1、第四单元 压强和浮力,课时 12 浮力及其应用,向上,大于,压力差,G-F示,液体(或气体),竖直向上,F向上-F向下,增大,不变,无关,物体排开液体的体积,液体的密度,大,1.探究:浮力的大小等于什么,装满,G-F,G1-G0,小于,它排开的液体所受的重力,等于,2.阿基米德原理,液V排g,排开液体的体积,密度,1.物体的浮沉条件,=,=,=,=,=,空心,2.浮沉条件的应用,重力,漂浮,小于,质量,大,1,3,5,1,点拨(1) 密度均匀的物体悬浮(或漂浮)在某液体中,若把物体切成大小不等的两块,则大块、小块都悬浮(或漂浮)。 (2)漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,物体密度就是
2、液体密度的几分之几。如:物体漂浮在密度为的液体中,若露出体积为物体总体积的 ,则物体密度为 。 (3)冰或冰中含有木块、蜡块等密度小于水的物体,冰化为水后水面不变;冰中含有铁块、石块等密度大于水的物体,冰化为水后水面下降。用整体法可知,F浮(总)减小,则V排(总)也减小 (4)物体漂浮在液体中,所受浮力等于它所受的重力。同一物体在不同液体里漂浮,所受浮力不变,在密度大的液体里浸入的体积小。 (5)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。,/知识纵横/升力与浮力,例1下列说法正确的是 ( ) A.在液体中下沉的物体不受浮力作用 B.只有浮在液面上的物体才受浮力作用
3、 C.在液体表面上,一部分浸入液体内部或全部浸入液体内部的物体都受浮力作用 D.物体在液体中浸没的越深,所受浮力越大,C,例22018邵阳 请你在图12-1中画出静止在水中的小球所受力的示意图。,图12-1,答案如图所示,变式1下列有关浮力的说法中正确的是 ( ) A.物体的密度越大,受到的浮力越大 B.物体的体积越大,受到的浮力越大 C.物体浸入水中越深,受到的浮力越大 D.浸没在水中的物体,可能不受浮力,答案D 解析 物体所受浮力的大小仅与物体排开液体所受的重力有关,即与液体的密度和排开液体的体积有关,而与物体的密度、体积及浸入深度无关,故A、B、C错误。浮力就是物体上、下表面所受液体的压
4、力差,浸没在水中的物体,若与水底紧密接触,物体不受液体向上的压力,物体便不受浮力,故D正确。,变式2关于物体受到水的浮力,下面说法中正确的是 ( ) A.漂在水面上的物体比沉在水底的物体受到的浮力大 B.没入水中的物体在水中的位置越深受到的浮力越大 C.物体排开水的体积越大受到的浮力越大 D.物体的密度越大受到的浮力越小,C,变式3质量为80 g的木块静止在如图12-2所示的水面上,则下列说法正确的是 ( ) A.木块所受浮力方向同F1所示方向 B.木块所受浮力方向同F2所示方向 C.木块所受浮力大小为8 N D.木块所受的浮力大于重力,图12-2,A,例3无图像 一石块挂在弹簧测力计下,示数
5、为1.2 N,把石块浸没在水中时弹簧测力计示数为0.7 N。求:(g取10 N/kg) (1)石块受到的浮力。 (2)石块的体积。 (3)石块的密度。,(2)石块的体积。,(3)石块的密度。,变式1物块在空气中和浸没在水中时弹簧测力计示数如图12-3所示。则下列判断正确的(g取10 N/kg) 是 ( ) A.物块受到的浮力是1 N B.物块的体积是210-4 m3 C.物块的密度是3103 kg/m3 D.物块浸没水中时,所受浮力随深度的增加而增大,B,图12-3,变式2 2017泸州 如图12-4所示,用弹簧测力计称得盛满水的溢水杯总重为6.0 N,将一鹅卵石用细线系好后测得其重力为1.4
6、 N,将这一鹅卵石没入溢水杯后弹簧测力计的示数为0.9 N。若将溢出水后的溢水杯和浸没在水中的鹅卵石一起挂在弹簧测力计上,静止时弹簧测力计的示数为F。则下列说法正确的是(g取10 N/kg)( ) A.图丙中,溢水杯溢到小桶中水的质量为90 g B.图丙中,浸没在水中的鹅卵石所受浮力为0.5 N C.图丁中,弹簧测力计的示数F应为7.4 N D.鹅卵石的密度为1.56 g/cm3,图12-4,答案B,例4有图像 如图12-5所示,弹簧测力计下面挂一实心圆柱体,将圆柱体从盛有水的容器上方离水面某一高度处缓缓下降(其底面始终与水面平行),使其逐渐没入水中。图乙是整个过程中弹簧测力计的示数F随圆柱体
7、下降高度h变化关系的数据图像。g取10 N/kg。求: (1)圆柱体的重力。 (2)圆柱体浸没时受到的浮力。 (3)圆柱体的体积。 (4)圆柱体的密度。 (5)圆柱体在刚浸没时下表面受到的水的压强。,图12-5,(2)圆柱体浸没时受到的浮力。,(3)圆柱体的体积。,(4)圆柱体的密度。,(5)圆柱体在刚浸没时下表面受到的水的压强。,变式3如图12-6甲所示,一个边长为1 m的正方体物体静止在湖底,上表面离水面深度为h。现用一根粗细和重力不计的绳子,将该物体从水底竖直向上拉,直至完全拉出水面,在整个拉动过程中物体始终保持匀速运动,拉力的大小随时间变化的关系如图乙所示。求:(g取10 N/kg,水
8、=1.0103 kg/m3) (1)物体在露出水面前受到的水的浮力。 (2)物体在露出水面前受到绳子的拉力。 (3)物体的密度。 (4)物体在水底时,上表面受到水的压强。,图12-6,(2)物体在露出水面前受到绳子的拉力。,(3)物体的密度。,(4)物体在水底时,上表面受到水的压强。,例5无绳问题 一质量为2 kg的木块漂浮在水面上,测得露出水面的体积为3 10-3 m3。求:(g取10 N/kg) (1)木块受到的浮力。 (2)木块的体积。 (3)木块的密度。,(2)木块的体积。,(3)木块的密度。,变式1密度为0.8103 kg/m3的实心木块,轻放于足够深的水中,木块静止后,浸入水中的体
9、积与木块体积之比为 ( ) A.45 B.41 C.14 D.11,A,变式2一物体漂浮在水中,有体积露出水面,则物体的密度为 ( ) A.1 g/cm3 B.0.75 g/cm3 C.0.5 g/cm3 D.0.25 g/cm3,B,变式3如图12-7所示,将边长为10 cm的正方体木块放入装有水的烧杯中,木块静止时,上表面距离水面4 cm,g取10 N/kg,则 ( ) A.木块受到的浮力是4 N B.使木块完全浸没需要4 N向下的压力 C.木块的密度为0.4 g/cm3 D.木块底部受到水的压强为103 Pa,B,图12-7,例6 系绳问题,三力平衡 如图12-8所示,体积为V=200
10、cm3的木块在绳子拉力F=0.8 N的作用下完全浸没在水中,容器的底面积为200 cm2。求:(g取10 N/kg,水=1.0103 kg/m3,绳子重力不计) (1)木块此时受到浮力。 (2)木块的重力。 (3)剪断绳子,木块静止时排开水的体积。 (4)剪断绳子后,水对容器底压强的变化量。,图12-8,(2)木块的重力。,(3)剪断绳子,木块静止时排开水的体积。,(4)剪断绳子后,水对容器底压强的变化量。,变式4一个正方体物体,重为10 N,体积为110-3 m3,用细绳吊着浸没在薄壁圆柱形容器的液体中,绳子的拉力为2 N,如图12-9所示。已知容器的底面积为100 cm2,g取10 N/k
11、g。求: (1)物体受到的浮力。 (2)物体的密度。 (3)放入物体后,液体对容器底部增加的压强。,图12-9,(2)物体的密度。,(3)放入物体后,液体对容器底部增加的压强。,例7密度计问题 密度计是用来测量液体密度的仪器。把两支完全相同的密度计分别放在甲、乙两种液体中,密度计静止时,两种液体的深度相同,如图12-10所示。甲、乙两种液体对容器底的压强分别为p甲和p乙,密度计受到的浮力分别为F甲和F乙,则( ) A.p甲 F乙 C.p甲 p乙,F甲=F乙 D.p甲 p乙,F甲F乙,图12-10,答案A 解析由题图可知,密度计在甲、乙两种液体中处于漂浮状态,两支密度计完全相同,故密度计在两种液
12、体中所受的浮力相等。因为甲液体中密度计排开液体的体积大于乙液体中密度计排开液体的体积,根据F浮=V排g可知,甲液体的密度小于乙液体的密度。根据p=gh可知,在h相同时,甲液体对容器底的压强小于乙液体对容器底的压强。故选A。,变式5在一根表面涂蜡的细木棍的一端绕着适量的铁丝,把它放到甲、乙、丙三种密度不同的液体中,木棍浸入液体里的情况如图12-11所示,则木棍在三种液体里受到的浮力F的大小及三种液体密度之间的关系,正确的是 ( ) A.F甲F乙F丙,甲乙丙 B.F甲乙丙 D.F甲=F乙=F丙,甲乙丙,C,图12-11,例8 轮船问题 在远洋轮船的船舷上,都漆着五条“吃水线”,又称“载重线”,如图
13、12-12所示。其中标有W的是北大西洋载重线,标有S的是印度洋载重线。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1和2的关系分别是 ( ) A.浮力增大,1=2 B.浮力减小,1=2 C.浮力不变,12 D.浮力不变,12,图12-12,C,例9 在“造船比赛”中,小明用质量为20 g的橡皮泥做成的船能漂浮在水面上,此时,橡皮泥排开水的质量是 g,橡皮泥受到的浮力为 N。若实际中一轮船吃水深度为4.4 m,排水量达7103 t,则该轮船满载时受到的浮力为 N;若该船底在海面下3 m深处,则海水对船底产生的压强是 Pa。(已知海水=1.03103 kg/m3 ,g取
14、10 N/kg),20,7107,0.2,3.09104,变式6半潜船可用来运输超大型货物,空载时漂浮于海面(如图12-13甲所示);装载时需向船体水舱注水,船体重力增加,巨大的甲板下沉至海面以下(如图乙所示);待货物被拖到甲板上方时,排出水舱中的水,船体重力减小,甲板上浮至露出海面,完成货物装载(如图丙所示)。半潜船在甲、乙、丙三种状态时所受的浮力分别为F1、F2、F3,则以下判断正确的是 ( ) A.F1F3F2 B.F2F3F1 C.F3F1F2 D.F3F2F1,B,图12-13,例10潜水艇问题 某同学制作了如图12-14所示的潜艇模型,下列说法错误的是 ( ) A.潜艇模型是通过改
15、变潜艇的重力实现沉浮的 B.向内推注射器活塞,水会被压入试管中,可实现潜艇模型下沉 C.改变注射器活塞的位置,使试管内水量适当时,可实现潜艇模型悬浮 D.潜艇模型的试管上绕些铁丝,可保持试管稳定,图12-14,B,变式如图12-15所示是潜水艇的截面示意图,它工作时可以从长江潜行到大海,其中海水的密度大于江水的密度,下列说法正确的是 ( ) A.开始时要使潜水艇下沉,水舱应向外排水 B.当潜水艇悬浮在水中时,潜水艇总重大于同体积的水重 C.当它从长江潜行到大海时应向水舱中适当充水 D.潜水艇是靠改变自身重力和受到的浮力来实现浮沉的,C,图12-15,例11比V排法 将体积相同、密度不同的三个实
16、心小球A、B、C放入同种液体中,静止时其所处位置如图12-16所示。则三个小球所受浮力大小的关系是 ( ) A.FA=FB=FC B.FAFC D.FAFBFC,图12-16,B,变式1两手分别拿着等体积的木块和石块浸没在水中,同时松手,木块上浮,石块下沉。比较松手时两者所受的浮力 ( ) A.木块受的浮力大 B.石块受的浮力大 C.两者所受浮力一样大 D.条件不足,无法比较,C,变式2如图12-17所示,三个相同的容器内水面高度相同,甲容器内只有水,乙容器内有木块漂浮在水面上,丙容器中悬浮着一个小球,则下列说法正确的是 ( ) A.三个容器对水平桌面的压力相等 B.三个容器中,丙容器对水平桌
17、面的压力最大 C.如果向乙容器中加入盐水,木块受到的浮力变大 D.如果向丙容器中加入酒精,小球受到的浮力不变,A,图12-17,例12比重法 如图12-18所示,将同一个小球分别放入甲、乙、丙三种液体中,静止时小球漂浮在甲液面上,悬浮在乙液体中,沉入丙液体的底部,则小球在三种液体中所受浮力的关系,正确的是( ) A.F甲F乙F丙 B.F甲=F乙F丙 C.F甲F乙=F丙 D.F甲F乙F丙,图12-18,B,变式3在水平桌面上,有两个相同的圆柱形容器,内盛相等质量的盐水。将同一个鸡蛋分别放入其中,鸡蛋静止时如图12-19所示。鸡蛋在甲、乙两杯中所受浮力分别为F1和F2,盐水对容器底部压强分别为p1
18、和p2,则 ( ) A.F1F2,p1p2 B.F1=F2,p1p2 C.F1F2,p1=p2 D.F1=F2,p1=p2,D,图12-19,变式4 水平桌面上有两个相同的烧杯甲和乙,内盛有密度不同的盐水。将同一鸡蛋先后放入其中,当鸡蛋静止时,两个烧杯中液面恰好相平,鸡蛋所处的位置如图12-20所示。若甲、乙两杯盐水对容器底的压强分别为p甲和p乙,鸡蛋排开盐水的质量分别是 m甲和m乙。则 ( ) A.p甲=p乙 m甲=m乙 B.p甲m乙 C.p甲p乙 m甲m乙,C,图12-20,变式5如图12-21所示,质量相等的A、B、C三个物体,放在同一液体中,结果A漂浮,B悬浮,C下沉到容器底部,下列说
19、法中正确的是 ( ) A.如果三个物体都是空心的,则它们的体积(空心+实心)可能相等 B.如果三个物体的材料相同,则A、B一定是空心的 C.如果三个物体都是空心的,则它们所受浮力的大小关系为FAFBFC D.如果三个物体都是实心的,则它们密度的大小关系为ABC,B,图12-21,例13比重法,溢液问题 小竹将质量为120 g的物体放入盛满水的溢水杯中,当物体静止时,溢水杯中溢出了100 cm3的水,则物体(g取10 N/kg) ( ) A.漂浮在水面上 B.悬浮在水中 C.沉在溢水杯底部 D.受到1.2 N的浮力,C,变式6把重5 N、体积为610-4 m3的物体投入水中,当物体静止时,下列说
20、法正确的是(g取10 N/kg) ( ) A.物体上浮,F浮=6 N B.物体沉在水底,F浮=6 N C.物体漂浮,F浮=5 N D.物体悬浮,F浮=5 N,C,变式7一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,水的密度为1.0103 kg/m3,则物块在水中静止时的状态及物块的密度分别是 ( ) A.沉底,1.1103 kg/m3 B.漂浮,0.85103 kg/m3 C.悬浮,1.0103 kg/m3 D.漂浮,0.90103 kg/m3,答案D,例14比液法 两个容器中分别
21、盛有甲、乙两种不同的液体,把体积相同的A、B两个实心小球放入甲液体中,两球沉底;放入乙液体中,两球静止时的情况如图12-22乙所示。则下列说法不正确的是( ) A.小球A的质量小于小球B的质量 B.甲液体的密度小于乙液体的密度 C.小球A在甲液体中受到的浮力大于在乙液体中受到的浮力 D.在甲液体中容器底对小球A的支持力小于对小球B的支持力,图12-22,答案C 解析 在液体乙中,小球A漂浮,其所受的浮力等于自身的重力,即F浮A=GA;小球B下沉,即F浮BGB;据F浮=液gV排可知,由于小球A排开液体乙的体积小于小球B排开液体乙的体积,所以小球A所受的浮力小于小球B受到的浮力,故小球A的重力小于
22、小球B的重力,故小球A的质量小于小球B的质量,故A正确,不符合题意。A、B小球在甲液体中均沉底,则甲液体的密度小于两个小球的密度,又因为乙液体的密度大于小球A的密度,所以甲液体的密度小于乙液体的密度,故B正确,不符合题意。在甲液体中,小球A沉底,所以浮力小于重力;在乙液体中,小球A漂浮,所以浮力等于重力,故可知小球A在甲液体中受到的浮力小于在乙液体中受到的浮力,故C错误,符合题意。由于A、B两球体积相同,所以两小球在甲液体中受到的浮力相同;又因为小球B的重力大于小球A的重力,故在甲液体中容器底对小球A的支持力小于对小球B的支持力,故D正确,不符合题意。,【方法归纳】 (1)“比V排法”:不同物
23、体(或相同物体不同部位或体积相同的不同物体 )浸在同一液体中,根据F浮=液V排g可知,液相同,V排越大的物体受到的浮力越大。 (2)“比重法”:同一物体(或质量相同的不同物体)浸在不同液体中静止时,通过比较F浮与G的关系对比出浮力的大小。 (3)“比液法”:同体积的不同物体浸没在不同液体中,V排相同,液越大,物体受到的浮力越大。,例1 2017庆阳 在“探究影响浮力大小因素”的实验中,一组同学提出了4种猜想。 小华:浮力大小与液体密度有关; 小红:浮力大小与物体浸入液体的体积有关; 冬冬:浮力大小与物体所受的重力有关; 玲玲:浮力大小与物体的形状有关。 他们找来了体积相同的A、B两块实心金属块
24、、弹簧测力计、一杯水、一杯盐水、细绳等仪器,按照图12-23所示的方法规范地完成了实验,记录了如下表所示的实验数据。,图12-23,观察表中数据,回答下列问题: (1)根据表格中实验数据,可知A物体浸在液体中的体积为60 cm3时,物体A所受浮力大小为 N; 表格中标有“”的位置的数据应该是 。 (2)通过分析比较第 次实验数据,能够说明小华同学的猜想是正确的;分析比较 第 次实验数据,能够说明小红同学的猜想是正确的。,3.8,3、4,0.6,1、2、3,(3)为了验证冬冬同学的猜想,他们选择了第 次实验数据,他们发现浮力大小与物体所受的重力 (选填“无关”或“有关”)。 (4)要验证玲玲的猜
25、想,同学们又找来了一块橡皮泥,他们把橡皮泥捏成不同形状,先后放入水中,发现有的漂浮在水面上,有的下沉。他们由此得出结论:浮力的大小与物体的形状有关。请指出他们实验方法的错误之处: 。,没保证橡皮泥浸入水中的体积相同,无关,4、5,实验延伸 (5)图12-24中能正确反映弹簧测力计示数F和物体下表面在水中的深度h关系的图像是 。 由此还能得出物体浸没后所受浮力与深度 。 (物体未接触容器底),无关,D,图12-24,答案如图所示,例2图12-25A、B、C、D是“探究浮力的大小与排开水所受重力关系”的过程,请根据图示完成下面的填空。(g取10 N/kg) (1)实验中所用物体的重力为 N。请在图
26、B中画出被测物体所受重力的示意图。,4.2,图12-25,(2)在图B中存在的错误是 。 (3)纠正错误后,继续实验,图C中物体受到的浮力F浮= N。 (4)物体排开水所受的重力G排= N。 (5)实验结果表明:浸在水中的物体受到的浮力 物体排开水所受到的重力。 (6)纠正错误后,物体从刚接触水面到浸没水中,水对溢水杯底的压强 (选填“逐渐增大”“逐渐减小”或“保持不变”)。物体的体积是 m3。你认为通过本实验获得的数据 (选填“能”或“不能”)计算出此物体的密度。,1.2,等于,溢水杯未注满水(或水面未跟溢水口相平),1.2,保持不变,1.210-4,能,实验延伸 (7)另取一弹簧测力计,在弹簧测力计下另挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降(如图12-26甲所示),圆柱体浸没后继续下降,直到圆柱体底面与烧杯底部接触为止,如图乙所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计示数F随圆柱体下降高度h变化的图像,则圆柱体的高度是 cm, 圆柱体的体积是 m3,圆柱体的密度是 kg/m3。,4,810-4,图12-26,1.5103,
