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专题10 浮力(核心知识点)-2025年中考物理二轮复习核心知识点梳理
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一、知识结构
二、知识清单+方法清单
模块一 浮力
知识清单
一、浮力
1. 浮力
(1)定义:浸在液体(或气体)中的物体受到向上的力,这个力叫做浮力,用F浮表示。
(2)浮力的方向: 。
(3)施力物体与受力物体:施力物体是液体或气体;受力物体是浸在液体或气体中的物体。
2. 称重法测浮力
(1)称重法测浮力的方法
①用弹簧测力计测出物体(ρ物>ρ液)的重力G=F1;
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F2;
③则物体在液体中所受浮力的大小 F浮= 。即等于弹簧测力计减小的示数。
(2)称重法测浮力的原理:如右图所示,物体在空气中时,受到重力G和弹簧测力计的拉力F1;浸在水中时,受到三个力的作用:重力G、 F浮和 F2;根据力的平衡条件可知:F1=G
F浮+F2=G, 所以 F浮= 。
3. 浮力产生的原因
(1)分析浮力产生的原因:如下图所示,以浸没在液体中的长方体为例进行探究,该长方体的六个面分别受到液体的压强(p=pgh)和压力(F=pS),进行对比。
结论:浮力是液体对物体向上和向下的压力差产生的,即F浮= 。
浮力产生的原因 甲 物体部分浸入 乙 物体沉底
(2)两种特殊情况
①当物体部分浸入液体中时,如甲图所示,上表面不受液体压力,则浮力的大小F浮= 。
②若浸没在液体中的物体的下表面和容器底紧密接触(接触处没有水),如乙图所示,则液体对物体向上的压力F为 ,物体将不受浮力的作用,只受向下的压力。如在水中的桥墩、拦河坝等。
二、决定浮力大小的因素
【猜想与假设】浮力的大小跟什么因素有关呢?
①木块在水中漂浮,铁块在水中下沉,可能跟物体的 有关。
②人在水中会下沉,在死海中却能漂浮,可能跟液体 有关。
③用手将空易拉罐按入水中,当它浸入水中的体积越大,手感觉到的浮力也越大,可能跟浸入液体中的 有关。
④人从浅水区走向深水区的过程中感觉逐渐变轻,可能与物体浸在液体中的 有关。
【设计实验】
(1)实验方法:控制变量法。上面所说的固体的密度、液体的密度、固体浸入液体中的体积和固体浸入液体的深度这几个量是实验中的“变量”,在检验浮力与其中某一个量的关系时,必须使其他量保持不变,或者确认浮力跟这些量无关。
(2)测量浮力大小的原理:F浮=F1-F2(称重法)
(3)实验器材:弹簧测力计、烧杯、水槽、圆柱体组(铝块、铁块)、水、酒精、浓盐水等。
【进行实验与分析论证】
(1)探究浮力的大小与物体浸没在液体中的深度的关系
= 1 \* GB3 ①用弹簧测力计测量出物体的重力G并记入表格中;
= 2 \* GB3 ②将物体浸没在水中,读出弹簧测力计的示数F1并记入表格中;
= 3 \* GB3 ③改变物体在水中浸没的深度,读出弹簧测力计的示数F2并记入表格中。
④计算浮力。
【实验结论】
浮力的大小与物体浸没液体中的深度 。(选填“有关”或“无关”)
(2)探究浮力大小与物体浸在液体中的体积的关系
= 1 \* GB3 ①用弹簧测力计测量出物体的重力G并记入表格中;
②将物体小部分体积浸入水中,读出弹簧测力计的示数F1并记入表格中;
③把物体大部分体积浸在水中,读出弹簧测力计的示数F2并记入表格中;
④把物体浸没水中,读出弹簧测力计的示数F3并记入表格中。
⑤计算浮力。
【实验结论】在同一液体中,物体浸在液体中的体积越大,浮力越 。
(3)探究浮力大小与液体密度的关系
= 1 \* GB3 ①用弹簧测力计测量出金属块的重力G并记入表格中;
②将金属块分别浸没在酒精、水和盐水中,读出弹簧测力计的示数并记入表格中;
③计算浮力。
【实验结论】
浮力的大小跟液体的密度有关,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 。
(4)探究浮力大小与物体密度的关系
①用弹簧测力计分别测出体积相等的铜球、铁球的重力;
②把铜球、铁球再悬挂在弹簧测力计下端,分别浸没在水中,观察并记录弹簧测力计的示数。
③计算浮力。
【实验结论】浮力的大小跟固体的密度 (选填“有关”或“无关”),在浸入同种液体的体积相同时,所受浮力相等。
【归纳总结】决定浮力大小的因素:
物体在液体中所受的浮力大小,跟它浸在液体中的体积有关,跟液体的密度有关。浸在液体中的体积越大、液体的密度越大,浮力就越大。
方法清单
考向01 浮力的产生 称重法求浮力
【例题1】如图所示,弹簧测力计竖直悬挂着物体A静止在空中时示数为8N,A浸在水中静止时弹簺测力计示数为7N。根据实验数据,可知物体A的质量为 kg,图所示物体A浸入水中所受的浮力为 N。(g=10N/kg)
【训练1-1】如图1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.CD.D
图1 图2
【训练1-2】用弹簧测力计悬挂一重为10N的A物体浸没在水中,如图2所示,弹簧测力计的示数为2.5N,A物体所受浮力大小为 N,A物体上表面受到水的压力为1N,下表面受到水的压力 N;向水中加盐溶解后,A物体受到的浮力将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
考向02 探究影响浮力大小的因素
【例题2】(2024·四川广安·中考真题)物理兴趣小组的同学在“探究影响浮力大小的因素”过程中,经过讨论提出如下猜想:
猜想1:浮力的大小与物体浸入的深度有关:
猜想2:浮力的大小与液体的密度有关:
猜想3:浮力的大小与物体的形状有关。
小组同学分别对以上猜想进行探究,以下是他们的实验过程。
(1)小凌根据A、B、C三图,认为猜想1是正确的;同组的小果根据A、C、D三图,认为猜想1是错误的。通过深入分析上述现象,小组同学一致认为浮力的大小随物体浸入液体体积的增大而 ,与物体浸没在液体的深度无关。
(2)根据 三图,可验证猜想2是正确的。同学们通过查阅相关资料并结合图中数据,还可以测出物体的密度为 kg/m3。(ρ水=1.0×103kg/m3)
(3)为了验证猜想3,小组同学找来两个完全相同的薄铝片、一个烧杯和适量的水等器材进行实验,实验步骤如下:
①将一个薄铝片放入盛有适量水的烧杯中,观察到铝片下沉至杯底;
②将另一薄铝片弯成“碗状”也放入该烧杯中,观察到铝片漂浮在水面上。根据以上现象,小丽得出猜想3是正确的。她的结论不可靠,原因是 。
【训练2-1】如图所示,小聪用一个长方体铝块探究影响浮力大小的因素。他先后将该铝块平放、侧放和竖放,使其部分浸入同一杯水中,保证每次水面到达同一标记处,比较弹簧测力计示数大小。该实验探究的是下列哪个因素对浮力大小的影响( )
A.液体的密度 B.物体的密度
C.物体排开液体的体积D.物体浸入液体的深度
【训练2-2】如图是一次实验情景。根据图示可以知道,该同学这次操作的目的是( )
A.探究物体所受浮力大小与其浸入深度的关系
B.说明物体所受浮力的大小跟排开液体的体积大小有关
C.探究物体所受浮力大小与液体密度的关系
D.验证阿基米德原理F浮=G排
模块二 阿基米德原理
知识清单
一、探究浮力大小与它排开液体重力的关系
【猜想与假设】液体的密度越大,物体排开液体的体积越大,则排开的液体受到的重力越大;另一方面,液体的密度越大,排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大。所以浮力的大小跟排开液体所受的重力应该有一定的关系,大小可能 。
【设计实验】
(1)实验器材:弹簧测力计、物体(ρ物>ρ液)、溢水杯、小桶、细线、水、盐水。
(2)测量浮力的方法(称重法) :使用弹簧测力计进行测量:先测出物体所受的重力G,再读出物体浸在液体中时弹簧测力计的示数F,则F浮= (如图甲、丙所示)。
(3)测量排开液体所受的重力(溢水法) :物体排开液体所受的重力可以用溢水杯和弹簧测力计测出(如图乙、丁所示):溢水杯中盛满液体,再把物体浸在液体中,让排开的液体流入一个小桶中,桶中的液体就是被物体排开的液体,用弹簧测力计测出排开液体所受的重力G排= 。
【进行实验与收集数据】
(1)如图甲,将小石块用细线系住,挂在弹簧测力计的挂钩上,测出小石块的重力G=F1。
(2)如图乙,将小桶挂在弹簧测力计的挂钩上,测出其所受的重力G桶=F2。先测小桶重力以免沾水使测量数据不准确。
(3)将水倒入溢水杯中,使水面恰好到达溢水杯的溢水口,将小桶放在溢水口下水能正好流入小桶的位置,然后将小石块慢慢地浸入水中,读出此时弹簧测力计的示数F3,如图丙所示。
(4)利用公式F浮= F1-F3,计算出小石块此时在水中受到的浮力。
(5)如图丁,测出小桶和排开的水所受总重力F4,算出排开的水所受的重力G排=F4-F2。
(6)改变质量不同的金属块再做几次实验,把实验数据填入表格中。
(7)实验数据表格。
【分析论证】
分别计算实验序号1、2、3中物体受到的浮力和排开液体所受的重力,发现F浮 G排。
【实验结论】浸在液体中的物体受到浮力的大小 它排开的液体所受重力的大小。
【交流与讨论】
(1)若先将物体放入水中测浮力,再测物体的重力,由于物体沾水会使所测重力偏大,则所测浮力偏 ;
(2)若先测量桶和排开液体的重力,再测桶的重力,则桶由于沾水重力偏大,所测排开液体的重力偏 。
(3)物块在浸入前,水面要与溢水口相平,若水面不与溢水口相平,不会影响浮力的大小,但会导致排到小桶内的水小于物块排开的水的体积,最终会得出物体所受浮力 于排开的液体所受重力的错误结论。(以上均选填“大”或“小”)
(4)实验中换用质量不同的物块或不同液体进行多次测量,是为了使实验结论具有普遍性。
上述结论早在两千多年前就已经被发现,称为阿基米德原理。
二、阿基米德原理
1. 内容:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。
2. 数学表达式: F浮= 导出式:F浮=G排=__________
公式中各物理量的意义及单位:
ρ液表示液体的 ,单位:千克/米3(kg/m3 )
V排表示 ,单位:米3(m3)
F浮表示物体受到的浮力,单位:牛(N)
各物理量全部采用国际单位制。
3. 对阿基米德原理的理解
①影响浮力大小的因素:由公式F浮=ρ液gV排可知:浮力F浮的大小只和 和 有关,与物体的体积、形状、密度、浸没在液体中的深度等因素 。(选填“有关”或“无关”)
②适用范围:该定律也适用于气体,物体在气体中所受浮力的大小也可用F浮= 计算。
③求液体密度、排开液体的体积公式: ρ液 = V排=__________
④理解“浸在液体中的物体”
浸在液体中的物体包括两种情况:一是物体全部浸入液体中,如图中B物体,也叫浸没;二是一部分体积浸入液体中,如图中A物体。物体浸没时:V排 V浸 V物;物体部分浸入时:V排 V浸 V物。(均选填“>”、“G,气球(飞艇)可升上天空,若要使气球(飞艇)降回地面,可以放出一部分气体,使排开空气的体积减小,浮力减小;对于热气球,加热时内部空气膨胀,一部分空气排出,球内空气密度变小,使浮力大于重力而上升;停止加热,热空气冷却,使重力大于浮力而落地。为了能定向航行而不随风飘荡,人们还制成了飞艇,在大气囊下面装了带螺旋桨的发动机和载人装货的吊篮。
热气球 密度计
5. 密度计
(1)作用:密度计是测量液体密度的仪器。
(2)构造:密度计是一根粗细不均匀的密封玻璃管,管的下部装有少量密度较大的铅丸。
(3)原理:密度计放在液体中都是 的,因此受到的浮力始终等于它受到的重力并且是不变的F浮=G。根据F浮=ρ液gV排可知,因为F浮不变,所以把它放在密度比较大的液体里,它浸入液体的体积 ,上浮一些;把它放在密度比较小的液体里,浸入液体的体积 ,下沉一些。所以密度计的刻度从下往上的示数是越来越 的。(后三空均选填“大”或“小”)
方法清单
考向01 物体沉浮条件
【例题1】将重6N的物体浸没在装满水的杯中,溢出了2N的水。关于物体受到的浮力大小和最终的状态,判断正确的是( )
A.6N 漂浮 B.2N 漂浮C.2N 沉底 D.4N 沉底
【训练1-1】(2024·四川巴中·中考真题)一个体积为100cm3、质量为90g的球放入足够深的水中,静止后的状态及所受浮力大小为( )
A.漂浮 0.9NB.漂浮 1N C.沉底 0.9ND.沉底 1N
【训练1-2】(2024·江苏南通·中考真题)将新鲜度不同的甲、乙两鸡蛋放入水中,静止时的状态如图所示,下列说法正确的是( )
A.若甲、乙体积相等,甲受到的浮力小
B.若甲、乙质量相等,甲受到的浮力小
C.向杯中加盐水后,乙受到的浮力变大
D.向杯中加酒精后,乙受到的浮力变大
考向02 物体沉浮条件的应用
【例题2】(2024·四川自贡·中考真题)在传统农耕文化中,劳动人民一般采用“盐水选种”的方法挑选种子,下列说法正确的是( )
A.种子上浮过程中盐水对种子的压强变大
B.漂浮的种子受到的浮力大于自身重力
C.下沉的种子密度比盐水的密度大
D.沉底的种子只受到重力和支持力
【训练2-1】如图所示,关于物体受到的浮力及其应用,下列说法正确的是( )
A.图甲所示,当孔明灯内部空气密度比外部空气的密度小到一定程度,孔明灯才上升
B.图乙所示,轮船从长江驶入海洋的过程中,浮力变大
C.图丙所示,良种所受浮力小于重力,次种所受浮力大于重力
D.图丁所示,潜水艇在水面以下,下沉过程中,重力不变,浮力变小
【训练2-2】如图1所示,当热气球喷火装置“喷火”时,气囊内的空气被加热并排出一部分后,气球上浮。下列关于其升空原因的说法正确的是( )
A.加热时气囊内气体密度不变
B.气囊排开空气的重力大于自身重力
C.气囊内气体密度大于空气密度
D.气囊所受的浮力大于它排开空气的重力
图1 图2
【训练2-3】把两支完全相同的密度计分别放入甲、乙两种液体中,它们静止时如图2所示,密度计所受到的浮力分别为F甲和F乙,液体密度分别为ρ甲、ρ乙,则F甲 F乙,密度ρ甲 ρ乙。(均选填“>”、“
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