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《第十章 流体和力现象——浮力》复习学案
一.考试内容及要求
1.知道浮力产生的原因,能对探究“阿基米德原理”实验的过程作出正确的说明,以及得出正确的结论等;能准确表述阿基米德原理的内容;能运用其关系式F=ρ液gV排进行简单的计算。
2.能通过简单的受力分析以及二力平衡条件等知识判断具体情况下物体的浮沉。
3.知道轮船、潜水艇、气球和飞艇以及密度计的应用原理。
二.回眸教材析知识
1.浮力
(1)定义:液体和气体对浸在其中的物体有 的托力,物理学中把这个托力叫做浮力。
(2)测量:把物体挂在测力计下,读出测力计在空气中的示数G;然后将物体浸入液体中,读出测力计的示数F示,则浮力F浮= 。
(3)浮力产生的原因:浸在液体(或气体)中的物体上下表面存在着 ,即F浮=
(4)影响因素:物体在液体中所受浮力的大小不仅与液体的 有关,还与物体排开液体的 有关,而与浸没在液体中的 无关。
2.阿基米德原理:
浸在液体中的物体所受浮力的大小等于 所受的重力,这便是著名的阿基米德原理。用公式表示是:F浮= = 。液体对物体的浮力与液体的 和物体 有关,而与物体物体的质量、体积、重力、形状、浸没的深度等均无关。
3.物体的浮沉条件
上浮
漂浮
悬浮
下沉
沉底
F浮 G
F浮 G
F浮 G
F浮 G
F浮+FN G
ρ液 ρ物
ρ液 ρ物
ρ液 ρ物
ρ液 ρ物
ρ液 ρ物
动态
静态
静态
动态
静态
(浸没在液体中的物体,其浮沉情况主要取决于它所受到的浮力和重力大小)
计算浮力的方法总结:
(1)称重法:F 浮=G-F 示
(2)产生原因:F 浮=F 向上-F 向下
(3)阿基米德原理:F 浮=G排=ρ液gV排
(4)受力分析法:漂浮或悬浮时:F 浮=G物 沉底时:F 浮=G物-F支
针对训练
三.典例精析把方向
典例1. 重6 N的物体浸没在装满水的杯中,溢出了4 N的水,则物体受到的浮力为 ( )。
A.10 N B.6 N C.4 N D.2 N
典例2. (2017湖南常德,22节选)如图用一细绳拴住体积为0.6 dm3、重为4 N的 木块,使它浸没在水中,此时绳的拉力为 N。(g取10 N/kg)
典例3. (2017莆田质检)一种气象气球的球皮质量m=1.8 kg。现向气球内充入氮气,当气球的容积V=2 m3时,用细线扎紧气球口子,放手后恰能悬浮在空气中。已知当时空气的密度ρ=1.2 kg/m3,g取10 N/kg。求:
(1)此时气球受到的空气浮力F浮; (2)气球内充入的氮气质量m1。
典例4. (2017厦门质检)如图甲所示,质量为50 g的鸡蛋浮在盐水上,受到 的浮力是 N;若用F=0.1 N的力竖直将其压入水中并处于静止状态,如图乙所示,此时鸡蛋受到的浮力为 N。(g取10 N/kg)
典例5. (2016漳州,9)一物体在弹簧测力计下,示数为8 N,当它浸入水中时,示数为3 N,此时物体所受的浮力为 ( )
A.3 N B.5 N C.8 N D.11 N
典例6. 如图所示,Q为铜制零件,其上部为棱长L=0.2 m的立方体,下部为棱长 l=0.1 m的立方体。Q的下表面与容器底部粘合,且水面恰好与Q上表面相平,则零件所受的浮力为(g取10 N/kg) ( )
A.0 N B.20 N C.60 N D.80 N
典例7. (2016福州,14)将一个重为G的鸡蛋放进盛有浓盐水的杯中,鸡蛋漂浮,然后逐渐向杯中加入清水,当鸡蛋下沉至杯底静止时停止加水,下列图像能够粗略描述这个过程中浮力随时间变化关系的是 ( )
A B C D
典例8. (2017黑龙江齐齐哈尔,21)一个李子的体积约为60 cm3,质量约为66 g,若把李子放入水中,静止时将 (填“漂浮”“悬浮”或“沉底”)。一个西瓜的体积为6×103 cm3,所受重力为55 N,若把西瓜浸没在水中后放手,当西瓜静止时所受浮力为
N。(g取10 N/kg)
典例9. (2017福州六模)现有甲、乙两个完全相同的容器,盛有体积相同的不同液体,把一个鸡蛋分别放入两容器中的情形如图所示,鸡蛋在甲、乙两杯液体中所受的浮力分别为F甲浮和F乙浮,两杯液体对容器底部的压力分别是F甲和F乙,压强分别是p甲和p乙,以下判断正确的是 ( )
A.F甲浮<F乙浮, F甲=F乙, p甲< p乙 B.F甲浮>F乙浮, F甲<F乙, p甲<p乙
C.F甲浮=F乙浮, F甲>F乙, p甲>p乙 D.F甲浮=F乙浮, F甲<F乙, p甲>p乙
四.重点实验提高分
1. 某同学按照如图所示的操作,探究影响浮力大小的因素。
(1)物体受到的重力为 N。
(2)物体全部浸没在水中时,受到的浮力是 N。
(3)由 两图可得出结论:物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(4)由 两图可得出结论:物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(5)由D、E两图可得出结论:物体受到的浮力大小与液体的 有关。
(6)根据B、E两图 (填“能”或“不能”)探究浮力大小与排开液体的体积的关系。
2. 如图所示,图A、B、C、D、E是“探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系”实验的五个步骤。
(1)通过 两步骤可计算出圆柱体物块浸没在水中时受到的浮力F浮= N。
(2)通过 两步骤可得出物块排开水所受的重力G排;比较F浮与G排,可以得到浮力的大小跟物块排开水所受重力的关系。
(3)如图所示是圆柱体物块从水面缓慢浸入水中时,根据实验数据描绘出弹簧 测力计示数F随物块浸入深度h变化的关系图像。
分析图像可得:当物块没有浸没之前,h增大时,弹簧测力计示数 (填“变大”“变小”或“不变”)。当h=4 cm时,物块所受的浮力为 N, 浸没后,h继续增大时,弹簧测力计示数为 N,该圆柱体物块的高度是 cm。
(4)若将步骤A调至步骤E之后,其他步骤顺序不改变,则所测物块排开水的重力与实际值相比 (填“偏大” “偏小” 或“相同”)。
(5)向溢水杯中注入水时,应使液面到达 。
(6)若不用溢水杯和小桶, 用量筒 (填“能”或“不能”)测量物块排开水的重力(已知水的密度为ρ)。
(7)为使实验结论更具有普遍性和科学性,该同学还可以 (填“A”或“B”)。
A.多次测量取平均值 B.换用其他液体多次实验
五.课后巩固更提升
(一)选择题.
1.(2017厦门思明区一模)一个物体所受的重力为0.5 N,轻轻放入盛满水的容器中,溢出容器的水的重力为0.3 N,则物体所受的浮力为 ( )
A.一定为0.3 N B.可能是0.2 N C.一定为0.5 N D.可能是0.4 N
2.(2017厦门一中二模)端午节煮咸鸭蛋,小明发现煮熟后的咸鸭蛋有的沉在水底、有的浮在水面(如图)。若甲、乙的体积相同,则下列分析合理的是 ( )
A.甲的质量比乙大 B.甲受到的浮力比乙大
C.甲的密度比乙大 D.甲受到的浮力比乙小
3.如图是2015年12月世界上最大全透型载客潜水器 “寰岛蛟龙1”在海 南下水。潜水器搭载9名乘客缓慢下潜至水面下一定深度处悬停,待乘客观光一段时间后,在水面下缓慢上浮。在水面下上浮过程中,下列关于潜水器的说法中正确的是 ( )
A.压强减小,重力变大 B.重力不变,浮力增大
C.压强减小,浮力不变 D.压强增大,浮力不变
(二)填空题.
4.(2017宁德二检)一个篮球M的重力为6 N,体积为7×10-3 m3,用细绳将这个篮球固定在水下(如图),此时篮球受到的浮力为 N,剪开细绳的瞬间,篮球受到的合力为F1= N,篮球将 (填“上浮”或“下沉”)(g取10 N/kg)。
(三)作图题
5.(2017福州屏东、延安中学联考)请画出图中潜水艇加速上浮时所受重力和浮力的示意图(O表示潜水艇的重心)。
(四)计算题
6.(2017三明质检)小明用弹簧测力计拉着一圆柱体从水中匀速竖直向上运动。图乙和图丙记录的分别是圆柱体恰好运动到图甲所示位置以后的0~6 s时间内,弹簧测力计的示数随时间变化的F-t图像和圆柱体运动的路程随时间变化的s-t图像(不计水的阻力和柱体表面沾水的影响)。求:(g取10 N/kg)
(1)圆柱体浸没在水中时受到的浮力大小; (2)圆柱体的体积;
(3)圆柱体的密度; (4)圆柱体竖直放置在水平桌面上时对桌面的压强。
甲 乙 丙
4
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