
\l "_Tc28221" 題型二 探究影響浮力大小的因素
\l "_Tc13468" 題型三 阿基米德原理的應用
\l "_Tc15835" 題型四 壓強與浮力綜合、浮力圖像
\l "_Tc3258" 題型五 浮力的利用
\l "_Tc8505" 題型六 物體沉浮條件及應用
【典型例題剖析】
【例1】2022年10月12日“天宮課堂”第三課在中國空間站開講,神舟十四號飛行乘組航天員陳冬、劉洋、蔡旭
課標要求
命題預測
重難點
1.通過實驗探究,認識浮力。探究并了解浮力大小與哪些因素有關
《浮力》與壓強一樣是中考常考內(nèi)容,兩者常常是結合起來考查??碱}往往以選擇題(一般2分)、填空題(一般2分)、實驗題(一般2~6分)、計算題(一般8~12分)的形式出現(xiàn),難度較大,一般會以壓軸題出現(xiàn)。考查情景多結合密度、壓強等知識點進行考查或涉及一些實際生活中的情境,隨著中考物理試題的不斷創(chuàng)新和改革,浮力題目的考查形式也可能會更加多樣化和靈活化。
1、了解浮力產(chǎn)生的原因是物體上下表面受到液體或氣體的壓力差,且向上的壓力大于向下的壓力。
2、了解浮力的大小與物體排開液體或氣體的體積和液體或氣體的密度有關,與物體的質(zhì)量、體積、重力、形狀以及浸沒的深度等無關。
3、理解物體在液體中的浮沉條件,并能夠分析并解釋相關現(xiàn)象。
2.知道阿基米德原理
3.能運用物體沉浮條件說明生產(chǎn)生活中的有關現(xiàn)象。了解潛水艇的沉浮原理
哲為廣大青少年帶來了一場精彩的太空科普課。其中的“水球變懶”實驗,將注射器對準固定的水球進行噴氣,而且比較劇烈;然后將一個空心鋼球放進水球內(nèi)部,觀察到水球振動變慢,即“水球變懶”,水球整體慣性 (選填“變大”、“不變’或“變小”);鋼球 (選填“有”或“沒有”)受到水的浮力。
【答案】 變大 沒有
【詳解】[1]加入鋼球后,水球整體質(zhì)量變大,水球整體慣性變大。
[2]浮力產(chǎn)生的原因:物體受到向上的壓力大于向下的壓力,存在壓力差產(chǎn)生了浮力。因為在太空中,物體處于失重狀態(tài),水不會對浸入其中的物體產(chǎn)生壓力,則鋼球沒有受到水的浮力。
【中考考點對接】
1、浮力:浸在液體或氣體里的物體受到液體或氣體豎直向上的托力叫做浮力。
2、浮力的產(chǎn)生原因:物體下表面受到向上的壓力大于物體上表面受到的向下的壓力。
3、浮力方向:豎直向上,施力物體是液(氣)體。
4、稱重法測量浮力:根據(jù)物體受力平衡變換而來的方法,當物體受到豎直向上的拉力時,拉力、重力和浮力三力平衡,向上的拉力加浮力等于向下的重力,所以浮力等于重力減去拉力,公式:F浮=G-F拉。
5、壓力差法求浮力大?。焊×Ξa(chǎn)生的原因是物體在液體或氣體中上下表面的壓力差。公式為F浮=F向上-F向下。
【解題能力提升】
【跟蹤變式訓練】
【變式1-1】如圖中的四個“飛天”的場景,使他們能在空中運行的原因并不相同,主要依靠空氣浮力而“飛天”的是( )
A.升空的汽艇
1.浮體的頂部界面接觸不到液體時,則只有作用在底部界面向上的壓力才會產(chǎn)生浮力,因為只要其間有一層很薄的液膜,就能傳遞壓強,底面就有向上的壓力,物體上下表面有了壓力差,物體就會受到浮力。
2.題目中有上下壓力的時候,通常用壓力差法計算浮力的大小,當物體受到豎直向上的拉力時,拉力、重力和浮力三力平衡時,考慮用稱重法。
B.飛行的飛機
C.邀游的“天宮一號”
D.升空的火箭
【答案】A
【詳解】A.氣艇里的氣體密度比空氣小,同體積的氣體重力小于排開周圍空氣的重力,則所受浮力大于自身重力,因此是依靠浮力升空的,故A符合題意;
B.飛機的機翼上凸下平,起飛時機翼上表面空氣流速大、壓強小,下表面空氣流速小、壓強大,產(chǎn)生向上的升力,故B不符合題意;
C.邀游的“天宮一號”,是由于地球?qū)Α疤炜找惶枴钡囊Χ\動,故C不符合題意;
D.火箭起飛時,發(fā)動機向下噴出氣體,氣體給火箭一個向上的反作用力,從而使火箭獲得向上的動力,故D不符合題意。
故選A。
【變式1-2】下列物體沒有受到浮力的是( )
A.空中上升的熱氣球B.水中下潛的奮斗者號
C.海面航行的遼寧號D.在月背采樣的嫦娥六號
【答案】D
【詳解】A.空中上升的熱氣球,受到空氣的浮力作用,故A不符合題意;
B.水中下潛的奮斗者號,受到水的浮力作用,故B不符合題意;
C.海面航行的遼寧號,受到海水的浮力作用,故C不符合題意;
D.在月背采樣的嫦娥六號,月球上沒有流體和空氣,所以嫦娥六號不受浮力作用,故D符合題意。
故選D。
【變式1-3】(2024·海南·中考真題)用彈簧測力計懸掛一個實心柱體,將它浸入水中靜止時,其上表面恰好與水面相平。此時彈簧測力計的示數(shù)為3N,柱體下表面受到水的壓力為2N,則柱體受到的浮力為 N,
其密度是 kg/m3。()
【答案】 2
【詳解】[1]柱體上表面恰好與水面相平,則上表面受到水的壓力為0,則它受到的浮力為
[2]柱體的重力為
柱體的質(zhì)量為
柱體的體積為
柱體的密度為
【典型例題剖析】
【例2】(2024·黑龍江綏化·中考真題)在“探究浮力的大小跟哪些因素有關”的實驗中,實驗操作如下,實驗過程中彈簧測力計的示數(shù)如圖所示。(圖中所用容器底面積是,均為相同的平底薄壁圓柱形容器,物塊不吸水和另一液體)
(1)測量前,需沿 方向?qū)椈蓽y力計調(diào)零;
(2)實驗中,物塊浸沒在水中受到的浮力是 N;
(3)如果對比B、E兩次實驗,得出“浮力的大小與液體密度有關”的結論,那么這種做法 (選填“正確”或“不正確”),理由是 ;
(4)由 兩次實驗可得出結論:浮力的大小與物體浸沒在液體中的深度無關;
(5)完成E實驗操作后,用彈簧測力計將物塊向上拉出液面一小部分,彈簧測力計示數(shù)變?yōu)?.8N,此操作會使容器中的液面下降 cm。
【答案】 豎直 2 不正確 未控制物體排開液體的體積相同 C、D 1
【詳解】(1)[1]實驗中,測力計測量豎直向下的力,則測量前,需沿豎直方向?qū)椈蓽y力計調(diào)零。
(2)[2]由AC實驗得,物塊浸沒在水中受到的浮力是
(3)[3][4] B、E兩次實驗,液體密度不同,物體排開液體的體積液不同,沒有控制物體排開液體的體積相同,會導致結論不可靠,這種做法是不正確的。
(4)[5]由CD實驗可得,物體浸沒在水中不同深度,彈簧測力計示數(shù)相同,則物體受到的浮力不變,可出結論:浮力的大小與物體浸沒在液體中的深度無關。
(5)[6]物塊浸沒在水中,排開水的體積等于物體的體積,則物體體積為
由AE實驗得,物塊浸沒在液體中受到的浮力是
由得,液體密度
完成E實驗操作后,用彈簧測力計將物塊向上拉出液面一小部分,彈簧測力計示數(shù)變?yōu)?.8N,該操作使物體受到的浮力減小
由得,物體排開液體的體積減小
會使容器中的液面下降
【中考考點對接】
1、探究浮力的大小跟物體浸沒在液體中的深度的關系:使用彈簧測力計測出鐵球的重力和浸沒在相同液體中的不同深度時的拉力大小,并記錄數(shù)據(jù)??梢园l(fā)現(xiàn),物體的拉力沒有變化。
可得出以下實驗結論:浮力的大小跟物體浸沒在液體中的深度無關。
2、探究浮力的大小跟物體浸在液體中的體積的關系:使用彈簧測力計測出鐵球的重力和浸在相同液體中體積不同時的拉力大小,并記錄數(shù)據(jù)??梢园l(fā)現(xiàn),物體的拉力隨浸沒在液體中的體積改變。
可得出以下實驗結論:浮力的大小跟物體浸在液體中的體積有關。物體浸在液體中的體積越大,物體所受的浮力就越大。
3、探究浮力的大小跟液體的密度的關系:使用彈簧測力計測出鐵球的重力和浸沒在密度不同的液體中時的拉力大小,并記錄數(shù)據(jù)。(注意:實驗時要使鐵球浸沒的深度相同)可以發(fā)現(xiàn),物體在密度不同的液體中拉力改變。
可得出以下實驗結論:浮力的大小跟液體的密度有關。液體的密度越大,物體所受浮力就越大。
4、探究浮力的大小跟物體的密度的關系:使用彈簧測力計分別測出體積相同的銅球和鐵球的重力以及浸沒在水中時的拉力大小,并記錄數(shù)據(jù)。(注意:實驗時要使銅球和鐵球浸沒的深度相同)可以發(fā)現(xiàn),銅球和鐵球的拉力雖然不同,但F浮=G-F拉相同。
可得出以下實驗結論:浮力的大小跟物體的密度無關。
5、實驗結論:物體在液體中所受的浮力的大小,只跟它浸在液體中的體積和液體的密度有關。物體浸在液體中的體積越大、液體的密度越大,物體所受的浮力就越大。
【解題能力提升】
【跟蹤變式訓練】
1.實驗中,用到了“稱重法”測浮力:,彈簧測力計的示數(shù)越小,說明物體受到的浮力越大。
2.影響浮力大小的因素:浮力的大小跟物體浸在液體中的體積和液體的密度有關。物體浸在液體中的體積越大,液體的密度越大,浮力就越大。
【變式2-1】“創(chuàng)新”小組在“探究浮力的大小跟哪些因素有關”的實驗中,先用彈簧測力計測出金屬塊的重力,然后將金屬塊緩慢浸入液體中不同深度,并將彈簧測力計的示數(shù)記錄在表格中。分析實驗過程及數(shù)據(jù),下列有關說法正確的是( )
A.金屬塊的重力為3.3NB.金屬塊所受浮力大小隨浸沒深度的增加而增大
C.金屬塊在水中浸沒時所受的浮力為1.7ND.步驟f中液體的密度為
【答案】D
【詳解】A.由圖a知,彈簧測力計的分度值為0.1N,因此金屬塊的重力為2.7N,故A錯誤;
B.由圖d、e和表格數(shù)據(jù)可知,金屬塊在d、e兩個實驗中,金屬塊浸入水中深度不同,但彈簧測力計的示數(shù)相同,說明金屬塊受到的浮力相同,故B錯誤;
C.由圖d、e和表格數(shù)據(jù)可知,金屬塊在水中浸沒時,彈簧測力計的示數(shù)為1.7N,則金屬塊在水中浸沒時所受的浮力
F浮=G?F=2.7N?1.7N=1.0N由F浮=ρ液gV排可得,金屬塊的體積為
故C錯誤;
D.由表格數(shù)據(jù)可知,步驟f中,金屬塊浸沒在液體中,彈簧測力計的示數(shù)為1.9N,則金屬塊受到的浮力
F浮′=G?F′=2.7N?1.9N=0.8N由F浮=ρ液gV排可得,液體的密度
故D正確。
故選D。
【變式2-2】如圖所示,在探究浮力大小與哪些因素有關的實驗中,比較甲和乙可知,物體受到的浮力
序號
a
b
c
d
e
f
彈簧測力計的示數(shù)F/N
2.2
2.0
1.7
1.7
1.9
(用圖中的物理量符號表示);分析乙和丙可知,物體受到的浮力大小關系為: (選填“大于”、“等于”或“小于”),可知物體受到的浮力大小與物體 有關系。
【答案】 小于 排開液體體積
【詳解】[1]由甲圖可知物體的重力為G;乙圖中物體受到重力、拉力和浮力的作用,根據(jù)力的平衡條件可得
G=F1+F浮
所以物體受到的浮力
F浮=G?F1
[2][3]比較乙和丙兩圖可知,乙中彈簧測力計的示數(shù)大于丙的示數(shù),由稱重法可知,即F浮1<F浮2;在圖乙、丙中,液體的密度不變,而排開液體的體積不同,浮力不同,由此說明:當液體密度相同時,受到的浮力與物體排開的液體體積有關。
【變式2-3】(2024·四川廣安·中考真題)物理興趣小組的同學在“探究影響浮力大小的因素”過程中,經(jīng)過討論提出如下猜想:
猜想1:浮力的大小與物體浸入的深度有關:
猜想2:浮力的大小與液體的密度有關:
猜想3:浮力的大小與物體的形狀有關。
小組同學分別對以上猜想進行探究,以下是他們的實驗過程。
(1)小凌根據(jù)A、B、C三圖,認為猜想1是正確的;同組的小果根據(jù)A、C、D三圖,認為猜想1是錯誤的。通過深入分析上述現(xiàn)象,小組同學一致認為浮力的大小隨物體浸入液體體積的增大而 ,與物體浸沒在液體的深度無關。
(2)根據(jù) 三圖,可驗證猜想2是正確的。同學們通過查閱相關資料并結合圖中數(shù)據(jù),還可以測出物體的密度為 。()
(3)為了驗證猜想3,小組同學找來兩個完全相同的薄鋁片、一個燒杯和適量的水等器材進行實驗,實驗步驟如下:
①將一個薄鋁片放入盛有適量水的燒杯中,觀察到鋁片下沉至杯底;
②將另一薄鋁片彎成“碗狀”也放入該燒杯中,觀察到鋁片漂浮在水面上。
根據(jù)以上現(xiàn)象,小麗得出猜想3是正確的。她的結論不可靠,原因是 。
【答案】 增大 ADE 見詳解
【詳解】(1)[1]根據(jù)A、C、D三圖可知,物體浸入液體的深度不同,但測力計的示數(shù)相同,說明浮力大小與物體浸沒在液體的深度無關;根據(jù)A、B、C三圖可知,物體浸入液體的體積不同,測力計的示數(shù)不同,說明浮力大小與物體浸入液體的體積有關,物體浸入液體體積越大,物體受到的浮力越大。
(2)[2]根據(jù)A、D、E三圖可知,物體浸入液體的體積相同,但液體的密度不同,測力計的示數(shù)不同,說明浮力大小與液體的密度有關。
[3]根據(jù)AC圖可知
F浮?=G?F=4N?2N=2N
根據(jù)可得
因為物體浸沒,所以
V=V排?=2×10?4m3
根據(jù)G=mg和?可得,物體的密度
(3)[4]根據(jù)控制變量法可知,要探究浮力大小與物體形狀的關系,應控制物體排開液體的體積相同,而實驗中將另一薄鋁片彎成碗狀也放入該燒杯中,鋁片漂浮在水面上,鋁片排開液體的體積變大,所以小麗的結論不可靠。
【典型例題剖析】
【例3】如圖所示是小致同學“探究阿基米德原理”的實驗,其中桶A為圓柱形。
(1)小致按圖甲、乙、丙、丁進行實驗操作。
(2)將空桶A輕放入盛滿水的溢水杯中,用桶B接住溢出的水,如圖丙所示,此時空桶A受到的浮力為 N;
(3)測出桶B和流出水的總重力,如圖丁所示,可知桶A排開水的重力 (選填“大于”“等于”或“小于”)桶A受到的浮力;
(4)接著小致同學往桶A中加入沙子重復進行實驗,觀察到隨著加入沙子越來越多,桶A浸入水中的深度(桶A沒有被浸沒) (選填“變深”“不變”或“變淺”),得到4組數(shù)據(jù),表格如下,其中有明顯錯誤的是第 次;
(5)如圖戊所示,一只薄塑料袋(重力忽略不計)中裝入大半袋水,用彈簧測力計測出盛水的塑料袋所受重力的大小,再將它逐漸浸入水中,當 時,觀察到測力計的示數(shù)為零,原因是 。
【答案】 2 等于 變深 3 內(nèi)外液面相平 此時浮力等于內(nèi)部液體的重力
【詳解】(2)[1]由圖乙知,空桶A的重力為
次數(shù)
1
2
3
4
桶A與沙子的總重力/N
2.4
2.8
3.2
3.4
桶B與水的總重力/N
4
4.4
4.6
5
圖丙中空桶A在溢水杯中處于漂浮狀態(tài),則空桶A受到的浮力
(3)[2]由圖甲知,空桶B的重力為1.6N,圖丁中桶B和溢出水的總重力為3.6N,桶A排開水的重力
所以比較可知
即桶A排開水的重力等于桶A受到的浮力。
(4)[3]往桶A中加入沙子進行實驗時,裝有沙子的桶A在水中仍然處于漂浮狀態(tài),往桶A中加入沙子重力增大,使得浮力增大,因而排開液體的體積增大,觀察到隨著加入沙子越來越多,桶A浸入水中的深度增大。
[4]由于排開水的重力等于桶A受到的浮力,也等于桶A和沙子受到的總重力,第3組數(shù)據(jù)中
不等于桶A與沙子的總重力3.2N,則該組數(shù)據(jù)是錯誤的。
(5)[5][6]一只薄塑料袋、重力忽略不計,說明體積和重力都不計,則測力計的示數(shù)為零,浮力等于重力,此時排開水的重力等于袋內(nèi)水的重力,密度相同,故體積相等,因而內(nèi)外液面相平。
【中考考點對接】
1、阿基米德原理:浸入液體里的物體受到向上的浮力,浮力的大小等于它排開的液體受到的重力。
2、液體對物體的浮力與液體的密度和物體排開液體的體積有關,而與物體的質(zhì)量、體積、重力、形狀 、浸沒的深度等均無關。
3、公式表示:;適用條件:液體(或氣體)。
【解題能力提升】
【跟蹤變式訓練】
【變式3-1】(2024·湖北武漢·中考真題)如圖甲所示,水平桌面上有一個質(zhì)量為100g、底面積為的圓柱
1.運用阿基米德原理進行定性分析時,運用控制變量法,先找到相同的量,再利用公式F浮=水gV排進行分析即可。式中液表示液體的密度,V排是被物體排開的液體的體積,g取9.8N/kg。
2.計算物體的體積:通過阿基米德原理的變形公式,其中F浮是物體在液體中所受的浮力,液是液體的密度,g是?重力加速度。這個公式可以用來計算物體排開的液體體積,進而得到物體的體積。
形平底薄壁溢水杯,杯底上表面到溢水口的距離為15cm,杯中裝有部分水,此時溢水杯對桌面的壓強為。將掛在彈簧測力計下端密度為的圓柱體從水面上方逐漸浸入水中,當圓柱體一半浸在水中時,圓柱體下表面受到的壓力為,水對溢水杯底部的壓強為;當圓柱體浸沒在水中時,如圖乙所示,彈簧測力計的示數(shù)為2.4N,溢出到小桶中的水重為1N,圓柱體下表面受到的壓力為,溢水杯對桌面的壓強為。已知,下列結論正確的是( )
A.B.C.D.
【答案】D
【詳解】A.當圓柱體浸沒在水中時,如圖乙所示,彈簧測力計的示數(shù)為2.4N,溢出到小桶中的水重為1N,圓柱體下表面受到的壓力為,溢水杯對桌面的壓強為。已知,與圓柱體未浸入水中時對比,壓強變化量為,根據(jù)力的作用的相互的,此時壓力增大量等于圓柱體受到的浮力與溢出到小桶中的水重之差,則有
圓柱體的重力為
圓柱體的質(zhì)量為
圓柱體的體積
圓柱體的密度
故A錯誤;
B.當圓柱體浸沒在水中時,如圖乙所示,此時溢出到小桶中的水重為1N,乙杯中的水加上物體的體積為
則乙杯中水的體積為
當圓柱體一半浸在水中時,受到的浮力
則原來水總的重力為1N,則溢出的體積為
則水的總體積為
當圓柱體一半浸在水中時,排開液體的體積為
則圓柱體一半浸在水中時,水的體積加上排開液體的體積
則此時水并沒有溢出,此時液體的深度
則圓柱體一半浸在水中時,水對溢水杯底部的壓強為
故B錯誤;
C.由上可知,水的總重力
當圓柱體浸沒在水中時,水對溢水杯底部的壓強為
故C錯誤;
D.根據(jù)浮力產(chǎn)生的原理,當圓柱體一半浸在水中時,圓柱體下表面受到的壓力為
當圓柱體浸沒在水中時,圓柱體下表面受到的壓力為,則有
故D正確。
故選D。
【變式3-2】(2024·黑龍江雞西·中考真題)美麗雞西是石墨之都,研學小組為了測量石墨的密度,用彈簧測力計測得石墨樣品重是4.8N,然后將其逐漸浸入水中,浸沒后彈簧測力計示數(shù)是2.8N,樣品的質(zhì)量是 kg,樣品的密度為 。
【答案】 0.48
【詳解】[1]根據(jù)可知,樣品的質(zhì)量是
[2]浸沒后彈簧測力計示數(shù)是2.8N,在水中受到的浮力為
根據(jù)可知,物體的體積為
樣品的密度為
【變式3-3】小惠學習了阿基米德原理后,做了如下實驗,如圖所示。器材:彈簧測力計、細線、小燒杯、溢水杯、水、小石塊和其它不同的物體(不吸液體,且物體的密度大于液體的密度)。
(1)請畫出圖甲中小石塊所受重力G的示意圖 ;
(2)小惠換用不同的物體或液體按圖中甲、乙、丙、丁的順序進行了多次實驗,圖丙中溢水杯裝滿液體,由實驗數(shù)據(jù)得出 。從而驗證了阿基米德原理的正確性。若某次實驗時,物體沒有全部浸沒在液體中,則此時 ;
(3)圖丙步驟中,小石塊逐漸浸入液體過程中(未接觸溢水杯),小石塊下表面受到的液體壓強將 ,溢水杯底部受到液體的壓強 ;(選填“變大”“不變”“變小”)
(4)圖中甲、乙、丙、丁步驟中彈簧測力計的示數(shù)分別是、,、,液體密度為,則小石塊的密度表達式 (用測得的物理量和已知量表示)。
【答案】(1)
(2) = =
(3) 變大 不變
(4)或者
【詳解】(1)重力方向豎直向下,故重力示意圖如下圖所示:
(2)[1][2]彈簧測力計一個小格代表0.2N,由圖可知,物體重力為3N,燒杯重力為1.6N,物體浸入液體中,此時彈簧測力計示數(shù)為2.6N,燒杯和水的總重力為2.0N;由甲丙的示數(shù)差可得物體受到的浮力
F浮=G-F=0.4N
由乙丁的示數(shù)差可得
G排=G總-G杯=2.0N-1.6N=0.4N
所以
F浮=G排
阿基米德原理適用于任何情況,若某次實驗時,物體沒有全都浸沒在液體中,浮力減小,排開液體的重力減小,則
F浮=G排
(3)[1][2]小石塊逐漸浸入液體過程中,小石塊深度發(fā)生了變化,小石塊下表面受到的液體壓強將變大;溢水杯原來是裝滿液體的,小石塊逐漸浸入液體過程中,液體的深度沒有變,液體對杯底的壓強將不變。
(4)根據(jù)稱重法和阿基米德原理
F浮=F1-F3=F4-F2=ρ液gV排
彈簧測力計F1=ρ石gV物;物體浸沒在液體中
V排=V物
石塊密度為
或
【典型例題剖析】
【例4】(2024·湖南長沙·中考真題)有一個質(zhì)量為4kg,底面積為的足夠高的薄壁柱形容器放在水平地面上,g取10N/kg。
(1)容器受到的重力是多大?
(2)容器對水平地面的壓強是多大?
(3)科技小組利用這個容器來研究物體的浮沉,他們將同種材料制成的不吸水的正方體A和長方體B放在容器中,如圖甲所示,向容器內(nèi)緩慢加水,A、B始終保持豎直,水深h與加水體積V的關系如圖乙所示。當水深為時,取出其中一個物體,水面下降2cm。當水深為時,水對容器底部的壓強是多少帕?(不考慮取出物體的過程中帶出的水,)
【詳解】解:(1)容器的重力
(2)容器對水平地面的壓力
容器對水平地面的壓強
(3)由題意及圖像可知,A、B浸沒或漂浮時均有
注水體積由的過程中
……①
注水體積由的過程中
……②
注水體積由的過程中
……③
聯(lián)立①②③解得
由此可知正方體A邊長,取出其中一個物體時
①若,則A、B浸沒,由可知取出的物體為A,為A的高度,,水對容器底部的壓強
②若,則A、B漂浮,由可知取出的物體為B由圖可知A浸入水中的深度為,B浸入水中的深度為,由于
解得
水對容器底部的壓強
答:(1)容器受到的重力是40N;
(2)容器對水平地面的壓強是800Pa;
(3)若,水對容器底部的壓強為3000Pa,若,水對容器底部的壓強為1500Pa。
【中考考點對接】
1、理解浮力圖像的變化情況,認清楚橫坐標和縱坐標的準確含義,根據(jù)圖像的變化推出整個物理過程,尤其注意圖像中的各個特殊點對應的狀態(tài),比如起點、終點、和圖像發(fā)生變化的拐點。
2、根據(jù)浮力圖像還原相應場景動態(tài)過程,并在整個過程的特殊狀態(tài)進行分析和計算。
3、浮體綜合題的解題思路和方法
(1)先明確物體在液體中的狀態(tài):漂浮。
(2)分析物體的受力情況:只受重力G物和浮力F浮兩個力的作用,并處于靜止狀態(tài)。
(3)列出二力平衡的方程:F浮=G物。
(4)展開求解:利用浮力的公式F浮=ρ液gV排、重力公式G物=m物g=ρ物gV物求未知量。
【解題能力提升】
【跟蹤變式訓練】
【變式4-1】(2024·山東棗莊·中考真題)將一底面積為200cm2的圓柱形容器放置于水平面上,容器內(nèi)放一個底面積50cm2、高20cm的圓柱體,如圖甲所示,緩慢向容器中注水到一定深度時圓柱體漂浮,繼續(xù)注水到25cm時停止,在整個注水過程中,圓柱體始終處于直立狀態(tài),其注水質(zhì)量m與容器中水的深度h的關系圖像如圖乙所示。(,g取10N/kg),則以下說法正確的是( )
A.當圓柱體漂浮時,露出水面的高度為9cm
B.圓柱體的密度為kg/m3
C.注水停止時,水對圓柱體底部的壓強為2500Pa
D.向容器內(nèi)注水的總質(zhì)量是4200g
【答案】D
【詳解】A.由圖乙知,當注水高度為16cm時,圓柱體恰好漂浮,此時圓柱體浸入水中的深度為16cm,露出水面的高度為
h=h圓柱體-h1=20cm-16cm=4cm
故A錯誤;
B.圓柱體漂浮時,所受的浮力等于自身重力。此時排開水的體積
1.觀察圖像的一般方法“看兩軸抓三點”,即看準橫坐標、縱坐標分別表示的物理量及單位,抓住起點、終點和拐點。
2.浮力綜合問題的分析與計算主要涉及幾個關鍵步驟和方法,?包括確定物體在液體中的狀態(tài)、?分析受力情況、?建立二力平衡方程、?利用浮力公式求解未知量。
圓柱體的重力
圓柱體的質(zhì)量
圓柱體的體積
圓柱體的密度
故B錯誤;
C.由A可知,圓柱體漂浮時,圓柱體浸入水中的深度為16cm,即圓柱體底部所處的深度為16cm,當停止注水時,圓柱體底部所處的深度不變,仍為16cm=0.16m,則水對圓柱體底部的壓強
故C錯誤;
D.水的深度為25cm時,水及圓柱體浸入水中部分的總體積
停止注水時,水的真正體積
水的總質(zhì)量
故D正確。
故選D。
【變式4-2】(2024·山東棗莊·中考真題)如圖甲所示,使圓柱體緩慢下降,直至其全部沒入水中,整個過程中彈簧測力計示數(shù)F與圓柱體下降高度h變化關系的圖像如乙所示。則圓柱體受到的重力是 N,圓柱體剛好全部浸沒時,下表面受到水的壓強是 Pa,圓柱體受到的最大浮力是 N。(g取10N/kg,忽略圓柱體下降過程中液面高度的變化)
【答案】 2.0 1000 0.5
【詳解】[1]由圖像可知,當h=0時,彈簧測力計示數(shù)為2N,此時圓柱體處于空氣中,根據(jù)二力平衡條件可知
[2]由圖知物體下降高度到10cm時,下表面接觸水面,下降20cm時圓柱體剛好浸沒水中,此時圓柱體下表面距水面距離是10cm,則下表面受到水的壓強
[3]圓柱體完全浸入水中的情況,此時圓柱體受到的拉力為1.5N,則圓柱體受到的浮力
【變式4-3】(2024·山東淄博·中考真題)如圖甲所示,水平放置的長方體容器中水深16cm,用細線將沉在容器底的圓柱體物塊豎直向上勻速提升。從物塊剛剛離開容器底到拉出水面的過程中,拉力F與物塊下表面到容器底的距離h的關系如圖乙所示(細線的質(zhì)量、體積及物塊帶走的水均忽略不計,ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。求:
(1)物塊浸沒在水中時受到的浮力;
(2)物塊取出后,水對容器底的壓強;
(3)容器中水的質(zhì)量。
【詳解】(1)由圖乙可知,當h>15cm時,物塊完全離開水面,物塊受到的豎直向下的重力、豎直向上的
拉力,處于二力平衡狀態(tài),則物塊的重力
當h”“ >
【詳解】[1][2]小球在A容器中漂浮,則
小球在B容器中懸浮,則
綜上可得
兩容器液面相平,由圖可知,兩容器中液體的體積關系為
根據(jù)可得,兩容器中液體的質(zhì)量關系為
桌面水平,兩容器對桌面的壓力
綜上可得
【中考考點對接】
1、物體的浮沉條件及其應用
(1)前提條件:物體浸沒在液體中,且只受浮力和重力。
(2)物體在液體中的浮沉條件
上浮:F?。綠 懸浮:F浮=G 漂?。篎浮=G
下沉:F?。糋 沉底:F浮+FN=G
(3)如果被研究的物體的平均密度可以知道,則物體的浮沉條件可變成以下形式:①ρ物<ρ液,上浮 ②ρ物=ρ液,懸浮 ③ρ物>ρ液,下沉。
(4)冰或冰中含有木塊、蠟塊等密度小于水的物體,冰化為水后液面不變;冰中含有鐵塊、石塊等密大于水的物體,冰化為水后液面下降。
2、漂浮問題的幾個規(guī)律
規(guī)律1:物體漂浮在液體中,所受的浮力等于它受的重力。
規(guī)律2:同一物體在不同液體里漂浮,所受浮力相同。
規(guī)律3:同一物體在不同液體里漂浮,在密度大的液體里浸入的體積小。
規(guī)律4:漂浮物體浸入液體的體積是它總體積的幾分之幾,物體密度就是液體密度的幾分之幾。
規(guī)律5:將漂浮物體全部浸入液體里,需加的豎直向下的外力,外力等于液體對物體增大的浮力。
【解題能力提升】
【跟蹤變式訓練】
【變式6-1】(2024·江蘇淮安·中考真題)如圖所示,甲、乙兩個相同的容器分別盛有體積相同的水和鹽水,靜置在水平面上.現(xiàn)將一杯子和木塊以兩種方式分別放在甲、乙兩容器中,甲中杯子靜止時漂浮在水面上,乙中木塊緊貼杯底(杯中無氣體)并與杯子一起懸浮在鹽水中,下列說法中正確的是( )
A.甲容器對水平面的壓強大于乙容器對水平面的壓強
B.木塊在甲容器中受到的浮力大于在乙容器中受到的浮力
C.甲容器中液面上升的高度大于乙容器中液面上升的高度
D.將乙容器中的杯子輕輕向下推動少許,杯子和木塊將沉到容器底
【答案】C
【詳解】A.容器對地面的壓力等于容器、液體、杯子和木塊的重力之和,甲、乙中容器、杯子和木塊重力相同。水和鹽水的體積相同,鹽水的密度大,根據(jù)可知,乙中鹽水的質(zhì)量更大,因此鹽水的重力更大,兩容器的底面積相同,根據(jù)可知,乙對地面的壓強更大,故A錯誤;
B.由圖可知,木塊在甲容器中放在杯子中,受到杯子的支持力,大小等于木塊的重力,木塊沒有排開液體,即沒有受到浮力。木塊在乙中排開了液體,受到的了浮力,木塊的密度未知,因此無法得出浮力與重力的關系,綜上所述,木塊在甲容器中受到的浮力小于在乙容器中受到的浮力,故B錯誤;
C.甲中,杯子和木塊整體漂浮在水中,整體受到的浮力等于整體的重力;乙中,杯子和木塊整體懸浮在水中,
(1)當物體的密度小于液體的密度時,物體所受的浮力大于重力,因此物體會上浮。
(2)當物體的密度等于液體的密度時,物體所受的浮力等于重力,物體將保持懸浮狀態(tài)。
(3)當物體的密度大于液體的密度時,物體所受的浮力小于重力,因此物體將下沉。
整體受到的浮力等于整體的重力。因此甲、乙中整體受到的浮力相同,乙中鹽水的密度更大,根據(jù)可知,甲中排開液體的體積大于乙中排開液體的體積,根據(jù)可知,甲容器中液面上升的高度大于乙容器中液面上升的高度,故C正確;
D.將乙容器中的杯子輕輕向下推動少許,根據(jù)可知,杯子和木塊受到的壓強增大,但整體內(nèi)部沒有空氣,整體的體積不會改變,因此整體受到的浮力不變,仍等于整體的重力,故仍懸浮在液體中,不會沉底,故D錯誤。
故選C。
【變式6-2】(2024·江蘇南通·中考真題)將新鮮度不同的甲、乙兩雞蛋放入水中,靜止時的狀態(tài)如圖所示,下列說法正確的是( )
A.若甲、乙體積相等,甲受到的浮力小B.若甲、乙質(zhì)量相等,甲受到的浮力小
C.向杯中加鹽水后,乙受到的浮力變大D.向杯中加酒精后,乙受到的浮力變大
【答案】B
【詳解】A.若甲、乙體積相等,乙排開液體的體積小,根據(jù)公式可知,乙受到的浮力比甲小,故A錯誤;
B.若甲、乙質(zhì)量相等,由G=mg可知,甲、乙重力相等,乙漂浮,浮力等于重力,甲沉底,浮力小于重力,則甲受到的浮力小,故B正確;
C.原來乙漂浮,說明乙密度小于水的密度,加入鹽水后,液體密度變大,乙密度依舊小于液體密度,仍然漂浮,乙受到的浮力仍然等于重力,故乙受到的浮力不變,故C錯誤;
D.向杯中加酒精,液體密度會變小,乙會下沉一些,可能漂浮或懸浮,此時浮力仍然等于重力;也可能沉底,此時浮力小于重力,浮力變小;故乙受到的浮力不會變大,故D錯誤。
故選B。
【變式6-3】(2024·黑龍江綏化·中考真題)如圖,一長方體物塊漂浮在水面上時,物塊露出水面的體積是總體積的,當它漂浮在另一液面上時,浸入液體的體積是總體積的。水和液體對物塊下表面的壓強分別為和,則 (選填“>”“=”或“
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