第一部分第九讲第1节 浮力的基础知识—2021届中考物理总复习考点讲义

1、第九讲浮力第1节浮力的基础知识1.通过实验,认识浮力;探究浮力大小与哪些因素有关。2.知道阿基米德原理。3.运用物体的浮沉条件说明生产、生活中的一些现象。八年真题再现(学用见p44)命题点1浮力产生的原因不常考1.(2016安徽第22题)理论上分析:浸在液体中的物体受到的浮力就是液体对物体表面压力的合力。如图所示,一个底面积为s,高为h的长方体浸没在密度为的液体中。(1)分析该物体侧面所受液体压力的合力f合1;(2)求出该物体底面所受液体压力的合力f合2;(3)结合以上结果,说明该理论分析与阿基米德原理的表述是一致的。解:(1)以长方体的左右侧面为例,两侧面所处液体的深度相等,所以根据p=gh

2、可知,左右两侧面受到液体的压强相等,即p左=p右又两侧面面积相等,根据f=ps可知,两侧面受到液体的压力相等,即f左=f右所以长方体左右两侧面所受液体压力的合力为0,同理可知,其前后两个侧面受到的合力也为0,所以f合1=0(2)由液体压强公式p=gh及f=ps可得f下=p下s=h1gs,f上=p上s=h2gs物体底面所受液体压力的合力f合2=f下-f上=h1gs-h2gs=gsh(3)由(1)可知,物体浸没在液体中时,它的侧面受到的各个方向液体的压力相互平衡,即可以相互抵消掉。由(2)可知,v=v排,m排=v排,则f浮=gsh=gv=gv排=m排g=g排,即浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力

3、的大小等于物体排开液体的重力,这与阿基米德原理的表述是一致的。2.(2014安徽第10题)一均匀的长方体浸没在液体中,如图所示。已知它的底面积为s,上表面所处深度为h1,下表面所处深度为h2,则长方体下表面受到液体的压力表达式为液gh2s、浮力表达式为液gs(h2-h1)(液体密度液和g为已知量)。命题点2漂浮条件不常考3.(2013安徽第9题)2013年5月,象征“和平、友爱和快乐”的巨型大黄鸭在香港与游客见面,图为大黄鸭漂浮在海面上的情景。它的质量约为600 kg,海水的密度取1.0103 kg/m3,它浸在水中的体积约为0.6m3。名师考点精讲(学用见p4445)类型1浮力产生的原因典例

4、1如图所示,当向两端开口的容器内注水时,乒乓球不会(选填“会”或“不会”)浮起来,因为乒乓球的上下表面不受(选填“受”或“不受”)到液体向上的压力差。【解析】题图中,乒乓球下部没有水,它的底部不受水的向上的压力,也就没有压力差,故乒乓球不受浮力,不会浮起来。类型2阿基米德原理典例2在“阿基米德解开王冠之谜”的故事中,若用弹簧测力计称得王冠的重力为4.9 n,将王冠浸没在水中称时,弹簧测力计示数为4.5 n,则这顶王冠在水中受到的浮力是0.4n,王冠的体积为40cm3(g取10 n/kg)。【解析】王冠在水中受到的浮力f浮=g-f示=4.9 n-4.5 n=0.4 n;因为f浮=水gv排,所以v

5、排=f浮水g=0.4 n1103kg/m310 n/kg=410-5 m3=40 cm3,因为王冠浸没在水中,所以王冠的体积为40 cm3。利用阿基米德原理计算,在f浮、水、v排三个物理量中知道其中任意两个就可求出第三个,由f浮=液gv排v排=f浮液g液=f浮gv排类型3利用浮沉条件比较浮力大小典例3如图所示,将两块相同的橡皮泥做成实心球形和碗形,分别放入相同的甲、乙两杯水中,则(d)a.甲杯中橡皮泥所受的浮力等于乙杯中橡皮泥所受的浮力b.甲杯中橡皮泥所受的浮力大于乙杯中橡皮泥所受的浮力c.甲杯中水面升高得多一些d.乙杯中水面升高得多一些【解析】由题图可知,实心球形橡皮泥沉到容器底部,实心球形

6、橡皮泥受到的浮力f球浮g,碗形橡皮泥漂浮在水面,碗形橡皮泥受到的浮力f碗浮=g,由可得,f球浮f碗浮;因为f浮=水v排g,所以排开水的体积v球排v碗排,即实心球形橡皮泥排开的水的体积小于碗形橡皮泥排开的水的体积,所以乙杯中水面升高得多一些。综上所述,d项正确。比较浮力大小的方法类型4判断物体的浮沉典例4某物块轻轻放入盛满煤油的大烧杯中,静止后有160 g煤油溢出;将其轻轻放入盛满水的大烧杯中,静止后有180 g水溢出,已知煤油的密度是0.8103 kg/m3,则该物块在水中静止时的状态及物块的密度分别是(d)a.下沉,1.1103 kg/m3b.漂浮,0.85103 kg/m3c.悬浮,1.0

7、103 kg/m3d.漂浮,0.9103 kg/m3【解析】由题意知,物块在水中受到的浮力大于在煤油中受到的浮力,则物块在水中无论是漂浮、悬浮或下沉,物块在煤油中一定下沉;物块的体积v=v排=m排油油=160 g0.8 g/cm3=200 cm3;物块完全浸没时排开水的质量m=水v=1 g/cm3200 cm3=200 g;由题意知,实际排开水的质量(180 g)小于物块完全浸没时排开水的质量(200 g),所以物块在水中并未完全浸没,物块在水中漂浮;根据物体的浮沉条件,g=g排,则物块的质量m物=m排=180 g,物块的密度=m物v=180 g200 cm3=0.9 g/cm3=0.9103

8、 kg/m3,d项正确。实验突破(学用见p4546)实验一探究浮力大小与哪些因素有关1.实验器材:弹簧测力计、物块、一杯盐水、一杯清水。2.实验操作:如图所示。(1)如图a,测出物块重力大小。(2)如图b、c、d所示,分别测出物块浸在不同深度的清水中时弹簧测力计示数,并算出浮力大小。(3)将物块浸没在盐水中测算出浮力大小。3.实验现象从位置b到c,物块所受的浮力变大;从c到d,物块所受浮力不变;从d到e,物块所受浮力变大。4.实验结论物体在液体中所受浮力大小跟浸入液体体积、液体密度有关,浸入液体体积越大、液体密度越大,物体所受浮力越大。针对训练1.小明用如图所示的装置探究“影响浮力大小的因素”

9、(已知水=1.0103 kg/m3,g取10 n/kg)。(1)小明利用图1甲所示的实验装置,将圆柱体合金块慢慢浸入水中时,根据测得的实验数据,作出了弹簧测力计示数f示与合金块下表面所处深度h的关系图像(如图2中所示)。实验过程中合金块所受浮力的变化情况是先变大后不变。请在图2中画出f浮随h变化的关系图像,分析图像可知,浸在水中的物体所受浮力的大小跟它排开水的体积成正比。答案:如图所示(2)将合金块分别浸没在水和某液体中(如图乙、丙所示),比较图甲、乙、丙可知,浸没在液体中的合金块所受浮力大小与液体的密度有关。(3)合金块的密度为合金=4g/cm3。(4)若用此合金块制成一空心合金球,当合金球

10、恰好能悬浮于图丙所示液体中时,空心部分的体积是400cm3。实验二探究阿基米德原理1.实验器材:如图,弹簧测力计、溢水杯、物块、小桶、细线等。2.实验操作(1)分别测出小桶和物块的重力,记下弹簧测力计读数f1、f2。(2)如图d,将物块浸没至装满水的溢水杯中,用小桶接住溢出的水,并读出弹簧测力计示数f3。(3)如图e,测出桶和水的总重,记下弹簧测力计示数f4。3.实验数据处理分别计算出f2与f3的差值及f4与f1的差值,会发现f2-f3=f4-f1,由此可得出结论:浮力的大小等于被物体排开的液体的重力。4.实验讨论(1)实验中是将物块浸没在水中,若物块未浸没,实验结论还正确吗?正确,将物块浸没只是便于实验操作。(2)已知水的密度为水,请用所测的物理量(物理量个数尽可能最少,含水)来表示物块的密度物=f2水f2f3。针对训练2.(2020黑龙江绥化)小红设计了如图所示的实验来探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”。基础设问(1)实验的最佳顺序是b。a.甲、乙、丙、丁b.丁、甲、乙、丙c.乙、甲、丁、丙(2)图乙中物体受到的浮力是1n。通过实验可得到的结论是浸在液体中的物体,受到的浮力大小等于它排开液体所受的重力。(3)以下情况会影响结论的是a。a.图乙中水面未到达溢水杯的溢水口b.图乙中物体未全部浸没