第12講第12講浮力知識導航知識導航知識導入海洋中巨大的游船能在海面航行……是什么力量把它們托起來的？為什么熱氣球能升入空中？知識精講知識精講考點1：浮力及其計算方法1．浸在液體(或氣體)中的物體，受到液體(或氣體)對它豎直向上托的力，這個力叫做浮力。2．施力物體：液體或氣體3．浮力的方向：總是豎直向上4．稱重法求浮力：物體的重力為G物，則物體受到液體浮力的大小等于物體的重力減去浸在液體中后彈簧測力計的示數F，即：F浮＝G物－F。拓展：液體對物體產生的浮力與物體對液體產生的壓力是一對相互作用力.思考與交流思考1：放到水里要下沉的鐵塊，是否也受到浮力呢？【典例分析】【例1】把一圓錐體按兩種方法沒入水中，如圖所示，兩種情況下，錐體受到的水的壓力差的大小是（）A．底面向上的大 B．底面向下的大 C．一樣大 D．無法確定【答案】C【解析】由圖可知，底面朝下和底面朝上兩種浸法排開液體的體積相同，由可知，兩種情況下椎體受到水的浮力的大小相同；由浮力產生的原因可知，兩種情況下圓錐受到水的上下壓力差的大小相同，故C符合題意，ABD不符合題意?！纠?】賽龍舟是端午節的傳統活動。龍舟靜止在湖水上時，受到浮力的施力物體是（）A．龍舟 B．人 C．湖水 D．船槳【答案】C【解析】龍舟靜止在湖水上時，受到水給的一個豎直向上的托力，即浮力。所以龍舟受到浮力的施力物體是湖水。故ABD不符合題意，C符合題意?！纠?】如圖所示，浸在液體中的小球所受浮力方向為______（選填圖中的序號“1”、“2”或“3”）所示，其原因是______。【答案】

1

浮力的方向總是豎直向上【解析】[1][2]一切液體或氣體對浸在其中的物體會產生豎直向上的托力，這個托力叫做浮力；故浮力的方向是豎直向上的，浮力的方向與小球放所放的位置無關，它受到浮力的方向總是豎直向上的，因此圖中序號1表示浮力的方向?！纠?】圖所示，石塊A重20N，木塊B重20N，石塊C重5N，石塊A和木塊B均處于靜止狀態。甲圖中，繩對石塊A的拉力為8N，則石塊A受到的浮力是______N；乙圖中，繩對木塊B的拉力為25N，則木塊B受到的浮力為______N；丙圖中，木塊B受到的浮力是______N?！敬鸢浮?/p>

12

45

25【解析】[1]甲圖中，石塊受到三個力的作用：向下的重力、向上的拉力和浮力，所以浮力為F浮A＝GA﹣FA＝20N﹣8N＝12N[2]乙圖中，木塊受到三個力的作用：向下的重力和拉力、向上的浮力，所以浮力為F浮B＝GB+FB＝20N+25N＝45N[3]丙圖中，木塊受到三個力的作用：向下的重力和壓力、向上的浮力，所以浮力為F浮C＝G木+G石＝20N+5N＝25N方法技巧方法技巧1.稱重法測浮力：利用彈簧測力計分別測出物體在空氣中的重力G和浸在液體中的拉力F，則物體受到的浮力F?。紾－F。2.壓力差法測浮力：浸在液體中的物體，上表面受到的壓力為F1，下表面受到的壓力為F2，則物體受到的浮力F?。紽2－F1?？键c2：浮力大小的影響因素1.浮力的大小只跟液體的密度和物體浸入液體的體積有關。2.在液體密度相同時，浸入液體的體積越大，物體受到的浮力越大；在浸入液體的體積相同時，液體的密度越大，物體受到的浮力越大。【典例分析】【例5】某同學按照如圖所示的操作，探究影響浮力大小的因素。（1）物體受到的重力為______N；（2）物體全部浸沒在水中時，受到的浮力是______N；（3）由______兩圖可得出結論：物體受到的浮力大小與物體排開液體的體積有關；（4）由______兩圖可得出結論：物體受到的浮力大小與物體浸沒在液體中的深度無關；（5）由D、E兩圖可得出結論：物體受到的浮力大小與液體的______有關?！敬鸢浮?/p>

4

1

B、C

C、D

密度【解析】（1）[1]測力計拉著物體靜止在空氣中的示數為物體的重力G＝4N（2）[2]由圖可知，物體浸沒在水中時受到的浮力F水＝G﹣F＝4N﹣3N＝1N（3）[3]探究物體受到的浮力大小與物體排開液體的體積的關系時，應控制液體的密度相同，排開液體的體積不同，故選B、C兩圖進行比較。（4）[4]探究物體受到的浮力大小與物體浸沒在液體中的深度的關系時，應控制液體的密度、排開液體的體積相同，深度不同，故選C、D兩圖進行比較。（5）[5]物體浸沒在水中受到的浮力F水＝G﹣F＝4N﹣3N＝1N物體浸沒在酒精中受到的浮力F酒＝G﹣F′＝4N﹣3.2N＝0.8N所以，在排開液體的體積相同的情況下，液體的密度不同，受到的浮力不同，說明物體受到的浮力大小與液體的密度有關?！纠?】如圖為小玉做“探究浮力大小與哪些因素有關”實驗的實驗步驟。（1）實驗步驟甲、乙、丙中彈簧測力計的示數不同，說明________；實驗步甲、丙、丁中彈簧測力計的示數不同，說明___________。（2）從實驗步驟甲、丙可以求出丙中重物受到的浮力，為___________N，重物的體積為_________cm3。（3）從步驟丁到戊，重物下表面受到的酒精的壓強________，重物上、下表面受到的酒精的壓力差_______。（均選填“不變”、“變大“或“變小”）【答案】

浸入液體中的物體受到的浮力隨排開液體的體積有關

浸入液體中的物體受到的浮力與液體的密度有關

0.5

50

變大

不變【解析】（1）[1]實驗步驟甲、乙、丙中物體排開水的體積不同，彈簧測力計的示數不同，說明浸入液體中的物體受到的浮力隨排開液體的體積有關。[2]實驗步丙、丁中，物體排開液體的體積相同，但液體的密度不同，彈簧測力計的示數不同，說明浸入液體中的物體受到的浮力與液體的密度有關。（2）[3]彈簧測力計的分度值為0.2N，甲圖可知重物的重力G=4.4N，丙圖可知測力計的示數為3.9N，根據稱重法可知重物的浮力[4]物體的體積等于物體全部浸沒后排開液體的體積，故根據阿基米德原理可知（3）[5]從步驟丁到戊，重物下表面的深度逐漸增大，根據可知受到的酒精的壓強逐漸變大。[6]從步驟丁到戊，測力計的示數不變，根據稱重法重物F浮=G﹣F示可知重物所受浮力不變，根據浮力產生的原因為物體上下表面所受的液體的壓力差，據此可知重物上、下表面受到的酒精的壓力差不變。方法技巧方法技巧實驗探究：(控制變量法)在探究浮力與液體密度關系時控制物體排開液體體積相同；在探究浮力與物體排開液體體積關系時控制液體密度相同。提分作業提分作業一、單選題1．如圖所示，一個重為G的錐形物體P浸沒在水中，它受到豎直向下的水的壓力為F1，受到豎直向上的水的壓力F2，則（）A．F1<F2 B．F1>F2 C．F1=F2 D．無法確定F1和F2的大小【答案】A【解析】錐形物體P浸沒在水中，受到豎直向上的浮力作用，浮力產生的原因：液體對物體上下表面的壓力差；所以它受到豎直向上的水的壓力F2大于受到豎直向下的水的壓力F1。2．如圖所示容器中，底部和側壁分別有木塞a和b，且a、b在水中的體積相等，則（）A．a受到的浮力大 B．a，b受到的浮力相等C．只有a塞受到的浮力為零 D．a，b塞受到的浮力均為零【答案】C【解析】浮力產生的原因是上下表面的壓力差，而木塞A的底部沒有水，故沒有向上的力，只受到水向下的力，故a不受浮力，而b上下表面都受到壓力差，故b有浮力，故C正確。3．如圖所示的甲、乙、丙三個物體，底部均與容器底密切接觸，向容器內逐漸注水，則受到水的浮力的物體是（

）A．甲、乙、丙三個物體 B．甲物體C．乙物體 D．丙物體【答案】C【解析】甲、乙、丙三個物體的下表面與容器底密切接觸，所以下表面均不會產生向上的壓力，而三個物體的上表面均產生向下的壓力。甲物體為上小下大，側面受到水產生向下壓的合力，即甲沒有受到水的浮力；乙物體上大下小，水對乙物體的側面產生向上壓的合力，乙物體側面受到向上的壓力和上表面向下的壓力差即為浮力；丙物體為柱形體，側面受到沿水平方向的壓力，合力為零，沒有受到向上的壓力，即丙物體沒有水的浮力。綜上所述，只有乙物體受到水的浮力。4．關于浮力，下列說法中正確的是（）A．浸在氣體中的物體不受浮力B．浸在液體中的物體受到的浮力的施力物體就是液體C．浸在液體中的物體受到的浮力只與液體的密度有關D．在液體中上升的物體受浮力，下降的物體不受浮力【答案】B【解析】A．阿基米德原理既適用于液體又適用于氣體，因此浸在液體或氣體中的物體都受浮力，故A錯誤；B．浸在液體中的物體受到液體施加的豎直向上的浮力，因此浮力的施力物體是液體，故B正確；C．根據阿基米德原理可知，浸在液體中的物體所受浮力與物體排開液體的體積和液體的密度都有關，故C錯誤；D．浸在液體中的物體會受到液體對它施加的豎直向上的浮力，與物體的浮沉情況無關，所以不管在液體中上升的物體，還是下降的物體都受浮力的作用，故D錯誤。5．如圖所示，取一個雪碧瓶，去掉其底部，把一只乒乓球放到瓶口處，然后向瓶里注水，會發現水從瓶口流出，乒乓球不上??；若用手指堵住瓶口，不久就可觀察到乒乓球上浮起來，此實驗說明了（）A．浮力產生的原因 B．連通器原理C．大氣存在壓強 D．液體的壓強與液體的密度有關【答案】A【解析】因一開始乒乓球受到上面液體壓強和大氣壓的作用，下部沒有液體只受大氣壓的作用，向上的壓強小于向下的壓強，故向上的壓力小于向下的壓力，因此乒乓球不能上?。划斢檬侄伦∑靠跁r，此時乒乓球下部也有水，故此時乒乓球下部也受到液體壓強和大氣壓的作用，此時向上的液體壓強大于向下的液體壓強，故乒乓球將上浮，此實驗說明了浮力產生的原因，故A符合題意，BCD不符合題意。6．關于浮力的說法正確的是（）A．在液體中正在上浮的物體受浮力，正在下沉的物體不受浮力B．在水底靜止的鐵球不受浮力C．碼頭正在卸貨的貨輪所受的浮力正在減小D．浸在任何液體中的物體都會受到浮力，因此浮力的大小與液體無關【答案】C【解析】A．浸在液體中的物體會受到液體對它施加的豎直向上的浮力，與物體的浮沉情況無關，所以不管在液體中上浮的物體，還是下沉的物體都受到浮力的作用，故A錯誤；B．在水底靜止的鐵球，其上下表面受到水的壓力不同，所以受到了浮力的作用，故B錯誤；C．輪船漂浮在水中，受到的浮力等于重力，碼頭上正在卸貨的貨船，其重力減小，所以受到的浮力逐漸減小，故C正確；D．浸在任何液體中的浮力都會受到浮力，且根據阿基米德原理可知，浮力的大小跟液體有關，故D錯誤。7．以下情境中沒有受到浮力的物體是（）A．深海中的礁石 B．空中的熱氣球 C．地球同步衛星 D．池塘中的睡蓮【答案】C【解析】A、深海中的礁石，盡管沉底，但仍然受到水的浮力（其浮力小于礁石的重力），故A不符合題意．B、空中的熱氣球受到空氣的浮力，故B不符合題意；C、太空中沒有空氣，故地球同步衛星不受到浮力，故C符合題意；D、浮力是浸在液體（或氣體）中的物體受到液體（或氣體）向上托起的力，池塘中的睡蓮受到水的浮力，故D不符合題意；8．在一個底面積為150cm2足夠深的容器內有一定量的水，將一個高14cm、橫截面積50cm2的圓柱形實心塑料塊掛在一條橡皮筋上，此時圓柱體的下表面剛好與水面接觸，如圖，當每次向容器中注入100g水時，橡皮筋收縮0.2cm，要想把圓柱體剛好淹沒，需要向容器中注入水的質量為（）A．2000g B．200g C．1750g D．1800g【答案】A【解析】由題意可知，每加100g水，則每次加水的體積一次加水后，橡皮筋收縮0.2cm，則加入的水要填充圓柱體底部與水面間的空間，這個空間的體積為其余的水的體積為這些水要填充圓柱體側壁與容器側壁間的空間，這些水的高度（圓柱體被淹沒的高度）為則14cm高的圓柱體恰好被淹沒，應該加水的次數為需加水的質量為故A符合題意，BCD不符合題意。二、填空題9．一個圓柱形橋墩橫截面積為2平方米，浸入水中深5m，所受浮力為______N?！敬鸢浮?【解析】浮力是由液體對物體上下表面壓力差產生的，橋墩的下表面沒有水，受到的浮力為0。10．有一體積、質量忽略不計的彈簧，其原長為10cm，把彈簧下端固定在容器底部，上端固定在邊長為10cm的正方體木塊上，向容器中加水，直到木塊上表面與液面相平，如圖甲所示，此時水深為24cm。彈簧受到拉力作用時，彈簧伸長的長度與所受拉力F的關系如圖乙所示。求：（1）木塊受到水的浮力為___________N；（2）木塊所受的重力；___________（3）打開出水孔，緩慢放水，當彈簧處于沒有發生形變的自然狀態時，關閉出水孔，此時水對容器底部壓強？___________【答案】

10N

6N

1600Pa【解析】（1）[1]木塊上表面與液面相平時，木塊排開水的體積為由浮力的計算公式可得，木塊受到水的浮力為（2）[2]由題意可知，當木塊上表面與液面相平時，木塊上表面距容器底的距離為24cm，則彈簧伸長的長度為由圖乙可知，此時彈簧對物體的拉力為F拉=4N因木塊受到豎直向上的浮力和豎直向下的重力，且彈簧拉力作用處于平衡狀態，所以，由木塊受到的合力為零可得F浮=G+F拉則木塊受到的重力為G=F浮+F拉=10N-4N=6N（3）[3]當彈簧處于沒有發生形變的自然狀態時，彈簧的長度為L0=10cm=0.1m此時木塊受到的浮力為根據浮力的計算公式可得，木塊排開水的體積為木塊浸入水的深度為此時水的深度為由壓強的計算公式可得，水對容器底部的壓強為三、實驗題11．小洋用裝有沙子的帶蓋塑料瓶探究浮力的影響因素。（1）小洋列舉了三個常識，分別做出了三個猜想，其中符合常識1的是猜想______（填序號）。常識猜想常識1：木頭漂在水面，鐵釘沉在水底猜想1：與浸入液體的深度有關常識2：輪船從長江駛入大海，船身會上浮一些猜想2：與液體的密度有關常識3：人從泳池淺水區走向深水區，感覺身體變輕猜想3：與物體的密度有關（2）為了驗證上述猜想是否正確，小洋依次做了如下實驗：①根據A、B、C的結果，可得猜想1是正確的；根據A、C、D的結果，可得猜想1是錯誤的。深入分析上述現象，可得：浮力大小與________有關，與浸入液體的深度___________；②接下來根據A、D和E可得浮力的大小與______有關；③為驗證猜想3，小明在老師的指導下，將瓶子中的沙子倒掉一些以減小物體密度。接著他仿照步驟D進行實驗，發現此時測力計示數小于1.8N，認為該猜想是正確的。該實驗環節是__________（選填“正確”或“錯誤”）的。（3）若B、C、D每次浸沒深度的增加量相同，C、E塑料瓶剛好浸沒，D、E步驟塑料瓶底部受到的壓強p水、p鹽水的大小關系是，則p水______p鹽水?！敬鸢浮?/p>

3

排開液體的體積

無關

液體的密度

錯誤

＞【解析】（1）[1]猜想1中，木頭和鐵釘的密度不同，所以，三個猜想中符合常識1的是猜想