专题八 浮力——2024届中考物理一轮复习进阶讲义【人教版】

这是一份专题八 浮力——2024届中考物理一轮复习进阶讲义【人教版】，共15页。

本专题主要考查浮力的认识及测量、阿基米德原理、物体沉浮条件及其应用、探究浮力大小与哪些因素有关、验证阿基米德实验等。
压强是初中物理力学中一个基础的物理量，需要学生理解浮力的产生原因、通过压力差法计算浮力以及浮力的决定因素，阿基米德原理的理解，物体的浮沉条件及应用（例如轮船、潜水艇、密度计、气球和飞艇等），浮力法测密度，如何通过称重法、压力差法、原理法、平衡法计算浮力等。
【基础知识复习】
一、浮力
1.浮力
（1）定义：浸在液体中的物体受到竖直向上的力，这个力叫浮力。
（2）方向：总是竖直向上。
（3）公式：。
（4）施力物体：液体（或气体）。
2.“称重法”测量浮力
如图所示，将物体浸在液体中静止时，对物体进行受力分析可知：F浮+F=G，即F浮=G-F。因此，只要测出物体的重力G和物体浸在液体中时弹簧测力计的示数F，即可由F浮=G-F求出物体浸在液体中时所受浮力的大小。
3.浮力产生的原因
4.决定浮力大小的因素
物体在液体中所受浮力的大小，跟它浸在液体中的体积有关，跟液体的密度有关。物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大，浮力就越大。
说明：①浮力的大小与物体浸在液体中的体积V浸有关，跟物体的体积V物无关。②物体浸没时所受浮力与物体浸在液体中的深度无关。
二、阿基米德原理
1.实验：探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
（1）操作过程：
（2）实验结论：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。
（3）表达式：
注意：①注入溢水杯中的水的液面必须至溢水口，只有这样，溢出的水的体积才等于物体排开水的体积。
②必须保证物体排开的水全部流入小桶中，才会有物体所受的浮力等于溢出的水所受的重力。
③将物体浸入溢水杯时，要缓慢浸入手不要晃动，直至水不再流出为止，为了使实验精确，最好把弹簧测力计固定在铁架台上。
④为减小实验误差，应先测空小桶的重力，再测小桶和排开的水的总重力。
2.使用阿基米德原理的注意事项
（1）适用于液体，也适用于气体。
（2）V排是指被物体排开的液体的体积。
三、物体的沉浮条件及应用
1.物体的沉浮条件
2.物体沉浮条件的应用
【重点难点复习】
一、实验：探究浮力大小与哪些因素有关
1.实验器材：弹簧测力计、五块、一杯清水、一杯盐水。
2.实验操作：如图所示，按照a，b，c，d，e的顺序进行实验。
3.实验结论
物体在液体中所受浮力大小跟浸入液体中的体积、液体密度有关，浸入液体中的体积越大、液体密度越大，物体所受浮力越大。
4.交流与反思
（1）用“称重法”计算浮力：
（2）a、b、c说明浮力大小与物体浸入液体中的体积有关。
（3）a、c、d说明浮力大小与深度无关。
（4）a、d、e说明浮力大小与液体密度有关。
二、利用浮力求或测物体密度
应用浮力求或测物体的密度有以下两种方法。
（1）称重法：把物体挂在弹簧测力计上，记下弹簧测力计的示数G，再把物体浸没在水中，记下弹簧测力计的示数G，再把物体浸没在水中，记下弹簧测力计的示数F，则F浮=G−F。又因为F浮=ρ水gV排，可推得V排=G−Fρ水g，则ρ物=mV物=mV排=GG−Fρ水，这种方法主要适用于求或测密度比水大的物体的密度。
（2）漂浮法：用量筒、水、待测物体（密度比水小）、细针测物体密度。在量筒中装入体积为V1的水，让物体漂浮在量筒中，记下此时水的体积V2，将物体用细针按压使物体完全浸入量筒的水中，记下此时水的体积V3，计算物体的密度ρ物=V2−V1V3−V1ρ水。
【基本方法与技能复习】
一、判断物体是否受浮力？
判断物体是否受到浮力，一般要从产生浮力的原因考虑，如果物体下表面与液体或气体接触，即受到液体或气体对物体向上的压力，则物体受到浮力的作用；如果物体下表面紧贴容器底或与容器底连成一体，物体下表面与液体或气体无法接触，即液体或气体不能产生对物体向上的压力，则物体不受浮力的作用。
二、探究浮力的大小跟哪些因素有关？
浮力的大小与液体的密度和物体浸在液体中的体积有关，在实验分析和判断时要注意运用控制变量法。在使用“称重法”（即F浮=G－F拉）测浮力时，要注意不能让物体与容器底或侧壁接触，否则，所测浮力值可能偏大；计算时，要注意物体的重力G是不变的，但是F拉是可以变化的。
三、怎样解阿基米德原理的应用问题？
（1）阿基米德原理说明了浮力的三要素：浮力作用在浸入液体中的物体上，浮力的方向都是竖直向上的，浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。（2）公式F浮=G排=ρ液gV排，其中V排表示物体排开液体的体积。当物体浸没在液体中时，V排=V物；当物体只有一部分浸没在液体中时，V排四、怎样解物体浮沉条件的应用问题？
轮船总漂浮在水面上，则F浮=G；潜水艇是靠改变自身重力实现浮沉的；密度计工作时总漂浮在液体中，由F浮=G可知，浮力大小不变；热气球是靠改变气球中空气的密度来改变自身的重力实现升降的。
【典型例题复习】
1.2021年3月400米长的集装箱货轮“长赐”号搁浅堵在埃及苏伊士运河的水道上，造成全球贸易混乱。货轮被搁浅（大半身已被淤泥浸没）而不能浮起来，这是因为( )
A.有浮力，但浮力小于重力
B.有浮力，且浮力等于重力
C.货轮底部没有水进入，不产生向上的浮力
D.机器坏了，不产生浮力
2.在一只烧杯内装有密度为的液体A，在一只轻薄透明塑料袋中装有大半袋密度为的液体B，按如图所示方式，用弹簧测力计吊住塑料袋并将塑料袋缓慢浸入液体A，测力计示数一直减小，当示数减为零时（塑料袋不接触杯底），有以下两个判断：（1）若，则袋内液面与袋外液面相平；（2）若，则袋内液面高于袋外液面。这两个判断( )
A.只有（1）正确B.只有（2）正确
C.（1）（2）都正确D.（1）（2）都不正确
3.图示为“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验，其中a是塑料块，b是金属块，它们的重力和体积均不相等。根据图示中实验结果，一定能得出浮力的大小与以下哪个量有关( )
A.物体浸在液体中的深度B.物体浸在液体中的体积
C.液体的密度D.物体的密度
4.某实验小组的同学运用下图器材进行“探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系”的实验。以下情况对他们得出实验结论没有影响的是( )
A.整个实验过程中弹簧测力计没有校零
B.溢水杯中的水没有装满
C.从溢水杯中溢出的水洒了一些在桌上
D.步骤C中石块触碰到了容器底部
5.如图所示，装满水的甲、乙两个相同水槽，放在水平桌面上。甲水槽内放一个质量较小的鸭子A，乙水槽内放一个质量较大的鸭子B，则下列说法正确的是( )
A.甲、乙两水槽底部受到水的压强大小相等
B.鸭子A、B受到浮力大小相等
C.甲、乙两水槽对水平桌面的压强大小不相等
D.鸭子A、B排出水的质量相等
6.一潜水艇从A海域潜行至B海域执行任务，已知A海域和B海域海水的密度关系是，若潜水艇在A海域受到的重力为（含水舱），受到的浮力为，在B海域重力为（含水舱），受到的浮力为，则__________，__________（均选填“”“”或“”）。
7.如图所示，将同一金属块挂在弹簧测力计下，分别浸没在水和酒精两种液体中静止（，）；甲图中弹簧测力计的示数为，乙图中弹簧测力计的示数为。金属块在两种液体中受到的浮力F随浸入液体中的深度h变化图像如图丙所示，a、b相应的倾斜直线与横轴夹角分别为α、β。则甲烧杯中所盛液体为__________；图像丙中__________；金属块密度__________。
答案以及解析
1.答案：C
解析：货轮被搁浅（大半身已被淤泥浸没），即货轮底部没有水进入，不产生向上的压力，只有向下的压力，根据
可知，浮力为零，即不受浮力。故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
2.答案：C
解析：当弹簧测力计的示数为零时
浮力为
重力为
则
故
若，则
即袋内液面与袋外液面相平，故（1）正确；
若，，，则
袋内液面高于袋外液面，故（2）正确。
故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
3.答案：B
解析：A.比较乙、丙两图知，都是a物体，重力和体积都相同，物体浸没在水中，排开水的体积相同，弹簧测力计的示数相同，浮力相同，说明浮力与物体浸在液体中的深度无关，故A不符合题意；
B.比较甲、乙两图知，都是a物体，重力和体积都相同，物体排开水的体积不同，弹簧测力计的示数不相同，浮力不相同，说明浮力与物体浸在液体中的体积有关，故B符合题意；
C.要探究浮力大小与液体的密度是否有关，需要控制物体排开液体的体积相同，改变液体的密度，由图知乙、丙排开液体的体积相同，但液体的密度液相同，不能探究浮力大小与液体的密度是否有关，甲乙丙与丁的液体密度不同，但排开液体的体积也不相同，不能浮力大小与液体的密度是否有关，故C不符合题意；
D.要探究浮力大小与物体的密度是否有关！需要控制液体的密度相同、排开液体的体积相同，改变物体的密度，但由于a、b物体的体积不同，不能控制物体排开液体的体积相同，不能探究浮力大小与物体的密度是否有关，故D不符合题意。
故选B。
4.答案：A
解析：A.整个实验中，弹簧测力计没有校零，则测力计的读数会偏大，但求浮力时，，排开液体所受的重力，所以未调零的测力计，对于浮力及排开液体所受重力的求解无影响，对实验结论无影响，故A符合题意；
B.溢水杯中的水没装满，对浮力的大小无影响，但排开水的重力变小，会造成排开水的重力小于浮力，故B不符合题意；
C.从溢水杯中溢出的水洒了一些在桌上，则排开的水的重力变小，浮力不受到影响，造成排开水的重力小于浮力，故C不符合题意；
D.步骤C中石块触碰到了容器底，则石块受到四个力：竖直向下的重力和竖直向上的浮力、拉力和容器底的支持力的作用，处于平衡，此时测力计的示数偏小，所测的浮力偏大，大于排开水的重力，故D不符合题意。
故选A。
5.答案：A
解析：A.甲、乙两个完全相同的水槽装满了水，玩具鸭放入后水的深度h仍然相同，根据可知，水对水槽底的压强相等，故A正确；
B.由于鸭子漂浮，浮力等于鸭子的重力，由于鸭子A的质量较小，重力小，受到的浮力也小，故B错误；
C.由于鸭子漂浮，根据漂浮条件和阿基米德原理可知
即鸭子的重力与溢出水的重力相等，则整个装置的重力是相同的，对桌面的压力也是相同的，由可知，甲、乙两水槽对水平桌面的压强大小相等，故C错误；
D.由于鸭子漂浮，鸭子的重力与溢出水的重力相等，由于鸭子A的质量小于鸭子B的质量，根据可知，鸭子A的重力小于鸭子B的重力，所以鸭子A排开水的重力小于鸭子B排开水的重力，由可知，鸭子A排开水的质量小于鸭子B排开水的质量，故D错误。
故选A。
6.答案：<；<
解析：潜水艇从A海域潜行至B海域时，潜水艇处于悬浮状态，排开水的体积等于潜水艇的体积，且排开水的体积保持不变，根据
因为，所以潜水艇在A海域受到的浮力小于在B海域受到的浮力为；潜水艇在A海域潜和B海域时都处于悬浮状态，浮力等于重力，所以在A海域受到的重力小于在B海域受到的重力。
7.答案：酒精；5:4；
解析：金属块在甲液体中受到的浮力为
在乙液体中受到的浮力为
则，又因为金属块浸没在两种液体中，排开液体的体积相同，由可知，甲液体的密度小于乙液体的密度，即甲烧杯中所盛液体为酒精，所以a、b分别对应酒精和水。
物体浸没在液体中受到浮力、重力、拉力作用，其关系为
浸没在酒精中
①
浸没在水中
②
由①②联立解得：，，所以
由图乙可知
由公式
可知，金属块密度为
图示
受力面
深度
压强
压力
原因
前、后
相等
相等
F前=F后，二者是一对平衡力
液体（或气体）对浸在其中的物体产生的向上的压力差
左、右
相等
相等
F左=F右，二者是一对平衡力
上、下
h上p上F上F下－F上
上浮
下沉
悬浮
漂浮
沉底
应用
原理和特点
木船
物体的密度小于液体的密度，可以漂浮在液体的表面上，做成空心的以增大可利用的浮力
轮船
物体的密度大于液体的密度，做成空心的可以漂浮在液体的表面上，也增大了可以利用的浮力；轮船载重大小用排水量表示，指轮船按照设计要求满载货物时排开水的质量
潜水艇
通过水舱吸水和排水的方式改变自身重力来实现上浮和下沉
气球和飞艇
靠充入密度小于空气密度的气体（如热空气、氢气及氦气等）来工作
密度计
根据物体漂浮时的受力平衡及阿基米德原理制成，用来测定液体密度的仪器；液面所对密度计刻度越靠下，液体密度越大。