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中考、统考必考点:浮力

 Hi老刘老师 2020-11-05

【知识回顾】

2000多年前古希腊学者阿基米德鉴定国王王冠的历史故事早已熟悉,当阿基米德跨进浴缸洗澡时,看到浴缸的水向外溢出,想到了浸到液体中的物体,浸入的体积等于物体排开液体的体积,由此解开了王冠之谜。

阿基米德

我们知道,浸入液体中的物体都会受到液体向上的浮力,计算浮力的大小的方法:

1.根据浮力产生的原因,求竖直方向压力的合力,用压力差法计算浮力大小.即:F=F-F


八年级:浮力产生的原因

2.根据用弹簧测力计的称重实验,用称重法计算浮力大小.即:F=G-F


八年级:[实验]浮力的大小与方向

3.根据物体的浮沉条件,浸入液体中的物体的有的上浮;有的悬浮,还有的下沉。

动态的结果是三种状态的物体因受力平衡而静止,漂浮和悬浮的物体因受二力平衡,所以,通常根据物体处于漂浮或悬浮状态时,用平衡法计算浮力大小.即:F=G=m物g

八年级:物体的沉浮条件

(课堂板书随拍仅供参考)


压力差法、称重法、平衡法是常用来计算浮力大小的方法,那么浮力的大小与哪些因素有关呢?需要理解阿基米德原理.

【重点学习】阿基米德原理

在许多情况下,即不能用弹簧测力计直接测量浮力,又不能通过物体的状态计算浮力,那么,浮力的大小怎么测量?

【举手提问】

  1. 浮力的大小与哪些因素有关?

  2. 什么是阿基米德原理?

  3. 如何应用阿基米德原理计算浮力的大小?

【新课学习】

一、浮力大小的相关因素

[想想做做]

受阿基米德测皇冠体积的启发,自找器材完成一个小实验:

将盛满水的小桶放在小盆中,用手把空饮料罐按入水中,观察饮料罐浸入水中的体积和排开水的多少,感受浮力的变化。

在实验中发现,饮料罐浸入水中的体积越多,排开水的体积就越多,同时手会感觉越吃力。

实验表明:物体排开得水越多,浮力就越大。

由于浮力跟液体的密度有关,根据ρ=m/V得:m=ρV可以猜测浮力的大小跟排开液体的质量有关,因为G=mg,可进一步推测浮力的大小跟排开液体的重力有关。

为了验证以上猜想是否正确,请打开视频看看《探究浮力的大小与哪些因素有关》实验。

[观察与实验]

视频:探究浮力的大小与哪些因素有关
(选择音量横屏看)

[实验反思]

实验应换不同液体和改变物体体积至少做三次,得出的结论才具有普遍性,因时间所限本视频只做一次,有兴趣的同学可按此做法再做几次会发现:
影响浮力的大小的因素:
1.当液体密度一定时,物体排开液体越多,浮力就越大。
2.当物体排开液体的体积一定时,液体的密度越大,浮力就越大。
3.浮力的大小跟物体的形状和物体在液体中的深度无关。

二、阿基米德原理

在“探究浮力的大小与哪些因素有关”实验中.
1.浮力的大小先用“称重法”测出。

F=G-F=0.5N-0.3N=0.2N


2.物体排开液体所受的重力通过对小桶前后两次测量测出。

G=G桶+水-G=0.3N-0.1N=0.2N

3.实验证明:F=G=0.2N

阿基米德原理:

浸在液体中的物体所受的浮力,大小等于它排开液体所受的重力。这就是著名的阿基米德原理。

用公式表示:F=G
因为G=mg→m=ρV→G=ρgV,所以,

浮力公式F浮=G排=ρ液gV排

三、计算浮力大小的方法:公式法

根据阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排,只要知道浸入液体中的物体排开液体的重力,就可算出浮力的大小;或知道液体密度和物体排开液体的体积也能算出浮力的大小.


例题1:(2019邵阳)
体积为2.0×10-3m³ 的铝块浸没在水中时,受到的浮力为           N.

(g取10 N/kg)

[分析]
注意关键词:浸没,即V=V

解:V=2.0×10-3,因为铝块浸没在水中,V=V=2.0×10-3
根据阿基米德原理:

FgV=1x103kg/x10 N/kgx2.0×10-3=20N.


例题2:(2017江西20题)(7分)
如图所示,将边长为5cm的实心正方体木块轻轻放入装满水的溢水杯中,木块静止时,从杯中溢出水的质量为0.1 kg(g取10 N/kg).求:

(1)木块受到的浮力;

(2)木块的密度;

(3)木块下表面受到水的压强.

[分析]

注意关键词:装满水,溢出水的质量

看状态:漂浮,静止,二力平衡

解:(1)根据阿基米德原理可得:

F=G=mg=0.1 kg×10 N/kg=1 N

(2)由于木块漂浮,根据物体的浮沉条件可得木块的重力

G=F=1N
木块的质量:
m=G/g=1N/10N/kg=0.1kg
木块的体积:
V=(0.05m)³=1.25×10-4m3
故木块的密度:
ρ木=m/V
=0.1kg/1.25×10-4m3 =0.8×103kg/m3
(3)由于F= F向上-F向下=1N,且木块漂浮在水面上,F向下=0N
所以木块下表面受到的压力F向上=F=1N
故木块下表面受到的压强
p=F向上/ S =1N/(0.05m)²=400 Pa

【中考真题训练】

1.(2019德州)(6分)

在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中(如图所示),小明先用弹簧测力计测出金属块的重力,然后将金属块缓慢浸入液体中不同深度,步骤如图B、C、D、E、F所示(液体均未溢出),并将其示数记录在表中:

(1)分析比较实验步骤A和           ,可得出:浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关;
分析比较A、B、C、D可知:浮力大小与物体                       有关;

分析实验步骤A、E、F可知:浮力的大小还与                      有关.
(2)分析实验数据可知,F中液体密度      (选填“大于”“小于”或“等于”)水的密度.
(3)金属块浸没在水中时受到的浮力大小是         N,金属块密度为                kg/m3.(水的密度p=1.0×103kg/m3,g取10 N/kg)

2.(2018泰州49题)

某实验小组在探究“影响浮力大小的因素”时,做了如图所示的实验.观察图片并分析比较图中有关数据可知:

(1)当物体逐渐浸入水中,物体底面所受压强将逐渐           

(2)当物体浸没在水中时,受到的浮力为     N;

(3)比较乙、丙两图,可以得出              越大,物体受到的浮力越大;

  (4)比较          两图可知,物体所受浮力大小与液体密度有关.

3.(2019兰州)
如图甲所示,某科技小组的同学用弹簧测力计悬挂一实心圆柱形金属块,使其缓慢匀速下降,并将其浸入平静的游泳池水中,弹簧测力计的示数F与金属块下底面下降高度h的变化关系如图乙所示,忽略金属块浸入水中时池水液面高度的变化,g取10N/kg,则下列说法中正确的是 (     )

A.金属块所受重力大小为26 N

B.金属块的密度为2.3×103kg/m3

C.金属块完全浸没在水中时所受浮力的大小为26 N

D.金属块恰好完全浸没时,金属块下底面所受水的压强为5×103Pa


4.(2019天津)

小明在学习“阿基米德原理”时,做了如图所示的实验.由图可知物体A所受浮力为         N;由阿基米德原理可知,丙图中弹簧测力计的示数应为       N.

5.(2019福建)(5分)

如图,“验证阿基米德原理”的实验步骤如下:

①用弹簧测力计测出物体所受的重力G(图甲);
②将物体浸没在水面恰好与溢口相平的溢水杯中,用空的小桶接从溢水杯里被物体排开的水,读出这时测力计的示数F(图乙):
③测出接水后小桶与水所受的总重力G(图丙);
④将小桶中的水倒出,测出小桶所受的重力G(图丁);
⑤分别计算出物体受到的浮力和排开的水所受的重力,并比较它们的大小是否相同.

回答下列问题:

(1)物体浸没在水中,受到水的浮力F=           ,被排开的水所受的重力G=          .(用上述测得量的符号表示)

(2)指出本实验产生误差的原因(写出两点):

(a)                       ;(b)                      .

(3)物体没有完全浸没在水中,            (选填“能”或“不能”)用实验验证阿基米德原理.

6.(2019济宁)(6分)

小明用同一物体进行了以下实验.实验中保持物体处于静止状态,弹簧测力计的示数如图所示.请根据图中信息,求:(g取10 N/kg)


(1)物体的质量;

(2)物体在水中受到的浮力;

(3)某液体的密度.

7.(2019河池)(6分)

“在王冠之谜和阿基米德原理”的故事中,若王冠的质量为0.48kg,浸没在水中时,排开水的体积为4x10-5m3.求:

(1)王冠的密度是多少kg/m3

(2)王冠浸没时受到水的浮力是多少N?



参考答案:

1.(1)  D、E   浸在液体中的体积     液体的密度

  (2)小于

    (3)1.0       2.7×103

2.  (1)增大 (2)1 
(3)排开液体的体积     (4)丙、丁

3.  B

4.  1  1.5   
 
5.  (1)  G-F   G1-G2 
   (2)(a)测力计的精度不够或测量时测力计未保持静止 
        (b)小桶中的水未倒净或排开的水未全部流入小桶 
(3)能 
6. (1) 0.54kg   (2)  2N  
   (3)  0.8×103kg/m3

7.解:(1)浸没在水中时,王冠的体积:V=V排=4x10-5m3

王冠的密度:ρ=m/V=0.48 kg/4x10-5m3 =12×103kg/m3

(2)王冠浸没时受到水的浮力:

FgV=1.0×103kg/m3×10 N/kgx4x10-5m3=0.4 N

【全部课程链接】
(哪里不会点哪里)

第六章:力和运动

八年级:初步认识力的概念

八年级:力的作用效果和图示

八年级:弹力和测力计

八年级:重力和它的大小

八年级:重力的三要素

八年级:[实验]二力平衡的条件

八年级:静摩擦力

八年级:滑动摩擦力

八年级:牛顿第一定律

八年级:惯性

第七章:压强

八年级:压力及作用效果

八年级:压强

八年级:【实验探究】液体压强规律

八年级:液体压强的大小

八年级:连通器

八年级:大气压强

八年级:流体压强


第八章:浮力

八年级:浮力产生的原因

八年级:[实验]浮力的大小与方向

八年级:称重法测物质密度

八年级:物体的沉浮条件

八年级:阿基米德原理

八年级:平衡法测物质密度

八年级:浮力的利用(漂浮)

八年级:浮力的利用(悬浮)

第九章:简单机械  

八年级:杠杆及力臂的画法

八年级:[实验]杠杆平衡的条件

八年级:杠杆的应用

八年级:定滑轮和动滑轮

八年级:滑轮组

功、功率、机械效率

八年级:功

八年级:功率

八年级:功的原理

八年级:机械效率

八年级:【实验】测量滑轮组的机械效率

第十章:机械能及其转化

八年级:动能

八年级:重力势能

八年级:弹性势能

《机械能转化》你玩过这些玩具吗?

中考、统考必考点

中考、统考必考点:二力平衡

中考、统考必考点:摩擦力

中考、统考必考点:液体压强

【写在后边】

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