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浮力
浮力
一、浮力的定义:
一切浸入液体(气体)的物体都受到液体(气体)对它竖直向上的力叫浮力。
二、浮力方向:
竖直向上,施力物体:
液(气)体
三、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(F浮=F向上-F向下)。
四、浮力的大小与哪些因素有关
(1)浮力的大小与液体的密度有关,液体的密度越大,浮力越大;
(2)浮力的大小与物体排开液体中的体积有关,排开液体中的体积越大,浮力越大;
(3)浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关;
小明同学用一个弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯(分别装有一定量的水和煤油),对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究.图9表示探究过程及有关数据.
(1)分析图B、C、D,说明浮力大小跟_____有关.
(2)分析图_______,说明浮力大小跟液体密度有关.
(3)物体完全浸没在煤油中所受的浮力是________N.
(4)小明还想探究浮力大小与物体形状是否有关,请你简述实验方法.
五、阿基米德原理:
1、内容:
浸入液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。
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、适用条件:
液体(或气体)
练习
1、有一金属块,在空气中称得重为3.8牛,将它浸没在盛满水的溢水杯中时有50毫升的水溢出流入量筒,求
(1)金属块的体积,
(2)金属块在水中受到的浮力,(3)金属块在水中时,弹簧秤的示数,(4)金属块的密度是多大?
2、一物体重8牛,挂在弹簧秤下,没入水中时,弹簧秤示数为3牛,当没入另一种油中时,弹簧秤示数为4牛,求此油的密度是多少?
3、一只铁球在空气中重3.12牛,全部浸没在水中重为2.5牛,问这个铁球是实心的还是空心的?
4、在探究有关浮力的实验中:
(1)如图所示,小明做了这样一
个小实验:
在水桶中装多半桶水,
用手把空的饮料罐按入水中,体会
饮料罐所受浮力及其变化,同时观
察水面高度的变化.依据这个小实
验,对“浮力的大小与什么因素有关?
”这一问题,你做出的猜想是_______________________________.
(2)为验证阿基米德原理,实验需要比较的物理量是
____________________________________________.
(3)下图是验证阿基米德原理的一个实验过程图,通过图中____两个步骤测出了浮力(选填代号即可)
(4)小明同学利用上面实验中的器材和木块,进一步探究漂浮在水面上的物体所受浮力的大小是否遵循阿基米德原理.但实验过程中有一个步骤与上图不同,这个步骤是____(选填代号即可)
六、物体的浮沉条件:
1、前提条件:
物体浸没在液体中,且只受浮力和重力。
F浮
G
下沉悬浮上浮漂浮
F浮
ρ液<ρ物ρ液=ρ物ρ液>ρ物ρ液>ρ物
练习
1、体积相同的A、B、C三个物体,放入水中静止后,处于图所示的状态,试比较三个物体受的重力和密度的大小。
GAGBGCρAρBρC
2、把质量为250g,体积为300cm3的金属球放入水中,静止时它受到的浮力为。
3、质量为200g的物体,浸入盛满水的容器中,溢出120g的水,则此物体将()A、浮在水面上B、悬浮在水中C、沉到容器底部D、无法判定
4、关于浸在液体里的物体所受的浮力,下列说法中不正确的是()
A.浮力的方向竖直向上;B.浮力的施力物一定是水;
C.浮力的大小与排开液体的质量成正比;D.实心的铁球也能浮在液面上.
5、用手将一个木球放入水中某一深度后,松开手,木球上浮,在木球未露出水面的时候,下列说法中正
确的是 ()
A.木球所受的重力、浮力都不变; B.木球所受的重力不变,浮力变大;
C.木球所受的重力、浮力都变小;D.木球所受的重力不变、浮力逐渐变小.
6、密度均匀的实心物体悬浮在水中,将物体截成大小
不等的两块后,仍放入水中,则()
A、大块下沉,小块悬浮B、大块下沉,小块上浮
C、两块都上浮D、两块都悬浮
7、将体积相同的A、B、C三个小球投入水中,出现如图所示的三种情况,下列关于对三个小球受到的浮力大小的说法正确的是( )
A、 A球浮在水面上,受到的浮力最大
B、 C球沉在底部,受到的浮力为零
C、 A球受到的浮力与B球受到的浮力相等
D、 B球受到的浮力与C球受到的浮力相等
8、煮饺子时,饺子先沉于锅底,后又漂浮。
这是因为饺子煮熟后体积,浮力。
9、三个完全相同的实心球,分别在如图所示的水、盐水、水银三种液体中静止,所受浮力为F甲、F乙、F丙,下面判断正确的是()
A、F甲=F乙>F丙B、F甲<F乙<F丙
C、F甲=F乙<F丙D、F丙<F甲<F乙
10、如图,同一物体浸在甲液体中悬浮,浸在乙液体中漂浮。
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密度ρ甲、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
11、体积相等实心铁块和木块,投入足够多的水中静止时所受的浮力()
A铁块大 B木块大 C一样大 D无法确定
12、质量相等的实心铁块和木块,投入水中静止时所受的浮力( )
A铁块大 B木块大 C一样大 D无法确定
13、质量相等的实心铁块和木块,投入水银中静止时所受的浮力( )
A铁块大 B木块大 C一样大 D无法确定
14、一只空心金属球放到第一种液体中,刚好能悬浮,将它放入第二种液体中,有1/4的体积露在外面,则这两种液体的密度之比ρ1:
ρ2为()
A、4:
1B、1:
4C、3:
4D、4:
3
2、说明:
①密度均匀的物体悬浮(或漂浮)在某液体中,若把物体切成大小不等的两块,则大块、小块都悬浮(或漂浮)。
②一物体漂浮在密度为ρ的液体中,若露出体积为物体总体积的
,则物体密度为
ρ
分析:
F浮=G则:
ρ液V排g=ρ物Vg
ρ物=(V排/V)·ρ液=
ρ液
练习:
质量为50g的某物体,放在水中有1/5露出水面,该物体在水中受到的浮力是多少?
该物体的体积是多少?
该物体的密度是多少?
③悬浮与漂浮的比较
相同:
F浮=G
不同:
悬浮ρ液=ρ物;V排=V物
漂浮ρ液<ρ物;V排 ④判断物体浮沉(状态)有两种方法: 比较F浮与G或比较ρ液与ρ物(用于实心物体)。 ⑤物体吊在测力计上,在空中重力为G,浸在密度为ρ的液体中,示数为F则物体 密度为: 练习: 一块金属块挂在弹簧秤下后在空气中读数为147牛,把它全部浸没在水中称时,弹簧秤的示数为98牛,该金属受到的浮力是________牛,该金属块的体积为__________米3,金属块的密度为__________千克/米3。 ⑥冰或冰中含有木块、蜡块、等密度小于水的物体,冰化为水后液面不变,冰中含有铁块、石块等密大于水的物体,冰化为水后液面下降。 七: 漂浮问题“五规律”: (历年中考频率较高,) 规律一: 物体漂浮在液体中,所受的浮力等于它受的重力; 规律二: 同一物体在不同液体里,所受浮力相同; 规律三: 同一物体在不同液体里漂浮,在密度大的液体里浸入的体积小; 规律四: 漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,物体密度就是液体密度的几分之几; 规律五: 将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力等于液体对物体增大的浮力。 八、浮力的利用: 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。 排水量: 轮船满载时排开水的质量。 单位t。 由排水量m可计算出: 排开液体的体积V排=;排开液体的重力G排=mg;轮船受到的 浮力F浮=mg轮船和货物共重G=mg。 练习 1、轮船进港后,卸下一部分货物,因此吃水线上升60cm,假如船的水平截面积是5000m2。 问卸下的货物有多重? 2、一艘轮船排水量为8×108kg。 如果该船质量为1×108kg则最多可载_______kg货物,若该船由海里驶入河里,轮船受到的浮力将_____,轮船排开水的体积将______。 (变大、变小、不变) 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。 练习 1、大多数鱼类在水中游动时,能向上游动,也能向下沉,甚至能在水中不动,那么鱼类为什么能随意地上浮和下沉呢? 2、潜水艇的体积为100m3,质量为0.7×104kg,当它充满水潜入海中时,受到的浮力大小是;当它排出水舱中的水浮在海面上时,潜水艇受到的浮力大小是。 3、气球和飞艇: 气球是利用空气的浮力升空的。 气球里充的是密度小于空气的气体。 4、密度计: 原理: 利用物体的漂浮条件来进行工作。 不论在哪种液体中,受到浮力均相等地。 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,对应的液体密度越来越大 练习: 密度计是一种测量的仪器,是利用的条件来工作的,把一支密度计放在不同液体中,它受到的浮力都,这是因为密度计的重力不改变。 八、浮力计算题方法总结: 1、确定研究对象,认准要研究的物体。 2、分析物体受力情况画出受力示意图,判断物体在液体中所处的状态(看是否静止或做匀速直线运动)。 3、选择合适的方法列出等式(一般考虑平衡条件)。 计算浮力方法: ①读数差法: F浮= G-F(用弹簧测力计测浮力)。 ②压力差法: F浮=F向上-F向下(用浮力产生的原因求浮力) ③漂浮、悬浮时,F浮=G(二力平衡求浮力;) ④F浮=G排或F浮=ρ液V排g(阿基米德原理求浮力,知道物体排开液体的质量或体积时常用) ⑤根据浮沉条件比较浮力(知道物体质量时常用) 练习 1.在浅海中潜入海底观光是人们旅游休闲的方式之一。 人从水下2m继续下潜的过程中他受到海水的浮力和压强变化的情况是() A.浮力逐渐变小B.浮力逐渐变大C.压强逐渐变小D.压强逐渐变大 2.某农户生绿豆芽时,将绿豆倒人盛水的容器中,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,产生这一现象的原因是: () A.沉底的绿豆受到的浮力小于重力,漂浮在液面的绿豆受到浮力大于重力 B.沉底的绿豆受到的浮力小于重力,漂浮在液面的绿豆受到浮力等于重力 C.沉底的绿豆受到的浮力大于重力,漂浮在液面的绿豆受到浮力等于重力 D.沉底的绿豆受到的浮力等于重力,漂浮在液面的绿豆受到浮力小于重力 3.小晴在清洗苹果和梨子时,发现苹果漂浮在水面,而梨子却沉到水底。 对此,她做出了如下推断,其中正确的是() A.梨子所受的浮力一定比梨子所受的重力大 B.梨子所受的浮力一定比梨子所受的重力小 C.苹果所受的浮力一定比苹果所受的重力大 D.苹果所受的浮力一定比苹果所受的重力小 4.下列有关压强和浮力的说法正确的是() A.抽水机是利用大气压工作的 B.无论是在广州还是在西藏,做托里拆得实验的结果是一样的 C.设想地球的引力减小一半,漂浮在水面上的船排开水的体积也减小一半 D.浸没在水中的物体,处在水中的位置越深,受到的浮力越大 5.取一片金属箔做成中空的桶,它可以漂浮在盛有水的烧杯中。 如果将此金属箔揉成团,它会沉入水底。 比较上述两种情况,则下列说法中正确的是() A.金属箔漂浮时受到的重力比它沉底时受到的重力小 B.金属箔漂浮时受到的浮力比它沉底时受到的浮力大 C.金属箔沉底时排开水的体积比它漂浮时排开水的体积大 D.金属箔沉底时受到的浮力等于它的重力 6.科学家们研究发现,同一物体越靠近赤道,所受的重力越小;越靠近地球两极,所受的重力越大。 一艘军舰从我国青岛海港出发,前往位于赤道附近的亚丁湾执行护航任务,若军舰总质保持不变,根据上述信息,比较军舰在青岛和亚丁湾两地海域所受浮力的大小,下列说法正确的是() A、在亚丁湾所受浮力较小B、在亚丁湾所受浮力较大 C、在两地所受浮力相等D、不知两地海水密度是否一样,无法比较浮力大小 7. 如图所示,甲、乙两台秤上各有一个容器,一个装满水而另一个未满,现各将一手指浸入水中,手指与容器壁、底均不接触。 则在手指浸入水中之后,两台秤的示数变化情况是() A、甲变小,乙不变B、甲变大,乙不变 C、甲不变,乙变大D、甲变小,乙变大 8、有一木块漂浮在水面上,若在水中加一些食盐,木块仍漂浮在水面上,测它受到浮力将() A.变大B.变小C.不变D.不能确定 9、两个体积相等的木球和铁球,用细线系住后放入水中时能悬浮在水中,如图2所示,则木球和铁球受到的浮力() A.木球较大B.铁球较大C.两球一样大D.无法确定 10、把质量相等的铁球和铝球,分别挂在弹簧秤下,然后将它们分别全部浸入水中, 比较弹簧秤示数则() A.挂铁球的读数大于挂铝球的读数 B.挂铁球的读数小于挂铝球的读数 C.挂铁球的读数等于挂铝球的读数 D.无法研究读数大小 11、木块下面用细线吊一块铁块悬浮在水中,如图4所示,若细线断了,待木块静止后,水对容器底的压力将() A.变大B.变小C.不变D.先变大,后变小 12、一个很薄的塑料袋中装满水,挂在弹簧秤上,把塑料袋浸没在水中(不计塑料袋自重)则弹簧秤的示数() A.大于塑料袋中的水在空气中的称重 B.小于塑料袋中的水在空气中的称重 C.等于塑料袋中的水在空气中的称重 D.等于零 13、甲、乙两球的体积之比是 ,放在同种液体里,甲在液面下的深度是乙在液面下深度的3倍,则甲、乙二球受浮力之比是() A. B. C. D. 14、一个空心球,空心部分体积为整个体积的1/2,它漂浮在水面上,有一半露出水面,若将空心部分注满水,则此球静止时将() A.漂浮B.悬浮C.沉底D.都有可能 15、把质量相等的甲、乙两球置于煤油中静止时甲漂浮,乙悬浮,下面说法正确的是() A.甲、乙所受浮力相等,甲密度小于乙密度 B.甲受的浮力小于乙,甲密度小于乙 C.甲受浮力小于乙,甲密度大于乙 D.甲、乙浮力相等,密度相同 16、水球运动员在把漂浮水面上的水球慢慢压入0.5m深水下的过程中,水球运动员对水球的压力() A.逐渐增大B.逐渐减小C.始终不变D.先增大,后不变 1.一个2N的钩码,挂在弹簧秤上,当钩码浸没在水中时弹簧示数1.2N,这个钩码受到的浮力 是N。 2.把一个木块浸入水中,当木块浮在水面不动时,浸入水中的体积是木块体积的4/5,木块的密度是,如果把它浸没在煤油里,煤油的密度是 ,这时木块处于状态。 3.质量相同的甲乙两球,它们的密度比是 ,若将甲球浸没在液体A中,乙球浸没在液体B中,已知 ,则甲、乙两球所受浮力比是。 4.使体积为 的长方形金属块全部没入水中,当它受到向上的压力是20N时,它受到水向下的压力是N,若此金属块投入水中的深度增加,它受到水向上的压力为30N,则金属块受到的浮力为N。 5.如图1所示,A是铁块,B是木块,若将A取下直接投入水中,则容器中水面将,此时水对容器底的压强将。 图1 6.一艘轮船的最大排水量为 ,它满载货物驶入港口,此时船受到的浮力为 N,卸下全部货物后,排水量为 ,则船重N。 此时船受到的浮力为N。 7.一物体体积为 ,重29.4N。 把它放入水中,则它浸入水的体积是,它受到的浮力是。 8.体积为 的正方体木块,浮在水面上,它受到的浮力是N。 如果放进装满水的水槽 ,它受到的浮力为N。 ( , ) 9.为使质量为270g的铝球悬浮于水中,它的体积应为m3,球的空心部分体积为 m3( ) 10.将密度计放入密度为 的液体中,液面在刻度A处,放在密度为 的液体中,液面在刻度B处,已知 ,则点在上方。 11.密度为 的木块,体积是 ,放入水中露出水面的体积是cm3,放入某液体中露出的体积为总体积的3/5,该木块受到的浮力是N,该液体的密度是kg/m3。 12.一艘潜水艇的艇壳体积为6000m3,其内部水箱的体积是2000m3,当它在水下航行时,水箱正好灌满水,此时潜水艇受到的浮力是N,当潜水艇排完水箱中水时,潜水艇航行时受到的浮力是N,此时潜水艇壳有m3露出水面。 (海水密度为 ) 13、园园煮汤圆时发现,生汤圆放入锅内,由于浮力(选填“大于”或“小于”)重力而下沉;煮熟的汤圆因其内部受热膨胀,浮力(选填“增大”或“减小”),汤圆上浮。 若一个汤圆的体积约为20cm3,那么它在上浮过程中(未露出水面)所受浮力约为N(g取10N/kg). 14、所受重力为30N的物体漂浮在水面上静止不动。 请在上图中作出物体所受力的示意图。 15、某同学在“探究浮力大小跟什么因素有关系”时,做了图17所示的实验。 (1)请将表格内容填写完整。 (2)由实验数据可以得出: 浸在液体中的物体所受的浮力与有关系。 (3)实验中他采用了的研究方法。 次数 1 2 3 4 G/N 3.65 3.60 3.50 F浮/N 0 16、小刚同学在河里拾到一块精美的小石头,他想知道这块石头浸没在水中受到的浮力和石头的密度,于是他设计以下的实验方案. (1)实验器材: 小石头、细线、溢水杯、水、小烧杯、量筒 (2)实验步骤: A.在溢水杯中装满水; B.用细线拴住小石头,把小石头浸没在溢水杯中,同时用小烧杯接住溢出的水; C.用量筒测量的体积V; D.计算小石头受到的浮力,F浮=. (3)小刚完成该实验后从溢水杯中取出小石头直接放在已调好的天平上测出质量,求出了小石头的密度.你认为小刚这样做,测得的石头密度值与实际密度相比偏 (选填“大”或“小”)了,原因是 . 17、为了探究物体的浮沉条件,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。 第一小组: 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: 称重法。 测量过程及示数如图14(甲)所示,则铜块所受的浮力为N。 方法2: 阿基米德原理法。 测量过程与示数如图14(乙)所示,则铜块排开水的体积为mL,根据F浮=G排=ρ水gV排可计算出浮力。 通过实验可得出铜块浸没在水中下沉的条件是。 第二小组: 探究蜡块上浮的条件。 要测量蜡块浸没时的浮力,你准备选用第一组上述两方法中的方法(填“1”或“2”),并简要说明操作中还应采取的措施: 。 18、目前在长江上有很多艘游览长江三峡的豪华游轮(如图12所示),已知某游轮满载时的排水量是4860t,吃水深度(指水面到船底的深度)是2.7m。 (g为10N/kg) (1)计算满载时游轮的总重是多少牛? 游轮浸入水中的体积是多大? (2)当该游轮从长江开到海里时,吃水深度是变大还是变小? 请说明理由。 19、上周学校购买了一批水龙头,据商家说其材料是铜质的,实验室的老师组织了九年级的一些同学通过实验来验证商家的说法。 他们把一个水龙头用轻质细线捆好后挂在弹簧测力计上,在空气中测得它的重力为1.6N,再把这个水龙头浸没在水中,如图所示,这时弹簧测力计的读数为1.4N(ρ铜=8.9×103kg/m3,g=10N/kg) 求: (1)每个水龙头的质量是多少? (2)这个水龙头浸没在水中时所受到的浮力有多大? (3)这批水龙头的密度是多少? 商家的说法是否正确? 20、有一金属块,在空气中称得重3.8N,将它浸没在盛满水的溢水杯中时,有50mL的水从溢水杯中流入量筒,求: (1)金属块的体积; (2)金属块在水中受到的浮力;(3)金属块在水中时弹簧秤的读数;(4)金属的密度是多少? 21、如图2所示,一圆柱形容器底面积为 ,重为10N,把它放在水平桌面上。 容器内放置一边长为 ,密度为 的立方体木块,求: (1)桌面受的压强; (2)向容器内慢慢注水,恰好使木块对容器底的压力为零,此时木块下底面受到的压强多大? 容器内水深多少? ( 。 ) 22、一个密封的空心球浮在水面上时,露出水面的体积是总体积的2/5,若在空腔内注入100克水,空心球恰好可停在水中的任意位置,这个球的体积多大? 23、如图所示,金属铝块的体积为500cm ,用线系着放入装有某种液体圆柱形容器中,容器中的液体深度由20cm上升到21cm,这时细线对铝块的拉力为9.5N,求: (1)铝块受到的重力 (2)铝块在液体中受到的浮力 (3)液体的密度 (4)剪断细线,铝块沉底静止后,容器对水平支持面的压强(容器的重力和容器壁的厚度忽略不计, , 24、一个体积为1000cm 的空心铁球,其空心部分的体积占整个体积的 ,用手拿住浸没在水中, (1)求铁球受到的浮力是多少牛? (2)放手后铁球将上浮、悬浮还是下沉?
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