四川省达州市2020年中考物理一轮复习第13讲压强和浮力第2课时浮力课件

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四川省达州市2020年中考物理一轮复习第13讲压强和浮力第2课时浮力课件

第 13 讲 压强和浮力 第2课时 浮力 考点 · 梳理知识点 一､浮力 1. 定义 ：浸在液体(或气体)中的物体受到向 ___ 的力，这个力叫做浮力。 2. 方向 ： _________ 。 3. 产生原因 ：由于液体(或气体)对物体有向上和向下的 ________ 。 4. 影响因素 ：物体浸在液体中的 ______ 越大､液体的 _____ 越大，所受浮力越大。跟物体的密度和物体浸没在液体中的深度等无关。 知识点一 浮力 上 竖直向上 压力差 体积 密度 二､阿基米德原理 1. 内容 ：浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力，浮力的大小 _____ 它排开的液体所受到的重力。 2. 公式 ：F 浮 = _____ = ________ 。(适用于求一切物体所受的浮力) 等于 G 排 ρ 液 gV 排 v=s / t 1. 对浮力的理解 ：浸在液体中的物体不一定都受到浮力。如：桥墩､拦河坝等因其下底面同河床紧密黏合，水对它向上的压力F向上=0，故物体不受浮力作用。 2. 浸入 ：包括两种情形： ①全部浸入，又称 浸没 ，V物=V排，如物体悬浮或下沉； ② 部分浸入 ，V物>V排，如物体漂浮。 夺分点拨 示例1 如图所示，体积为1dm 3 的正方体浸没在水中，上表面跟水面之间距离为5cm，且与水面平行，则立方体受到水对它的浮力有多大?(ρ 水 =1.0×10 3 kg/m 3 ，g取10N/kg) 双基突破 解：方法一，由阿基米德原理得， F 浮 =ρ 水 gV 排 =1.0×10 3 kg/m 3 ×10N/kg×(0.1m) 3 =10N。 方法二，物体上表面受到水对它向下的压力： F 1 =ρ 水 ghS=1.0×10 3 kg/m 3 ×10N/kg×0.05m×(0.1m) 2 =5N，物体下表面受到水对它向上的压力： F 2 =ρ 水 g(h+0.1m)S=1.0×10 3 kg/m 3 ×10N/kg×0.15m×(0.1m) 2 =15N， F 浮 =F 2 -F 1 =15N-5N=10N。 知识点二 物体的浮沉条件及其应用 一､物体的浮沉条件 上浮 下沉 悬浮 漂浮 沉底 F 浮 ___ G F 浮 ___ G F 浮 ___ G F 浮 ___ G F 浮 +F N ___ G ρ 液 ___ ρ 物 ρ 液 ___ ρ 物 ρ 液 ___ ρ 物 ρ 液 ___ ρ 物 ρ 液 ___ ρ 物 物体的运动状态不断改变，受非平衡力作用 物体可以停留在液体内部任何深度处 是上浮的最终状态，物体静止在液面上 是下沉的最终状态，物体下沉到容器底部静止 物体均处于静止状态，受力平衡 > < > > < < = = = = 二､浮力的应用 1. 密度计 ：在任何液体中都处于 _____ 状态，浸入液体的体积越大，液体的密度越 ___ ，因此，密度计的刻度值是上 ___ 下 ___ 。 2. 轮船 ：利用 “空心法”来 增大可利用的浮力实现漂浮。轮船在不同的水域中处于漂浮状态时所受的浮力相等，均等于自身的重力。 3. 潜水艇 ：通过改变 _________ 来实现上浮与下沉。(潜水艇在水下时所受的浮力不变) 4. 气球和飞艇 ：通过改变气囊里气体的密度，从而改变所受浮力的大小，来实现升降。 漂浮 小 小 大 自身重力 漂浮“四规律” (1) 规律一 ：物体漂浮在液体中，所受的浮力等于它所受的重力； (2) 规律二 ：同一物体在不同液体中漂浮，所受浮力相同，且在密度大的液体中浸入的体积小； (3) 规律三 ：漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几，物体密度就是液体密度的几分之几； (4) 规律四 ：将漂浮物体全部浸入液体中，需施加的竖直向下的外力等于液体对物体增大 的浮力。 夺分点拨 示例 2 把重10N，密度为0.9×10 3 kg/m 3 的实心物体投入水中。当物体静止时，物体处于 ______ (选填 “漂浮”“悬浮”或“沉底”) 状态，物体所受浮力为 ___ N，排开水的体积是 ______ m 3 。(ρ 水 =1.0×10 3 kg/m 3 ，g取10N/kg) 双基突破 漂浮 10 1×10 -3 考法 · 聚焦重难点 焦点 1 物体的浮沉条件及其应用(重点､难点) 指点迷津 浮力的计算方法 压力差法 F 浮 =F 向上 -F 向下 (一般应用于计算形状规则的物体受到的浮力) 称重法 F 浮 =G 物 -F 示 (F 示 为物体浸在液体中时弹簧测力计的示数) 阿基米德 原理法 F 浮 =G 排 =ρ 液 gV 排 (注意ρ 液 为液体的密度；只有当物体浸没在液体中时，才有V 排 =V 物 ) 二力平衡法 F 浮 =G 物 (适用于物体漂浮于液体表面或悬浮于液体中) 样题1 (2014·达州)用弹簧测力计竖直挂一物体，当物体浸入水中13体积时，弹簧测力计示数为4N；当物体浸入水中12体积时，弹簧测力计示数为1N。取下该物体放入水中，物体静止时受到的浮力是( ) A.18N B.14N C.10N D.8N C [解析] 当物体浸入水中1 / 3体积时，有：F 浮1 =G-F 拉1 ，即ρ 水 g·1 / 3V=G-4N①；当物体浸入水中1 / 2体积时，有：ρ 水 g·1 / 2V=G-1N②；由①-②，解得：V=18N / ρ 水 g。当从弹簧测力计上取下物体将其缓慢地放入水中，假设其全部浸没，那么它受到的浮力：F 浮 =ρ 水 gV 排 =ρ 水 gV=ρ 水 g×18N / ρ 水 g=18N，将V=18N / ρ 水 g代入①，解得：G=10N，由于F 浮 >G，则物体漂浮，受到的浮力：F 浮 ′=G=10N。故选C。 1.A､B是两个不溶于水的物块，用一根细线连接在一起，先后以两种不同方式放入同一个装有水的烧杯中，处于如图甲､乙所示的静止状态。试判断两种情况下，烧杯中水面的高度h 甲 ､h 乙 的大小关系为( ) A.h 甲 h 乙 C.h 甲 =h 乙 D.无法判断 对应训练 C [解析] 把A､B当做一个物体进行受力分析：甲图物体受到的浮力：F 甲 =G A +G B ；乙图物体受到的浮力：F 乙 =G A +G B ，故两种情况下，F 甲 =F 乙 。根据F 浮 =ρ 水 gV 排 可知，排开液体的体积也相同，因为h=V / S，所以h 甲 =h 乙 。故选C。 2.如图甲所示，用弹簧测力计将一长方体物体从装有水的杯子中匀速拉出，物体的底面积为20cm 2 ，杯子的底面积为100cm 2 ，拉力随时间的变化关系如图乙所示，(ρ 水 =1.0×10 3 kg/m 3 ，g取10N/kg)则下列说法错误的是( ) A.物体的密度为2.5g/cm 3 B.当物体有一半露出水面时，受到的浮力为1N C.物体上升的速度为8cm/s D.t=1s时，水对杯底的压力为24N D [解析] 由图乙可知，露出水面后绳子的拉力，即物体的重力G=5N，未露出水面时，物体受到的拉力F=3N，所以浸没时物体受到的浮力：F 浮 =G-F=5N-3N=2N，由F 浮 =ρ 水 gV 排 得，物体的体积：V=V 排 =F 浮 ρ 水 g=2N /( 1.0×10 3 kg/m 3 ×10N/kg ) =2×10 -4 m 3 ，物体的质量：m=G / g=5N / 10N/kg=0.5kg，则物体的密度：ρ=m / V=0.5kg /( 2×10 -4 m 3 ) =2.5×10 3 kg/m 3 =2.5g/cm 3 ，故A正确；当物体有一半露出水面时，物体受到的浮力：F 浮 ′=1 / 2F 浮 =1 / 2×2N=1N，故B正确； [解析] t=0s时长方体物体沉在杯底，t=2s时长方体物体上表面到达水面，t=3s时长方体物体下表面离开水面，由图像可知，物体露出水面的整个过程用时t′=1s，由于物体的体积：V=2×10 -4 m 3 =200cm3，则物体的高度：h=V / S 物 =200cm 3 / 100cm 2 =10cm，此时，由于长方体物体离开水面，水面下降的高度：Δh=V 排 / S 杯 =200cm 3 / 100cm 2 =2cm，以物体上表面为标准，物体露出水面的整个过程升高的距离：s=h-Δh=10cm-2cm=8cm，所以物体的运动速度：v=s / t=8cm / 1s=8cm/s，故C正确； [解析] 物体从杯底到上表面到达水面时运动的距离：s′=vt 2 =8cm/s×2s=16cm，则最初水的深度：h′=s′+h=16cm+10cm=26cm=0.26m，当t=1s时，长方体物体处于浸没状态，水的深度不变，所以水对容器底的压强：p=ρgh′=1.0×10 3 kg/m 3 ×10N/kg×0.26m=2.6×10 3 Pa，由p=F / S可得，水对容器底的压力：F=pS=2.6×10 3 Pa×100×10 -4 m 2 =26N，故D错误。故选D。 焦点 2 压强与浮力大小的判断(重点､难点) 样题 2 水平桌面上两个底面积相同的容器中，分别盛有甲､乙两种液体。将两个完全相同的小球M､N分别放入两个容器中，静止时两球状态如图所示，两容器内液面相平。下列分析正确的是( ) A.两小球所受浮力：F M F 乙 D [解析] 小球M在甲液体中漂浮，则浮力F M =G M ，小球N在乙液体中悬浮，则浮力F N =G N ，由于小球M､N完全相同，即G M =G N ，则F M =F N ，故A错误；小球M在甲液体中漂浮，密度ρ M <ρ 甲 ，小球N在乙液体中悬浮，密度ρ N =ρ 乙 ，由于ρ M =ρ N ，则ρ 甲 >ρ 乙 ，故B错误；两容器内液面相平，根据p=ρgh可知，p 甲 >p 乙 ，故C错误；两容器底面积相同，由F=pS可知，容器底部受到液体压力F 甲 >F 乙 ，故D正确。故选D。 3.如图所示，水平桌面上三个完全相同的容器内装有适量的水，将A､B､C三个体积相同的小球分别放入容器内，待小球静止后，A漂浮､B悬浮､C沉底，此时三个容器内水面高度相同。下列判断正确的是( ) A.容器底部受到水的压强：p 甲 =p 乙 =p 丙 B.小球受到的浮力：F A >F B >F C C.容器对桌面的压力：F 甲 F C ，根据阿基米德原理有F C =G C排 ，所以G C >G C排 ，故丙容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力，即F 乙 F C ，由于F A ρ 水 >ρ 乙 ，所以a沉底，b漂浮，故A､D错误；设a､b物体的体积为V，则F 浮a =ρ 水 gV 排 =ρ 水 gV，F 浮b =G b =m b g=ρ 乙 Vg，因为ρ 水 >ρ 乙 ，所以F 浮a >F 浮b ，故B错误，C正确。故选C。 5.(2014·达州)一均质正方体放入水中，静止时物体有3 / 5的体积浸入水中，则该物体的密度是 kg/m 3 ；若把该物体放入密度为0.8×10 3 kg/m 3 的酒精中后，则该物体下表面受到水的压强p水与受到酒精的压强p酒的关系是p 水 ____ p 酒 ( 选填“>”“=”或“<”) 。 0.6×10 3 = 6.(2019·达州)如图所示，甲､乙两个底面积不同的圆柱形容器中分别盛有两种不同的液体A､B，液体对两个容器底的压强相等。现将两个质量相等的物体分别放入两个容器中，静止时一个漂浮､一个悬浮(液体均无溢出)，则液体密度ρ A ､ρ B 和液体对容器底部的压强p 甲 ､p 乙 的大小关系正确的是( ) A.ρ A <ρ B p 甲

ρ B p 甲 >p 乙 C.ρ A >ρ B p 甲

p 乙 命题点 2 压强与浮力大小的判断 C 【解析】 由图知：h A ρ B ，故A､D错误；因为原来两容器中液体产生的压强相等，且为均匀柱形容器，所以F A =G A =pS A ，F B =G B =pS B ；又因为S A >S B ，可得G A >G B 。将两个质量相等的物体分别放入两个容器中，静止时一个漂浮，另一个悬浮(液体均无溢出)，由于两物体重力相等都为G，则有p 甲 =p+G / S A ，p 乙 =p+G / S B ，所以p 甲

ρ 物 ，可知容器B中的液体的密度较大，已知液体深度相同，由p=ρ 液 gh可知，容器B中液体对容器底的压强大，故B错误；取出物块后，由于开始甲物体排开A中液体的体积比乙物体排开B中液体的体积大，A容器为上小下大，故可得出A中液面下降得多，又因为ρ 液A <ρ 液B ，故B容器底受到液体的压强大于A容器底受到液体的压强，故C正确；B容器液体密度大于A容器液体密度，甲排开A容器液体的体积大于乙排开B的体积，取出物体后B容器液体体积大于A容器液体体积，B容器液体的重力大于A容器液体的重力，由压强公式p=F / S得，取出两物块后，B容器对桌面的压强大于A容器对桌面的压强，故D错误。故选C。 8.(2018·达州)小陈同学在老师的指导下完成了以下实验：(ρ 水 =1.0×10 3 kg/m 3 ，g取10N/kg) 命题点 3 浮力的相关实验 ①用弹簧测力计测出一个带盖子的空玻璃瓶的重力，如图甲所示； ②用手拿着这个盖紧瓶盖的空玻璃瓶浸没在水中，放手后发现玻璃瓶上浮； ③将一个铁块装入玻璃瓶并盖紧盖子，放入水中放手后发现玻璃瓶下沉； ④取出玻璃瓶并擦干瓶上的水，挂在弹簧测力计上，保持玻璃瓶竖直，然后从图乙所示位置慢慢浸入水中，并根据实验数据绘制了弹簧测力计的示数F与玻璃瓶下表面浸入水中深度h的关系图像如图丙所示。 (1)装有铁块的玻璃瓶全部浸没在水中时受到的浮力是 ____ N。 (2)BC段说明物体受到的浮力大小与浸没的深度 _____ (选填“有关”或“无关”)。 (3)在第②操作步骤中空玻璃瓶浸没在水中时受到的浮力为 ____ N。 (4)小陈认真分析以上实验数据和现象后发现，物体的沉浮与物体的重力和所受浮力有关，其中上浮的条件是 ______ 。 1.6 无关 1.6 F 浮 >G (5)若圆柱形容器的底面积为100cm 2 ，在图乙中，当玻璃瓶浸没后，水又对容器底的压强增加了 _____ Pa。 (6)细心的小陈同学发现玻璃瓶上还标有100mL的字样，于是在装有铁块的玻璃瓶内装满水并盖上瓶盖，再用弹簧测力计测出总重力，如图丁所示，此时弹簧测力计示数为3.1N，根据以上数据他算出了铁块的密度为 ______ kg/m 3 。 160 8×10 3 [解析] (5)由阿基米德原理可得，当玻璃瓶浸没后，瓶子排开水的体积：V 排 =F 浮 / ρ 水 g=1.6N /( 1.0×10 3 kg/m 3 ×10N/kg ) =1.6×10 -4 m 3 ，容器中水面上升体积与V 排 相等，即：ΔV=V 排 =SΔh，所以容器中水面上升高度：Δh=ΔV / S=1.6×10 -4 m 3 /( 100×10 -4 m 2 ) =1.6×10 -2 m，水对容器底的压强增加量：Δp=ρ 水 gΔh=1.0×10 3 kg/m 3 ×10N/kg×1.6×10 -2 m=160Pa； (6)此时弹簧测力计示数，即瓶子､水和铁块的总重力：G 总 =3.1N，所以装入水的重力：G 水 =G 总 -G=3.1N-2.2N=0.9N，加入水的体积：V 水 =m 水 / ρ 水 =G 水 / ρ 水 g=0.9N /( 1.0×10 3 kg/m 3 ×10N/kg ) =9×10 -5 m 3 =90cm 3 ，铁块的体积：V 铁 =V 容积 -V 水 =100cm 3 -90cm 3 =10cm 3 ，所以铁块的密度：ρ 铁 =m 铁 / V 铁 =G 铁 / V 铁 g=0.8N /( 10×10 -6 m 3 ×10N/kg ) =8×10 3 kg/m 3 。 9.(2017·达州)如图所示，小李在实验室中做了如下实验： ①用弹簧测力计测出物体A受到的重力； ②用弹簧测力计测出物体A浸没在水中时受到的拉力； ③用天平称量出酒精和容器的总质量； ④物体A仍然挂在弹簧测力计下，浸没在酒精中，但不触底，容器中的酒精也未溢出，通过增减砝码和移动游码，仍使天平保持平衡。 根据以上实验步骤回答下列问题： (1)物体浸没在水中所受的浮力F 1 = ____ N；浸没在酒精中所受的浮力F 2 = ____ N； (2)当物体A浸没在酒精中，天平仍保持平衡时，右盘中只有两个砝码，其质量分别为 ____ g､ ___ g，此时游码在标尺上指示的质量值是 ___ g。(已知酒精的密度为0.8×10 3 kg/m 3 ，g取10N/kg) 0.4 0.32 100 5 1.4 10.(2019·达州)如图所示，轻质杠杆AB可绕O点转动，当物体C浸没在水中时杠杆恰好水平静止，A､B两端的绳子均不可伸长且处于张紧状态。已知C是体积为1dm3､重为80N的实心物体，D是边长为20cm､质量为20kg的正方体，OA∶OB=2∶1，圆柱形容器的底面积为400cm 2 (ρ 水 =1.0×10 3 kg/m 3 ，g=10N/kg)，则下列结果不正确的是( ) A.物体C的密度为8×10 3 kg/m 3 B.杠杆A端受到细线的拉力为70N C.物体D对地面的压强为1.5×10 3 Pa D.物体C浸没在水中前后，水对容器底的压强增大了2×10 3 Pa 命题点 4 浮力与简单机械的综合计算 D [解析] 物体C的质量：m C =G C / g=80N / 10N/kg=8kg，物体C的密度：ρ C =m C / V C =8kg /( 1×10 -3 m 3 ) =8×10 3 kg/m 3 ，故A正确；物体C排开水的体积：V 排 =V C =1×10 -3 m 3 ，受到的浮力：F 浮 =ρ 水 gV 排 =1.0×10 3 kg/m 3 ×10N/kg×1×10 -3 m 3 =10N；杠杆A端受到的拉力：F A =G C -F 浮 =80N-10N=70N，故B正确；由杠杆平衡条件F 1 L 1 =F 2 L 2 得，FA×OA=FB×OB，则杠杆B端受到细线的拉力：F B =OA / OB×F A =21×70N=140N，由于力的作用是相互的，杠杆B端对D的拉力：F 拉 =F B =140N，D对地面的压力：F 压 =G D -F B =m D g-F 拉 =20kg×10N/kg-140N=60N，D对地面的压强：p=F 压 / S=60N /( 400×10 -4 m 2 ) =1.5×10 3 Pa，故C正确；物体C浸没在水中前后，水的深度变化：Δh=V 排 / S=V C / S=1000cm 3 / 400cm 2 =2.5cm=0.025m，水对容器底的压强增大量：Δp=ρ 水 gΔh=1.0×10 3 kg/m 3 ×10N/kg×0.025m=250Pa，故D错误。故选D。 11.(2018·达州)如图所示是利用滑轮组打捞水中物体的简化模型示意图，工人用一滑轮组从水中打捞物体。已知：物体的质量为90kg且以恒定速度匀速上升，当物体完全露出水面，工人对滑轮组绳子自由端的拉力F1为400N，此时滑轮组的机械效率η 1 为75%(绳的质量､滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均忽略不计，g取10N/kg)。 (1)请你根据题目中的条件，判断出工人所使用的滑轮组是 ____ 图。 (2)工人的质量为60kg，双脚与地面接触面积为2.5×10 -3 m 2 ，物体浸没在水中和完全被打捞出水面时工人对地面的压强变化了4×10 4 Pa，求物体浸没在水中时受到的浮力。 (3)若物体完全浸没在水中时，工人拉力的功率为180W，求物体上升的速度。 A 解：(1)当物体完全露出水面时，滑轮组的机械效率：η=W 有 / W 总 =Gh / Fs=G / nF， 所以通过动滑轮绳子的段数： n=G / ηF=mg / ηF= ( 90kg×10N/kg )/( 75%×400N ) =3， A图中通过动滑轮绳子的段数为3， B图中通过动滑轮绳子的段数为4， C图中通过动滑轮绳子的段数为5， 所以工人所使用的滑轮组是A图； (2)当物体完全露出水面时，F=1 / 3 / (G+G 动 )， 则动滑轮的重力：G 动 =3F-G=3F-mg=3×400N-90kg×10N/kg=300N， 此时人对地面压力：F 压 =G 人 -F=m 人 g-F=60kg×10N/kg-400N=200N， 物体完全浸没在水中时对滑轮组的拉力：F 拉 ′=G 物 -F 浮 ， 完全露出后物体对滑轮组拉力F 拉 =G 物 ， 所以物体被打捞出水面后对滑轮组的拉力增大，绳子自由端拉力随之变大，人对地面的压力变小，压强变小， 由p=F / S可得，物体完全露出水面后，人对地面压力增大量：ΔF=ΔpS=4×10 4 Pa×2.5×10 -3 m 2 =100N， 所以物体完全浸没在水中时人对地面的压力：F 压 ′=F 压 +ΔF=200N+100N=300N， 此时人对绳子自由端的拉力：F′=G 人 -F 压 ′=m 人 g-F 压 ′=60kg×10N/kg-300N=300N， 且F′=1 / 3(F 拉 ′+G 动 )=1 / 3(G 物 -F 浮 +G 动 )， 所以：F 浮 =G 物 +G 动 -3F′=m 物 g+G 动 -3F′=90kg×10N/kg+300N-3×300N=300N；

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