物理：中考一轮复习——压强和浮力

物理：中考一轮复习——压强和浮力                                        一、学习目标：

1. 理解压力的概念、掌握压强的概念、单位和公式，能应用压强知识解决简单的实际问题。

2. 知道液体压强与哪些因素有关，掌握液体内部压强的规律和公式。

3. 理解大气压存在的客观性。

4. 通过实验了解流体的压强与流速的关系。

二、重点、难点：

重点：

（1）说出压力和压强的定义，说明压强的物理意义。

（2）浮力的应用和物体的浮沉条件。

（3）知道液体压强产生的原因及液体内部压强规律。

（4）连通器的原理及应用实例。

难点：

（1）会灵活运用压强知识解决简单的问题。

（2）知道液体压强公式并会用公式进行简单计算，会用液体压强知识解决简单实际问题。

 

三、考点分析：

考点	考纲要求	主要题型	分值
压强	理解	填空、选择、计算题	5-10分
液体压强	了解	填空、选择、计算题
流体压强与流速的关系	了解	填空、选择题
大气压	了解	填空、选择题

 

知识梳理

知识点一：固体的压力和压强

1. 压力：

（1）定义：垂直压在物体表面上的力叫压力。

（2）压力并不都是由重力引起的，通常把物体放在桌面上时，如果物体不受其他力，则压力F等于物体的重力G。

（3）固体可以大小、方向均不变地传递压力。

2. 研究影响压力作用效果的因素的实验：

实验结论是：压力的作用效果与压力和受力面积有关。

3. 压强：

（1）定义：物体单位面积上受到的压力叫压强。

（2）物理意义：压强是表示压力作用效果的物理量。

（3）公式p=F/S其中各量的单位分别是：p：帕斯卡（Pa）；F：牛顿（N）；S：米²（m²）。

A、使用该公式计算压强时，关键是找出压力F（一般F=G=mg）和受力面积S（受力面积要注意两物体的接触部分）。

B、特例：对于放在桌子上的直柱体（如：圆柱体、正方体、长方体等）对桌面的压强p=ρgh。

（4）压强单位Pa的认识：一张报纸平放时对桌子的压强约为0.5Pa。成人站立时对地面的压强约为：1．5×10⁴Pa。它表示：人站立时，其脚下每平方米面积上，受到脚的压力为：1．5×10⁴N。

（5）应用：当压力不变时，可通过增大受力面积的方法来减小压强也可通过减小受力面积的方法来增大压强

 

知识点二：液体的压强

1. 液体内部产生压强的原因：液体受重力且具有流动性。

2. 测量：压强计  用途：测量液体内部的压强。

3. 液体压强的规律：

（1）液体对容器底和侧壁都有压强，液体内部向各个方向都有压强。

（2）在同一深度，液体向各个方向的压强都相等。

（3）液体的压强随深度的增加而增大。

（4）不同液体的压强与液体的密度有关。

4. 压强公式：

p=F/S=ρgh。

说明：

A、公式适用的条件为：液体。

B、公式中物理量的单位为：p：Pa；g：N/kg；h：m。

C、从公式中看出：液体的压强只与液体的密度和液体的深度有关，而与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关。

D、液体压强与深度关系图象：

5. 连通器：

（1）定义：上端开口，下部相连通的容器。

（2）原理：连通器里装一种液体且液体不流动时，各容器的液面保持相平。

（3）应用：茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸等都是根据连通器的原理来工作的。

 

知识点三、大气压

1. 概念：大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强，简称大气压，一般用 表示。说明：“大气压”与“气压”（或部分气体压强）是有区别的，如高压锅内的气压──指部分气体压强。高压锅外称大气压。

2. 产生原因：因为空气受重力并且具有流动性。

3. 大气压的存在──实验证明：

历史上著名的实验──马德堡半球实验。

小实验──覆杯实验、瓶吞鸡蛋实验、皮碗模拟马德堡半球实验。

4. 大气压的实验测定：托里拆利实验。

（1）实验过程：在长约1m，一端封闭的玻璃管里灌满水银，将管口堵住，然后倒插在水银槽中放开堵管口的手指后，管内水银面下降一些就不再下降，这时管内外水银面的高度差约为760mm。

（2）原理分析：在管内，与管外液面相平的地方取一液片，因为液体不动故液片受到上下的压强平衡。即向上的大气压=水银柱产生的压强。

（3）结论：大气压p₀=760mmHg=76cmHg=1．01×10⁵Pa（其值随着外界大气压的变化而变化）

（4）说明：

A、实验前玻璃管里水银灌满的目的是：使玻璃管倒置后，水银上方为真空；若未灌满，则测量结果偏小。

B、本实验若把水银改成水，则需要玻璃管的长度为10．3m。

C、将玻璃管稍上提或下压，管内外的高度差不变，将玻璃管倾斜，高度不变，长度变长。

D、标准大气压：支持76cm水银柱的大气压叫标准大气压。

1标准大气压=760mmHg=76cmHg=1．01×10⁵Pa

5. 大气压的特点

特点：空气内部向各个方向都有压强，且空气中某点向各个方向的大气压强都相等。大气压随高度增加而减小，且大气压的值与地点、天气、季节的变化有关。一般来说，晴天大气压比阴天高，冬天比夏天高。

6. 测量工具：

定义：测定大气压的仪器叫气压计。

分类：水银气压计和无液气压计。

7. 应用：活塞式抽水机和离心水泵。

8. 沸点与压强：一切液体的沸点，都是气压减小时降低，气压增大时升高。

9. 体积与压强：质量一定的气体，温度不变时，气体的体积越小压强越大，气体体积越大压强越小。

 

知识点四：流体压强与流速的关系

1. 气体、液体都可以流动，没有一定的形状，它们统称为流体。

2. 流体压强与流速的关系

在流体中流速越小的地方，压强越大；流速越大的地方，压强越小。

3. 应用

（1）解释现象：首先确定物体表面的空气流速，然后比较压强的大小。

（2）飞机的升力

飞机前进时，机翼与周围的空气发生相对运动，相当于有气流迎面流过机翼。气流被机翼分成上下两部分，由于机翼横截面的形状上下不对称，在相同时间内，机翼上方气流通过的路程较长，因而速度较大，它对机翼的压强较小；下方气流通过的路程较短，因而速度较小，它对机翼的压强较大。因此在机翼的上下表面产生了压强差，这就是向上的升力。

 

典型例题

知识点一：压力与压强

例1. 为了方便盲人行走，我们经常看到马路旁人行道上铺设了有凸棱的盲道，如图所示。某同学在盲道上行走，感觉到没有在其他路面上舒服，这是因为脚与盲道间的　　　　　减小了，从而增大了　　　　　。

解析：放在水平支持面上的物体，没有其他外力作用时，对水平支持面的压力等于物体的重力；则物体与支持面的接触面积变小，物体对接触面的压强变大。

答案：受力面积（接触面积）；压强

平行练习：如图所示，是研究压力作用效果的实验：

 

 

（1）比较（甲）、（乙）两个实验可知，压力作用的效果跟      有关系；

（2）比较（乙）、（丙）两个实验可知，压力作用的效果跟      有关系．

答案：（1）压力大小       （2）受力面积

 

例2. 在日常生产和生活中有时需要增大压强，有时需要减小压强，在下图所示的事例中，属于增大压强的是

解析：本题考查压强知识，压强与压力、受力面积有关。在四个选项中A、C、D都是压力相同，通过增大受力面积来减小压强的，只有B是在压力不变的情况下，通过减小受力面积来增大压强的。

答案：B

平行练习：一位同学在结冰的湖面上行走时，突然发现脚下的冰即将破裂，他应采取的措施是（   ）

A. 站着不动

B. 就地趴伏在冰面上慢慢地向岸边挪动

C. 赶快跑向岸边

D. 立即改成单脚站立

答案：B

 

知识点二：压强的计算

例：坦克越过水平路面的壕沟时，有一个简便办法：坦克上备有气袋，遇到壕沟把气袋放下去，给气袋充满气，坦克通过壕沟就像走平地一样。设坦克的质量为履带着地的总面积为5m²，当坦克的前一半履带压在气袋上时，坦克对气袋的压强是（   ）（坦克是前后对称的，g为10N/kg）

平行练习2：如图，在水平地面上铺一张方格纸，质量为54kg的人左脚单脚站立时，在方格纸上留下的鞋底贴地部分的轮廓。每一个方格的面积为4×10^-4m²，数方格时，超过半格的算一格，不足半格的忽略不计，请回答：此人左脚单脚站立时，与地面接触面积大约是__________m²，对地面的压强大约是         Pa。（取g=10N/kg）

解析：人脚所占方格数约为54个

答案：2.16×10^-2   2.5×10⁴

 

知识点三：液体压强

例1. a）我们用压强计研究液体内部压强时，把压强计的金属盒放入液体中，可以看到压强计两管中水面产生高度差。这表明液体内部有___________。压强计的金属盒放入液体中越深，两管中水面高度差越大，这表明___________，可是在同一深度内，不论金属盒口向上，向下，向侧或向任何一个方向，压强计两管中水面的高度差不变，这表明，在同一深度内，液体向___________的压强___________。

b）在研究液体压强的实验中，将压强计的金属盒放在水中，下列做法能够使图中压强计（U型管两边）的液面高度差增大的是（   ）

A. 将压强计的金属盒向下移动一段距离

B. 将压强计的金属盒向上移动一段距离

C. 将压强计的金属盒在原处转动180°

D. 将压强计的金属盒改放在同样深度的酒精中

解析：在同种液体中，液体的压强随深度的增加而增大；同种液体中同一深度处，液体向各个方向的压强都相等；在同一深度处，液体的密度越大，压强越大，因此A正确

答案：a）压强  深度越大压强越大  各个方向  相等  b）A

平行练习：著名的“木桶理论”是指用木桶来装水，若制作木桶的木板参差不齐，那么它能盛下水的容量，不 是由这个木桶中最长的木板来决定的，而是由最短的木板来决定，所以它又被称为“短板效应”．那么决定木桶底部受到水的压强大小的是

A. 木桶的粗细

B. 木桶的轻重

C. 最短的一块木板

D. 最长的一块木板

解析：对于同一种液体，液体压强只与深度有关p=ρgh

答案：C

 

例2. 小明同学在量筒中装入密度为ρ的某种液体，液面距量筒底高H，液体对量筒底的压强为       ，在距量筒底处液体产生的压强是         （计算结果用字母表示）。

解析：上端开口不连通，下部连通的容器叫做连通器。连通器里的同一种液体不流动时，各容器中直接与大气接触的液面总是保持同一高度。

答案：D

 

知识点四：大气压强

例1. 下列现象中与大气压强无关的是

解析：A、B、C三图均属于大气压的利用，D说明了液体压强的存在。

答案：D

平行练习1：小明在玻璃杯内盛满水，杯口盖上一张硬纸片（不留空气），然后托住纸片，将杯子倒置或倾斜，水都不流出，纸片也不掉下（如图所示）。对整个探究活动的分析正确的是

A. 探究的问题：大气压强有多大

B. 探究的假设：大气对各个方向都有压强

C. 探究的目的：研究水的重力与大气压力的关系

D. 探究的结论：大气向各个方向的压强相等

解析：当杯子倒置时，水流不出来，说明大气对纸片有向上的压强；当杯子倾倒时，水流不出来，说明大气对纸片有向左或向右的压强；综上所述，大气对浸在它里面的物体向各个方向都有压强。

答案：B

平行练习2：2010年4月14日，青海省玉树地区发生大地震，这一地区的海拔较高，空气稀薄，大气压__________1标准大气压，由于水的沸点___________100℃，这一地区的食物也很难煮熟。（均选填“大于”、“等于”或“小于”）。

答案：小于   小于

 

知识点五：流体压强与流速的关系

例：据报道，我国已制造出“世界上快的高速列车，运行速度可达 380km/h。这种列车进站速度要比普通列车大一些. 为避免候车乘客被“吸”向火车的事故发生，站台上的安全线与列车的距离也要更大些。这是因为列车进站时车体附近

A. 气流速度更大、压强更小

B. 气流速度更大、压强更大

C. 气流速度更小、压强更大

D. 气流速度更小、压强更小

解析：在站台上由于列车的速度很快，所以列车与站台上的乘客之间的空气流动速度相对来说就很快，这样就导致列车的周围压强减小，乘客容易出现事故，所以当列车提速后，就要增大站台安全线的距离。

答案：A

平行练习：如图是家用煤气灶灶头的示意图。使用时打开煤气阀门，拧动点火装置，煤气和空气在进口处混合流向燃气头被点燃，而煤气不会从进口处向空气中泄漏，其原因是

A. 进口处煤气流速小，压强大于大气压强

B. 进口处煤气流速小，压强小于大气压强

C. 进口处煤气流速大，压强大于大气压强

D. 进口处煤气流速大，压强小于大气压强

答案：D

 

提分技巧

计算液体对容器底的压力和压强问题：

一般方法：（一）首先确定压强p=ρgh；（二）其次确定压力F=pS。

特殊情况：压强：对直柱形容器可先求F，再用p=F/S求压强

压力：①作图法；②对直柱形容器F=G。

 

预习导学

下节课我们将继续回顾压强与浮力的相关知识。

 

同步练习

（答题时间：50分钟）

一、选择题

1. 下面是日常生活中与压强有关事例的描述，其中正确的是

A. 图钉帽面积大是为了增大手指对它的压强

B. 水坝的形状上窄下宽是因为液体的压强随着深度的增加而增大

C. 用吸管吸饮料是利用了嘴的吸力

D. 高压锅能很快地煮熟食物是因为锅内气压增大水的沸点降低

2. 一个上海世博会的吉祥物海宝在地面表演几种情景，对地面的压强最大的是

4. 如图所示，一把太阳伞固定在地面上，一阵大风吹来，伞面被“吸”，严重变形。下列有关这一现象及其解释，正确的是

A. 伞面被向下“吸”，伞上方的空气流速大于下方

B. 伞面被向上“吸”，伞上方的空气流速大于下方

C. 伞面被向下“吸”，伞上方的空气流速小于下方

D. 伞面被向上“吸”，伞上方的空气流速小于下方

5. “海宝”是2010年上海世博会的吉祥物，如图所示。点缀在上海街头的各种“海宝”中，有一座是材质均匀、实心的，其质量为3.0×10³kg，密度为1.5 ×10³kg/m³，与 水平地面的接触面积为1m²，g取10N/kg，则

A. 这座“海宝”的重量为3.0×10³N

B. 这座“海宝”对地面的压力为3.0×10³N

C. 这座“海宝”对地面的压强为3.0×10⁴N/m²

D. 这座“海宝”的体积为20m³

6. 小华想用空易拉罐来体验大气压强的存在，下列操作能达到目的的是

A. 用手捏易拉罐，易拉罐变瘪

B. 将密封易拉罐置于深水中，易拉罐变瘪

C. 让易拉罐从高处下落撞击地面，易拉罐变瘪

D. 用注射器抽取密封易拉罐中的空气，易拉罐变瘪

7. 小明把两支同样的粉笔竖直放置在坚硬的水平桌面上。粉笔两头横截面积不同，其中一支正放，另一支倒放（如图所示），以下分析正确的是

A. 粉笔受到的重力与它对桌面的压力是一对平衡力全

B. 两支粉笔都受到了桌面给予的摩擦力，且大小相等

C. 由于受力面积不同，桌面对粉笔的支持力不同

D. 本实验无法得出压力作用效果与受力面积的关系

8. 动物的生理结构是它适应自然，长期进化的结果，为它的生存起到了重要作用，下列实例用物理知识来解释不正确的是

A. 啄木鸟嘴的尖喙能够让它在啄木时对树木产生很大的压强，从而啄穿树木

B. 壁虎脚掌上的吸盘，能利用大气压强把自己牢牢地粘在墙壁上

C. 骆驼脚掌宽大可以增大它对地面的压强，方便在沙漠中行走

D. 深海鱼到浅海后由于水压的减小所以不能成活

9. 有些公共汽车配备逃生锤，遇到紧急情况时，乘客可以用逃生锤打破车窗玻璃逃生。为了更容易打破玻璃，逃生锤外形应选择图中的

10. 如图所示，完全相同的两块砖分别平放和立放在水平地面上，已知砖的长：宽：高为4：2：1，若砖平放时对地面的压强为p₁；，立放时对地面的压强为p₂，则p₁：p₂等于

A. 8：l     B. 4：1     C. 1：4      D. l：8

 

二、填空与实验题

11. 如图所示，铅笔的质量为6g，它受到的重力是      N；已知铅笔尾端的面积是0.4cm²，当两手指用4N的力从两端相向压住铅笔时，笔尾对手指的压强是       Pa。（取g=10N／kg）

12. 如图所示，小明把一纸条靠近嘴边，在纸条的上方沿水平方向吹气时，纸条会向______（选填“上”或“下”）偏移，这个现象说明，气体流动时，流速     的地方压强小．

13. 将重为2.5N、边长为0.1m的正方体物块，放在水平课桌面中央。该物块对桌面的压力大小为    N，压强为    Pa；如沿竖直方向将该物块切去一半，则剩余部分对桌面的压强为    Pa．

14. 人吸气时，肺的容积增大，肺内空气压强变小，      将外部空气压入肺内。用高压锅（如图所示）煮食物容易煮熟，原因是压强越大水的沸点      。

15. 春季，部分农田覆盖地膜，既保证了土壤的温度，又可以减少水分的          （填物态变化名称）。为了灌溉农田，修建水库时工程师将堤坝设计成如图所示形状，是因为                         。

16. 国庆60周年阅兵仪式上，威武雄壮的坦克方队整齐划一地通过天安门广场。以其中一辆坦克为参照物，其他坦克处于         状态。坦克履带上有许多棱，为了防止损坏路面，检阅时官兵们在棱和棱之间安装上橡胶块，这样做的目的是                    。

**17. 如图所示，两支相同的试管，内盛等质量的液体。甲管竖直放置，乙管倾斜放置，两管液面相平，比较两管中的液体对管底压强的大小p_甲    p_乙．

18. 如图所示，汽车上的安全带可以防止由于       对人体造成伤害；安全带做得宽大，与人体有足够的接触面积，能够            .

19. 登山运动员在向高峰攀登时会出现“高原反应”，这除了高原缺氧、寒冷之外，还因为那里的大气压强比平原地区________得多（选填“大”或“小”）．在高原上用普通锅难以煮熟食物，是因为普通锅的密封性能较差，锅内气压受外界大气压影响，使得水的沸点_______100℃（选填“高于”或“低于”）．

20. 如图所示，茶壶的设计者应用到两个物理知识，请写出它所用原理的关键词         、                    。

21. 小明同学利用A、B两物体、砝码、泡沫等器材探究“压力的作用效果与什么因素有关”的实验。如图所示。

（1）实验中小明是通过观察　　　　　　　来比较压力作用效果的。

（2）比较甲、乙两图所示实验，能够得到的结论是　　　　　　　　　　　　　　　。

（3）若要探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”，应比较图　　所示实验。

（4）小华同学实验时将物体B沿竖直方向切成大小不同的两块，如图丁所示。他发现

它们对泡沫的压力作用效果相同，由此他得出的结论是：压力作用效果与受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

 

三、计算题

22. 如图所示是中国女子冰壶队参加2010年冬奥会时的一个情景。冰壶由花岗岩凿磨而成，质量约为19kg，与冰道接触的底面积约为0.02m²，冰壶的体积约为8×10^－3m³。（g取10N/kg）

求：（1）冰壶的密度

（2）冰壶对水平冰道的压强。

23. 如图所示，水塔与自来水管组成连通器，若水塔内水面高度h₁=18m，五楼住户水龙头出水口高度h₂=13m，四楼住户水龙头出水口高度h₃=10m，水龙头出水口直径为2cm。求：

（1）四楼住户水龙头出水口处，水的压强是多少？

（2）四楼住户水龙头出水口受到水的压力是多少？（g取10N/kg）

试题答案

一、选择题

1. B  解析：压力不变时接触面积越大压强越小；吸管吸饮料是利用大气压强；液体沸点随大气压的增大而增大。

2. B

3. C  解析：A说明做功能改变物体的内能；B说明摩擦力的存在；C说明大气压的存在；D验证流速与压强的关系。

4. B  解析：伞上方距离长，相对来说空气流速大压强小，所以伞面有向上运动的趋势。

5. C  解析：“海宝”的重量为3.0×10⁴N，对地面的压力为3.0×10⁴N，所以体积为2m³，压强为3.0×10⁴N/m²。

6. D

7. D  解析：因桌面坚硬所以作用效果不明显，无法得出压力作用效果与受力面积的关系。

8. C

9. A

14. 大气压  越高  解析：水的沸点随压强的增大而升高。

15. 汽化（或蒸发）；液体压强随深度的增加而增大

16. 静止；减小对地面的压强

解析：压力不变时可以通过增大接触面积减小压强，坦克履带上装上橡胶块增大了履带与路面间的接触面积，从而保护了路面。

**17. >  解析：两支相同的试管，内盛等质量的液体，甲管竖直放置，乙管倾斜放置，两管液面相平，说明两管中盛放的液体为两种密度不同的液体且ρ_甲>ρ_乙，根据液体压强公式p=ρgh可知p_甲>p_乙，在这道题中，大多数学生知道比较液体压强应选择公式p＝ρgh，但同学们被“液面相平”四个字迷惑了，就忽视了“等质量”和“竖直”“倾斜”等字眼，结果盲目的填“＝”导致答题错误。

18. 惯性   减小压强

解析：坐在行驶的汽车上的前排乘客或司机在汽车紧急刹车时容易由于惯性而向前倾倒，从而发生事故。安全带做得宽大是为了在压力一定时，增大了受力面积从而达到减小压强的目的。

19. 小  低于

解析：大气压强随高度的增加而减小，海拔越高压强越小，水的沸点随压强减小而减小。

20. 连通器、大气压

21. （1）压痕的深浅程度

（2）压力的作用效果与压力大小的关系

（3）甲、丙

（4）没有控制压力不变

 

三、计算题

22. （1）密度为:ρ= m/V = 19kg /8×10^－3m³= 2.375×10³ kg/m³,

（2）压力为:F=G=mg=19kg×10N/kg=190N,

压强为：p=F/S=190N/0.02 m² =9500Pa.

23. （1）p=ρg（h₁-h₃）=1.0×10³kg/m³×10N/kg×8m=8×10⁴Pa，

（2）S=πr²=3.14×（1×10^-2m）²=3.14×10^-4m²,

F=pS=8×10⁴Pa×3.14×10^-4m²=25.12N。

 

一、学习目标：

  1. 知道什么是浮力，理解浮力产生的原因。

  2. 理解阿基米德原理，能应用阿基米德原理计算浮力和解决简单的问题。

  3. 理解物体的浮沉条件，能应用物体的浮沉条件解决简单问题。

  4. 知道轮船、潜水艇、气球、飞艇的工作原理。

 

二、重点、难点：

  1. 物体的浮沉条件。

  2. 对阿基米德原理的理解。

 

三、考点分析：

考点	考纲要求	主要题型	分值
浮力	了解	填空、选择、计算题	5－10分
阿基米德原理	知道	填空、选择、计算、实验探究题
物体的浮沉条件	知道	填空、选择、计算、实验探究题

 

知识梳理

知识点一：浮力

  1. 浮力的定义：一切浸入液体（气体）中的物体都受到液体（气体）对它竖直向上的力叫浮力。

  2. 浮力的方向：竖直向上，施力物体：液（气）体。

  3. 浮力产生的原因（实质）：液（气）体对物体向上的压力大于向下的压力，向上、向下的压力差即浮力。

  4. 阿基米德原理：

  （1）内容：浸入液体里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。

       （2）公式表示：F_浮  =G_排=ρ_液gV_排，从公式中可以看出：液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关，而与物体的质量、体积、重力、形状、浸没的深度等均无关。

       （3）适用条件：液体（或气体）

 

知识点二：物体的浮沉条件

  1. 前提条件：物体浸没在液体中，且只受浮力和重力。

  2. 物体的浮沉条件

3. 漂浮问题“五规律”：（历年中考考查频率较高）

       规律一：物体漂浮在液体中，所受的浮力等于它受到的重力；

       规律二：同一物体在不同液体里，所受浮力相同；

       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；

       规律四：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；

       规律五：将漂浮物体全部浸入液体里，施加的竖直向下的外力等于液体对物体增大的浮力。

 

知识点三：浮力的利用

  1. 轮船：

       工作原理：要把密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的物体必须把它做成空心的，使它能够排开更多的水。

  2. 潜水艇：

       工作原理：潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重力来实现的。

  3. 气球和飞艇：

       工作原理：气球是利用空气的浮力升空的。气球里充的是密度小于空气的气体，如：氢气、氦气或热空气。为了能定向航行而不随风飘荡，人们把气球发展成为飞艇。

  4. 密度计：

       原理：利用物体的漂浮条件来进行工作。

       构造：下面的铝粒能使密度计直立在液体中。

       刻度：刻度线从上到下，对应的液体密度越来越大。

 

知识点四：浮力的计算

计算浮力大小的方法一般有四种：

  1. 称重法：F_浮=G－F′；

    以上四种求浮力的方法，第三种很少用，第一、二、四种情况考查较多，而第二、四种方法常结合起来出现在实验探究综合题中，可用其来求物体的密度。

 

典型例题

知识点一：浮力

  例：物体在液体中受到的浮力大小（   ）

A. 和物体本身的重力大小有关

B. 和物体的体积大小有关

C. 和物体的密度大小有关

D. 和物体排开液体的体积大小有关

       解析：根据阿基米德原理，在液体密度不变的情况下，物体受到的浮力与物体排开液体的体积大小有关。

       答案：D

 

平行练习1：关于物体受到的浮力，下列说法中正确的是

      A. 漂在水面的物体比沉在水底的物体受到的浮力大

      B. 物体排开水的体积越大受到的浮力越大

       C. 物体没入水中越深受到的浮力越大

       D. 物体的密度越大受到的浮力越小

       解析：根据阿基米德原理判断浮力的大小，浮力的大小只决定于两个因素：液体的密度、物体浸入液体的体积。

       答案：B

 

平行练习2：甲、乙两物体都浸没在同种液体中，关于它们所受浮力的大小，下面各种说法中正确的是

       A. 如果甲物体比乙物体重，则甲物体受到的浮力比乙物体受到的浮力大

       B. 如果甲物体的密度比乙物体大，则甲物体受到的浮力比乙物体受到的浮力小

       C. 如果甲物体的体积比乙物体小，则甲物体受到的浮力比乙物体受到的浮力小

       D. 如果甲物体空心，乙物体实心，则甲物体受到的浮力比乙物体受到的浮力大

       答案：C

 

知识点二：物体的沉浮条件

  例1：取一片金属箔做成中空的桶，它可以漂浮在盛有水的烧杯中。如果将此金属箔揉成团，它会沉入水底。比较上述两种情况，则下列说法中正确的是

       A. 金属箔漂浮时受到的重力比它沉底时受到的重力小

       B. 金属箔漂浮时受到的浮力比它沉底时受到的浮力大

       C. 金属箔沉底时排开水的体积比它漂浮时排开水的体积大

       D. 金属箔沉底时受到的浮力等于它的重力

       解析：将金属箔做成中空的桶漂浮在盛有水的烧杯中时，F_浮=G；将此金属箔揉成团沉入水底时，F_浮<G，故金属箔漂浮时受到的浮力比它沉底时受到的浮力大，B正确，D错误。根据阿基米德原理可进一步推出金属箔沉底时排开水的体积比它漂浮时排开水的体积小，C错误。

       答案：B

平行练习：目前，制造中国自己的航母的呼声越来越高，如图所示是某位网友提供的中国航母的设想图。一艘航母的舰载机飞离航母后，则

 

       A. 航母将上浮，所受浮力减小     

       B. 航母将下沉，所受浮力增大          

       C. 航母将下沉，所受浮力减小    

       D. 航母始终漂浮，所受浮力不变

       解析：舰载机飞离航母前后，航母始终处于漂浮状态，F_浮=G。但舰载机飞离航母后，航母的重力减小，因此所受浮力减小，根据F_浮=ρ_液gV_排可知V_排减小，航母将上浮。

       答案：A

 

  例2：某同学通过实验探究物体在液体中沉与浮的规律，他设法测得密闭小瓶浸没在水中时所受浮力为1牛，然后在小瓶内装入适量的细砂，使其总重为1牛。将该小瓶浸没在水中后放手，其沉浮情况如图（a）所示；接着他两次调整瓶内细砂的多少，重复上述实验，其沉浮情况分别如图（b）、（c）所示。请根据图中的实验现象及相关条件，归纳得出初步的实验结论：___________________________________________________________________。

 

 

     解析：物体所受浮力大小只与液体密度和物体浸在液体中的体积有关，（a）（b）（c）三种情况物体所受浮力相同，所以物体重量增加时物体下沉，物体重量减小时物体上浮。

       答案：当浮力与重力相等时，物体悬浮在液体中；当浮力与重力不相等时，物体上浮或下沉。

 

平行练习1：潜水艇两侧有压水舱，通过控制压水舱中水的多少，可控制潜水艇的沉浮。潜水艇静止悬浮时处于________（选填“平衡”、“不平衡”）状态；用压缩空气将压水舱里的水排出，潜水艇由悬浮开始上浮，潜水艇的运动状态________（选填“发生了改变”或“未改变”）：潜水艇在上浮过程中（若未浮出水面）其所受的浮力________（选填“增大”、“减小”或“不变”）（设水的密度均匀）

  答案：平衡；发生了改变；不变

 

平行练习2：某课外活动小组在探究物体的“浮沉条件”时，将质量为100g的物块放入盛满水的盆中，有90g水溢出，则

       A. 物块会浮在水面上       B. 物块会悬浮在水中

       C. 物块会沉入盆底         D. 不能据此判断出物块的沉浮

       答案：C

 

知识点三：有关浮力的实验

  例：在探究有关浮力的实验中：

       （1）如图所示，小明做了这样一个小实验：在水桶中装多半桶水，用手把空的饮料罐按入水中，体会饮料罐所受浮力及其变化，同时观察水面高度的变化。依据这个小实验，对“浮力的大小与什么因素有关？”这一问题，你作出的猜想是______________。

（2）为验证阿基米德原理，实验需要比较的物理量是______________。

（3）下图是验证阿基米德原理的一个实验过程图，通过图中_____________两个步骤测出了浮力（选填代号即可）。

（4）小明同学利用上面实验中的器材和木块，进一步探究了漂浮在水面上的物体所受浮力的大小是否遵循阿基米德原理。但实验过程中有一个步骤与上图不同，这个步骤是_____________________（选填代号即可）。

       解析：（1）用手把空的饮料罐按入水中时，手施加的力是在增加的，但同时也观察到排开水的体积在增大，所以作出的猜想应该是浮力的大小与排开的水的多少有关等；（2）阿基米德原理就是物体受到的浮力等于排开的液体的重力，所以需要比较的物理量是浮力和排开的水的重力的变化规律；（3）B和C是利用称重法测量浮力；（4）因为木块是漂浮在水面上的，所以在C图中木块不会浸入水中。

       答案：（1）浮力的大小与排开的水的多少有关

       （2）浮力和排开的水的重力

       （3）B和C

       （4）C

 

平行练习：在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”时，同学们提出了如下的猜想：

       ①可能跟物体浸入液体的深度有关；

       ②可能跟物体的重力有关；

       ③可能跟物体的体积有关；

       ④可能跟物体浸入液体的体积有关；

       ⑤可能跟液体的密度有关。

       为了验证上述猜想，小明做了如图所示的实验：他在弹簧测力计下端挂一个铁块，依次把它缓缓地浸入水中不同位置，在这一实验中：

（1）铁块从位置1→2→3的过程中，弹簧测力计的示数              ，说明铁块受到的浮力              ；从位置3→4的过程中，弹簧测力计的示数            ，说明铁块受到的浮力              。（以上均选填“变大”、“变小”或“不变”）

（2）通过这一实验可以验证上述猜想            是正确的，猜想          是不正确的（填上面猜想的序号）。

       解析：通过弹簧秤的示数可看出浮力大小的变化，由实验可知物体所受的浮力与物体浸入液体的体积有关，浸入液体的体积越大物体所受的浮力越大，浸入液体的体积不变，浮力大小不变。

       答案：（1）变小    变大    不变    不变

       （2）④         ①

 

知识点四：浮力的计算

  例1：如图所示，密度为0.6×10³kg/m³的正方体木块，放入盛有水的容器中，此时，木块的下表面距水面3cm，请根据所学的物理知识，至少计算出与木块有关的8个物理量。（g取10N/kg）

例2：新中国六十周年国庆阅兵式上的各种新武器、新装备，展示了我国人民军队的高科技成果。其中的某型号两栖步兵战车如图所示，战车质量为22t，履带着地总面积为4m²。（g=10N/kg，ρ_水=1.0×10³kg/m³）

  （1）该战车在天安门长安街上接受检阅时，对水平地面的压强为多少？（不计战车上人的质量）

       （2）该战车具有水上打击目标和运送的功能，在一次水上演习中，战车排开的水的体积为23m³，则战车受到的水的浮力为多大？

       （3）在这次水上演习中，战车某处受到的水的压强为1.5×10⁴Pa，则该处的深度为多少？

       解析：根据固体压强、阿基米德原理、液体压强公式进行计算即可。

       答案：

       （1）p=F/S=G/S=mg/S=（2.2×10⁴kg×10N/kg）/ 4m²=5.5×10⁴Pa

       （2）F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×23m³=2.3×10⁵N

       （3）h=p_水/ρ_水g=1.5×10⁴Pa/（1.0×10³kg/m³×10N/kg）=1.5m

 

平行练习：由航空工业六○五研究所自行设计的“海鸥300”轻型水陆两栖飞机（如图所示）于2010年10月首飞，该机可载4－6名乘客，配置有高性能的发动机和先进航空仪表设备，可用于公务飞行、货物运输、海岸巡逻等。设飞机的总质量为4000kg，g取10N/kg。

提分技巧

  1. 漂浮问题“五规律”：

       规律一：物体漂浮在液体中，所受的浮力等于它受到的重力；

       规律二：同一物体在不同液体里，所受浮力相同；

       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；

       规律四：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；

       规律五：将漂浮物体全部浸入液体里，施加的竖直向下的外力等于液体对物体增大的浮力。

  2. 浮力计算题方法总结：

       （1）确定研究对象，认准要研究的物体。

       （2）分析物体受力情况，画出受力示意图，判断物体在液体中所处的状态（看其是否静止或做匀速直线运动）。

       （3）选择合适的方法列出等式（一般考虑平衡条件）。

 

预习导学

       下节课我们将共同回顾功和能的相关知识。

 

同步练习（答题时间：60分钟）

一、选择题

  1. 如图所示，在一只不计重力和厚度的塑料袋中装入大半袋水，用弹簧测力计钩住并将其慢慢浸入水中，直至塑料袋中的水面与容器中的水面相平。此过程中弹簧测力计的示数

   A. 逐渐减小到零                  B. 先减小后增大

       C. 始终保持不变                  D. 逐渐增大

  2. 某种材料制成的空心球漂浮在甲液体的液面上，但沉于乙液体中。利用这个信息可得

    A. 该材料的密度一定小于甲液体的密度

    B. 该材料的密度一定大于乙液体的密度

    C. 该材料的密度一定等于甲液体的密度

D. 该材料的密度一定等于乙液体的密度

  3. 下图是a、b两种物质的质量与体积的关系图象。分别用a、b两种物质制成两个规则的实心长方体甲和乙，则下列说法中正确的是

  A. 将物体甲放入水中，其一定漂浮在水面

       B. 将物体乙放入水中，其一定沉入水底

       C. 将体积相等的甲、乙两物体捆在一起放入水中，其一定漂浮在水面

       D. 将质量相等的甲、乙两物体捆在一起放入水中，其一定漂浮在水面

  4. 如图，冰漂浮在水面上，沉于酒精中，则下列说法正确的是

    A. 冰受到的水的浮力大于冰的重力大小

       B. 冰受到的水的浮力等于冰的重力大小

       C. 冰受到的酒精的浮力等于冰的重力大小

       D. 冰受到的酒精的浮力大于冰的重力大小

  5.下列有关压强和浮力的说法正确的是

       A. 抽水机是利用大气压工作的

       B. 无论是在北京还是在西藏，做托里拆利实验的结果是一样的

       C. 设想地球的引力减小一半，漂浮在水面上的船排开的水的体积也减小一半

       D. 浸没在水中的物体，处在水中的位置越深，受到的浮力越大

  6. 小晴在清洗苹果和梨子时，发现苹果漂浮在水面，而梨子却沉到水底。对此，她作出了如下推断，其中正确的是

A. 梨子所受的浮力一定比梨子所受的重力大

B. 梨子所受的浮力一定比梨子所受的重力小

C. 苹果所受的浮力一定比苹果所受的重力大

D. 苹果所受的浮力一定比苹果所受的重力小

  7. 把重为10N的物体缓慢放入装满水的溢水杯中，当物体静止后，测得溢出的水重为8N，则此时物体所处的状态及受到的浮力大小为

A. 漂浮   F_浮=8N              B. 悬浮   F_浮=10N

C. 沉底   F_浮=8N              D. 沉底   F_浮=10N

  8. 如图所示，航母上的舰载机群飞离后，航母受到的浮力F及其底部受到的水的压强p的变化情况是（     ）

       A. F减小，p增大          B. F增大，p减小

       C. 都减小                D. 都增大

  9. 在研究物体浮沉条件的实验中，将鸡蛋放入装有水的玻璃杯中后下沉入水底。为了使鸡蛋上浮，可采用的措施是向杯中加入适量的

      A. 热水            B. 酒精          

      C. 食盐            D. 冰水

  10. 如图所示，把一个马铃薯放入浓盐水中，马铃薯处于漂浮状态，如果将其水面以上的部分切去，则剩下部分的马铃薯将会

    A. 漂浮             B. 悬浮               

    C. 下沉             D. 不能判断

  11. 在浅海中潜入海底观光是人们旅游休闲的方式之一。人从水下2m继续下潜的过程中受到的海水的浮力和压强的变化情况是

   A. 浮力逐渐变小           B. 浮力逐渐变大  

   C. 压强逐渐变小           D. 压强逐渐变大

  **12. 把一小球放入盛满酒精（ ）的溢水杯中，它沉入容器底部，从杯中溢出8g酒精，若将该小球放入盛满水的溢水杯中，它漂浮在水面上，从杯中溢出的水的质量（   ）

A. 大于8g               B. 等于8g        

C. 小于8g               D. 无法判断

 

二、填空与实验题

  13. 2010年6月4日，中央电视台对某市焦山“瘗鹤铭”疑似残石的第四次打捞进行了报道，这激起了小韦同学对浮力知识进一步探究的兴趣。他用弹簧测力计、烧杯等进行了探究，其主要过程和测得的数据如图所示。把金属块缓慢浸入水中（水足够深），从金属块接触水面到刚好全部浸没， 弹簧测力计的示数变    ， 金属块全部浸没后，所受的浮力是     N， 金属块浸没后随深度增加，所受的水的压强变     。

14. 体积为100cm³的实心铁球浸没在水中，铁球受到的浮力大小为     N，浮力的方向是     。（g取10N／kg）

     15. 2010年5月28日清晨，美国男子乔纳森用一大簇氦气球绑在椅子上将自己送上天空（如图），实现了人类首次靠氦气球穿越英吉利海峡的壮举。

   （1）氢气密度比氦气小，乔纳森采用氦气而不是氢气作填充气体是因为氢气具有         性。

   （2）若整个装置的总体积为100米³，空气的密度为1.29千克／米³，则整个装置受到的空气的浮力为                  牛。

   （3）乔纳森为了降落，剪断了几个气球的绳子，则整个装置所受的浮力  （选填“变大”“变小”或“不变”）。

  16. 园园煮汤圆时发现，生汤圆放入锅内，由于浮力    （选填“大于”或“小于”）重力而下沉；煮熟的汤圆因其内部受热膨胀，浮力     （选填“增大”或“减小”），汤圆上浮。若一个汤圆的体积约为20cm³，那么它在上浮过程中（未露出水面）所受浮力约为   N（g取10N／kg）。

  17. 平常我们吃熟鸡蛋时，发现被蛋白包围的蛋黄是圆球形的，那么生鸡蛋的蛋黄形状是否也是圆球形的呢？为探究这个问题，某同学在老师的指导下做了下面的实验，同时还查阅了相关资料。

       步骤一：取一只玻璃杯，里面盛小半杯清水，在清水里加入一大滴菜油，发现菜油滴到水面后呈薄片状浮于水面；

       步骤二：再取一定量的酒精，沿着杯壁慢慢倒入水中，发现随着倒入酒精量的增多，油的薄片慢慢变小，厚度渐渐增加，变成扁球形，最后演变成圆球形，悬浮在酒精溶液中。

小资料：当油滴处于悬浮状态时，表面张力会使它的表面积尽可能缩小到最小值，而在体积

一定的条件下，以圆球形的表面积为最小。对上述实验过程进行分析后完成下列问题：

       （1）推测生鸡蛋中蛋黄的形状是    形；

       （2）请从密度的角度分析油滴处于悬浮状态的原因：            

       （3）该实验体现了哪一种科学探究方法？          

       A. 控制变量法         B. 类比法       C. 对照法

  18. 欣儿手头上有完全相同的l元硬币10枚，为了测出其中一枚硬币的密度，她设计了一个小实验。实验器材有空金属筒、量杯和水等；主要的实验步骤如下：

       A. 将10枚硬币全部放入水中，此时量杯中水面处刻度如上图所示；

       B. 将10枚硬币放入金属筒中，让金属筒漂浮在量杯中，记下此时水面处的刻度值为53mL；

       C. 将空金属筒放入盛有适量水的量杯中，让其漂浮，记下此时水面处的刻度值为22mL。

       （1）合理的实验顺序是________ （只填字母序号）

       （2）由实验可知硬币的密度ρ＝________kg／m³；

       （3）实验中，欣儿运用了下列哪些实验方法？________（填字母序号）。

       A. 控制变量法    B. 转换法          C. 类比法          D. 累积法

 

三、计算题

  19. 小明在一根均匀木杆的一端缠绕少许铅丝，使得木杆放在液体中可以竖直漂浮，从而制成一支密度计。将它放入水中，液面到木杆下端的距离为16.5cm；再把它放到盐水中，液面到木杆下端的距离为14.5cm。如果所用铅丝的体积极小，可以忽略，小明测得的盐水密度是多少？

  20. 在研究物体浮沉条件的实验中，张聪同学将鸡蛋放入装有密度为1.1×10³kg/m³盐水的量筒中，如图所示，鸡蛋恰好能处于静止状态，测得鸡蛋排开盐水的体积是5×10³m^－5（g=10N/kg）。

     求：（1）该鸡蛋的重力是多少？

（2）请说出使鸡蛋下沉的可行方案

 

 

 

试题答案

一、选择题

  1. 解析：本题考查称重法测浮力、阿基米德原理、悬浮条件。将袋中水看作是慢慢浸入水中的物体，其所受浮力随着排开水的体积的增大而增大，因而弹簧测力计的示数逐渐减小；当塑料袋中的水面与容器中的水面相平时，ρ_物=ρ_液，其处于悬浮状态，此时弹簧测力计的示数为0.

       答案：A

  2. 解析：根据物体的浮沉条件可知空心球的平均密度肯定小于甲液体的密度，而大于乙液体的密度，因该物体为空心所以不能判断出该种材料与甲液体密度的关系，但可判断出该种材料肯定比乙液体密度大。

       答案：B

  3. 解析：由图可知a物质的密度大于b物质的密度，且ρ_a=2g/cm³，ρ_b=0.5g/cm³，因此甲物体沉于水底，乙物体浮于水面，等体积的甲、乙两物体的平均密度为1.25 g/cm³，沉于水底，等质量的甲、乙物体的平均密度为0.8 g/cm³，浮于水面。

       答案：D

  4. 解析：物体漂浮时重力等于浮力，下沉时浮力小于重力，所以冰受到的水的浮力等于冰的重力大小，冰受到的酒精的浮力小于冰的重力大小。

       答案：B

  5. 解析：大气压强与高度有关，所以托里拆利实验在海拔不同的地区做结果也将不同；物体所受浮力大小只与液体密度和排开液体的体积有关，与地球引力和在液体中的深度无关；

       答案：A

  6. 解析：物体漂浮时重力等于浮力，下沉时浮力小于重力

答案：B

  7. 解析：溢出的水重等于物体所受浮力的大小，本题中浮力小于物重，所以物体下沉（沉底）。

       答案：C

  8. 解析：航母上的舰载机群飞离后，航母的重量减小，根据二力平衡可知浮力减小，排开的水的体积减小，深度减小，故其受到的水的压强也减小。

       答案：C

  9. 答案：C

  10. 解析：因马铃薯的密度不变，切去一部分后其体积减小，质量也相应减小，所以其仍然漂浮。

       答案：A

  11. 解析：人从水下2m继续下潜体积不变，所以浮力大小不变，深度增加所以压强增大。

       答案：D

  **12. 解析：小球放入酒精中沉入容器底部，它受到的酒精对它的浮力小于其自身

法。

       答案：（1）CBA； （2）7.75×10³   （3）BD

 

三、计算题

  19. 解析：本题看起来条件很少，似乎很难下手，但你一旦注意题目中的两种情况皆为漂浮，立即抓住最简单的二力平衡式，再具体分析各力，问题即可迎刃而解。