第16讲 浮力专题含答案初2物理提高班春季教师版

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|定义、三要素

｛正力基础）产生原因

.决定了力大小的因素：液体若,度、物体排开液体体积

伸力产生原因

——解力可算）.阿基米德原理

浮力物体浮沉条件

I“二提法”测物体密度|

---------［浮力相关实验Hi“三提法”测未知液体密度

轮船相关及其改变浮力大小的方法

［浮力应用］储水艇相关及其改变浮力大小的方法

I气球和飞艇相关及其改变浮力大小的方法

i.浮力：一切液体（气体）的物体都受到液体（气体）对它.方向.浮力

的本质是液体（气体）对浸在它里面的物体.

随堂举例：

（1）如图所示，鸡蛋所受的浮力方向？

（2）在太空中运行的“神舟七号”宇宙飞船没有受到浮力的作用4

（3）一个塑料小球堵在一个水池的出口处，水无法排出，则该小球是否受到水的浮力？是否受到水

的作用力？

2.阿基米德原理：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于F忻=

,浮力的大小只取决于密度和体积，而与物体本身的重力、体积、密度和物

体浸没在液体中的深度无关.

随堂举例：

（1）小滨同学看到鸡蛋浮在盐水上面，如图所示，于是，他沿杯壁缓慢加入清水使鸡蛋下沉，在此

fF

过程中，叫蛋受到的浮力F如何变化？O

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(2)将质量为0.5kg的物体，轻轻放入盛满清水的溢水杯中，溢出0.2kg的水，则此物体受到的浮

力？(g取10N/kg)2N

(3)将弹簧测力计下端吊着的铝块逐渐浸入台秤上盛有水的烧杯中，直至刚没入水中(不接触容器，

无水溢出).在该过程中，弹簧测力计示数？台秤示数？

3.浮沉条件：物体的沉浮，决定于它浸没在液体中所受的浮力和它自身重力的大小关系，

(1)当尸件G；/物p故时，物体上浮；物体上浮直至漂浮在液面上：尸泞G

(2)当产浮G；p物_____/)袱的，物体下沉；物体下沉直至沉底：尸浮G

(3)当产浮G；2物p液时，物体悬浮在液体里任何深度的地方.

随堂举例：

(1)将甲、乙、丙三个体积相等的球，投入水中后，甲球漂浮、乙球悬浮、丙球沉底.则：

甲、乙、丙三个球质量大小排序？三个球所受浮力大小排序？；个】<〃?乙丙；品

(2)将甲、乙、丙三个质量相等的球，投入水中后，状态如图所示.则：

甲、乙、丙三个球所受浮力大小排序？三个球体积大小排序？居,二户乙〉%:

(3)如困，A、B体积相同.B、C质量相等，将他们放入水中静止A漂浮、B悬浮、C沉底.则

三者浮力大小的比较？FAVFB;FB>FC

(4)将质量为200g的物体缓缓浸没在盛满水的杯子中后，溢出160g水，放手后物体最终会？沉底

(5)质量相等的甲、乙两实心小球，密度之比p甲：p乙=3:2,将它们都放入水中，静止时两球受

到的浮力之比为F▼:Fc=4:5,则乙球的密度为？5/6p水

(6)如图所示，将系于绳端质量相等的铁桶和实心铁球同时浸没在水中，静止在如图所示位置，绳

子对它们的拉力Fi和F2的大小关系是？FI=F2

4.浮力应用：

(1)轮船是利用空心的办法扩大可利用的.轮船从长江驶入大海，浮力,靠岸加载

货物，浮力.排水量——排开水的(质量重量)

(2)潜水艇：通过对水舱充水和排水，改变自身，实现上浮、悬浮、下沉.在上浮或下沉

过程中，浮力；从水底到浮出水面，浮力；潜水艇从江底驶入海底，浮力

(3)热气球：用喷嘴向气囊喷射热空气，气囊逐渐增大，热气球的浮力,当浮力

重力时，热气球便上升.如果熄灭火焰，当重力浮力时，热气球便下降.

(4)密度计:用来测定液体密度的仪器.使用时它漂浮在液面上,它在不同液体中受到的浮力

都等于密度计.密度计露出液面的体积越多，说明被测液体的密度(越大越小不

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变)

随堂举例;

(1)轮船从江河驶入大海，所受浮力如何变化？应该上浮一些还是下沉一些？

(2)正在下潜的潜水艇，所受浮力大小如何变化？潜入海面以下后，继续下潜，所受浮力大小又会

如何变化？

W委照喔

实验图片考点

如图所示，左图弹簧测力计示数为2.6N,右图弹

簧测力计示数为0.8N,则物体所受浮力为

N

如图所示为潜水艇截面图，当向潜水艇水仓中充

水时，潜水艇变重，逐渐潜入水中；当潜水艇重

等于同体积的水重时，它在水中；当用压

缩空气将水仓里的水排除一部分时，潜水艇变轻,

从而__________

1.弹簧测力计的读数

2.利用F,kG-G液计算浮力

3.控制变量法的应用

4.浸入液体中的物体所受的浮力等于它排开液体

的重力

5.多次测量的目的(减小误差)

打气时，潜水艇内气压大气压，水:

抽气时，潜水艇内气压_____大气压，水：

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.啰题精18；

【例1】a、b两种物质的质量和体积关系如图，分别用a、b两种物质制成体积2cm3的甲和3cm3

的乙两实心物体，浸没在水中，放手稳定后（）

A.甲漂浮，甲受浮力大B.乙漂浮，乙受浮力大

C.甲漂浮，乙受浮力大D.乙漂浮，甲受浮力大

【考点】物体浮沉条件

【答案】B

【例2】深海探测器利用“深海潜水器无动力下潜上浮技术”，其两侧配备多块相同的压载铁，当其

到达设定深度时，抛卸压载铁，使其悬浮、上浮等，并通过探测瑞观察窗观察海底世界.其

深海探测器在一次海底科考活动中，经过下潜、悬浮、上浮等一系列操作后，顺利完成任

务.如图所示，是该探测器观察窗所受海水压强随时间变化的P-t图象，以下说法正确的

是（）

X2468

探测器在AB、BC、CD三个阶段，所受浮力的大小关系是F浮AB〈F浮BC<F泞CD

探测器在下港、悬浮、上浮三个阶段，在竖直方向的速度大小关系是v悬湿Vv下沉Vv上浮

探测器在第3h、第5h和第8h的三个时刻，观察窗所受压力大小的关系是F5h>F3h>

Fsh

D.探测器在下潜的最深处史于悬浮状态，受到重力、浮力和海水对探测器的压力的作用

【考点】物体浮沉条件，浮力应用

【答案】C

【例3】建设中的港珠澳大桥由桥梁加海底隧道组成，隧道由一节一节川钢筋混凝土做成的空心沉

管连接而成，如图所示，建造隧道时，现将沉管两端密封，如同一个巨大的长方体空心箱

子，然后让其漂浮在海面上，再用船将密封沉管拖到预定海面上，向其内部灌水使之沉入

海底.（海水的密度取1.0x1（Fkg/n?,g取10N/kg）

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设某一节密封的长方体沉管的长、宽、高分别是180m,35m,10m,总质量为6xl0?kg.

（1）漂浮在海面上的密封沉管，在灌水前受到的浮力F*?=N.

（2）在对密封沉管灌水使其下沉过程中，其下表面受到海水的压强大小将,当密

封沉管上表面刚好水平浸没在海水中时，注入的海水至少为kg,此时其下表面受

到海水的压力等于N.

（3）当密封沉管灌水下沉到海底后，将其下半部分埋入海底的游沙中，再将灌入其中的海

水全部抽出，此时空心密封沉管不会再上浮，请应浮力的知识来解释其原因.

答：•

【考点】浮力的计算

8

【答案】（1）6X10；（2）变大：3x106；6.3x108：（3）下表面不受海水的压力，根据浮力的产

生原因，沉管不再受海水的浮力

【例4】为了验证“阿基米德原理”，小明所在的兴趣小组设计了如图甲所示的实验装置：其中A、B

为两个规格相同的弹簧测力计，C为正方体金属块，D为薄塑料袋（质量不计），E是用废

弃的大号饮料瓶、带孔橡皮塞以及弯曲玻璃管自制的溢水杯，杯中加入红色的水，F是可

刀降平台，G为铁架台.

（1）实验中，小明逐渐调高平台F,使金属块浸入液体中的体积越来越大，观察到弹簧测

力计A的示数,弹簧测力计B的示数（选填“变大”、“变小”或“不变”.弹

簧测力计A示数的变化量AFA弹簧测力计B示数的变化量AFB（选填"大于''、

“等于”或“小于”）.

（2）实验后，做出弹簧测力计A的拉力F与金属块下表面所在处液体的深度h的关系如

图乙所示.从图象可知，当金属块下表面所在处液体的深度为10cm时，其受到的浮力是

N,该金属块的密度为g/cn?.

（3）该实验装置的优点是.（请写出一条）

【考点】探究浮力大小影响因素

【答案】（1）变小；变大；等于；（2）2.0:2.5:（3）便于直接比莪A、B两个弹簧测力计示

数的变化量，得出结论.

一.物体浮沉的五种情况及决定条件（实心体）

上浮下沉悬浮漂浮沉底

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物体在液体中处于什么状态，主要取决于物体所受的浮力和重力的大小，也可由密度来判断

随堂举例：

(1)某潜水艇在海面下隐蔽跟踪某个目标，有时要上浮或下潜，但都未露出水面.若该潜水艇下潜

时所受的重力为G],浮力为Fi；上浮时所受的重力为G2,浮力为Fz,则？Fi=F2,G(>G2

(2)用细绳连在一起的气球和铁块，恰能悬浮在盛水的圆柱形容器内如图所示位置，若用力向下轻

轻拨动一下铁块，则气球和铁块的沉浮情况及水对容器底部的压强将？下沉，变小

(3)如图所示，密度均匀的木块漂浮在水面上，现沿虚线将下部分微去，则剩下的部分将？下沉

(4)如图所示，一只未点燃的蜡烛的下端插入一根小铁钉，使蜡烛能直立漂浮在水面上，露出长度

为L,当把蜡烛水面以上部分根掉后剩余部分会？重新露出水面

.jl题精进

【例5】在以下各情况中，水对轮船向上的压力增大的是()

A.轮船由长江驶入东海B.轮船由东海驶入长江

C.轮船在码头装载货物D.轮船在码头卸我货物

【考点】阿基米德原理，浮力的计算

【答案】C

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【例6】媛媛和海红同学想知道中国“远征号”潜水艇在南海中执行任务是如何实现浮沉的？她们准

备了一个小塑料空药瓶、干抹布、弹簧测力计、烧杯等器材，模拟潜水艇浮沉，做了“探究

物体浮沉条件”的实验.请你在下面横线上填人相应正确的内容.

（1）她们首先探究物体下沉的条件，并按如图（a）、（b）测量了一些量，过程如下：

A.将部分螺母放人塑料瓶中，旋紧瓶盖，浸没水中松手后，观察到小瓶下沉；

B.捞出小瓶，用抹布擦干小瓶；

C.将小瓶挂在弹簧测力计下，读出其重力为N；

D.将小瓶浸没水中，如图b所示，则小瓶受到的浮力为N：

E.分析比较数据得出物体下沉的条件为.

（2）她们接着探究物体上浮的条件，过程如下：

A.捞出小瓶，用抹布擦干小瓶，,旋紧瓶盖；

B.用弹簧测力计测出此时小瓶的重力；

C.将小瓶浸没水中松手后，观察到小瓶上浮，在小瓶露出水面前，它受到的浮力一上

面（1）A步骤中小瓶下沉时的浮力（填“大于”、“小于”或“等于”），判断的依据是：

D.分析比较数据得出物体上浮的条件为：____________________________________________

（3）做完实验，她们将图（c）潜水艇结构模型与实验所用的小药瓶进行比较，发现潜水

艇与小药瓶实现浮沉有共同之处.潜水艇的原理是靠改变而实现

浮沉的.

【考点】物体浮沉条件

【答案】（1）2.4：0.6;浮力小于重力.（2）取出螺母：等于；根据F浮=「液8丫排，其中p

液和V排未变，所以F浮不变；浮力大于重力（3）自身的重力.

二.物体处于漂浮状态的规律

规律一：物体漂浮在液体中，Fjf=G物，物体排开液体的重力等于物体的重力，物体排开液体的质量

等于物体的质量

规律二：同一物体，漂浮在不同液体中，所受浮力大小相等

随堂举例：

（1）一艘自重是5xl（fN的轮船，最大载货量是1（）8N,则这挑船的排水量是多少吨？

（2）把一个质量为50g的小球放入密度为pi的液体，小球漂浮在液体表面，排开液体的质量是mi；

若将小球放入密度为P2的液体，它悬浮在液体中，排开液体的质量是m2；当把小球放入盛水的容器

中时，它会沉入水底，则小球排开水的质量m50g?=

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——密度计原理

随堂举例：

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(1)在远洋轮船的船舷上，都漆着五条“吃水线”，又称“载重线”，如图所示.其中标有W的是北

大西洋载重线，标有S的是印度洋载支线.当船从北大西洋驶向印度洋时，轮船受到的浮力以及北

大西洋与印度洋的海水密度.和。的关系？

(2)一个质量可以忽略不计的塑料瓶，装入A液体后密闭。把它分别放在盛有甲、乙两种液体的

容器中，如图所示，则关于甲乙两种波体的密度的关系？甲〈乙

(4)如图所示，足一密度计分别放入两种不同液体静_il■云的情形，关于两次密度计所受浮力大小和

两种液体密度大小的关系

规律四：漂浮物体浸入液体是物体总体枳的几分之几，物体密度就是液体密度的几分之几

随堂举例：

体积是lOOOcn?的正方体木块漂浮在水面上，它没入水中部分的体积是600cm3,如果将木块的体积

截去1/3,则剩下部分木块的露出体积与浸入水中的体积之比是？3:5

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

随堂举例：

(1)将重为2.5N的物体A放进水中，它有一半体积露出水面，在A上再放一个体积与A相同的物

体B,恰好A、B两物体全部浸入水中，且B的上表面与水面相平，则物B体的重为多少N?

(2)有一泡沫块漂浮在水面上，他有3/4的体积露出水面，则它的密度为kg/n?.当一质量为

0.4kg的水鸟停在该泡沫块上时，泡沫块刚好完全浸没在水中，则该泡沫块的体积为？

【例7】如图，容器中装有一定量的水，用轻质细绳相连着体积相等的A、B两物块悬浮在水中，

将细绳剪断后，物块A漂浮且有3/5的体积露出水面，物块B沉入水底.则A、B两物块

的密度分别为____________

【考点】受力分析，浮力的大小计算

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【答案】PA=0.6g/cm3,pB=1.4g/cm3

三.浮力变化量

△%的问题是浮力学习中的难点，它可以与液体压力压强变化量、液面升降等问题综合在一起出题,

是深层次考查浮力的常考点；

浮力变化量问题分为三大类型：

1.浮力变化量等于外部压力变化量：然日产七向

甲乙

对图甲中的物体进行受力分析可得：/产G物=0液g%

对图乙中的物体进行受力分析可得：=6物+4液g%

则浮力在这个过程中变化了多少？

△4=%2-=/

、%二。2一%=2液gA%

...&F；?=F压

同理：若把压力替换成一个石块压在物体表面，则仍然可得Af；?=%=G。

对图甲中的物体进行受力分析可得：7|=G物+T拉

对图乙中的物体进行受力分析可得：

则浮力在这个过程中变化了多少？

△%二42-瑞=%

（目标班，尖子班选讲）

3.浮力变化量等于液体对容器底部压力变化量：△6=A/=A〃S联

公式推导过程：

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液升高度变化量：△/?二组=■»A%一△必底

s底s底-s初

液体压强变化量：2=p救gM

浮力变化量色率=0遥4%

压力变化量MR=4与底=P液g△力S底

所以=即S底=夕液gMS底=0液gA/—△&

随堂举例：

如图：已知绳子拉力为3N,剪短绳子后木球露出水面的体积为多少？

浮力变化量分析思路

|液中浸物|

a%

nJI

深度力增加深度不变

口

液体对容液体对容

器底部压器底部压

强变大强不变

【例8】在缺水地区，需要储备生活用水。图示为一种具有自动蓄水功能的长方形水池，A是一个

底面积为100cm2的方形塑料盒，与塑料盒连接的直杆可绕固定点O转动，当蓄水量达到

2.4n?时，活塞B堵住进水管，注水结束,水位为H。(水的密度是1.0xl()3kg/cm3,g取10N/kg)

(1)注水的过程中，随着水位上升，水对水池底部的压强逐渐

(2)注水结束时，水池中水的质量是多少？此时塑料盒浸入水中的深度是10cm,塑料盒

所受的浮力是多大？

(3)若在塑料盒内放入质量为0.3kg的物体，注水结束时的水位H高了多少？

【考点】阿基米德原理，浮力的计算，液体压强

【答案】(1)变大(2)质量是2.4x103kg,塑料盒所受的浮力是10N(3)0.03m

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【例9】某实验小组用一个高为25cm横截面积为100cm2的圆柱体泡沫塑料A、小铝丝和LED小电

筒等制作了航标指示灯模型，如图所示，航标指示灯模型重为6N.A底部用细绳与浮子B

（始终浸没在水中）相连，浮子B重1N.若水位上升时，浮子B可下降：若水位下降时，

浮子B可上升，使航标灯静止时竖直且圆柱体泡沫在水面以下的高度始终为10cm.当航

标灯静止时（不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，p水=1.0X1炉千克/米3,牛/千克）.

求：（1）航标指示灯模型受到水的浮力是多少？

（2）A底部受到细绳的拉力为多大？

（3）浮子B体积应为多大？

【考点】浮力的大小和计算，受力分析，阿基米德原理

【答案】（1）I0N（2）4N（3）5xl0-4m3

【例10】“曹冲称象”是家喻户晓的典故，某校科技小组模仿这一现象，制作了一把“浮力

秤”.将厚底直筒形状的玻璃杯浸入水中，如图所示，已知玻璃杯的质量为300g,

底面积为30cm-高度为15cm.g=10N/kg,求：

（1）将杯子开口向上竖直放入水中时（水未进入杯内），杯子受到的浮力.

（2）此时杯子浸入水中的深度.

（3）此浮力秤最大能够称多少g的物体.

【考点】浮力的计算，阿基米德原理

【答案】⑴3N（2）0.1m（3）50g

1.两个相同的容器中，分别盛有甲、乙两种液体，把完全相同的两个小球分别放入两个容器中，当

两球静止时液面相平，球所处位置如图所示.甲、乙两种液体对容器底部的压强大小分别为

P甲、P乙，两球在甲、乙两种液体中所受浮力大小分别为4、F乙,则它们的大小关系是（）

A.P甲＞p乙%=产乙

C.P甲＞〃乙6＞七D.外<P乙愠<匕

2.材料科学家研制出一种高分子聚合材料，它的某些性能优于制造飞机的铝合金，应用前景十分广

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阔.它的密度介于酒精和水之间，取一块这种材料的样品放入盛满水的烧杯中，静止后溢出了90

g水，将其放入盛满酒精的烧杯中，静止后溢出了80g酒精，已知酒精的密度为0.8g/cm，则可

计算出这种材料的密度是（）

A.0.8g/cm3B.0.85g/cm3C.0.9g/cm3D.0.95g/cm3

3.如图所示，把一小块放入水中，静止时小块有3/5的体积浸入水中，小块的密度为kg/m3；

如果把该小块放入密度为0.8xl（）3kg/m3的酒精中，静止时，如图所示.那么该小块下表面受到

水的压强p水与受到酒精的压强外的关系为p水p洲（填“大于”、“等于"、“小于”）.

水

4.如图所示，密度为夕的液体中有体积均为V的A、4、C三个实心物体，A正在向上运动，B静

止，C正在向下运动.此刻它们受到的浮力分别为与、弓、弓，三者的大小美系是,

请写出5物体所受的浮力表达式耳=,8物体的密度为.

5.如图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2N,则小

球受到的浮力为N,小球的体积为剪断悬吊小球的细线，小球在水

中稳定时受到的浮力为N（8取10?4/1^）

!甲1乙

6.在《物体的浮与沉》的学习中知道，若物体浸没在液体中，处于静止状态，则称为悬浮状态.不

少同学认为，只要在浸没在液态中的物体处于平衡状态，均可以称为悬浮状态.小羽同学提出质

疑：因为浸没在液体中的物体做匀速直线运动时会受到液体阻力的作用，故不可称为悬浮状态.

为此全班同学展开了激烈的讨论，最后认为，若浸没在液体中的物体做匀速直线运动不能算做悬

浮状态.同时提出了新的问题：物体在液体中所受阻力的大小与什么因素有关？同学们上网查询

资料了解到，同一物体在同一液体中所受阻力与物体的迎流面积（形状）和物体运动速度有关.

为了探究浸没在液体中物体所受阻力的大小与这两个影响因素之间的关系，同学们借助自制潜水

艇进行了如下探究.

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让自制潜水艇在水中处于悬浮状态如图A,然后在其底部放置一些体积相同质量忽略不计的泡沫

小球（如图B）,通过不断调整，发现自左向右在底部依次黏贴1个、4个、9个泡沫球，然后使

其从水底部开始沿竖直向上方向浮起，当上浮一段时间进入指定竖直砖墙的区域时，用照相机每

隔相等的时间曝光一次的方法记录潜水艇的运动过程，如图C是其中一段的示意图.

（1）对于在自制潜水艇的底部黏贴泡沫小球，而不是在其它地方黏贴沫小球，这种做法的目的

是.对于图中的这段运动过程，三

次潜水艇上浮运动的速度之比是,潜水艇受到水的阻力之比是,由此可以得

出的实验结论是:

（2）为了研究“阻力与迎流面积（形状）的关系”，同学们提出改变迎流面积（形状），利用如图D所

示的潜水艇由水底同时浮出，比较潜水艇浮出水面的先后顺序即可比较所受阻力的大小，这样的方

案（“可行”或“不可行”），请你在图中的虚线框内设计一种改进的方案简图（两个潜水艇

模型即可），并作简单说明.简要说明

（3）在一次实际的操作中，某同学让自制潜水艇以5cm/s的速度匀速直线下潜，至杯底后排出

50cm，的水后，该潜水艇以的速度进而匀速直线上浮，潜水艇的外壳及体积不发生改变,

试求该潜水艇在水中匀速上升时受到的阻力约为.

A.INB.0.5NC.0.25ND.0N

【练1】如图是我市十分流行的鸳鸯火锅（一侧为麻辣锅底、一侧为高汤锅底），那么请根据所学知

识判断下列说法中错误的是（）

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A.