四、浮力

第2課時　阿基米德原理及應(yīng)用

知識點(diǎn)

1　探究阿基米德原理

1.如圖10-4-12所示,在水桶中裝滿水,用手把空的飲料罐緩慢地按入水中,在飲料罐浸沒之前,越往下按感覺需要用的力越大,說明浮力越　　　,同時觀察到溢出的水　　　　,這個實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象啟示我們,浮力的大小可能與　　　　　　　　有關(guān).為了驗(yàn)證這個猜想,我們可以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分別測出物體受到的　　　　　和　　　　　　　　進(jìn)行比較.圖10-4-12

2.某同學(xué)在探究“浮力的大小與排開液體所受重力的關(guān)系”時,做了如圖10-4-13所示的實(shí)驗(yàn).根據(jù)要求完成下列探究過程:

圖10-4-13

(1)石塊的重力G=　　　　N.(2)石塊浸在水中后測力計(jì)的示數(shù)G＇=　　　N,由此可得,石塊所受浮力F浮=　　　　N.(3)石塊排開水所受到的重力G排=　　　　N.(4)比較F浮和G排的大小,可以發(fā)現(xiàn)F浮　　　　G排.(5)由上述實(shí)驗(yàn)可得浸在液體中的物體所受的浮力,大小等于被它排開的液體所受的　　　　,這就是著名的　　　　　　　原理,用公式表示為.知識點(diǎn)

2　阿基米德原理的理解及應(yīng)用

3.對阿基米德原理的理解,下列說法中正確的是()

A.浸入液體中的物體,受到的浮力大小只和物體的體積有關(guān)

B.浸沒在液體中的物體,在液體中的深度越大,受到的浮力越大

C.阿基米德原理也適用于氣體

D.浸沒在液體中的物體,受到的浮力與物體的形狀有關(guān)

4.在“阿基米德解開王冠之謎”的故事中,若王冠在空氣中稱量時彈簧測力計(jì)的示數(shù)為5

N,浸沒在水中稱量時示數(shù)為4.7

N,則這頂王冠浸沒在水中所受的浮力為　　　　N,它排開的水重　　　　N.5.把一個重10

N的巖石塊浸在水中時,排開水的質(zhì)量是400

g,它排開水的重力是　　　　N,受到的浮力是　　　　N.(g取10

N/kg)

6.體積為2

dm3、密度為2.7×103

kg/m3的鋁塊,將它的一半浸入水中,鋁塊受到的浮力是　N.(g取10

N/kg)

7.將一個物體掛在彈簧測力計(jì)上,靜止時彈簧測力計(jì)的示數(shù)為4.5

N,將物體浸沒到某種液體中靜止時,彈簧測力計(jì)的指針恰好回到了零刻線,則此時物體受到的浮力為　　　　N,排開液體的質(zhì)量為.(g取10

N/kg)

8.一個鐵塊的質(zhì)量是158

g,求:(ρ鐵=7.9×103

kg/m3,g取10

N/kg)

(1)鐵塊的體積.(2)當(dāng)鐵塊浸沒在水中時,鐵塊受到的浮力.9.甲、乙、丙、丁是四個體積、形狀相同而材料不同的小球,把它們投入水中靜止后的情況如圖10-4-14所示.它們中所受浮力最小的是()

圖10-4-14

A.甲　　　B.乙　　　C.丙　　　D.丁

10.將重力相等的實(shí)心銅球、鐵球、鋁球(ρ銅>ρ鐵>ρ鋁)浸沒在水中,它們受到的浮力

()

A.相等

B.銅球最大

C.鋁球最大

D.鐵球最大

11.甲、乙兩物體的質(zhì)量之比為5∶3,密度之比為10∶3,若將它們浸沒在同種液體中,則它們受到的浮力之比為

()

A.5∶3

B.10∶3

C.2∶1

D.1∶2

12.某同學(xué)按如圖10-4-15所示的實(shí)驗(yàn)步驟探究“浮力的大小與排開液體所受重力的關(guān)系”,下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)過程的描述中錯誤的是

()

圖10-4-15

A.通過丙、丁兩圖可以測出物體排開水所受的重力

B.圖甲中的溢水杯一定要裝滿水

C.按照如圖所示的步驟實(shí)驗(yàn),會導(dǎo)致測得的排開水所受的重力偏大

D.選用其他液體、更換不同的物體多次實(shí)驗(yàn),尋求普遍規(guī)律

13.將重力為2

N的物體,放入盛有水的溢水杯中,從杯中溢出0.5

N的水,則物體受到的浮力

()

A.一定為2.5

N

B.一定為0.5

N

C.可能為0.4

N

D.可能為0.5

N

14.在空氣中用彈簧測力計(jì)稱得某物體的重力是15

N,浸沒在水中稱量時,彈簧測力計(jì)的示數(shù)是10

N.該物體在水中受到的浮力大小是　N,?該物體的體積為

m3.該物體的密度

為　　　　kg/m3.(g取10

N/kg)

15.在游泳池中游泳時,有的人會有這樣的體驗(yàn):當(dāng)人站立在水中且身體將要浸沒時,池底對腳的支持力幾乎為零.假如一名重490

N的同學(xué)正在體驗(yàn)這種感覺,此時他受到的浮力約為

N,排開水的體積約為　　　　m3.(g取10

N/kg)

16.[2019·臺州]

如圖10-4-16所示是探究“影響浮力大小因素”的實(shí)驗(yàn).圖10-4-16

(1)圖丁中圓柱體所受浮力為　　　　N.(2)換用飽和食鹽水或酒精重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),可以探究浮力大小與　　　　　　　　的關(guān)系.(3)要探究浮力大小和排開液體的重力的關(guān)系,還應(yīng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是

.17.如圖10-4-17所示,在彈簧測力計(jì)下懸掛一物體,在空氣中稱量時彈簧測力計(jì)的示數(shù)為6

N,當(dāng)物體浸沒在水中時,彈簧測力計(jì)的示數(shù)為4

N,g取10

N/kg.求:

(1)物體浸沒在水中受到的浮力F浮.(2)物體浸沒時排開水的體積V和物體的密度ρ.(3)若將該物體浸沒在某種液體中,彈簧測力計(jì)的示數(shù)為4.4

N,則該液體的密度為多大.圖10-4-17

18.[2020·深圳]

如圖10-4-18所示,放在水平桌面上的溢水杯盛滿水,用彈簧測力計(jì)掛一個實(shí)心鐵塊,示數(shù)為F1;將鐵塊緩慢浸沒水中(未接觸溢水杯),溢出的水流入小燒杯,彈簧測力計(jì)的示數(shù)為F2.下列判斷正確的是

()

圖10-4-18

A.水對溢水杯底部的壓強(qiáng)p甲

B.溢水杯對桌面的壓力F甲

C.鐵塊受到的浮力F浮=F2-F1

D.小燒杯中水的重力G=F1-F2

1.大　越多　排開液體的重力　浮力

排開液體所受的重力

2.(1)3(2)1.6　1.4(3)1.4(4)=

(5)重力　阿基米德　F浮=G排液

3.C

4.0.3　0.3

5.4　4

6.10　[解析]鋁塊受到的浮力等于它排開水的重力,所以F浮=ρ水gV排=1.0×

kg/m3××2×10-3

m3×10

N/kg=10

N.7.4.5　0.45

kg

8.(1)V鐵===20

cm3=2×10-5

m3.(2)鐵塊浸沒在水中時,V排=V鐵=2×10-5

m3,鐵塊受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103

kg/m3×

N/kg×2×10-5m3=0.2

N.9.A　[解析]

由圖可以看出,甲浸在水中的體積最小,即排開水的體積最小,由阿基米德原理可知,甲受到的浮力最小.10.C　[解析]

由題意可知,m銅=m鐵=m鋁,ρ銅>ρ鐵>ρ鋁,由ρ=可得,V=,因此,V銅

甲、乙兩物體的體積之比為=×=×=.浸沒后物體排開液體的體積與物體的體積相等,它們受到的浮力之比為==××=.12.C

13.D　[解析]

將物體放入盛有水的溢水杯中,若溢水杯中的水是滿的,則排開水的重力與溢出水的重力相等,根據(jù)阿基米德原理可知,物體受到水的浮力:F浮=G排=0.5

N.若溢水杯中的水不是滿的,則排開水的重力大于溢出水的重力,則根據(jù)阿基米德原理可知,物體受到水的浮力:F浮＇=G排＇>G溢=0.5

N.14.5　5×10-4　3×103

[解析]

F浮=G-F=15

N-10

N=5

N.浸沒時物體的體積等于排開液體的體積,即V=

V排===5×10-4

m3,該物體的質(zhì)量:m===1.5

kg,該物體的密度:ρ===3×103

kg/m3.15.490　0.049　[解析]

因人在水中受到重力、浮力及支持力三個力的作用,在豎直方向處于平衡狀態(tài),故有G=F浮+N;由題意可知,池底對腳的支持力幾乎為零,則F浮=G=490

N.根據(jù)阿基米德原理F浮=ρ液gV排可得,V排===0.049

m3.16.(1)5(2)液體密度

(3)測出空桶的重力及小桶和溢出液體的總重力

[解析]

(1)由圖甲知,圓柱體的重力G=6

N;由圖甲、丙知,圓柱體浸沒在液體中后所受浮力

F浮=G-F=6

N-1

N=5

N;圖丁中圓柱體排開液體的體積不變,則所受浮力仍然為5

N.(2)換用飽和食鹽水或酒精重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),保持排開液體的體積相同,液體的密度不同,可以探究浮力大小與液體密度的關(guān)系.(3)要探究浮力大小和排開液體的重力的關(guān)系,需要測量的量有四個:物體重力、物體浸在液體中時彈簧測力計(jì)的示數(shù)、空桶的重力、小桶和溢出液體的總重力;所以還應(yīng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是測出空桶的重力及小桶和溢出液體的總重力.17.(1)物體的重力G=6

N,物體浸沒在水中受到的浮力:F浮=G-F示=6

N-4

N=2

N.(2)由F浮=ρ液gV排可得,V=V排===2×10-4

m3,物體的質(zhì)量:m===0.6

kg,物體的密度:ρ===3×103

kg/m3.(3)當(dāng)該物體浸沒在另一種液體中時,物體所受浮力:F浮＇=G-F示＇=6

N-4.4

N=1.6

N,V排＇=V=2×10-4

m3,則該液體的密度:ρ液===0.8×103

kg/m3.18.D　[解析]

甲、乙液面相平,且液體均為水,根據(jù)p=ρgh可知,水對溢水杯底部的壓強(qiáng)相等,故A錯誤;鐵塊浸沒在水中后,水面高度不變,水對杯底的壓強(qiáng)不變,根據(jù)F=pS可知,水對杯底的壓力不變,溢水杯的重力不變,因溢水杯對桌面的壓力等于水對溢水杯底的壓力與溢水杯的重力之和,所以溢水杯對桌面的壓力不變,即F甲=F乙,故B錯誤;F1為鐵塊浸入水中前的拉力(等于鐵塊的重力),F2為鐵塊浸沒水中后的拉力,根據(jù)稱重法測浮力可知,鐵塊受到的浮力

F浮=F1-F2,故C錯誤;根據(jù)阿基米德原理可知,鐵塊所受浮力等于排開水的重力,所以小燒杯中水的重力(排開水的重力)G=F浮=F1-F2,故D正確.