2020中考物理复习专题讲座：5.阿基米德原理、浮力的计算与应用

七步教学法学案2020中考物理复习专题讲座------阿基米德原理、浮力的计算与应用专业，才能做得更好！本次主题2020中考物理复习专题讲座------阿基米德原理、浮力的计算与应用本次课涉及知识点罗列1、了解浮力产生的原因。2、理解阿基米德原理及应用。3、根据阿基米德原理推出求浮力的公式，会用浮力公式解题。4、了解物体的浮沉条件，并会利用浮沉条件解题。同学们，对于浮力这一单元我们还记得一些吧，这一章的特点很明显，从书本上看内容不多也不难，但从近几年的中考试卷来看，本章为必考内容，而且所占的分值还不少，题型为多样化，如果把阿基米德原理实验作为实验探究题来考查，分值在5--8分，也有的地区把浮力的计算作为计算题或压轴题，这样本单元所占的分值比例应该在8---10分；可见，把握好浮力的相关知识点，对于我们广大考生相当重要，如果我们只停留在课本的知识体系中，考试可能会丢分。下面我们用七步教学法来为大家梳理本章的知识点与考点，以助力大家轻松应对浮力问题的考查。特别说明：烦请各位老师，在把本学案打印给学生之前，删除答案部分，谢谢。一、基础点睛1、浮力的定义：浸在液体中物体，所受到的向上托起的力叫浮力。（请注意浸在与浸没的区别）。物体在液体、气体中都会受到浮力。2、浮力产生的原因：浸在液体或气体中的物体，上下表面受到的压力肯定不同，就是由于物体上下表面受到得到压力差，对物体产生了一个向上托起的力，这就是浮力产生的原因。如右图所示，方块体上下表面处在水中的深度不同，受到的压力不同，就会产生一个向上的压力差，这个压力差就是浮力产生的原因。要注意的是：（1）有些物体浸在水中，但上表面在水外，浮力就是下表面受到的向上的压力。（2）圆柱体埋在水中（如电线杆）、大底朝下的园台体与容器的底部紧密接触，底部不进水时，都是不受到浮力的。如右图所示，石蜡快与容器底部紧密接触，水进不去，不受到浮力，因此石蜡快在水中不会上浮。3、直接测量浮力的大小：如右图所示，利用弹簧测力计可以直接测量浮力的大小，同时可以看出，物体排开液体的体积越大，所受到的浮力就会越大，同一个物体浸入在不同的液体中时，受到的浮力也不同，下面由阿基米德原理实验装置可以探究出浮力的大小究竟等于什么。4、阿基米德原理：在右图中用图1的示数减去图3的示数，就是金属块在水中受到的浮力，再用图4的示数减去图2的示数，就是金属块排开液体的重力，由此可见，浸在液体中的物体，所受到浮力等于物体排开的液体所受到的重力，这就是阿基米德原理。5、求浮力的公式：上面的探讨中我们了解了阿基米德原理，知道了浮力等于什么，那么，浮力如何来计算呢？我们必须推出用来求浮力的公式。我们要明确的是，浮力的大小等于物体排开液体的重力，那么排开液体的重力就应该等于排开液体的质量乘以g，于是浮力的公式就显而易见：F=G排=Vρg,式中的V表示物体排开液体的体积，单位是m3，ρ表示液体的密度，单位是kg/m3，这样，F的单位自然就是N，于是，浮力的公式就推出来啦，我们要会利用浮力公式进行最基本的运算。6、物体的浮沉条件及其运用：浸没在液体中的物体，受到了重力和浮力，它究竟是上浮还是下沉呢？比较这两个力的大小就会明白。由图可知，物体的浮沉可以归纳为：当F大于G时，物体会上浮；当F等于G时物体会悬浮；当F小于G时，物体会下沉，同学们可要记住了。物体的浮沉条件在实际当中运用比较广泛，例如：（1）、农民在春天育秧苗时，需要选出饱满的稻子作为种子，就采取泥水选种，使泥水的密度变大。浮力大于瘪谷的重力，让瘪谷漂浮，饱满的种子下沉，这样就可以分离开来。（2）、氢气球就是利用空气的浮力大于气球的重力，让气球升空。关于浮力在实际中的应用例子较多，大家再思考吧，一定要让我们学的物理知识与生活实际相结合哟。二、夯实小练：同学们，上面给你们讲解了本讲的基础知识点，大家知道了阿基米德原理及计算浮力的公式，并了解了物体的浮沉条件，你是否能够把握透彻了呢？来上几题，我们来小练一把吧。1、在一支平底试管内装入适量铁砂，先后放入装有甲、乙两种不同液体的烧杯里，如图所示。下列说法正确的是（）A、试管在甲液体中受到的浮力较大B、试管在乙液体中受到的浮力较大C、装甲液体的烧杯底部所受液体压强较大D、装乙液体的烧杯底部所受液体压强较大答案：D；解析：A、B、由图知：同一支试管，在两种液体中都是漂浮的，所以受到的浮力都等于它的重力而相等。此两选项均错误；C、D、由图知：浮力相同时，试管排开甲液体的体积较大，由公式ρ液＝F浮gV排知，所以甲液体的密度较小；已知两种液体的深度相同，ρ甲＜ρ乙，由公式p＝ρgh知：甲液体对烧杯底部的压强较小，乙液体对容器底部的压强较大。所以选项C错误，选项D正确。2.体积相同的铅球、铜块和木块，浸在液体中的情况如图所示，比较它们受到的浮力大小，正确的是（）A.铅球受到的浮力最大B.木块受到的浮力最大C.铜块受到的浮力最大D.他们受到的浮力一样大答案：D；解析：由图可知，铅球、铜块和木块均浸没在同种液体中，因物体浸没时排开液体的体积相等，所以，体积相同的铅球、铜块和木块排开液体的体积相等，由F浮＝G排＝ρ液gV排可知，它们受到的浮力一样大。3、如图所示，在水平桌面上有甲乙两个相同的烧杯，烧杯内分别装有不同的液体，把同一个鸡蛋分别放入甲、乙两杯液体中，鸡蛋在甲杯中漂浮，在乙杯中沉底，两液面相平。关于这一现象，下列说法中正确的是（）A.甲杯中的液体密度小于乙杯中的液体密度B.甲杯中的鸡蛋排开液体的重力大于乙杯中的鸡蛋排开液体的重力C.甲杯中的液体对杯底的压强等于乙杯中的液体对杯底的压强D.甲乙两个烧杯对水平桌面的压强相等答案：B；解析：（1）由图可知，鸡蛋在甲、乙两杯中分别处于漂浮和下沉状态，物体漂浮或悬浮时，受到的浮力和自身的重力相等；物体下沉时，浮力要小于重力，故鸡蛋在甲中受到的浮力大于在乙中受到的浮力，根据阿基米德原理知：鸡蛋排开甲液体的重力大于乙杯中的鸡蛋排开液体的重力，故B正确；（2）ρ甲＞ρ物时物体漂浮，ρ乙＜ρ物时物体下沉，故甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度，两杯中液面相平，由p＝ρgh可知，甲杯底压强大于乙杯底压强，故AC错误。（3）因为鸡蛋在甲中漂浮，乙中下沉，V排甲＜V排乙，又因为两液面相平，液体的体积与排开液体的体积之和相同；所以甲液体的体积大于乙液体的体积，由（2）知ρ甲＞ρ乙根据m＝ρV知，m甲＞m乙，G甲＞G乙甲乙两个烧杯对水平桌面的压力：F＝G液体＋G鸡蛋＋G容器所以F甲＞F乙，根据p＝FS知，甲烧杯对水平桌面的压强大于乙烧杯对水平面的压强，故D错误。4、在木棒的一端缠绕一些铜丝做成简易密度计，将其放入盛有不同液体的烧杯中，它会竖直立在液体中，由观察到的现象可以判断，下列烧杯中的液体密度最大的是（）A.AB.BC.CD.D答案：C；解析：因为同一个密度计放在A、B、C、D液体中都漂浮，根据漂浮条件可知，密度计在A、B、C、D种四液体中受到的浮力都等于密度计受到的重力G，即：F浮A＝F浮B＝浮C＝F浮D＝G，由图知密度计排开液体的体积V排D＞V排B＞V排A＞V排C，由阿基米德原理F浮＝ρ液V排g可知，密度计排开C液体的体积小，所以C液体的密度大，即ρD＜ρB＜ρA＜ρC。三、经典呈现：为了让广大考生对本次课程所涉及到的知识点进一步了解，我们收集了近两年的经典题目，主要是考卷中的压轴题，展示给广大考生，开拓我们的视野，训练我们的发散思维能力，轻松应对考试。1、如图所示，质量相等的A、B、C三个小球，下列说法正确的是（）A.如果三个小球都是空心的则它们的体积可能相等B.如果三个小球都是空心的，则它们所受的浮力大小关系为FA＞FB＞FCC.如果三个小球都是实心的则它们密度大小关系ρA＞ρB＞ρCD.如果三个小球的材料相同，则A，B两球一定是空心的答案;D;解析：A、由题知，三球的质量相等、重力相等，A球漂浮FA＝G、V排A＜VA，B球悬浮FBG、V排B＝VB，受到的浮力相等、排开液体的体积相等，V排A＝V排B所以VA＞VB，三球的体积不能相等，故A错；B、由题知，三球的质量相等、重力相等，A球漂浮F浮A＝G，B球悬浮F浮B＝G，所以AB两球受到的浮力相等，故B错；C、由题知，A球漂浮ρ液＞ρA、B球悬浮ρ液＝ρB、C球沉底ρ液＜ρC，所以三球密度ρA＜ρB＜ρC，故C错；D、由题知，三球的质量相等、重力相等，A球漂浮F浮A＝G、V排A＜VA，B球悬浮F浮B＝G、V排B＝VB，C球下沉F浮C＜G、V排C＝VC，所以AB两球受到的浮力相等，大小等于G；C球受到的浮力小于G，V排A＝V排B＞V排C，VA＞VB＞VC；若三球由同种材料制成，三球质量相等，若C球是实心的，A球和B球一定是空心的，若C球是空心的，A球和B球也一定是空心，故D正确。2、某物理兴趣小组，在测量一个实心小物体的密度时，采用了如下实验操作：首先用天平测出物体的质量m0；然后在小烧杯中装入一定量的水，用天平测出烧杯和水的总质量m1；再用细线将物体系好后，用手提着细线使物体浸没在此烧杯的水中（水无溢出且物体不接触烧杯），此时天平平衡时测量值为m2，如图所示．下列说法正确的是（）A.物体在水中受到的浮力是m0gB.物体在水中受到的浮力是（m2−m1）gC.物体的密度是m0/（m2−m1）ρ水D.物体的密度是m0/(m2−m0)ρ水答案：BC;解析：A、B，实心小物体浸没水中，以烧杯和水以及物体为一整体，设绳子拉力为F拉，平衡后，F左＝F右，即：m1g＋m0g−F拉＝m2g…①；以浸在水中的物体为研究对象有：m0g＝F拉＋F浮…②，①②联立可得：F浮＝（m2−m1）g，故A错误，B正确。C、D，根据阿基米德原理可得：F浮＝ρ水V排g，即物体的体积为：V＝V排＝(m2−m1)ρ水…③，所以物体的密度为：ρ＝m0V，代入③，即：ρ＝m0m2−m1ρ水，故C正确，D错误。3、为了直观验证阿基米德原理，实验装置如图所示，把弹簧测力计上端固定在铁架台上，用粗铁丝做一个框，挂在弹簧测力计挂钩上。在粗铁丝框上端悬吊一个金属块，下端放一小杯。在金属块的正下方，有一个溢水杯，溢水杯放置在铁架台的支架上，溢水杯跟金属块、粗铁丝都不接触。（1）平稳缓慢地抬高溢水杯支架，使金属块完全浸没入水中（如图甲→乙→丙），在此过程中。弹簧测力计示数：F甲___F乙（选填“大于”、“等于”或“小于”）。（2）再平稳缓慢地降低溢水杯支架，使金属块完全离开水面（如图丁）。可以计算出图丙中金属块所受到的浮力约为_______N，此时浮力的测量数值比真实数值将_______（选填“偏大”或“偏小”）。答案：（1）等于；（2）1.2；偏大。解析：（1）平稳缓慢地抬高溢水杯支架，使金属块完全浸没入水中（如图甲→乙），由阿基米德原理可知，在此过程中甲受到的浮力等于排开液体所受的重力，故F甲＝F乙；（2）由图丙、丁可知，弹簧测力计的分度值，0.2N，图丁G＝4.4N，图丙F示＝3.2N，图丙中金属块所受到的浮力约为：F浮＝G−F示＝4.4N−3.2N＝1.2N；金属块完全离开水面时要带一些小水滴，使重力G测的数值偏大，根据F浮＝G−F示可知，此时浮力的测量数值比真实数值将偏大。4、下列关于浮力的说法正确的是（）A.悬浮在河水中的鱼所受的浮力等于自身重力B.军舰在大海中平稳航行时，所受的浮力大于重力C.鸡蛋放入清水中沉在杯子底部是因为鸡蛋在清水中不受浮力D.阿基米德原理指出物本所受的浮力等于液体的重力答案：A;解析：A．物体悬浮时，在液体中的所受的浮力和自身的重力相等，故A正确；B．军舰在大海中平稳航行时，始终处于漂浮状态，所受的浮力等于重力，故B错误；C．鸡蛋放入清水中沉在杯子底部，是因为鸡蛋受到的浮力小于自身的重力，故C错误；D．阿基米德原理说明物体所受浮力大小等于排开液体所受的重力，而不是等于液体的重力，故D错误。四、思维拓展上面我们点出了经典的题型，为了让广大考生检测自己对本次所讲的知识点理解情况，下面列出了几题，让同学们自己去做，拓展我们的思维，看看自己是否能够把握经典的题型，这对完成考卷中的压轴题大有好