第三节 水的浮力(2)
复习检查:
1、默写阿基米德定律: 。
相应公式:
2.如图所示,将一挂在弹簧测力计下的圆柱体金属块缓缓浸入水中(水足够深),在圆柱体接触容器底之前,如下四个图像中能正确反应浮力F和圆柱体下表面到水面的距离的关系的是( )
知识点
一、物体的浮沉条件。
1、前提条件:物体浸没在液体中,且只受浮力和重力。 2、请根据示意图完成下空:(填“<”、“=”或“>”)
F浮____G F浮____G F浮___G F浮___G
?液__?物 ?液__?物?液__?物?液__?物
注:1、判断物体的沉浮一般有两种方法:比较 或比较 。 2、浸没在水中一定深度的木块,从开始上浮到最后静止在水面上。这一过程浮力的变
化是 。
3:密度均匀的物体悬浮在某液体中,若把物体切成大小不等的两块,则大块 ,小块________。密度不均匀的物体悬浮在某液体中,若把物体切成大小不等的两块,若小块下沉,则大块 。 课内例题讲解:
1、一物体的重力为20牛,用手按在水中浸没时受到的浮力是30N,则放开手后物体将 A、上浮 B、悬浮 C、下沉 D、无法判断 ( )
2、100 克物体放在盛满液体的杯子里, 溢出液体80克, 则 ( ) A、物体将沉入杯底 B、物体将浮在液面上 C、物体将悬浮在液体中 D、无法确定物体的沉浮
-33
3、一个空心的铜球重5牛,体积为0.6×10米,它在水中将 (填“上浮”、“下沉”或“悬浮”),这静止时所受的浮力是 。
二、漂浮问题:
根据漂浮物F浮=G可推导得 ,由该式子可知:
A、密度均匀的漂浮物漂浮在水面上时,V排和V物的比值是 ,总等于 。 同理,V露和V物的比值及V露和V排的比值都是 。漂浮物无论如何切割,剩余部分V
33
排和V物的比值总要满足 。例如:密度为0.6×10kg/m的均匀木块,漂浮在水面上时V排和V物的比值是 ,V露和V物的比值是 ,V露和V排的比值是 。若竖直切去1/3,剩余部分将 ,若沿水面切去下面部分,则剩余部分将 ,静止后,露出部分的体积占原木块的 。若沿水面切去上面部分,则剩余部分将 ,静止后,露出部分的体积占原木块的 。 B、可根据?C、可根据?液求得?求得?物,公式为 。 ,公式为 。
物液挑战:科学考察队员在北极考察时,为了探究冰层下海水的成份,他们在厚薄均匀的冰层上钻一个深达250m的冰洞,则为了取海水水样,系在取水筒上绳子的长度至少为(已知海水的密度为1.03×103kg/m3,冰的密度为0.9×103kg/m3) ( )
A.10m B.32m C.218m D.250m 三、比较浮力的大小:
方法:1、根据阿基米德定律,若液体的密度相同,比较 。若排开液体的体
积相同,则比较 。
2、根据浮力与重力关系,比较浮力。 必须会做的题:(ρ水银>ρ铜>ρ铁>ρ铝>ρ水)
1、体积相同的实心铜球、铁球、铝球放入水中,静止后比较浮力: 2、质量相同的实心铜球、铁球、铝球放入水中,静止后比较浮力: 3、体积相同的实心铜球、铁球、铝球放入水银中,静止后比较浮力: 4、质量相同的实心铜球、铁球、铝球放入水银中,静止后比较浮力: 5、质量相同的A、B、C放入水中,静止后如图所示,比较浮力:
6、体积相同的A、B、C放入水中,静止后如图所示,比较浮力: 课内例题讲解:
1.右图所示,体积相等的两颗种子放入盐水中,一颗下沉到底,一颗浮在液面。则两颗种子所受浮力大小是 ( )
A、漂浮的种子所受的浮力较大 B、下沉的种子所受的浮力较大
C、两颗种子受所的浮力一样大 D、上述三种情况都有可能
2.如图所示,将一只玩具青蛙放入水中,它能漂浮于水面;把它放入 另一种液体中,它却沉入底部。则在这两种情况下这只玩具青蛙受 到的浮力大小相比较 ( )
A、在水中受到的浮力较大 B、在液体中受到的浮力较大 C、受到的浮力一样大 D、无法比较浮力大小
3.右图是小明将一只塑料球分别放入甲、乙两种不同的液体中静
止时的状况。若甲、乙两种液体的密度分别为ρ甲、ρ乙,塑料球所受的浮力分别为F甲、F乙,则 ( )
A、ρ甲>ρ乙,F甲> F乙 B、ρ甲>ρ乙,F甲= F乙
C、ρ甲<ρ乙,F甲= F乙 D、ρ甲<ρ乙,F甲< F乙
甲
4、两手分别拿着一个小木块和一个大石块,把它们都浸没到水中,同时松 开手,小木块上浮,大石块下沉,受到浮力大的是( )
A.小木块 B.大石块 C.一样大 D.不能确定
5、把质量相等的实心木球和实心铝球浸没于某种液体中,放手后,木球悬浮而铝球下沉,静止后它们所受浮力的大小关系是( )
A.F木=F铝 B.F木<F铝 C.F木>F铝 D.无法确定
6、如图所示,质量相等的A、B、C三个小球都放在水中,结果A球漂浮,B球悬浮,C球下沉到容器底部。若往水中加入食盐,待食盐溶解,三个小球静止后所受的浮力变化情况,下列说法中正确的是 ( )
A、A球和B球所受的浮力变大,C球所受的浮力不变 B、A球和B球所受的浮力不变,C球所受的浮力变大 C、A球所受的浮力变大,B球和C球所受的浮力不变 D、A球所受的浮力不变,B球和C球所受的浮力变大
7、实心物体a与b,体积相等,a的密度大于b的密度,则它们都浮在水面时,所受到的浮力Fa与Fb是 ( )
A.Fa=Fb B.Fa<Fb C. Fa>Fb D.无法比较大小
三.浮力的应用。
(1)、轮船:工作原理: 排水量: 。单位 注:1、不管轮船装多少货物,其排水量不变
4
2、由辽宁号航母的排水量6.75 ×10吨可计算出: (海水的密度近似看作水的密度) ①、满载时排开液体的重力G排 = ②、满载时受到的浮力F浮= ③、满载时航母共重G总= ④、满载时排开液体的体积V排= 3、轮船从海洋进入江河吃水线变化: 4、人在河水里游泳时受到的浮力 (“<”、“>”、“=”)在海水里游泳时
受到的浮力,即使不会游泳的人在死海里也不会沉下去是因为: 。
(2)、潜水艇工作原理:
潜水艇在上潜(未露出水面)和下潜过程中,浮力 。潜水艇从长江某基地潜航赴东海执行任务过程中,浮力 。这时,为了保持潜航深度,驾驶员该如何操作? 。应注入多少水? 。 注:鱼是如何实现浮沉的? ,所以潜水艇的浮沉原理和鱼实现浮沉的原理是不同的。
(3)、密度计:原理:
刻度特点:
注:利用浮力升空的飞行器有 、 、 等,它们都充入了密度比空气 的气体,受到的浮力大于本身重力,所以能上升。 基础强化:
1、右图所示,小明将一支密度计分别放入甲、乙两种不同的液体中。若甲、乙两种液体的密度分别为ρ甲、ρ乙,静止时密度计所受的浮力分别为F甲、F乙,则 ( )
A、ρ甲>ρ乙,F甲> F乙 B、ρ甲>ρ乙,F甲= F乙
甲 乙 C、ρ甲<ρ乙,F甲= F乙 D、ρ甲<ρ乙,F甲< F乙
2、“远征号”潜水艇从长江某基地赴东海执行任务过程中( ) A.潜水艇在海水中潜行时所受的浮力大于在江水中潜行时所受的浮力 B.潜水艇在海水中潜行时所受的浮力等于在江水中潜行时所受的浮力 C.潜水艇在海水中潜行时所受的重力小于在江水中潜行时所受的重力
D.潜水艇在海水中潜行时所受的重力等于在江水中潜行时所受的重力 课内练习讲解:
例1 将质量相同的甲、乙两物体放入同种液体中静止时,甲漂浮,乙悬浮,则( ) A. 甲的体积大于乙的体积 B.甲的体积小于乙的体积
C. 甲受到的浮力大于乙受到的浮力 D.甲受到的浮力小于乙受到的浮力
33
巩固训练1 将密度为0.5×10千克/米的木块分别放进盛有煤油、清水和盐水的杯中,下列说法中正确的是( )
A. 木块在煤油中露出液面的体积最大B. 木块在清水中有一半体积露出液面 C.木块在盐水中露出液面的体积最小 D.木块在煤油中将沉人杯底
例2 取一只小塑料袋(重力忽略不计),袋内装满水,用细线把袋口扎紧(要求袋内不留空气),用弹簧测力测量水的重力如图所示,水的重力为________牛。将这袋水逐渐浸入水中,弹簧测力计读数逐渐变小,表明水袋所受浮力
的大小随排开水的体积增大而________。当水袋全部浸没水中时,弹簧测力计的读数为零,
3
这时塑料袋排开水的体积为________米。(g=10牛/千克)
3
巩固训练2、 把重为5牛、体积为600厘米的物体投入水中,若不计水的阻力,当物体静止时,下列说法正确的是(g取10牛/千克)( )
A. 物体漂浮,F浮=6牛 B.物体悬浮,F浮=5牛 C.物体漂浮,F浮=5牛 D.物体沉在水底,F浮=6牛
33
例3、 质量为l千克,密度为0.4×10千克/米的木块,在水中静止时所受浮力是 A. 1千克 B.2.5千克 C. 9.8牛 D.24.5牛 ( ) 巩固训练3、 小芳要探究金属圆柱体受到水的浮力与浸在水中的深度的关系,实验装置如图所示,将高为9厘米的金属圆柱缓慢浸入水中(水足够深),在金属柱接触容器底之前,记下金属柱下表面所处的不同深度h和弹簧测力计相应的示数F,数据如下表: 次数 h(厘米) F(牛) 1 O 2 2 3 4 4 6 5 8 6 10 7 12 8 14 6.75 6.25 5.75 5.25 4.75 4.5 4.5 4.5 (1)、第3次实验时,金属圆柱受到的浮力大小为________牛;
(2)、根据实验数据,分析金属圆柱浸在水中受到的浮力与浸入水中的深度的关系。
跟踪演练 一、选择题
1.下列各种说法中,正确的是( )
A. 风筝是靠空气的浮力上升的 B. 水下的潜水艇,下潜越深受到的浮力越大
C.气象探测气球里所充气体的密度小于空气密度
D.同一支密度计漂浮在不同液体中,受到的浮力大小不同
2.把一个马铃薯放入浓盐水中,马铃薯处于漂浮状态,如果将水面以上的部分切去,则剩下部分的马铃薯将会( )
A. 漂浮 B. 悬浮 C.下沉 D.不能判断
3.甲、乙两球用细线相连,悬浮于水杯中(如图所示),细线受到的拉力为l牛,如果细线断了,下列判断正确的是( )
A. 甲、乙两球都下沉 B.甲球上浮,乙球下沉 C.甲球下沉,乙球上 D.甲、乙两球仍悬浮在水中
4.两艘完全相同的轮船停在水面,甲船装满货物,乙船为空船。下列说法正确的是( )
A. 甲船受的浮力大于乙船受的重力 B.甲、乙两船受的浮力相等 C. 甲船受的浮力小于乙船受的重力 D.两船所所排开的水的体积相同 5.下列情形中,浮力增大的是( )
A.游泳者从海水中走上沙滩 B.轮船从长江驶入大海
C.海面下的潜艇在下潜 D.“微山湖”号补给舰在码头装载货物
6.如图所示,杯子中装满水,现向杯中轻轻放入一个小木块,小木块漂浮在水面,则放人木块后( )
A.水对杯底的压强增大 B.水对杯底的压强不变 C.水对杯底的压力增大 D.水对杯底的压力减小
7.同一木块先后漂浮在酒精、水、水银中,比较三种情况中,木块所受到的浮力大/b( ) A.酒精中最大 B.水中最大 C.水银中最大 D.一样大 8.如图所示,将系于绳端质量相等的铁桶和实心铁球同时浸没在水中,静止在图示位置,绳子对它们的拉力F1和F2的大小关系是( ) A.F1>F2 B.F1=F2 C.F1 9.如图,在甲、乙、丙三个相同容器中盛有质量相同的不同液体,将三个相同的铁球分别沉入容器底部,当铁球静止时,容器底部所受铁球的压力相比较( ) A.甲最小 B. 乙最小 C.丙最小 D.一样大 10.如右上图所示,体积不同、重力不同的A、B两个物体浸在水中。用绳系住A物,拉力为F时A物静止。用力F压B物,B物静止。若将A、B两物系在一起放入水中,它们将( ) A.上浮 B.下沉 C.悬浮 D.无法判定 11.如图所示,同一物体浸在甲液体中悬浮(甲),浸在乙液体中漂浮(乙),比较物体在两种液体中所受浮力F甲和F乙的大小及两种液体的密度?A.F甲=F乙,?甲= 甲和 ?乙的大小,肯定正确的是( ) ?乙 B.F甲=F乙,?甲< ?乙 C. F甲 甲= ?乙 D.F甲>F乙,?甲> ?乙 12.将质量为l00克的物体投入盛有l00毫升酒精的量筒中(已知?3 酒精=0.8×10千克/ 3 米),物体静止后,酒精液面上升到200毫升刻度线处,则该物体在量筒中的情况是( ) A. 物体沉在量筒底部 B.物体漂浮在酒精液面上 C. 物体悬浮在酒精中 D. 条件不足,无法确定 13.将一半径为R的实心金属球,用细线拉着,匀速缓慢地放入水深为2R的盛水容器中,直至容器底部,水未溢出。下图能反映金属球从水面刚接触处开始至容器底部过程中,所受浮力的大小F与金属球浸入水中深度h的关系的是( ) (13题) 14.将两只同样盛满水的溢水杯放在天平的两盘时天平平衡。将一木块放在右盘的溢水杯。木块漂浮在水面上,并将溢出的水取走,此时天平( ) A.右边上移 B.保持平衡 C.右边下移 D.无法确定 二、填空题 15.如下图所示密度最大的液体是________。密度计是根据物体的________原理制造的,其刻度值上比下________(填“大”或“小”)。 16.如上图所示,将两块相同的橡皮泥做成实心球形和碗形,分别放人相同的甲、乙两杯水中,静止时甲杯中橡皮泥所受的浮力________乙杯中橡皮泥所受的浮力(填“大于”、“小于”或“等于”),________杯中水面升高得多。 17.2001年6月3日,CCTV在云南扶仙湖第一次现场直播了水下考古的过程,使用了我国科学家自行设计制造的现代化“鱼鹰一号”深潜器(原理与潜水艇相同),它的下潜和上浮是靠 来实现的,深潜器在水中下潜的过程中,受到水的浮力________,水对它的压强 ________ (填“增大”、“不变”或“减少”)。 18.因为漂浮时,F浮=G物,所以同一艘轮船从海行驶到江河或从河行驶到海,其受到的浮力________。根据F浮=?排V 排 g,同一艘轮船从海行驶到江河,因为F浮________,?3 3 液 ________,所以V排必_______,即船身稍________。某潜水艇的总体积为1.5×10米,最大下潜深度350米,此潜艇位于海面以下100米处时受到的浮力大小是________牛。(海水 33 的密度为l.03×10千克/米,取g=10牛/千克)