜 想:浮力大小可能与物体排开液体的体积有关。于是他找 来一个金属圆柱体、弹簧测力计和烧杯等器材进行了如图 13-10所示的探究。

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图13-10 (1)分析图中弹簧测力计示数的变化可知,物体排开液 越大 。 体的体积越大,所受的浮力_______
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(2)实验结束后,小明绘制了弹簧测力计对金属圆柱体

的拉力和金属圆柱体所受浮力随浸入液体深度变化的图
像,如图13-11所示。(ρ水=1.0×103kg/m3,取g= 10N/kg)

图13-11
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分析图像可知: a 选填“a”或“b”)描述的是金属圆柱体所受 ①曲线____( 浮力的变化情况。 2.7 ,金属圆柱体的 ②该金属圆柱体所受的重力为______N
3。 2.7×103 密度为__________kg/m

(3)爷爷鼓励小明对“浸在液体中的物体所受浮力大小是 否与液体的密度有关”这一问题进行探究。请你帮小明选择 合适的器材,并写出实验步骤。 实验器材: 金属圆柱体、弹簧测力计、烧杯、水、盐水、细线 _______________________________________________
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实验步骤: ①用细线拴住金属圆柱体,悬挂在弹簧测力计下, ______________________________________________
读出此时弹簧测力计示数F;②将金属圆柱体完全浸没在 ___________________________________________________ 水中,读出此时弹簧测力计的示数F1。③将金属圆柱体完 ___________________________________________________ 全浸没在盐水中,读出此时弹簧测力计的示数F2。④比较 ___________________________________________________ F1和F2的大小,分析得出物体所受浮力的大小是否与液体 ___________________________________________________ 密度有关。 ___________ 【解析】 圆柱体所受浮力随着排开液体体积的增大而

增大,完全浸没水中后所受浮力大小不变。要探究液体密
度对浮力的影响,需要水和盐水或酒精进行对照实验,且 应控制排开液体的体积相同。
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