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1.浮力的概念:
浸在液体或气体中的物体,受到来自液体或气体一个竖直向上的托力,这个力叫做浮力。
2.阿基米德原理:
浸在液体中的物体所受的浮力大小等于它排开的液体所受的重力。
3.浮力产生原因:
浸在液体或气体中的物体,受到向上和向下的压力差就是液体或气体对物体的浮力。
浸入液体或气体中的物体,受到液体或气体的压强和压力,由于物体上、下表面在液体或气体中的深度不同,因此物体上、下表面所受液体或气体的压强不同,下表面受到液体或气体向上的压强大于上表面受到液体或气体向下的压强,从而使物体下表面受到向上的压力大于上表面受到向下的压力,向上和向下的压力差就是物体在液体或气体中受到的浮力。
2、知识讲解
考点/易错点1物体沉浮的条件
上浮
下沉
悬浮
漂浮
沉底
F浮〉G
F浮〈G’
F浮=G
F浮+N=G
ρ液〉ρ物
ρ液〈ρ物
ρ液=ρ物
V排=V物
V排〈V物
处于动态(运动状态不断改变)受非平衡力作用
可以停留在液体的任何深度处
是“上浮”过程的最终状态
是“下沉”过程的最终状态
处于静止状态,受平衡力作用
考点/易错点2浮力的计算方法
1称量法求浮力
F浮=G–F,其中G为物体的重力,F为物体浸没在液体中时弹簧测力计的示数,这种方法适用于测密度比液体密度大的物体所受的浮力;
2用液体压强公式求浮力
如图所示,为一正方体,其上表面受到液体向下的压强
,压力
,下表面受到液体向上的压强
,
,因为
3运用阿基米德原理求浮力
。
运用阿基米德原理求浮力时,要注意区别V排和V物、ρ排和ρ物、G排和G物;
4运用漂浮或悬浮条件求浮力
三、例题精析
【例题1】
【题干】某种材料制成的空心球漂浮在甲液体的液面上,沉在足够深的乙液体底部。
通过这个信息可知,该材料的密度一定()
A.小于甲液体的密度B.大于乙液体的密度
C.等于甲液体的密度D.等于乙液体的密度
【答案】B
【解析】利用物体沉浮的条件解答。
【例题2】
【题干】
(2011烟台)如图所示,甲、乙两杯盐水的密度分别为ρ甲、ρ乙.将同一只鸡蛋先后放入甲、乙两杯中,鸡蛋在甲杯中处于悬浮状态,所受浮力为F甲;
在乙杯中处于漂浮状态,所受浮力为F乙.则下列关系正确的是( )
A.ρ甲>
ρ B.ρ甲<
ρ乙 C.F甲>
F乙 D..F甲<
F乙
【答案】B
【解析】
【例题3】
【题干】一物块轻轻放入盛满水的大烧杯中,静止后有76g水溢出;
将其轻轻放入盛满酒精的大烧杯中,静止后有64g酒精溢出。
已知酒精的密度是0.8×
10³
kg/m³
,则物块在水中的状态及物块的密度是
A. 悬浮,1.0×
B.漂浮,0.95×
C.下沉,1.2×
D.漂浮,0.90×
【解析】利用物体沉与浮关系中重力与浮力的联系和阿基米德原理解答。
【例题4】
【题干】如图所示,将三个小球放入水中,A球漂浮在水面上(部分露在水面以上),B球悬浮在水中,C球沉至容器底(对容器底有压力)。
已知A、B两球质量相等,B、C两球体积相等。
则下列说法正确的是()
A.C球的体积大于A球的体积
B.A球所受浮力大于C球所受浮力
C.B球所受浮力大于C球所受浮力
D.三球所受浮力相等
【答案】D
【例题5】
【题干】一个大物块甲,先后两次分别在小物块乙和小物块丙的作用下,其上表面恰好与水面相平,甲、乙之间用绳连接,如图所示。
则下列说法正确的是
A.两种情况下,甲物块所受浮力相等
B.绳的拉力与丙物块的重力大小相等
C.乙物块的密度比水小
D.乙物块的质量比丙物块大
【答案】ABD
【例题6】
【题干】质量相等的两个均匀实心球甲和乙,它们的密度之比P甲:
P乙=1:
2,则它们的体积之比V甲:
V乙= ;
现将甲、乙两球放入盛有足够多的水的容器中,当它们静止时水对两球的浮力之比为F甲:
F乙=6:
5,则甲球的密度ρ甲= kg/m3(已知ρ水=1.0×
103kg/m3。
【答案】2:
1 , 0.6×
103
四、课堂运用
【基础】
1.下列说法正确的是( )
A.只有漂浮在液面的物体才受浮力的作用
B.只有固体才受浮力的作用
C.在液体中下沉的物体也受浮力的作用
D.物体在液体中只受浮力的作用
2.第二次世界大战时期,德国纳粹一潜水艇在下潜过程中,撞到海底被搁浅而不能浮起来是因为()
A、有浮力,但浮力小于重力
B、有浮力,且浮力等于重力
C、潜水艇底部没有水进入,不能产生浮力
D、机器坏了,不产生浮力
3.一个石块重20N,把石块挂在弹簧测力计下端,将其浸没在某种液体中,此时弹簧测力计的示数为14N,则该石块受到液体的浮力为 __N。
浮力的方向 ,施力物体是_______,此石块在液体中下沉时 浮力的作用(填“受到”、“不受到”)。
4.在干净的塑料杯中倒入雪碧后,饮料中不断地产生一个个小气泡。
将几粒葡萄干加入饮料中,葡萄干沉入杯底。
不久,有些葡萄干由于吸附了足够多的小气泡,使得它们受到的浮力重力,从而上升;
上浮到液面后,由于小气泡破裂,导致它们受到的浮力重力,于是又沉入杯底。
5.现有一只玩具青蛙,将它浸没水中,它会上浮;
把它浸没到另一种液体中,它却下沉,它在这两种情况下受到的浮力大小相比较()
A、在水中浮力大B、在液体中浮力大
C、受到浮力一样大D、无法比较
答案:
1.C2.C3.6N,竖直向上,液体,受到4.大于、小于5.A
【巩固】
1.将质量为100g的物体投入盛有100mL酒精的量筒中(已知
ρ酒精=0.8×
103kg/m3),物体静止后,酒精液面上升到200mL刻度线处,则该物体在量筒中的情况是()
A.物体沉在量筒底部
B.物体漂浮在酒精液面上
C.物体悬浮在酒精中
D.条件不足,无法确定
2.把重为I0N的物体缓慢放人装满水的溢水杯中,当物体静止后,测得溢出的水重为8N,则此时物体所处的状态及受到的浮力大小为
A.漂浮F浮=8NB.悬浮F浮=10N
C.沉底F浮=8ND.沉底F浮=10N
3.分别用木头、铜、铁制成甲、乙、丙三个小球,将它们放入水中,三个小球静止时位置如图所示,以下判断正确的是( )
A.甲小球一定是空心的B.乙小球一定是空心的
C.丙小球一定是空心的D.三个小球都是实心的
1.A2.C3.B
【拔高】
1.如图所示,将一个由某种材料制成的空心球放入甲液体中时,小球漂浮;
当把它放入乙液体中时,小球悬浮。
则下列判断不正确的是()
A.球在甲、乙两种液体中受到的得力相等
B.甲液体的密度大于乙液体的密度
C.该材料的密度一定大于乙液体的密度
D.该材料的密度一定小于甲液体的密度
2.有一不吸水木球,其质量为l0g,体积为20cm3,先把它轻轻放入盛满水的溢水杯中。
当木球球静止时,溢出水的质量为l0g;
把它取出擦干,再轻轻放入盛满煤油的
溢水杯中,当木球静止时,溢出煤油的质量是(煤油的密度是0.8g/cm3)()
A.5gB.8gC.l0gD.16g
3.如图所示,密度均匀的木块漂浮在水面上,现沿虚线将下部分截去,则剩下的部分将( )
A.上浮一些 B. 静止不动
C.下沉一些 D.无法确定
1.D2.C3.C
五、课程小结
本节通过学生对浸在液体中物体沉浮条件的准确理解,能够比较熟练地运用物体的沉浮条件结合阿基米德原理解决一些实际问题。
将浮力知识点考查中容易设陷阱的题目给学生讲解分析,提高学生对各种求解浮力方法的应用能力和综合分析能力。
六、课后作业
1.将空矿泉水瓶慢慢压入水中,直到完全浸没.下列对矿泉水瓶受到的浮力分析不正确的是( )
A、矿泉水瓶受到水对它的浮力B、浮力的方向竖直向上
C、排开水的体积越大,受到的浮力越大D、浸没后,压入越深,受到的浮力越大
2.如图所示,是游玩海底世界时,小华观察到的鱼吐出气泡上升情景.气泡上升过程中受到的浮力和气泡内气体的压强变化情况是( )
A、浮力、压强均变小B、浮力、压强均变大
C、浮力变大,压强变小D、浮力、压强均不变
3、将同一个正方体物体先后放入a、b、c三种液体中,物体静止时如图所示.则下列判断正确的是( )
A、在三种液体中,物体受到的浮力相等B、在三种液体中,物体受到的浮力不相等
C、液体的密度ρa>ρb>ρcD、在三种液体中,物体下表面受到的液体压强相等
4.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
5.下列四个情景中,浮力增大的物体是( )
A、从河岸沙滩走入深水处的游泳者B、从长江驶入大海的轮船
C、海面下正在下沉的潜艇D、在码头卸载货物的货轮
6浸在水中的物体,关于它们受到的浮力,下列说法中正确的是( )
A、沉在水底的物体比漂在水面的物体受到的浮力小
B、浸没在水中的物体在水中的位置越浅受到的浮力越小
C、物体排开水的体积越小受到的浮力越小
D、物体的密度越大受到的浮力越小
7.某物理兴趣小组,在测量一个实心小物体的密度时,采用了如下的实验操作:
首先用天平测出物体的质量m0;
然后在小烧杯中装入一定量的水,用天平测出烧杯和水的总质量m1;
再用细线将物体系好后,用手提着细线使物体浸没在此烧杯的水中(水无溢出且物体不接触烧杯),此时天平平衡时测量值为m2,如图6所示。
下列说法正确的是
A.物体在水中受到的浮力是m0g
B.物体在水中受到的浮力是
C.物体的密度是
D.物体的密度是
8.质量相等的两个实心小球A和B,已知它们的密度之比ρA :
ρB=1:
2,再将A、B放入盛有足够多水的容器中,当A、B两球静止时,水对A、B两球的浮力之比FA:
FB=8:
5,则ρA= kg/
,ρB= 。
例13如图,用两种方法使同一木块C刚好浸入水中,则有( )
A GA=GB
B GA>GB
C GA<GB D 无法判定
9.(多选)甲、乙两个质量相等的实心小球,密度分别为ρ甲、ρ乙,且ρ甲:
ρ乙=3:
2。
将它们放入足够深的水中,甲、乙两球静止时所受浮力之比可能的是()
A.3:
2B.1:
1C.ρ水:
ρ乙D.ρ水:
ρ甲
10.如图所示,容器C中装有水,先按图甲的方式把铁块A放入烧杯B中,后按图乙的方式用一根细线把铁块A与烧杯B底面相连,两种方式烧杯B都漂浮在水面上。
设甲、乙两图中铁块A和烧杯B共同受到的浮力
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