第2讲 水的浮力（解析版）.docx

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1、第2讲水的浮力【题典演练】命题点一、浮力产生的原因1.把一圆锥体按两种方法没入水中，如下图，两种情况下，锥体受到的水的压力差的大小是（）A.底面向上的大B.底面向下的大C. 一样大D.无法确定【解答】解：由图可知，底面朝下和底面朝上两种浸法排开液体的体积相同，由F浮=p水gV排可知，两种情况下椎体受到水的浮力的大小相同，由浮力产生的原因可知，受到水的上下压力差的大小相同。应选：Co2.如图，取一个瓶口内径略小于乒乓球直径的雪碧瓶，去掉其底部，把一只乒乓球放到瓶 口处，然后向瓶里注水，会发现水从瓶口流出，乒乓球不上浮；假设用手指堵住瓶口，不久 就可观察到乒乓球上浮起来，此实验说明了（）甲 乙 丙

2、A.浮力产生的原因B.连通器原理C.大气存在压强D.液体的压强与液体的密度和深度有关【解答】解：开始时乒乓球受到上面液体压强和大气压的作用，下部没有液体只受大气 压的作用，向上的压强小于向下的压强，向上的压力小于向下的压力，乒乓球不能上浮。 当用手堵住瓶口，乒乓球下面有水，乒乓球下面也受到液体压强和大气压的作用。向上 的液体压强大于向下的液体压强，乒乓球上浮，故此实验说明了浮力产生的原因。应选：Ao大气压强与液体压强的和，故下外表所受压强要大，故A错误；B、因上外表与水与相平，故上外表不受水的压力，故B错误；C、由于液体压强是能朝向各个方向的，故物体下外表受到液体向上的压力，故C错误；D、由于

3、下外表受大气压强及液体压强，故下外表所受压强要大于上外表，且因下外表受 压力向上，故使物体受到向上的浮力，故D正确； 应选：Do6.如下图，体积相同的甲、乙、丙、丁四个小球放在水中静止，其中受到浮力的小球有 （ ）A.只有甲球B.只有甲、乙、丙球C.甲、乙、丙、丁四个球都受浮力D.条件缺乏，无法判断【解答】解：根据图示可知，甲漂浮在水面上，受到竖直向上的压力，即为浮力；乙、丙、 丁三个小球浸没在水中，既受到向上的压力，又受到向下的压力，并且向上的压力大于 向下的压力，压力差等于小球受到的浮力，故四个小球均受到浮力的作用。应选：Co二.填空题（共2小题）7 .图甲是小勇研究弹簧测力计的示数F与物

4、体A下外表离水面的距离h关系的实验装置。 其中A是实心均匀圆柱形物体，用弹簧测力计提着物体A,使其缓慢浸入水中（水未溢 出），得到F与h的关系图象如图乙所示。（g取10N/kg）（1）物体A重为3 N。（2）浸没前，物体A逐渐浸入水中的过程中，水对容器底部的压强将 变大。（填“变 大” “变小”或“不变”）（3）完全浸没时，A受到水的浮力为2 N。（4）物体A的密度为 1.5义1。3 kq/ni3。aF/N图甲图乙【解答】解：(1 )由弹簧测力计的示数F与物体A下外表离水面的距离h关系的图象知， 当物体A下外表离水面的距离h为0时，测力计示数为3N,即物体的重力为3N；(2)浸没前，物体A逐渐

5、浸入水中的过程中，排开水的体积变大，容器中水面升高，容 器底部的深度变大，根据p=pgh,容器底部的压强将变大；(3)由图乙知，物体A下外表离水面的距离小于hA时，测力计示数逐渐变小，当物体A下外表离水面的距离大于等于hA时，测力计示数不变，根据F浮 = G-F,受到的浮力不变，说明物体完全浸没在水中，完全浸没时，A受到水的浮力为：尸浮=6-尸=31- 1N= 2N；(4)由阿基米德原理，F浮=p水8丫排=p水8丫；故物体的体积:故物体的体积:m GP= wG 二7物体A的密度为:xp 水=祭 xl.OX 103kg/m3=1.5X 103kg/m3o故答案为：(1) 3； (2)变大；(3)

6、 2； (4) 1.5X103o.有一个体积是2分米3的正方体浸没在水中，其下外表受到水向上的压力是30牛顿，那么正方体上外表受到水向下的压力是10牛。如果把正方体继续向下压，让它下外表受 到压力为40N,那么它上外表受到的压力是受牛。(g=10N/kg)【解答】解:(1)因为止方体浸没于水中，所以 V 排=丫 = 2(11113 = 2义 10 3m3,物体所受浮力：F 浮=6 排=水 V 排g=l X 103kg/m3 X 2X 10-3m3 X 1 ON/kg=20N；因为F浮=F 向上-F向下，所以，正方体上外表受到水向下的压力：F 向下=F 向上-F 浮= 30N - 20N=10N

7、o(2)把正方体继续向下压，让它下外表受到压力为40N,正方体排开水的体积不变，浮 力不变，那么它上外表受到的压力：F向下=F向上-F浮=40N-20N = 20N。故答案为：10； 20o三.实验探究题(共2小题)8 .在“探究影响浮力大小因素的实验中，同学们提出了如下猜测：猜测1：浮力大小与物体排开液体的体积有关；猜测2：浮力大小与液体的密度有关；猜测3：浮力大小与物体浸没在液体中的深度有关。A BCDE(1)如下图的实验中，物体的重力为L N,物体浸没在水中时受到的浮力为3 N。(2)分析实验B、C可知猜测1是正确的，可以得到在同种液体中物体排开液体的体 积越大，受到的浮力越大；比拟实验

8、A、D、E可知,浮力大小还与液体的密度有 关。(3)图中 F3= 7 N,盐水的密度 0 盐水= L2X 1()3 kRn?。(p 1.0X 103kg/m3)(4)实验所用的科学研究方法是 控制变量法。【解答】解：(1)由A可知，物体的重力G=1()N；由C可知，物体浸没在水中时，物体受到的拉力 为F=7N；那么物体浸没在水中受到的浮力：F浮 = G-F=10N-7N = 3N；(2)观察图B、C可知，物体排开液体的体积不同，由测力计的示数可知，所受浮力不 同，且排开液体的体积越大，所受浮力越大；要探究浮力的大小与所浸液体的密度有关，应使物体排开液体的体积相同，液体的密度不同；观察可知，D、

9、E两图中，物体排开液体的体积相同，而液体的密度不同，故要探究浮力 的大小与所浸液体的密度有关，应选择实验A、D、E；（3）浮力大小与物体浸没的深度无关，观察图C、D可知，物体浸没在同种液体中的深度不同，浮力相同，所以F3 = F2=7N；由A、C知I,浸没在水中时的浮力F浮=10N-7N=3N；由A、E知，浸没在液体中时的浮力F浮，=10N-6.4N=3.6N；由F浮=水gV排得:物体的体积V=v排=赢=-03kg濡皿/kg =3X10,F 二 液体的密度p液=竟二 以排（4）该实验探究浮力大小与多个因素的关系，用到了控制变量法。故答案为：（1） 10； 3； （2） B、C；越大；A、D、E

10、； （3） 7； 1.2X103； （4）控制变量法。9 .为探究物体在水中受到的浮力大小与浸入水中的体积和探度的关系，小明和小华把装满 水的溢水杯放到台秤上，溢水杯口下方放置一空量筒。用细线系住金属块并挂在弹簧测 力计上，测力计示数为G,然后将金属块缓慢浸入水中，且始终不与杯接触，如图。（1）金属块浸没前的过程中，测力计示数逐渐 减小，说明浮力大小逐渐 增大。 据此，小明认为金属块受到的浮力随浸入水中的深度增大而增大；而小华那么认为浮力随 浸入水中的体积增大而增大。（2）接下来他们继续实验，增大金属块浸没在水中的深度，发现测力计的示数始终不变 且为F,据此可得出 小明 （小明卜华）的观点不具

11、有普遍性。这个过程中金属块受 到的浮力F= G-F 。（3）为了深入研究，他们测出量筒中水的体积V排，水的密度用p水表示，其重力6排=心乂非g ,通过比拟数据发现尸浮=6排，为了使得到的结论更有普遍性，接下来的操 作是 换用不同的物体和液体重复上述实验。（4）从金属块开始浸入直至浸没一定深度的过程中台秤的示数变化情况是 保持不变。扇1 *I【解答】解：(1)金属块浸没前的过程中，测力计示数逐渐变小，根据F=G-F浮可知， 说明浮力大小逐渐变大；(2)接下来他们继续实验，增大金属块浸没在水中的深度，发现测力计的示数始终不变 且为F,据此可得出浮力与物体完全浸没在液体中的深度无关，故小明的观点不具

12、有普遍 性；这个过程中金属块受到的浮力为，F浮 = G-F；(3)量筒中水的体积V排，水的密度用p水表示，其重力G排=npg = p水V排g,通过比 较数据发现F浮 = G排，为了使得到的结论更有普遍性，应换用不同的物体和液体重复上 述实验；(4)对台秤受力分析可知：受溢水杯和水竖直向下的重力，金属块向下的压力F压=F浮， 由平衡条件得：台秤对容器的支持力Fn = G+F压；开始台称的示数等于溢水杯的重力+水 的重力，当物体放入后，受到水对它向上的浮力，因为力的作用是相互的，所以物体对水 有一个向下的反作用力，这时台秤的示数等于溢水杯的重力+水的重力+物体对水向下的 压力-溢出的水的重力，而物

13、体的水向下增加的压力等于浮力，等于溢出的水的重力， 所以抵消，故台秤示数不变。故答案为：(1)减小；增大；(2)小明；G - F； (3) p水V排g；换用不同的物体和液体重 复上述实验；(4)保持不变。3.图中小球受到的浮力的方向是（）A. 1B. 2C. 3D. 4【解答】解：由浮力产生的原因可知：浮力的方向总是竖直向上的。故图中小球受到的浮 力的方向是lo应选：Ao4.4.如下图，a、b为制作容器时留下的一些凸起。向容器中注水，使a、b都在容器的水面A. a受浮力，b不受浮力C. a、b都受浮力B. a不受浮力，b受浮力D. a、b都不受浮力【解答】解：由图可知，水对a物体上下外表产生了

14、的压力差，故a物体一定受浮力的 作用；b物体上外表受到水的压力，但下外表没有受到水的压力，因此水对b物体上下表 面没有产生压力差，故b物体不受浮力的作用；应选项A正确；选项BCD错误； 应选：Ao5.如下图，一个边长为L的正方体物块浸没在密度为p的液体中，正方体物块的上外表 到液面的距离是h.设正方体上外表受到的压力为F1,下外表受到的压力为F2。请推导出上下两外表的压力差F2 -F1为多少?【解答】解：假设边长为L的正方体，浸没在液体中，正方体的上外表与液体外表平行， 且深度为h.这时正方体的六个外表都受到液体的压力作用；这时，正方体的前后两侧面（左右两侧面），处在液体的同一深度处。那么h前

15、=h后，（h左=h 右），由p=p液gh可得：p前=p后，（pi=p）.（左右两侧面）在液体中受到的液体的压强也相等。由F=pL2可得：F前=F后，(尸左=尸右).即前后两侧面(左右两侧面)在液体中受到的 压力相等，是平衡力，合力为零，作用效果相互抵消。而上、下外表有所不同，上外表所处的深度为h,那么上外表受到的压强为p=pgh,受到的压力为F上=p hS=pghL2；下外表所处的深度为h+L,那么下外表受到的液体压强为p下 = pg (h+L),受到的压力为F 下= p下L2 = pg (h+L) L2o因此液体会对正方体产生一个向上的和向下的压力不相等，压力差F差=F下-F上= pgL3.

16、实际上，这个压力差就是液体对正方体的浮力。答：上下两外表的压力差F2 - Fi为pgL3o命题点二、“称重法”求浮力1 .验证阿基米德原理的实验目的，是为了验证物体受到浮力和排开液体的 重力 是否相 等，小红将重为1.8牛物体浸没在水中时，测力计示数如下图，那么物体受到的浮力为 0.2牛;图中“V2-V1”为2义10.5米3,那么物体排开液体的重力为0.2牛。为了验 证结论是否具有普遍性，应该换用不同的物体和 不同液体 进行屡次实验。【解答】解:“验证阿基米德原理”的实验，目的是比拟浸没在液体中的物体受到的浮力与它排开的液体所受重力之间的关系；物体受到的浮力等于物体的重力减掉浸没水中时弹簧测力

17、计的示数，即F浮=6 - F示=1.8N- 1.6N=0.2N；根据p= 和G=mg可得，物体排开水所受重力的表达式为G排= npg=p水V排g=p水 （V2-Vi） g=1.0X 103kg/m3X2X 10 5m3义 i0N/kg=0.2N,因F浮=6排=0.2r4,所以可以验证阿基米德原理。在探究时，为了验证结论是否具有普遍性，应该换用不同的物体和不同液体并进行了多 次实验。故答案为：重力；0.2； 0.2；不同液体。2 .为了验证“浸在水中的物体所受浮力大小跟物体浸入水中的深度无关”，选用如下图的 长方体（ab cd为长方体中线标记线，PAp水）、弹簧测力计和装有适量水的烧杯进行 实验

18、。（1）以下局部实验步骤，请你补充完整：将长方体悬挂在弹簧测力计下，静止时记录弹簧测力计的示数为F1。（如图甲所示）将长方体竖放浸入水中，静止时水面与标记线ab重合，记录弹簧测力计的示数为F2。 （如图乙所示）将长方体横放浸入水中，静止时水面与标记线cd重合，记录弹簧测力计的示数为 F3o（2）本实验需要控制 长方体排开水的体积 不变。（3）由FlF2 = FlF3 （选填“=”或 =可以验证“浸在水中的物体所受浮力大小跟物体浸入水中的深度无关”。甲【解答】解:（1）要验证“浸在水中的物体所受浮力大小跟物体深度的关系”时，需要控制液体密度相同，物体排开水得体积相同，步骤为：将长方体横放浸入水中

19、，静止时水面与标记线cd重合，静止时记录弹簧测力计的示数为F3；（2）实验中要控制长方体排开的水的体积不变;（3）长方体第一次浸入水中时的浮力：F浮i=Fi-F2；长方体第二次浸入水中时的浮力：F浮2 = F1-F3；假设Fl- F2 = F1 - F3,可得“浸在水中的物体所受浮力大小跟深度无关”。故答案为：（1）将长方体横放浸入水中，静止时水面与标记线cd重合；（2）长方体排 开水的体积；（3） =o.如下图是“探究浮力大小与那些因素有关”的实验装置，请根据图示回答以下问题:（1）由图 和可知浸在液体中的物体所受浮力大小跟浸在液体中的体积有关。（2）由图A、C、D可知物体排开相同体积的液体

20、时，浮力大小跟 液体的密度 有关。（3）根据图中弹簧测力计的示数可知物体的密度为4X103 kRn?。煤油的密度为0.8X1Q3 kg/m3o【解答】解：图A说明物体在空中所测重力为G=12N,图B说明物体局部浸入在水中时所受浮力为F浮=6 - F拉=12N - 11N= 1N,图C说明物体完全浸没在水中所受浮力为F浮水=G - F拉=12N- 9N = 3N,图D说明物体浸没煤油中所受浮力为F浮油=G - F拉 =12N - 9.6N=2.4N；（1）探究浸在液体中的物体所受的浮力大小跟浸在液体中的体积的关系时，需要控制液 体的种类相同，物体浸入液体中的体积不同，由图可知：图B、C符合条件；

21、3N物体的体积V = V排水=3X10-4m3,（2）由图A、C、D可知，物体排开的液体的体积相同，液体的密度不同，弹簧测力计 示数不同，浮力不同，那么浮力的大小与液体的密度有关；P 7Kg 1.0xl03kg/m3xl0N/kg物体浸没在油中，排开油的体积等于其自身体积，即V排油= V=3X10-4m3,物体的质量：m=3= 就g=L2kg；物体的密度：P=圻就紧厂如小加。由F浮=油gV排得:煤油的密度为：油=F 浮油2.4NgV 排油 10N/kgx3xl0-4m3=0.8 X 103kg/m3o故答案为：（1） B； C； （2）液体的密度；（3） 4X103； 0.8X103。3 .如

22、图是“探究浮力大小与物体排开液体的体积是否有关”的实验。)丁分析图中弹簧测力计示数的变化可知，物体排开液体的体积越大所受的浮力 越大。 通过实验数据绘制了弹簧测力计对金属圆柱体的拉力和金属圆柱体所受浮力随浸入水中 深度变化的曲线。分析图像可知：曲线 （选填a”或b”）描述的是金属圆柱体 所受拉力的变化情况。金属圆柱体的密度为2.7义IO? kRn?。【解答】解：（1）根据图中物体浸入到液体中的体积和弹簧测力计示数的变化，物体排开 液体的体积越大，弹簧测力计的拉力越小，根据尸浮=6-尸拉可知，物体重力不变，物体 受的浮力会越大；（2）因为在物体全部浸没前，物体进入到液体中的深度越深。排开液体的体

23、积越大，浮 力越大；物体全部浸没后，排开液体的体积不变，根据5浮=且丫排可知，浮力不再变化， 所以曲线a符合金属圆柱体所受浮力和浸入深度的关系；根据称重法的表达式尸浮=6 - F拉可知金属圆柱体所受拉力尸拉=6 - F浮，浮力先增 大后不变，故拉力先减小后不变，故曲线b描述的是金属圆柱体所受拉力的变化情况； 由图像a可知，圆柱体完全浸没后，圆柱体受的浮力为F浮=LON,由图像b可知，圆柱体未进入水中时，重力等于弹簧测力计的拉力为，G = F拉= 2.7N,由F浮=水gV排得：圆柱体的体积v = v排=3 1吗=1 X 10-4m3,P水 g lxl03kg/m3xl0N/kg由G=mg可得圆柱

24、体的质量m= =需%=0.27kg,根据密度公式可知圆柱体的密度p圆柱体=v = ON：% =2.7X103kg/m3ov 1x10 m3故答案为:越大;b； 2.7X103o.图A、B、C、D、E是探究某圆锥形物体“浮力有大小跟哪些因素有关”的实验步骤。(1)由A、E两个步骤中可知物体浸没酒精时受到的浮力是0.8 N(2)由步骤A、B、C、D、可得出结论：物体受到的浮力大小与 物体排开液体的体积 有关，与物体浸没在液体中的深度无关。(3)由步骤A、D、E可得出结论：物体受到的浮力大小与液体的 密度 有关。(4)根据实验数据，可以得到圆锥形物体的密度为4X103 kg/n?(水的密度=1.0X

25、103kg/m3, g=10N/kg)o(5)用弹簧秤拉着圆锥形物体从水面缓慢浸入水中，根据实验数据描绘的弹簧秤示数F 随圆锥形物体浸入的深度h变化的关系图象，最符合实际的是 o【解答】解:【解答】解:(1)由图A、E可知,根据称重法，物体浸没在酒精中时受到的浮力:F 浮酒精=G - F=4N - 3.2N=0.8N；(2)由图ABC可知，物体浸在水中的体积变大，弹簧测力计的示数变小，根据F浮 = G-F可知，物体受到的浮力变大，那么说明：物体排开液体的体积越大，受到的浮力越大； 由图CD可知，物体浸没后，物体排开液体的体积不变，弹簧测力计的示数相同，根据称 重法，物体受到浮力大小相同，那么说

26、明物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度 无关。(3)由步骤ADE可知，物体排开液体的体积相同，液体的密度不同，弹簧测力计的示 数不同，根据F浮 = G-F可知，物体受到的浮力不同，这说明：物体受到的浮力大小与 液体的密度有关；(4)由图AC可知，根据称重法，物体浸没在水中时受到的浮力：F浮水= G-F =4N- 3N=1N；由F浮= p,KgV排得，物体的体积:P水 g 1.0xl0Jkg/m3xl0N/kg根据G=mg得，物体的质量为：G 4N 八，m=i = T0N7kg=4kg，物体的密度为：p= y = 0 学=4乂 103kg/m3 ；V io 4m3（5）因为圆锥形物体“下小

27、上大”，所以随着圆锥形物体浸入水中的深度增加，排开水的 体积也增加，但是排开水的体积增大的幅度在变大，根据F浮=液且丫排知，浮力变大， 且浮力增大的幅度在变大；根据F浮 = G-F可知，测力计的示数变小，且测力计示数变小的幅度在变大（即图线逐 渐变陡），到圆锥体完全浸没后，浮力不变，测力计的示数也不变，故B图符合题意。 故答案为：（1）A、E； 0.8； （2）物体排开液体的体积；无关；（3）密度；（4） 4X103； （5） B。【强化训练】一.选择题（共6小题）1 .如下图的容器中装有水，没有受到浮力的是（）_I叵I武A.物体AB.物体BC. C局部D. D局部【解答】解：物体浸没在液体中

28、，因为液体有重力，液体对浸没在其中的物体有向下的压 力作用，物体有重力和具有流动性，液体对物体产生向上的压力作用，其中向上的压力 大于向下的压力，这个压力差就是液体对物体的浮力。这就是浮力产生的原因；图中的物体只有C下外表没有受到水的压力的作用，因此没有压力差也就没有浮力,ABD 存在上下外表的压力，受浮力；应选：Co.如下图，用细绳将一物体系在容器底部，假设物体所受浮力为10N,上外表受到水向下 的压力为4N,那么物体下外表受到水向上的压力为（）A. 4NB. 6NC. 7ND. 14N【解答】解:由题意可知，物体受到的浮力F浮=10N,上外表受到水向下的压力F向下=4N,由浮力产生的原因可

29、得：F,lF向上-F向下，那么物体下外表受到水向上的压力：F 向上=F 浮+F 向下=10N+4N=14N。应选：Do.如下图，一个塑料小球堵在一个水池的出口处，水无法排出，那么该小球（）A.不受水的浮力，也不受水对它的压力B.仍受水的浮力C.不受水的浮力，但受水对它的压力D.无法判断【解答】解：浮力产生的原因是液体对物体上下外表产生的压力差；将塑料小球堵在一个水池的出口处，球的上外表受到水向下的压力，而下外表不受水的 压力，所以该小球不受浮力。应选：Co.以下物体中不受浮力的是（）A.大海中航行的轮船B.空中上升的气球C.太空中运行的宇宙飞船D.水中下沉的石块【解答】解：因为浮力是浸在液体（或气体）中的物体受到液体（或气体）向上托起的力，大海中航行的轮船受到水的向上托起的力，即受到浮力；空中上升的气球受到空气的浮力，太空中没有空气，故太空中运行的宇宙飞船不受到浮 力，石块在水中尽管下沉，但仍然受到浮力。应选：Co. 一正方体浸没在水中，上外表与水面相平，关于它以下说法中正确的选项是（）A.它的上、下外表都受到水的压强，其中上外表受的压强较大B.它的上、下外表都受到水的压力，两外表受的压力相等C.它的上外表受的压力向上，下外表受的压力向下D.它的下外表受的压强较大，下外表受的压力向上【解答】解：A、由于上外表处于水面上，故上外表不受水的压强，而下外表所受压强为