（河北专版）2020中考物理复习方案 第四单元 力学 第11课时 浮力的四种计算方法 浮力的相关实验

第11课时浮力的四种计算方法浮力的相关实验考点梳理夯实基础考向探究逐个击破考点一浮力定义浸在液体(气体)中的物体受到液体(气体)对它的力产生原因如图所示,液体(气体)对物体上、下表面的压力不相等,并且向上的压力向下的压力,即为浮力。即F浮==p向上S-p向下S向上大于压力差F向上-F向下考点梳理夯实基础考向探究逐个击破（续表）测量用弹簧测力计测出物体的重力G,将物体悬挂在弹簧测力计下,浸在液体中,记下弹簧测力计的示数F示,则物体受到的浮力F浮=决定因素物体在液体中所受浮力的大小,跟它浸在液体中的和有关。物体浸在液体中的体积越大、液体密度越大,物体所受浮力就越G-F示体积液体密度大考点梳理夯实基础考向探究逐个击破[点拨](1)浸入液体中的物体不一定受到液体对它的浮力,例如深入泥底的柱状桥墩或水里打的木桩等。(2)物体浸入水中的过程中,F示-h与F浮-h的图像分别如图11-1甲、乙所示。图11-1考点梳理夯实基础考向探究逐个击破考点二阿基米德原理浮力的大小等于什么操作过程所测量空小桶重力G0、物体重力G、物体浸没后弹簧测力计示数F、排开水和小桶总重力G1分析归纳物体受到的浮力F浮=;排开水的重力G排=。对比二者大小得出实验结论G-FG1-G0考点梳理夯实基础考向探究逐个击破（续表）注意事项溢水杯中水要,若水面低于溢水口,则测出的G排将F浮,得不到正确结论实验结论浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于表达式F浮=G排=m排g=说明液体对物体的浮力大小与液体的、物体有关,而与物体的质量、体积、重力、形状、浸没的深度等均无关装满小于排开液体所受的重力ρ液V排g密度排开液体的体积考点梳理夯实基础考向探究逐个击破[总结]计算浮力的四种方法:(1)原因法:F浮=F向上-F向下。(2)阿基米德原理法:F浮=G排=ρ液V排g。(3)称重法:F浮=G-F示。(4)平衡法:F浮=G物。(只适用于悬浮或漂浮状态)考点梳理夯实基础考向探究逐个击破探究一称重法与阿基米德原理法结合1.[2019·张家口二模]如图11-2甲所示,此时弹簧测力计示数为5N;如图乙所示,小球一半浸在水中,此时弹簧测力计示数为2N。则小球受到的浮力为N,小球的体积为cm3(g取10N/kg)。剪断悬吊小球的细线,小球在水中稳定时应处于(选填“下沉”“悬浮”或“漂浮”)状态。图11-2考点梳理夯实基础考向探究逐个击破[答案]3600漂浮[解析]小球受到的浮力F浮=G-F示=5N-2N=3N。此时排开水的体积V排=𝐹浮𝜌水𝑔=3N1×103kg/m3×10N/kg=3×10-4m3,小球的体积V=2V排=2×3×10-4m3=6×10-4m3=600cm3。小球的质量m=𝐺𝑔=5N10N/kg=0.5kg,小球的密度ρ=𝑚𝑉=0.5kg6×10-4m3≈0.83×103kg/m3,小球的密度小于水的密度,所以剪断细绳后,小球将漂浮在水面上。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破2.如图11-3甲所示,在弹簧测力计下挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,圆柱体浸没后继续下降,直到圆柱体底面与烧杯底部接触为止。如图乙所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计示数F随圆柱体下降高度h变化的图像。(g取10N/kg)(1)分析图像可知,圆柱体重力是N。图11-3[答案](1)12[解析](1)当h=0cm时,弹簧测力计示数为12N,此时圆柱体处于空气中,G=F拉=12N。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破2.如图11-3甲所示,在弹簧测力计下挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,圆柱体浸没后继续下降,直到圆柱体底面与烧杯底部接触为止。如图乙所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计示数F随圆柱体下降高度h变化的图像。(g取10N/kg)(2)圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是N。图11-3[答案](2)8[解析](2)从h=7cm开始,弹簧测力计示数不变,说明此时圆柱体已经浸没在水中,F浮=G-F拉'=12N-4N=8N。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破2.如图11-3甲所示,在弹簧测力计下挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,圆柱体浸没后继续下降,直到圆柱体底面与烧杯底部接触为止。如图乙所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计示数F随圆柱体下降高度h变化的图像。(g取10N/kg)(3)圆柱体的体积是m3。图11-3[答案](3)8×10-4[解析](3)由F浮=ρ水V排g得,圆柱体的体积V=V排=𝐹浮𝜌水𝑔=8N1.0×103kg/m3×10N/kg=8×10-4m3。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破2.如图11-3甲所示,在弹簧测力计下挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,圆柱体浸没后继续下降,直到圆柱体底面与烧杯底部接触为止。如图乙所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计示数F随圆柱体下降高度h变化的图像。(g取10N/kg)(4)圆柱体的密度是kg/m3。图11-3[答案](4)1.5×103[解析](4)圆柱体的质量m=𝐺𝑔=12N10N/kg=1.2kg,圆柱体的密度ρ=𝑚𝑉=1.2kg8×10-4m3=1.5×103kg/m3。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破2.如图11-3甲所示,在弹簧测力计下挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,圆柱体浸没后继续下降,直到圆柱体底面与烧杯底部接触为止。如图乙所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计示数F随圆柱体下降高度h变化的图像。(g取10N/kg)(5)分析图像BC段,可得结论:物体浸没在液体之前,浸入液体的深度越深,受到的浮力越(选填“大”或“小”)。(6)分析图像CD段,可得结论________________________________________________________________________________________________。图11-3大物体浸没在液体中后,受到的浮力大小不变(或物体浸没在液体中后,物体所受的浮力与物体浸入的深度无关)考点梳理夯实基础考向探究逐个击破探究二原因法与阿基米德原理法结合3.如图11-4,所示有一个体积是2dm3的正方体浸没在水中,其下表面受到水向上的压力是30N,则正方体上表面受到水向下的压力是N。如果把正方体继续向下压,让它下表面受到的压力为40N,则它上表面受到的压力是N。(g取10N/kg)图11-4考点梳理夯实基础考向探究逐个击破[答案]1020[解析]因为正方体浸没于水中,所以V排=V=2dm3=2×10-3m3,正方体所受浮力F浮=G排=ρ水V排g=1×103kg/m3×2×10-3m3×10N/kg=20N;因为F浮=F向上-F向下,所以正方体上表面受到水向下的压力F向下=F向上-F浮=30N-20N=10N。把正方体继续向下压,让它下表面受到的压力为40N,正方体排开水的体积不变,浮力不变,则它上表面受到的压力F向下'=F向上'-F浮=40N-20N=20N。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破4.(多选)重为10N、棱长为10cm的一正方体金属块放入盛有水的平底玻璃杯中,金属块上表面到水面距离为10cm,假设金属块下表面与杯底紧密接触无空隙。水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg。下列描述正确的是()A.金属块所受浮力为1NB.金属块对杯底的压力为20NC.金属块所受浮力为零D.金属块排开水的重力为1N考点梳理夯实基础考向探究逐个击破[答案]BC[解析]金属块下表面与杯底紧密接触无空隙,说明水对金属块没有向上的压力,根据浮力产生的原因F浮=F向上-F向下知,金属块不受浮力,A错误,C正确。金属块在水中不受浮力,受重力、水对它向下的压力、杯底向上的支持力而处于平衡状态,水对它向下的压力F压=ρ水ghS=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m×(0.1m)2=10N,则杯底对金属块向上的支持力为F支=G+F压=10N+10N=20N;因为金属块对杯底的压力和杯底对金属块的支持力是一对相互作用力,大小相等,所以金属块对杯底的压力为20N,B正确。金属块排开水的重力为G排=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.1m)3=10N,D错误。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破探究三平衡法与阿基米德原理法结合5.我国自主设计建造的第一艘航母001A已经顺利下水,航母的总质量为6.5×104t,当航母漂浮在水面上时,受到的浮力是N,此时航母排开水的体积为m3。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)[答案]6.5×1086.5×104[解析]航母漂浮在水面上时,受到的浮力等于其重力,F浮=G=mg=6.5×104×103kg×10N/kg=6.5×108N;此时航母排开水的体积为V排=𝐹浮𝜌水𝑔=6.5×108N1.0×103kg/m3×10N/kg=6.5×104m3。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破6.小西同学将一只鸡蛋浸没在水中,鸡蛋排开水的质量是0.05kg,此时鸡蛋受到的浮力是N。她又将这只鸡蛋分别放在甲、乙两个装有不同液体的烧杯中,鸡蛋静止时的情景如图11-5所示,则可以判断甲、乙两杯液体的密度ρ甲(选填“”“”或“=”)ρ乙。图11-5考点梳理夯实基础考向探究逐个击破[答案]0.5[解析]由阿基米德原理可得,鸡蛋受到的浮力F浮=G排=m排g=0.05kg×10N/kg=0.5N。图甲中,鸡蛋悬浮,则ρ鸡蛋=ρ甲;图乙中,鸡蛋漂浮,则ρ鸡蛋ρ乙,所以ρ甲ρ乙。实验突破素养提升真题回顾把握考向突破一探究浮力的大小跟哪些因素有关【设计和进行实验】1.测量浮力的原理:称重法,即F浮=G-F。2.实验方法:控制变量法[探究浮力大小与物体排开液体体积的关系、探究浮力大小与液体密度的关系、探究浮力大小与物体浸入液体深度的关系(无关)]。3.选用不同液体进行多次实验:因为一次实验具有偶然性,需要得出普遍规律。实验突破素养提升真题回顾把握考向【数据处理和分析】4.设计实验记录表格(如下表所示)并绘制F-h图像(如图11-6所示),分析可得出:物体在液体中所受浮力的大小,跟它排开液体的体积有关,跟液体的密度有关,物体排开液体的体积越大,液体的密度越大,物体所受的浮力就越大。物体的重力/N物体浸没在水中弹簧测力计示数/N物体一半体积浸入水中弹簧测力计示数/N物体浸没在盐水中弹簧测力计示数/N物体浸没在水中时所受浮力/N物体一半体积浸入水中时所受浮力/N物体浸没在盐水中时所受浮力/N图11-6实验突破素养提升真题回顾把握考向【交流、反思与评估】5.正确理解F-h图像(如图11-6所示),通过图像可求物体的重力、浮力、密度、高度等。图11-6实验突破素养提升真题回顾把握考向例1在“探究影响浮力大小因素”的实验中,一组同学提出了4种猜想。小华:浮力大小与液体密度有关;小红:浮力大小与物体浸入液体的体积有关;冬冬:浮力大小与物体所受的重力有关;玲玲:浮力大小与物体的形状有关。他们找来了体积相同的A、B两块实心物块、弹簧测力计、一杯水、一杯盐水、细绳等仪器,按照图11-7所示的方法规范地完成了实验,记录了如下表所示的实验数据。图11-7实验突破素养提升真题回顾把握考向实验次数物块物块重力/N液体密度/(g·cm-3)物块浸在液体中的体积/cm3弹簧测力计的示数/N1A51.0204.82A51.0604.43A51.01004.04A51.2100Δ5B31.21001.8实验突破素养提升真题回顾把握考向观察表中数据,回答下列问题:(1)根据表格中实验数据,可知物块A浸在液体中的体积为60cm3时,物块A所受浮力大小为N;表格中标有“Δ”的位置的数据应该是。[答案](1)0.63.8[解析](1)根据题表中实验数据可知物块A浸在液体中的体积为60cm3时,A所受浮力大小为0.6N;液体密度为1.0g/cm3且物体浸入液体中的体积为100cm3时,物体所受浮力为1N,由F浮=ρ液gV排得,当液体密度为1.2g/cm3且物体浸入液体中的体积为100cm3时,物体受到的浮力为1.2