初中物理专题复习浮力讲义.docx
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初中物理专题复习浮力讲义
初中物理---浮力
★教学目标:
1、认识浮力,知道阿基米德原理,
2、影响浮力大小的因素,会求浮力大小;
3、理解物体的浮沉条件;
4、应用物体的浮沉条件解释一些问题;
★重难点突破
【重点1】:
浮力
考点解析:
(1)浸在液体或气体中的物体,受到一个竖直向上的力,这个力叫做浮力。
(2)产生原因:
浸在液体中的物体受到向上的压力大于液体对他向下的压力,两个压力的合力就是浮力,浮力的方向是竖直向上的。
〖经典例题〗:
一物体浸没在水中排开的水重为49牛,如果该物体的上表面受到的压力为20牛,那么该物体下表面受到的压力有多大?
〖解析〗:
物体受到的浮力等于物体下表面受到的压力与上表面收到的压力差。
〖答案〗:
69牛
〖点评〗:
本题考察浮力产生的根本原因,即物体上下表面收到的压力差不等。
运用此种方法还可以解决许多问题,有时还可以使问题简化。
〖变式训练1〗:
有一木块浮在水面上,排开的水的体积为10分米3,那么,该木块下表面受到的向上的压力为多少?
【重点2】:
阿基米德原理的理解
考点解析:
(1)阿基米德原理:
浸入液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于排开的液体受到的重力。
(2)数学表达式:
F浮=G排液=ρ液gV排液
注:
当物体浸没时,V排液=V物
〖经典例题〗:
有一木块,把它浸没在盛满水的溢杯中,从杯中溢出10克水,求此木块所受的浮力?
若把它浸没在盛满酒精的溢杯中,则会从杯中溢出多少克酒精?
〖解析〗:
运用阿基米德原理可知木块受到的浮力等于它排开液体所受的重力;用密度公式可求出酒精的质量。
〖答案〗:
0.1牛8克
〖点评〗:
本题考察的是对F浮=G排液的应用,知道浮力等于排开液体所受到的重力,此题几可迎刃而解了。
〖变式训练2〗:
铁块的体积是100厘米3,全部浸入水中时,排开水的体积是_________厘米3,排开的水重是________牛顿,受到的浮力是_________牛顿;当它的一半浸入水中时,受到的浮力是____________牛顿。
如果将它全部浸入酒精中,受到的浮力是___________牛顿。
(.ρ酒精=0.8×103千克/米3)
【重点3】:
影响浮力大小的因素
考点解析:
(1)与液体的密度有关,排开液体体积相同时,液体的密度越大,物体受到的浮力越大。
(2)与排开液体的体积有关,液体密度相同时,排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大。
〖经典例题〗:
密度不等,体积相等的两个物体,让它们都全部浸入某种液体中,则它们受到液体的浮力是( )
A相等;
B密度大的物体比密度小的物体受的浮力大;
C密度小的物体比密度大的物体受的浮力大;
D不能比较。
〖解析〗:
将物体全部浸入同种液体中,物体排开液体的体积相同,产生的浮力大小也是相等的。
〖答案〗:
A
〖点评〗:
物体受到的浮力大小只与液体的密度和浸在液体中的体积有关,与其他因素都无关。
〖变式训练3〗:
一木块漂浮在水中时,露出水面的体积为V1,它漂浮在煤油中时,露出液面的体积为V2,则( )
A一定是V1<V2,说明水对木块的浮力较小
B一定是V1>V2,说明水对木块的浮力较大
C一定是V1<V2,水对木块的浮力与煤油对木块的浮力一样大
D一定是V1>V2,水对木块的浮力与煤油对木块的浮力一样大
【重点4】:
物体的浮沉条件:
考点解析:
G物=ρ物gV物F浮=ρ液gV排
当物体浸没在液体中时,V物=V排=V
ρ物<ρ液G物 G物=ρ物gV物 ρ物=ρ液G物=F浮悬浮 F物=ρ液gV排 ρ物>ρ液G物>F浮下沉至底 〖经典例题〗: 一个质量分布均匀的物体浸没在某液体中,恰处于悬浮状态,若将它截成大小不等的两块后,均浸没在此液体中,则: () A.大的下沉,小的上浮B.小的下沉,大的上浮 C.大小两块仍悬浮D.两块都上浮至漂浮于水面 〖解析〗: 物体悬浮在液体中,说明物体的密度等于液体的密度,切成不等的两块后,物体的密度不变,仍等于液体的密度,所以两块仍悬浮。 〖答案〗: C 〖点评〗: 考察物体浮沉的判断,解决此类问题关键是从物体的密度与液体的密度关系入手。 〖变式训练4〗: 悬浮在水中的铁球: () A一定空心B.可能空心C.一定实心D.无法判定 【重点5】: 物体浮沉条件的应用 考点解析: (1)潜水艇: 靠改变自身重力来实现沉浮的 向水舱中充水时,潜水艇的重力加大,G>F浮,就逐渐潜入水中;当水舱充适量水时,潜水艇的重力等于同体积的水重,G=F浮,潜水艇就可以悬浮在水中;当用压缩空气将水舱中的水排出一部分时,潜水艇重力变小,G (2)轮船: 采用“空心”的办法来减小物体的平均密度,以增大可利用的浮力 从力的角度来看,空心物体受到的重力没有改变,但体积增大很多,排开的水增多,所受浮力增大,所以能漂浮在水面上。 (3)气球(飞艇): 是靠改变浮力(或重力)来实现升降的 气球内充有密度小于空气的气体(如氢气、氦气或热空气),气球的总重力(包括球内气体、球囊及所携带的物品)小于气囊排开的空气重,即重力G小于浮力F浮气球就能上升;当上升到一定高度,由于大气密度减小,气球受到的浮力减小,浮力F浮等于重力G时,它就不再上升,停留在这个高度。 为了能定向航行而不随风飘荡,人们把气球发展为飞艇: 在大的气囊下面装了带螺旋桨的发动机和载人、载物的吊篮。 〖经典例题〗: 潜水艇由海面下10米深处潜至20米深处的过程中: () A.它受到的压强增大,浮力不变B.它受到的压强和浮力都不变 C.它受到的压强浮力都增大D.它受到的压强不变,浮力减小. 〖解析〗: 潜水艇下潜过程中压强变大,但排开水的体积不变,所以浮力不变。 〖答案〗: A 〖点评〗: 压强的大小与距水面的深度有关;潜水艇是靠改变自身的重力实现上浮和下潜的,在水中时,它的浮力不变。 〖变式训练5〗: 在探究“物体的上浮或下沉与哪些因素有关? ”的活动中,同学们将新鲜萝卜浸没在水中松手后,萝卜都上浮直至漂浮在水面上,如图所示.为了使漂浮的萝卜沉下去,小明将一根铁钉全部插入萝卜中,小华也用同样的铁钉,但只将其一半插入到萝卜中,再次将萝卜浸没水中松手,结果两只萝卜均沉入水底.从物体受力的角度来看,他们在萝卜中插入铁钉是为了改变力的大小,从而使浮力(大于/等于/小于)重力;从他们探究的方法来看,(小明/小华)的方法更合理。 ★易错易混清单 【易错易混点】: 1、理解物体的体积与排开液体的区别: 物体排开液体的体积不一定等于物体的体积,可能小于物体的体积。 2、注意液体密度与物体密度的区分: 浮力的大小与液体的密度有关,而与物体的密度无关。 3、物体浸在液体中和完全浸没的区分: 物体浸在液体中,可能只有一部分体积在液面下,另一部分体积在液面上,此时排开液体的体积小于物体的体积;浸没在液体中是物体完全在液面下,此时的排开液体体积等于物体的体积。 4、物体浮沉的判断 (1)比较物体自身的重力和物体受到的浮力来判断物体的浮沉 F浮 F浮>G时,物体上浮 F浮=G时,物体悬浮 (2)比较物体和液体的密度来判断物体的浮沉: (把物体浸没于液体中时) 当ρ物<ρ液时物体上浮至漂浮 当ρ物=ρ液时物体悬浮 当ρ物>ρ液时物体下沉至底 〖思维拓展训练〗: 1.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. 2.浸在液体中的物体,受到的浮力大小决定于( ) A物体的体积和液体的密度 B物体的密度和物体浸入液体的深度 C物体浸入液体的体积和液体的密度 D物体的质量、体积、浸入液体内的深度及形状等因素。 3.外形相同的4个小球放人液体中,静止时如图所示,则受到浮力最小的是( ) A.A球B.B球C.C球D.都相等 4.将一重为80N的物体,放入一盛满水的溢水杯中,从杯中溢出了30N的水,则物体受到的浮力是( ) A.80NB.30NC.50ND.110N 5.浸没在液体中的物体受到液体______的浮力,浮力的大小等于______,这就是阿基米德原理,其数学表达式是______,这个定律适用于液体和______. 6.质量相同的木块和冰块,都浮在水面上,木块受到的浮力______________于冰块受到的浮力,木块排开水的体积________________于冰块排开水的体积。 7.物体所受的重力为5N,体积为4×10-4m3,当它浸没在水中时,所受的浮力为____N,浮力和重力的合力为N____,方向____。 (g=10N/kg) 8.如图所示,边长10厘米的正方体铁块浸在水中,上表面与水面平行,距水面50厘米,计算下列各题(均要写出计算过程). (1)铁块上表面受到水的压强p1=______,压力F1=______. (2)铁块下表面受到水的压强p2=______,压力F2=______. (3)铁块上、下表面受到水的压力差大小F=______,方向______. (4)根据阿基米德原理,没在水中,上表面与水面平行,距水面50厘米,计算下列各题(均要写出计算过程).铁块受到水的浮力F浮=______. (5)比较上面(3)和(4)结论可得: 铁块受到水的压力差F______F浮. 9.浮在海面上的冰山,水上部分的体积为1000m3,求冰山的总体积? (ρ冰=0.9×103kg/m3,ρ海水=1.03×103kg/m3) 10.有一方块,把它放入水中时,露出水面的部分是起总体积的2/5,把木块放入另一种液体中时,露出液面的部分是它总体积的1/3,求木块的密度及液体的密度? 11.把重10N,体积为1.2×103㎝3的物体投入水中,当物体静止时,物体的状态和所受浮力是() A.漂浮,F浮=12NB.悬浮,F浮=10N C.漂浮,F浮=10ND.沉在水底,F浮=12N 12.某课外活动小组在探究物体的“浮沉条件”时,将重为100g的物体放入盛满水的盆中,有90g水溢出,则() A.物块会浮在水面上B.物块会悬浮在水中 C.物块会沉入盆底D.不能据此判断出物块的沉浮 13.小张看到鸡蛋浮在盐水面上,如图4所示,他沿杯壁缓慢加入清水使鸡蛋下沉.在此过程中,鸡蛋受到的浮力F随时间t的变化图像可能是下图中的() 14.两个物体漂浮在水面上,若它们受到的浮力相等,则这两个物体一定: () A.密度相等B.体积相等 C.质量相等D.露出水面的体积相等 15.潜入水中的潜水艇需要上浮时,就用压缩空气排出水舱中的水,在潜水艇未露出水面的排水过程中: () A.艇受重力减少,所受浮力不变B.艇受重力减少,所受浮力变大 C.艇受重力不变,所受浮力变大D.艇受重力和所受浮力大小相等. 16.浸没在水中的木块在上浮过程中(露出水面以前)所受的浮力将: () A.逐渐变大B.逐渐变小C.大小不变D.无法判断 17.一只小船上装有一块大石头,浮在水池的水面上,如将石头从小船中取出投入池水中,待池水面静止时池中的水面高度将: () A.上升B.下降C.不变D.无法判断 18.一只小船上装有大木头,浮在水池的水面上,如将木头从小船中取出投入池水中,待池水面静止时,池中的水面高度将: () A.上升B.下降C.不变D.无法判断 19.小明同学将一只苹果放入水中,苹果在水里处于悬浮状态,则此苹果的密度为_______kg/m3.小明从水中取出苹果,分成一个大块和一个小片,再将小片放入水中,发现小片沉入水底,据此现象可以推断: 若将大块浸没水中,松手后大块将会__________(选填“上浮”、“悬浮”或“下沉”),大块的密度________小片的密度(选填“大于”、“小于”或“等于”). 20.小明和小华利用如图17所示的实验器材,探究物体的浮沉条件,他们探究活动的过程如下: (1)探究蜡块的上浮条件 1测量蜡块的重力小明设计的方案: 用弹簧测力计测出蜡块的重力。 小华设计的方案: 用天平测出蜡块的质量,求出重力。 你支持(小明/小华)的方案,理由是。 2测量蜡块受到的浮力。 小明在量筒中放入适量的水,把蜡块放在水中浮在水面时,测出蜡块排开水的体积,用阿基米德原理求出浮力。 你认为上述操作用存在的问题是。 3通过比较蜡块的重力和受到的浮力,可知物体上浮的条件。 (2)探究蜡块下沉的条件 1测量石块的重力用弹簧测力计测出石块的重力 2测量石块受到的浮力小明利用量筒测出石块浸没水中排开水的体积,用阿基米德原理求出浮力小华依据另一种原理,采用不同的方法也测出了石块受到的浮力,其方法是: 3通过比较蜡块的重力和受到的浮力,可知物体下沉的条件。 〖中考真题〗: 1.(09·海南)将重为6N的物体浸没在水中,它排开水的重是5N,则物体在水中受到的浮力是() A.6NB.5NC.1ND.11N 2.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列的浮力越小 D.物体的密度越大受到的浮力越小 3.将两个物体分别挂在弹簧测力计上,然后都浸没在水中,发现两支弹簧测力计的示数都减少了2N,那么这两个物体一定有相同的()。 A.密度B.体积C.质量D.重力 4.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液体所受到的________________,这就是著名的阿基米德原理。 用弹簧测力计在空气中称得物体A重4N,将物体A浸没水中后,弹簧测力计示数如图所示,物体A受到的浮力为______________N。 5.在《科学》课中,常用矿泉水瓶做实验。 (1)用力捏矿泉水瓶,瓶子变扁。 说明; (2)将密封的空矿泉水瓶逐渐压入水中,感受到矿泉水瓶对手的作用力逐渐增大。 说明。 6.物体S在水中静止,当向杯中十分缓慢地加水时,物体S将会() A加速上升B保持静止C加速下降D无法确定 7.把重5N、体积为6×10-4m3的物体投入水中,若不计水的阻力,当物体静止时,下列说法正确的是() A.物体上浮,F浮=6NB.物体悬浮,F浮=5N C.物体漂浮,F浮=5ND.物体沉在水底,F浮=6N 8.把重5N、密度为0.9×103kg/m3的实心物体投入水中.当物体静止时,物体处于 状态(填“漂浮"、“悬浮”或“沉在水底"),物体所受的浮力是 N,物体排开的水重是 N。 (水的密度为1.0×103kg/m3) 9.如图所示,两支完全相同的密度计分别放入甲、乙两种不同的液体中,所受到的浮力分别为F甲和F乙,则,F甲____________F乙,测得甲、乙液体的密度分别为ρ甲和ρ乙,则ρ甲______________ρ乙。 (填“>”、“=”和“<”) 10、利用图16的器材(水任意取),探究“物体漂浮在液面时,所受浮力与自身重力的大小关系”,即物体漂浮的条件. (1)使用测量仪器前,应观察它的量程和分度值.图16所示弹簧测力计的分度值是_______N.量筒的分度值是_______mL (2)现围绕主要实验步骤,回答有关问题: ①向量筒中注入适量的水 ②在质量约为几克的小塑料瓶中放入适量的螺丝钉,使它能浮在水面上 问题: 小塑料瓶本身就能浮在水面,而实验时为什么还要放入适量的螺丝钉呢? 请说明“放入适量螺丝钉”的好处_______ ③测出放有螺丝钉的小塑料瓶的重力G ④读出量筒中水的体积V1;将小塑料瓶放到量筒中,稳定时读出水面对应的刻度V2;则小塑料瓶所受浮力的表达式是: _______ ⑤比较小塑料瓶所受_______的大小关系,可以初步得出结论 〖浮力提高题〗: 一、浮力与拉力的题型 1.甲、乙两物体的体积相同,甲的密度是4×103kg/m3,乙的密度是8×103kg/m3,将它们分别挂在A、B两个弹簧测力计下,则以下判断正确的是 A.A、B两弹簧测力计的示数之比F甲: F乙=1: 1 B.若将它们都浸没在水中,甲、乙两物体受到的浮力之比F浮甲: F浮乙=1: 2 C.若将它们都浸没在水中,A弹簧测力计的示数与甲受到的重力之比F′甲: G甲=3: 4 D.若将它们都浸没在水中,A、B两弹簧测力计的示数之比F′甲: F′乙=7: 3 2.如图6所示,甲、乙两个质量相等的实心物块,其密度为ρ甲=0.8×103kg/m3 ρ乙=0.4×103kg/m3,甲、乙均由弹簧竖直向下拉住浸没在水中静止。 则 A.甲、乙所受浮力之比为2︰1 B.甲、乙所受浮力之比为1︰2 C.甲、乙所受弹簧拉力之比为1︰6 D.甲、乙所受弹簧拉力之比为2︰3 3,如图7所示,有两个小球M和N,密度分别为ρM和ρN。 图7甲中,细线的一端固定在杯底,另一端拴住小球M使其浸没在水中静止;图7乙中,细线的一端固定在杯底,另一端拴住小球N使其浸没在油中静止。 小球M所受重力为GM,体积为VM;小球N所受重力为GN,体积为VN。 小球M和N所受细线的拉力大小相等,所受浮力分别为FM和FN。 已知水的密度为ρ水,油的密度为ρ油,且ρ水>ρ油>ρN>ρM,则下列判断中正确的是 A.GM<GN B.VM>VN C.FN<FM D.FN>FM 二、漂浮的两个物体的分析 1.一个竖直放置在水平桌面上的圆柱形容器,内装密度为ρ的液体。 将木块B放入该液体中,静止后木块B露出液面的体积与其总体积之比为7: 12,把金属块A放在木块B上面,木块B刚好没入液体中(如图5所示)。 若已知金属块A的体积与木块B的体积之比为9: 24,则金属块A的密度为() A. B. C. D. 图5 2.一个竖直放置在水平桌面上的圆柱形容器,内装密度为p的液体。 将挂在弹簧测力计下的金属块A浸没在该液体中(A与容器底未接触),金属块A静止时,弹簧测力计的示数为F,将木块B放人该液体中,静止后木块B露出液面的体积与其总体积之比为7: 12;把金属块A放在木块B上面,木块B刚好没入液体中(如图6所示)。 若已知金属块A的体积与木块B的体积之比为13: 24,则金属块A的体积为。 3.一个竖直放置在水平桌面上的圆柱形容器,内装某种液体。 将体积为V的金属块A挂在弹簧测力计下并浸没在该液体中(A与容器底未接触)。 金属块A静止时,弹簧测力计的示数为F。 将木块B放入该液体中,静止后木块B露出液面的体积与其总体积之比为7: 12,把金属块A放在木块B上面,木块B刚好没入液体中(如图11所示)。 若已知金属块A的体积与木块B的体积之比为13: 24,则金属块A的密度为____________。 三、金属球仍入水中引起的变化题 1.如图5所示,在底面积为S的圆柱形水槽底部有一个金属球(球与槽底没有紧密接触),圆柱型的烧杯漂浮在水面上,此时烧杯受到的浮力为F1。 若把金属球从水中捞出并放在烧杯里漂浮在水中,此时烧杯受到的浮力为F2,捞起金属球后水槽底部受到水的压强变化量为p,水的密度为ρ水。 根据上述条件可知 A.金属球受的重力为F2–F1–pS B.金属球被捞起前受的浮力为F2–F1 C.金属球被捞起后水槽底部受水的压力减小了pS D.金属球被捞起后烧杯排开水的体积增大了 2.如图7所示,在底面积为S的圆柱形水槽底部有一个金属球,圆柱型的烧杯漂浮在水面上,此时烧杯底受到水的压力为F1。 若把金属球从水中捞出放在烧杯里使其底部保持水平漂浮在水中,此时烧杯底受到水的压力为F2,此时水槽底部受到水的压强与捞起金属球前的变化量为p,水的密度为ρ水。 根据上述条件可知金属球捞起放入烧杯后 A.烧杯受到的浮力为F2–F1 B.烧杯排开水的体积增大了 C.金属球受的支持力为F2–F1–pS D.水槽底部受到水的压力变化了pS 3、装有金属球的小容器A漂浮在盛有水的圆柱形大容器B的水面上,所受的浮力为Fl,如图8所示,若把金属从A中拿出投入水中沉到B的低部时,小容器A所受的浮力大小为F2,池底对金属球的支持大小为N,那么下列选项正确的是( )。 A.金属球所受重力的大小为Fl-F2 B.小容器所受重力的大小为F2 C.小容器所受浮力减小了N D.大容器底部受水的压力减小了N 四、变化量分析 1.如图12所示的容器,上部横截面积为S1,底部横截面积为S2,容器上下两部分高分别为h1、h2,容器中盛有某种液体,有一个空心金属球用细绳系住,绳的另一端栓在容器底部,此时球全部浸没在液体中,位置如图12,绳对球的拉力为F,如将细绳剪断待空心金属球静止后液体对容器底部的压力减少了。 (用题中字母表示) 2.`图8-3甲为一个木块用细绳系在容器底部,向容器内倒水,当木块露出水面的体积是20cm3细绳对木块的拉力为0.6N,将细绳剪断,木块上浮,静止时有2/5的体积露出水面,如图乙,求此时木块受到的浮力。 (g=10N/kg) 3、(20XX年北京市)图9是小华利用杠杆提升浸没在水中的物体B的示意图。 杠杆CD可绕支点O在竖直平面内转动,OC: OD=1: 2,物体A为配重,其质量为200g。 烧杯的底面积为75cm3,物体B的质量为320g,它的体积为40cm3。 当物体B浸没在水中时,水对杯底的压强为p1。 当用力拉物体A,将物体B提出水面一部分以后,杠杆恰好在水平位置平衡,此时,竖直向下拉物体A的力为F,水对杯底的压强为p2。 若p1与p2之差为40Pa,则拉力F的大小为_____N。 (g取l0N/kg,杠杆的质量、悬挂物体A和物体B的细绳的质量均忽略不计) 4、如图甲所示,底面积为50cm2的圆柱形玻璃筒中装有一定量的水,放在水平台面上,底面积为10cm2的圆柱形物体B浸没在水中,杠杆CD可绕支点O在竖直平面内转动,CO=2DO;物体A是质量100g的配重。 如图乙所示,杠杆在水平位置平衡,作用在物体A上的竖直向下的拉力F为0.6N,物体B有2/5的体积露出水面,筒中水的深度比图甲中水的深度下降了0.4cm;此时,物体B所受的浮力为F浮。 水在物体B底面处产生的压强为P。 g取10N/kg,杠杆、悬挂物体的细绳的质量均忽略不计,则下列选项正确的是: A、P的大小为500Pa。 B、F浮的大小为0.2N。 C、物体B的密度为7g/cm3. D、物体B的体积为100cm3。 五、练习利用字母表示的题型 1.如图5所示,在盛有某液体的圆柱形容器内放有一木块A,在木块的下方用轻质细线悬挂一体积与之相同的金属块B,金属块B浸没在液体内,而木块漂浮在液面上,液面正好与容器口相齐.某瞬间 细线突然断了,待稳定后液面下降了h1;然后取出金 属块B,液面又下降了h2;最后取出木块A,液面又 下降了h3.由此可判断A与B的密度比为 A.(h2-h3)∶h1B.h1∶(h2+h3) C.(h2-h1)∶h3D.h3∶(h1+h2) 2.如图11所示,底面积为S1的圆柱形容器中装有未知密度的液体。 将一密度为ρ的正方体金属块放入底面积为S2的长方体塑料盒中(塑料盒的厚度可忽略不计),塑料盒漂浮在液面上(液体不会溢出容器),其浸入液体的深度为h1
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