10.1浮力

第十章浮力 第1 节 浮力 材考点梳理 一、浮力（F 浮） 1 定义：浸在液体（气体）中的物体，会受到液体（气体）竖直向上的托力，这个托力就叫做浮力。 2 方向：竖直向上。 3 称重法测浮力：F 浮=G－F 示。 （1）G 表示物体在空气中的重力。 （2）F 示表示物体浸在液体中时的弹簧测力计示数。 4 产生原因： （1）浮力是由于液体对物体向上、向下的压力差产生的 （2）表达式：F 浮= F 向上- F 向下。 二、决定浮力大小的因素 1 实验原理：F 浮=G－F 示。 2 实验方法：控制变量法。 3 探究浮力大小与物体浸入液体的体积的关系： （1）方法：控制液体密度不变（用同种液体），改变物体浸入液体中的体积，比较弹簧测力计示数。 （如下图：B） （2）实验现象：弹簧测力计示数示数不同。 （3）实验结论：在同一液体中，物体浸在液体中的的体积越大，浮力越大。 4 探究浮力大小与液体密度的关系： （1）方法：控制物体浸入液体中的体积不变，改变液体密度，比较弹簧测力计示数。（如上图： E） （2）实验现象：弹簧测力计示数示数不同。 （3）实验结论：物体排开液体体积一定时，液体密度越大，浮力越大。 5 探究浮力大小与物体浸没在液体中深度的关系： （1）方法：控制物体浸入液体的体积和液体密度不变，改变物体浸没的深度，比较弹簧测力计示数。 （如上图：D） （2）实验现象：弹簧测力计示数示数相同。 （3）实验结论：浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。 6 实验结论： 物体在液体中所受浮力的大小，只跟它浸在液体中的体积和液体密度有关。与浸没深度无关。 重难点突破 1．（2023 天津）小华利用饮料瓶完成了如图所示的实验，可以证明大气压存在的是（ ） ． 瓶子悬空水不流出 B． 水从侧孔喷出 ． 用手弹开纸片 D． 将瓶按入水中感到费力 2．（2023 江西）【探究名称】探究浮力大小与物体的形状是否有关 【问题】某同学探究完浮力大小与液体密度和物体排开液体体积的关系后，还想知道浮力大小是否与物体 的形状有关。于是，该同学进行了如下探究。 【证据】该同学用一块橡皮泥（不吸水）、一个弹簧测力计、烧杯、水和细线，按如下步骤进行实验。 ①如图所示，用弹簧测力计测出橡皮泥的重力为 ； ②如图b 所示，将橡皮泥捏成实心长方体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数； ③如图所示，将同一块橡皮泥捏成实心圆柱体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数； ④如图d 所示，将同一块橡皮泥捏成实心球体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数。 【解释】 （1）图b 中橡皮泥受到的浮力大小为 ； （2）由以上实验可知，浮力大小与物体的形状 ； 【交流】 （3）本实验在其它因素都相同的前提下，只改变物体的形状来进行探究。在物理学中，这种研究方法称 为 ； （4）在第④步实验中，将橡皮泥从图d 位置向下移放到图e 位置时，深度增加，橡皮泥所受浮力大小 （选填“变大”“变小”或“不变”），说明浮力大小与 无关； （5）若用刻度尺和弹性较好的橡皮筋来替代弹簧测力计，能否完成本实验的探究？ 3．（2023 广东）在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中； （1）观察弹簧测力计的零刻度线、 和分度值；调零时，弹簧测力计应在 （选填“竖直”或 “水平”）方向上调零； （2）如题图甲所示，在弹簧测力计下悬挂一个高为6m 的长方体物块（可塑），测出重力，将它缓慢浸入 水中，记录悬停在、B、、D、E 这五个位置弹簧测力计的示数和深度，请根据实验数据，在图乙中画出物 块所受浮力F 浮随变化的图像； （3）分析图像可知：浸没前，增加，F 浮 ；浸没后，增加，F 浮 ；（均选填“变大”“变小” 或“不变”） （4）若把此物块捏成高为6m 的圆锥体，重复上述实验。两次实验所得的F 浮随变化的图像 （选填 “相同”或“不同”）； （5）若继续探究浮力的大小与液体密度的关系，还需添加一种材料： 。 4．（2023 湖北随州）实验课上，老师和同学们测量盐水的密度，他们用弹簧测力计、烧杯、水（密度用ρ 水表示）、金属块、盐水以及不吸水的细线等器材完成了图中实验。 （1）要测量金属块浸没在水中的浮力，合理的测量顺序是_________（选填“①→②”或“②→①”）； （2）计算金属块浸没在水中的浮力F=_________； （3）完成图中各项实验后分析可知：金属块的浮力大小与_________（选填“液体密度”或“金属密 度”）有关； （4）请推导出盐水的密度表达式ρ 盐水=_________（用F1、F2、F3、ρ 水表示）。 参考答 1【答】 【解析】．由于大气压的作用，瓶子内的水不会流出，证明了大气压的存在，故符合题意； B．水从杯子侧面小孔中喷出，说明液体中左右方向也有压强，故B 不符合题意； ．用手弹开纸片，钢球由于具有惯性，不与纸片一起飞出，故不符合题意； D．将瓶按入水中感到费力，是瓶在水中受到浮力，故D 不符合题意。 故选。 2【答】 4 2 无关 控制变量法 不变 深度 能 【解析】[1]由图可知，弹簧测力计的所示是4，所以橡皮泥的重力为4。 （1）[2]由图b 可知，弹簧测力计的示数是2，橡皮泥受到的浮力F 浮=G-Fb=4-2=2 （2）[3]由实验现象可知，同一块橡皮泥捏成不同形状物体浸没在水中，弹簧测力计的示数相同，由称重 法可知浮力相同，说明浮力的大小与物体的形状无关。 （3）[4]探究浮力的大小与物体的形状的关系，保持其它因素都相同，只改变物体的形状，用到控制变量 法。 （4）[5][6]在第④步实验中，将橡皮泥从图d 位置向下移放到图e 位置时，深度增加，排开水的体积不变， 由阿基米德原理可知浮力大小不变，说明浮力大小与深度无关。 （5）[7]用刻度尺和弹性较好的橡皮筋来替代弹簧测力计，用橡皮筋吊着橡皮泥浸入水中，记录橡皮筋的 长度，比较每次橡皮筋的长度可以知道拉力的大小，从而比较浮力的大小，能完成本实验的探究。 3【答】 量程 竖直 见解析 变大 不变 不相同 酒精 【解析】（1）[1][2]使用弹簧测力计前，应该先观察弹簧测力计的零刻度线、量程和分度值；调零时，应 该在竖直方向下拉动弹簧测力计，防止卡壳。 （2）[3]由甲图可得，物块重力G=10，当物块慢慢浸入水中时，在竖直方向上只受竖直向上的拉力，浮力 和竖直向下的重力作用，即 ，当浸入水中深度为2m 时，此时弹簧测力计的示数为08，则浮力 为 ，同理，当深度为4m 和6m 时，浮力分别为04 和06；当物块完全浸入 水中后，根据 随着浸入水中的深度增加，排开水的体积保持不变，所以浮力大小保持不变，如图所示 （3）[4]分析图像可知，物块浸没前，根据 ，深度增加，物块排开水的体积增加，浮 力变大。[5]物块浸没后，根据 ，深度增加，物块排开水的体积等于物块的体积，此时排开水 的体积保持不变，浮力大小不变。 （4）[6]若把此物块捏成高为6m 的圆锥体，物块的高度和体积不变，但物块在浸入水中的过程中，排开水 的体积增加的速率变小，最后浸没水中时浮力依然会保持不变，故两次实验所得的F 浮随变化的图像会不 相同。 （5）[7]若继续探究浮力的大小与液体密度的关系，只需要增加密度不等于水的液体，重复上述实验，形 成对比数据。 4【答】（1）①→② （2）1 3 （3）液体密度 【解析】（1）要测量金属块浸没在水中的浮力，先测量金属块的重力,在测量金属块浸没在水中弹簧测力 计的示数，合理的测量顺序是①→②。 （2）计算金属块浸没在水中的浮力为F=G-F 示= F1-F2=45-32=13 （3）如图所示，改变了金属块浸没入液体的密度，故金属块的浮力大小与液体密度有关。 （4）在水中金属块受到的浮力为F 浮水=F1-F2，在盐水中金属块受到的浮力为F 浮盐水=F1-F3，因为金属块都 是浸没在两种液体之中，排开液体的体积和金属块的体积相同，即V=V 排，根据公式F 浮=ρ 液gV 排可知 ，则盐水的密度为 。