八年级物理下册 10.1 浮力（解析版）

10.1浮力（解析版）知识清单1.浮力；2.影响浮力大小的因素知识点1：浮力1.感受浮力图示现象原因结论放飞的氢气球飞向高空在空气中的氢气球受到空气对其向上托举的力浸没在液体或气体中的物体会受到液体或气体对其向上托的力轮船在海面上航行漂浮在海水中的轮船受到海水对其向上托的力在水中搬石头感觉轻一些浸没在水中的石头受到水对其向上托的力2.浮力的定义：浸在液体（或气体）中的物体受到竖直向上的力，这个力叫做浮力。注意：“浸在”包括“部分浸入”和“全部浸入（即浸没）”两种情况，也就是说浸没在液体内部和浮在液体表面的物体都受到浮力的作用。3.浮力的方向：竖直向上。无论物体的形状如何、是否运动，也无论液体（静止的液体）如何放置，浸在液体中的物体受到的浮力的方向总是竖直向上的。4.浮力的施力物体与施力物体（1）浮力的施力物体：液体（或气体）。（2）浮力的受力物体：浸在液体（或气体）中的物体。5.浮力的测量-称重法（1）称重法测浮力的原理将物体浸在液体中静止时，对物体进行受力分析，如图所示，弹簧测力计拉力为F´，物体重力为G，则F浮=G-F´。因此，只要测出物体的重力G和物体浸在液体中时弹簧测力计的示数F´，即可由F浮=G-F´求出物体在液体中时所受浮力的大小。（2）称重法测浮力的步骤①用弹簧测力计测出物体的重力G；②将挂在弹簧测力计下的物体浸在液体中，读出弹簧测力计的示数F´；③物体在液体中所受浮力F浮=G-F´。注意：步骤①②若颠倒，会因物体沾带液体而产生误差。6.浮力产生的原因我们以浸在液体中的长方体为研究对象探究浮力产生的原因。浸没在液体中的长方体的六个面分别受到液体对其的压力，如表所示。位置深度压强压力图示前、后六个面相等相等F向后、F向前是一对平衡力，合力为零左、右六个面相等相等F向左、F向右是一对平衡力，合力为零上、下两个面上表面深度小于下表面深度上表面所受压强小于下表面所受压强F向下（F1）<F向上（F2）F浮=F向上-F向下【总结归纳】浮力是因液体（或气体）对物体上、下表面压力不同产生的。教材深挖不是所有浸在液体中的物体都受到浮力作用若浸在液体中的柱状物体下表面和容器底部紧密接触（接触面间没有液体浸润），则液体对物体向上的压力F向上为零，物体将不受浮力作用。如图所示，和容器底紧密接触的蜡块、浸入河底的桥墩，都不受浮力作用。【典例1】一个重54N的金属球，在盛水的容器中静止，用弹簧测力计去拉金属球，如图所示，此时弹簧测力计的示数为20N，那么此时金属球受到的浮力是（）。A．54NB．2NC．20ND．条件不足，无法判断【答案】D。【解析】根据题意知道，金属块受到竖直向下的重力，而此时金属块是否被拉起、运动状态如何都不确定，所以，金属块除受浮力、拉力外，还可能受到底面的支持力的作用，即条件不足，无法判断。故选D。实验清单实验探究：影响浮力大小的因素1.实验探究：浮力的大小跟哪些因素有关提出问题浮力的大小跟哪些因素有关？猜想与假设（1）游泳池里越往深水区走，所受的浮力越大，由此猜想：浮力的大小可能与物体浸在液体中的体积或浸没深度有关；（2）鸡蛋在纯水中会下沉，但在浓盐水中却能漂浮，由此猜想：浮力大小可能与液体的密度有关；（3）木头在水中漂浮，但铁块在水中下沉，由此猜想：浮力的大小可能与浸没在液体中的物体密度有关进行实验实验目的变量控制图示现象及分析探究结论探究浮力的大小与物体浸没深度的关系同一物体浸在同一液体中，物体浸没的深度不同乙、丙两种情况下弹簧测力计的示数相同，即浮力相同浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关探究浮力的大小与物体浸入液体的体积的关系液体的密度相同，同一物体浸入液体的体积不同乙、丙两种情况下弹簧测力计示数不同，即浮力不同，F1>F2物体受到的浮力与物体浸入液体的体积有关探究浮力的大小与液体密度的关系同一物体浸在液体中的体积相同，液体密度不同乙、丙两种情况下弹簧测力计的示数不同，即浮力不同，F2>F1物体受到的浮力于液体的密度有关探究浮力的大小与物体密度的关系两个体积相同、质量不同的物体，浸入在同一液体中甲、乙两种情况下弹簧测力计的示数差相同，即浮力相同物体所受的浮力与物体的密度无关探究归纳浮力的大小只跟液体的密度和物体浸入液体的体积有关（与物体的形状、材料、浸没的深度、液体的多少无关）。在液体密度相同时，浸入液体的体积越大，物体受到的浮力越大；在浸入液体的体积相同时，液体的密度越大，物体受到的浮力越大。2.实验中注意的问题（1）在探究过程中，应注意沿竖直方向拉弹簧测力计，并且物体不能与容器底部或侧壁相接触；（2）应等弹簧测力计示数稳定后再读数；（3）实验时烧杯内的液体体积要适中，应以能浸没物体又不溢出为准；（4）探究过程中，把物体浸入液体时要缓慢，以免溅出液体。【典例2】小明与同学一起利用弹簧测力计、玻璃杯、金属块、水、浓盐水等实验器材，探究浮力的大小与哪些因素有关。他们正确的进行了如图所示的实验操作：实验次数液体种类金属块的重力/N金属块浸入情况金属块在液体中时测力计的示数/N金属块所受浮力/N1——2.7——————2水2.7部分2.00.73水2.7全部1.71.04浓盐水2.7全部1.5___________（1）根据以上实验，把表中数据填写完整：（2）分析实验②③可得：液体密度相同，金属块排开液体的体积越大，浮力越___________；（3）分析实验③④可得：金属块排开液体的体积相同，液体密度越大，浮力越___________；（4）结论：浮力的大小与___________和___________有关；（5）用这种实验方法，还可以测量___________的密度；（6）小明完成上述实验后，找来合适的玻璃杯，倒入足够深的水，将挂在测力计上的金属块逐渐下降，但不接触容器底。绘制出了实验中测力计的示数F随物体下表面至水面深度h变化的F-h图像（图⑤）。分析图像可知：当金属块浸没水中后继续下降过程中测力计的示数___________，这表明：浸没在水中的物体受到的浮力跟浸没的深度___________。【答案】1.2；大；大；物体排开的液体的体积；液体密度；金属块（或浓盐水）；不变；无关。【解析】（1）[1]由图①④可知，金属块的重力为2.7N，在浓盐水中弹簧测力计的示数为1.5N，则金属块在浓盐水中受到的浮力为F浮=G-F示=2.7N-1.5N=1.2N（2）[2]分析实验②③可知，物体浸入水中的体积越大，弹簧测力计的示数越小，则物体受到的浮力越大，即液体密度相同，金属块排开液体的体积越大，浮力越大。（3）[3]分析实验③④可知，物体排开的液体的体积相同，液体的密度不同，弹簧测力计示数不同，液体密度越大，弹簧测力计示数越小，浮力越大，即金属块排开液体的体积相同，液体密度越大，浮力越大。（4）[4][5]由（2）、（3）可知，浮力的大小与物体排开的液体的体积和液体密度有关。（5）[6]根据表中第三次实验数据得到金属块的重力和浸没在水中的浮力，根据G=mg求出金属块的质量，根据阿基米德原理求出物体排开的水的体积，即是物体的体积；利用密度公式算出金属块的密度；或根据表中第四次实验数据得到金属块浸没在浓盐水中受到的浮力，而排开浓盐水的体积等于物体的体积，再利用F浮=ρ液gV排求浓盐水的密度，故用这种实验方法，还可以测量金属块（或浓盐水）的密度。（6）[7][8]由F-h图像可知，当金属块浸没水中后继续下降过程中测力计的示数不变，说明当金属块完全浸没在水中后继续下降过程中浮力不变，即浸没在水中的物体受到的浮力跟浸没的深度无关。方法清单1.浮力的方向；2.称重法测浮力；3.探究影响浮力大小的因素题型一：浮力的方向★解题指导浮力的方向总是竖直向上的，与重力方向相反。【典例3】一个氢气球被风吹向一边，对于此气球所受浮力的示意图，正确的是（）。A． B． C． D．【答案】B。【解析】静止的气球受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力、水平向左风的作用力以及沿绳子向下的拉力作用，但浮力的方向总是竖直向上的。故选B。题型二：称重法测浮力★解题指导明确两点测浮力：（1）明确物体的重力G=mg；（2）明确物体浸在液体中时弹簧测力计的示数F。物体受到的浮力F浮=G-F。【典例4】如图所示，甲为盛水的烧杯，将悬挂在弹簧测力计下的圆柱体从水面上方缓慢浸入水中，弹簧测力计示数F与圆柱体下表面下降高度h变化关系如图乙所示。当圆柱体逐渐浸入水中时F逐渐减小，直到圆柱体浸没在水中后F不变，这说明物体所受浮力的大小跟物体_________有关。该圆柱体浸没在水中受到浮力的大小为_________N。【答案】排开液体的体积；6。【解析】[1]将悬挂在弹簧测力计下的圆柱体从水面上方缓慢浸入水中时，受到竖直向上的浮力和弹簧测力计的拉力、竖直向下的重力作用处于平衡状态，则F浮=G-F，当圆柱体逐渐浸入水中，排开水的体积变大，由F减小可知，受到的浮力变大，这说明物体所受浮力的大小跟物体排开液体的体积有关。[2]由图乙可知，圆柱体在空中时弹簧测力计的示数F=9N，由二力平衡条件可知，圆柱体的重力G=F=9N圆柱体浸没时弹簧测力计的示数F′=3N，则该圆柱体浸没在水中时受到的浮力F浮=G-F′=9N-3N=6N。题型三：探究影响浮力大小的因素★解题指导1.浮力大小与浸入液体内部体积关系：物体浸入液体内部体积不变；2.浮力大小与浸入液体内部深度关系：物体全部浸入液体内部，浮力与深度无关；3.浮力大小与液体密度的关系：体积不变时，液体密度越大，浮力越大；4.浮力大小和物体形状的关系：浸入液体内体积不变，浮力不变，和物体形状无关；5.浮力的计算：F浮=G-F弹（G是重力，F弹是弹簧测力计读数）；6.探究方法：控制变量法；7.实验时进行了多次实验并记录相关测量数据目的是：避免实验偶然性、使结论更具普遍性。【典例5】小李同学在探究“影响浮力大小的因素”时，依次做了如图甲所示实验。观察并分别比较图中有关数据可知：（1）当物体浸没在水中时，受到的浮力为_________N。（2）分析图A、C、D可得，物体在液体中所受浮力大小与_________有关。（3）当物体从接触水面开始，到浸没于水中，直至浸没到更深位置（未触底），在图乙中能表示出此过程物体所受浮力F与浸入水中深度h关系的图象是________（选填“①”或“②”）。（4）小李在实验中主要用到的科学探究方法是________。【答案】1；液体密度；②；控制变量法。【解析】（1）由图，物体重力为4.2N，浸没在水中时，测力计示数3.2N，浮力为F浮=4.2N-3.2N=1N（2）分析图A、C、D，均完全浸没，水和酒精密度不同，测力计示数不同，浮力不同，所以物体在液体中所受浮力大小与液体密度有关。（3）当物体从接触水面开始，到浸没于水中，直至浸没到更深位置（未触底），排开液体体积先增大后不变，根据F浮=ρgV排，浮力先增大后不变，所以为②。（4）存在多个变量，所以采用了控制变量法。易错清单1.浮力产生的原因；2.对影响浮力大小的因素的认识；3.物体浸入液体中的深度对压强、浮力的影响★易错预警1：浮力产生的原因浮力产生的原因是浸在液体本上、下表面受(或气体)中的物体上、下表面受到的压力不相等，上、下表面的压力差即浮力。因此并不是只要浸在液体中的物体就会受到浮力的作用，只有当上、下表面产生压力差时，物体才受到浮力。例如，水中的桥墩，插在水中的木桩等，它们虽然浸在水中但不受水的浮力。【典例6】如图所示，A、B是自由移动的物体，C、D是容器自身凸起的一部分，现往容器里注入一些水。则一定不受浮力的是（）。A．A B．B C．C D．D【答案】C。【解析】AD．由图可知，水对A、D物体上、下表面都产生了压力差，故A、D物体都受浮力的作用，故AD不符合题意；B．B物体上表面没有受到水的压力，但下表面受到水的压力，因此水对B物体上、下表面产生了向上的压力差，故B物体一定受浮力的作用，故B不符合题意；C．C物体上表面受到水的压力，但下表面没有受到水的压力，因此水对C物体上、下表面没有产生向上的压力差，故C物体一定不受浮力的作用，故C符合题意。故选C。★易错预警2：对影响浮力大小的因素的认识物体所受浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积有关，而跟物体的材料、密度、形状、物体在液体中的位置及运动状态等无关。液体的密度相同时，物体排开液体的体积越大，物体受到的浮力越大；物体排开液体的体积相同时，液体的密度越大，物体受到的浮力越大。【典例7】体积相等的物体A、B、C浸入某种液体中，平衡后如图所示，它们受到液体的浮力大小分别为FA、FB、FC

，则（）。A．FA＝FB＞FC

B．FA＜FB＝FCC．FA＞FB＞FCD．FA＜FB＜FC【答案】B。【解析】由图知道，A球排开水的体积最小，B球和C球排开水的体积相同，所以，由F浮=ρ液gV排知道，B球和C球所受浮力相同，A所受浮力最小，即：FA＜FB

=FC，故选B。★易错预警3：对影响浮力大小的因素的认识影响液体压强的因素是深度和液体的密度，影响浮力的因素是物体浸在液体中的体积和液体的密度。物体浸入液体中的深度与浮力的关系：①物体浸没前，物体浸入液体的深度越深，物体所受的浮力越大，这实际上是因为物体浸在液体中的体积增大而使浮力增大。②物体浸没后，虽然深度增加，但是物体浸在液体中的体积不变，物体所受的浮力不变。【典例8】如图甲所示，水平桌面上盛满水的容器中放有一个钢珠。把木块轻轻放入容器中，木块静止时如图乙所示。以下说法正确的是（）。A．钢珠不受浮力作用；B．木块受到的浮力大于钢珠受到的浮力；C．两图中容器对桌面的压强相等；D．两图中水对容器底的压强不相等【答案】C。【解析】A．钢珠浸没在水中，排开了一定体积的水，会受浮力作用，故A错误；B．由可知，浮力与液体密度和排开水的体积有关，因不知道木块和钢珠排开水的体积关系，故无法比较木块和钢珠受到的浮力关系，故B错误；C．两图中容器对桌面的压力等于容器、水和物体的总重力；根据阿基米德原理分析，乙图中减少的水的重力，即为木块排开水的重力，而木块漂浮，则，所以，即木块的重力等于排开水的重力即溢出水的重力；则两图中容器对桌面的压力相等，底面积相同，由可知，两图中容器对桌面的压强相等，故C正确；D．已知容器中装满水，把木块轻轻放入容器中，虽然有水溢出，但水的深度不变，由可知，两图中水对容器底的压强相等，故D错误；故选C。中考清单1.探究影响浮力大小的因素；2.称重法测浮力1.探究影响浮力大小的因素★中考解析中考考题要求同学们能通过探究过程，作出有依据的猜想；能够使用基本的器材获得数据，并分析数据，发现其中的规律，形成合理的结论。【典例9】（2022·江苏苏州）兴趣小组探究影响浮力大小的因素。（1）提出如下猜想猜想1：与物体浸在液体中的深度有关猜想2：与物体浸在液体中的体积有关猜想3：与液体的密度有关小组为验证上述猜想，用弹簧测力计、4个相同的小长方体磁力块、2个分别盛有水和盐水的烧杯等，按图甲步骤进行实验：①利用磁力将4个磁力块组合成长方体物块；②根据图A、B、C的测量结果，小明认为猜想1是正确的，小华却认为不一定正确。你觉得小华的理由是___________；③小华为了证明自己的想法，利用上述器材设计实验D，根据A、B、D的测量结果，可得：浮力大小与物体浸在液体中的深度无关，请在图D中画出她实验时长方体物块的放置图；___________④兴趣小组进一步研究得出浮力大小与物体浸在液体中的体积有关：⑤根据A、C、E的结果，得出浮力大小还与___________有关。（2）小华把4个磁力块组合成下图，她还能探究浮力大小与___________的关系。（3）爱思考的小明又进一步研究水产生的浮力与水自身重力的关系，设计了如下实验：取两个相同的容积均为300mL的一次性塑料杯甲、乙（杯壁厚度和杯的质量不计），甲杯中装入50g水，乙杯中装入100g水，然后将乙杯放入甲杯中，发现乙杯浮在甲杯中。这时甲杯中水产生的浮力为___________N；这个实验说明，液体___________（能/不能）产生比自身重力大的浮力。（g取10N/kg）【答案】①未控制物体浸在液体中的体积相同；②见解析；③液体的密度；④物体形状；⑤1；⑥能。【解析】（1）②[1]由图A、B、C可知，液体的密度相同，排开液体的体积和深度都不同，没有控制物体浸在液体中的体积相同，不能得到浮力大小与物体浸在液体中的深度有关。③[2]为了研究浮力大小与物体浸在液体中的深度无关，控制物体浸在液体中的体积相同，图B中物体被竖直吊起，排开液体的体积等于物体体积的一半，图D中可以将物体水平吊起，让物体的一半浸入液体中，这样可以保持物体排开液体的体积相同，浸入液体的深度不同，如图所示：⑤[3]由图A、C、E可知，物体排开液体的体积相同，液体的密度不同，弹簧