中考物理一轮复习 第13讲 压强和浮力(第2课时 浮力)课件.ppt

第,13,讲,压强和浮力,第2课时 浮力,考点,梳理知识点,一浮力,1.,定义,：浸在液体(或气体)中的物体受到向,_,的力，这个力叫做浮力。,2.,方向,：,_,。,3.,产生原因,：由于液体(或气体)对物体有向上和向下的,_,。,4.,影响因素,：物体浸在液体中的,_,越大液体的,_,越大，所受浮力越大。跟物体的密度和物体浸没在液体中的深度等无关。,知识点一,浮力,上,竖直向上,压力差,体积,密度,二阿基米德原理,1.,内容,：浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力，浮力的大小,_,它排开的液体所受到的重力。,2.,公式,：F,浮,=,_,=,_,。(适用于求一切物体所受的浮力),等于,G,排液,gV,排,v=s,/,t,1.,对浮力的理解,：浸在液体中的物体不一定都受到浮力。如：桥墩拦河坝等因其下底面同河床紧密黏合，水对它向上的压力F向上=0，故物体不受浮力作用。,2.,浸入,：包括两种情形：,全部浸入，又称,浸没,，V物=V排，如物体悬浮或下沉；,部分浸入,，V物V排，如物体漂浮。,夺分点拨,示例1,如图所示，体积为1dm,3,的正方体浸没在水中，上表面跟水面之间距离为5cm，且与水面平行，则立方体受到水对它的浮力有多大?(,水,=1.010,3,kg/m,3,，g取10N/kg),双基突破,解：方法一，由阿基米德原理得，,F,浮,=,水,gV,排,=1.010,3,kg/m3,10N/kg(0.1m),3,=10N。,方法二，物体上表面受到水对它向下的压力：,F,1,=,水,ghS=1.010,3,kg/m,3,10N/kg0.05m(0.1m),2,=5N，物体下表面受到水对它向上的压力：,F,2,=,水,g(h+0.1m)S=1.010,3,kg/m,3,10N/kg0.15m(0.1m),2,=15N，,F,浮,=F,2,-F,1,=15N-5N=10N。,知识点二 物体的浮沉条件及其应用,一物体的浮沉条件,上浮,下沉,悬浮,漂浮,沉底,F,浮,_,G,F,浮,_,G,F,浮,_,G,F,浮,_,G,F,浮,+F,N,_,G,液,_,物,液,_,物,液,物,液,_,物,液,_,物,物体的运动状态不断改变，受非平衡力作用,物体可以停留在液体内部任何深度处,是上浮的最终状态，物体静止在液面上,是下沉的最终状态，物体下沉到容器底部静止,物体均处于静止状态，受力平衡,G，则物体漂浮，受到的浮力：F,浮,=G=10N。故选C。,1.AB是两个不溶于水的物块，用一根细线连接在一起，先后以两种不同方式放入同一个装有水的烧杯中，处于如图甲乙所示的静止状态。试判断两种情况下，烧杯中水面的高度h,甲,h,乙,的大小关系为(),A.h,甲,h,乙,C.h,甲,=h,乙,D.无法判断,对应训练,C,解析,把AB当做一个物体进行受力分析：甲图物体受到的浮力：F,甲G,A,+G,B,；乙图物体受到的浮力：F,乙,=G,A,+G,B,，故两种情况下，F,甲,=F,乙,。根据F,浮,=,水,gV,排,可知，排开液体的体积也相同，因为h=V,/,S，所以h,甲,=h,乙,。故选C。,2.如图甲所示，用弹簧测力计将一长方体物体从装有水的杯子中匀速拉出，物体的底面积为20cm,2,，杯子的底面积为100cm,2,，拉力随时间的变化关系如图乙所示，(,水,=1.010,3,kg/m,3,，g取10N/kg)则下列说法错误的是(),A.物体的密度为2.5g/cm,3,B.当物体有一半露出水面时，受到的浮力为1N,C.物体上升的速度为8cm/s,D.t=1s时，水对杯底的压力为24N,D,解析,由图乙可知，露出水面后绳子的拉力，即物体的重力G=5N，未露出水面时，物体受到的拉力F=3N，所以浸没时物体受到的浮力：F,浮,=G-F=5N-3N=2N，由F,浮,=,水,gV,排,得，物体的体积：V=V,排,=F,浮,水,g=2N,/(,1.010,3,kg/m,3,10N/kg,),=210,-4,m,3,，物体的质量：m=G,/,g=5N,/,10N/kg=0.5kg，则物体的密度：=m,/,V=0.5kg,/(,210,-4,m,3,),=2.510,3,kg/m,3,=2.5g/cm,3,，故A正确；当物体有一半露出水面时，物体受到的浮力：F,浮,=1/,2F,浮,=1,/,22N=1N，故B正确；,解析,t=0s时长方体物体沉在杯底，t=2s时长方体物体上表面到达水面，t=3s时长方体物体下表面离开水面，由图像可知，物体露出水面的整个过程用时t=1s，由于物体的体积：V=210,-4,m,3,=200cm3，则物体的高度：h=V,/,S,物,=200cm,3,/,100cm,2,=10cm，此时，由于长方体物体离开水面，水面下降的高度：h=V,排,/,S,杯,=200cm,3,/,100cm,2,=2cm，以物体上表面为标准，物体露出水面的整个过程升高的距离：s=h-h=10cm-2cm=8cm，所以物体的运动速度：v=s,/,t=8cm,/,1s=8cm/s，故C正确；,解析,物体从杯底到上表面到达水面时运动的距离：s=vt,2,=8cm/s2s=16cm，则最初水的深度：h=s+h=16cm+10cm=26cm=0.26m，当t=1s时，长方体物体处于浸没状态，水的深度不变，所以水对容器底的压强：p=gh=1.010,3,kg/m,3,10N/kg0.26m=2.610,3,Pa，由p=F,/,S可得，水对容器底的压力：F=pS=2.610,3,Pa10010,-4,m,2,=26N，故D错误。故选D。,焦点,2,压强与浮力大小的判断(重点难点),样题,2,水平桌面上两个底面积相同的容器中，分别盛有甲乙两种液体。将两个完全相同的小球MN分别放入两个容器中，静止时两球状态如图所示，两容器内液面相平。下列分析正确的是(),A.两小球所受浮力：F,M,F,N,B.两种液体的密度：,甲,F,乙,D,解析,小球M在甲液体中漂浮，则浮力F,M,=G,M,，小球N在乙液体中悬浮，则浮力F,N,=G,N,，由于小球MN完全相同，即G,M,=G,N,，则F,M,=F,N,，故A错误；小球M在甲液体中漂浮，密度,M,乙,，故B错误；两容器内液面相平，根据p=gh可知，p,甲,p,乙,，故C错误；两容器底面积相同，由F=pS可知，容器底部受到液体压力F,甲,F,乙,，故D正确。故选D。,3.如图所示，水平桌面上三个完全相同的容器内装有适量的水，将ABC三个体积相同的小球分别放入容器内，待小球静止后，A漂浮B悬浮C沉底，此时三个容器内水面高度相同。下列判断正确的是(),A.容器底部受到水的压强：p,甲,=p,乙,=p,丙,B.小球受到的浮力：F,A,F,B,F,C,C.容器对桌面的压力：F,甲,F,乙,F,丙,D.小球的质量：m,A,=m,B,m,C,对应训练,A,解析,小球静止时，三个容器内水面高度相同，根据p=gh可知，容器底受到水的压强为p,甲,=p,乙,=p,丙,，故A正确。ABC三个小球排开水的体积：V,A排,V,B排,=V,C排,，根据F,浮,=,液,gV,排,可知，小球受到的浮力：F,A,F,C,，根据阿基米德原理有F,C,=G,C排,，所以G,C,G,C排,，故丙容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力，即F,乙,F,丙,；综上分析可知，三个容器对桌面压力关系：F,甲,=F,乙,F,C,，由于F,A,F,B,=F,C,，则G,A,G,B,G,C,，所以，m,A,m,B,m,C,，故D错误。故选A。,焦点,3,浮力与简单机械的综合计算(重点难点),样题,3,(2019达州)如图所示，工人准备用一根最多能承受400N力的绳子(若超过绳子将断裂)绕成的滑轮组先后打捞水中材料相同体积不同的实心物体A和B。完全露出水面的物体A被此装置匀速提起时绳子达到最大拉力。已知动滑轮的质量为20kg。(绳的质量绳与滑轮的摩擦滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均不计，连接动滑轮与物体间的钢绳不会断裂，,水,=1.010,3,kg/m,3,，g=10N/kg)求：,(1)物体A完全露出水面后以0.5m/s的速度匀速上升时，,物体A的重力和工人拉力的功率分别是多少?,(2)在物体A浸没在水中匀速上升的过程中，滑轮组,的机械效率为75%，物体A的密度是多少?,(3)若用该滑轮组打捞体积为50dm,3,的物体B时，,物体B最多露出多少体积时绳子将断裂?,解：(1)动滑轮的重力：G,动,=m,动,g=20kg10N/kg=200N，物体由三段绳子承担，n=3，则绳子自由端的拉力：F=1,/,n,(G,A,+G,动,)，即400N=13(G,A,+200N)，解得，物体A的重力：G,A,=1000N，则工人拉力的功率：P=Fv=Fnv=400N30.5m/s=600W；,(2)物体A浸没在水中匀速上升的过程中，滑轮组提起的力：F=G,A,-F,浮,=1000N-,水,gV,A,，滑轮组的机械效率：,，,即,，,解得，物体A的体积：V,A,=0.04m,3,，因G,A,=,A,V,A,g，即1000N=,A,10N/kg0.04m,3,，解得，物体A的密度：,A,=2.510,3,kg/m,3,；,(3)物体B的重力：G,B,=m,B,g=,B,V,B,g=2.510,3,kg/m,3,5010,-3,m,3,10N/kg=1250N，绳子自由端的拉力：F=1,/,3(G,B,-F,浮,+G,动,)，即400N=1,/,3(1250N-F,浮,+200N)，解得，物体B受到的浮力：F,浮,=250N，由F,浮,=,液,gV,排,得，物体B排开水的体积：V,排,=F,浮,/,水,g=250N,/,（,1.010,3,kg/m,3,10N/kg）=0.025m,3,=25dm,3,，则物体B最多露出水面的体积：V,露,=V,B,-V,排,=50dm,3,-25dm,3,=25dm,3,。,4.(2014达州)如图所示，轻质杠杆AB可绕O点转动，在AB两端分别挂有边长为10cm，重力为20N的完全相同的两正方体CD，OAOB=43；当物体C浸入水中且露出水面的高度为2cm时，杠杆恰好水平静止，AB两端的绳子均不可伸长且均处于张紧状态。(,水,=1.010,3,kg/m,3,，g取10N/kg)求：,(1)物体C的密度；,(2)杠杆A端受到绳子的拉力；,(3)物体D对地面的压强。,对应训练,解：(1)物体C的体积：V=(10cm),3,=1000cm,3,=110,-3,m,3,，,物体C的质量：m=G,/,g=20N,/,10N/kg=2kg，,则物体C的密度：=m,/,V=2kg,/,（,110,-3,m,3,）=210,3,kg/m,3,；,(2)物体C排开水的体积：V,排,=(0.1m),2,0.1m-0.02m)=810,-4,m,3,，,则受到的浮力：F,浮,=,水,gV,排,=1.010,3,kg/m,3,10N/kg810,-4,m,3,=8N，,杠杆A端受到绳子的拉力：F,A,=G-F,浮,=20N-8N=12N；,(3)由F,1,L,1,=F,2,L,2,得，FAOA=FBOB，,则杠杆B端受到的拉力：FB=OA,/,OBFA=4,/,312N=16N，,物体D对地面的压力：F,压,=F,支,=G-F,B,=20N-16N=4N，,故物体对地面的压强：p=F,压,/,S=4N,/,(0.1m),2,=400Pa。,考场,走进达州中考,命题点,1,物体的浮沉条件及其应用1.(2019达州)将密度为0.910,3,kg/m,3,体积为V的冰块放入盛有适量水的圆柱形容器中(无水溢出)，冰块静止时露出水面的体积V露=,_,；当冰块完全熔化后(总质量不变)，容器中的水面将,_,(选填“升高”“降低”或“不变”)。(,水,=1.010,3,kg/m,3,),1,/,10V,不变,【解析】,冰浮在水面上，则F,浮,=G,冰,，即,水,gV,排,=,冰,Vg，则V排=,冰,V,/,水,=0.910,3,kg/m,3,/(,110,3,kg/m,3,),V=9,/,10V，所以露出水面的体积：V,露,=V-V,排,=V-9,/,10V=1,/,10V；当冰块完全熔化后，熔化为水的质量和冰的质量相同，即,水,V,冰化水,=,冰,V，所以V,冰化水,=,冰,V,/,水,=9,/,10V，即熔化为水的体积与原来排开水的体积相同，故液面高度不变。,2.(2017达州)水槽中放一个小铁盒，铁盒中放少许细线和一个铝块，铁盒漂浮在水面。现用细线把铝块拴在铁盒下面，铁盒仍漂浮在水面，如图所示。则此时水槽中的水位,_,(选填“上升”“下降”或“不变”)，铁盒浸入水中的体积,_,(选填“变大”“变小”或“不变”)。,不变,变小,【解析】,因为铝块放在铁盒中和用细线把铝块拴在铁盒下面时，整体都处于漂浮状态，所以两种情况下整体受到的浮力都等于铁盒和铝块的重力，即受到的浮力相等；由于浮力相等，根据F,浮,=,液,gV,排,可知，两种情况下排开水的体积相同，即水槽中水位不变；第一种情况排开水的体积为铁盒排开水的体积，第二种情况排开水的体积等于铁盒和铝块排开水的体积之和，所以，第二种情况下铁盒排开水的体积变小，即铁盒浸入水中的体积比原来小一些。,3.(2016达州)某同学设计了如图所示的装置测量盐水的密度，已知木块的重力为3N，体积为500cm,3,，当木块静止时，弹簧测力计的示数为2.5N，g取10N/kg，盐水密度是,_,kg/m,3,；若剪断细绳，木块最终静止时所受浮力是,_,N。(一切摩擦与阻力均忽略不计),1.110,3,3,【解析】,木块受到的浮力：F,浮,=G+F3N+2.5N=5.5N；由F,浮,=,液,gV,排,得，液体的密度：,液,=F,浮,/,gV,排,=5.5N,/(,10N/kg50010,-6,m,3,),=1.110,3,kg/m,3,；木块的质量：m=G,/,g=3N,/,10N/kg=0.3kg，木块的密度：=m,/,V=0.3kg,/(,50010,-6,m,3,),=0.610,3,kg/m,3,，因为,水,乙,，所以a沉底，b漂浮，故AD错误；设ab物体的体积为V，则F,浮a,=,水,gV,排,=,水,gV，F,浮b,=G,b,=m,b,g=,乙,Vg，因为,水,乙,，所以F,浮a,F,浮b,，故B错误，C正确。故选C。,52014达州)一均质正方体放入水中，静止时物体有3,/,5的体积浸入水中，则该物体的密度是,kg/m,3,；若把该物体放入密度为0.810,3,kg/m,3,的酒精中后，则该物体下表面受到水的压强p水与受到酒精的压强p酒的关系是p,水,_,p,酒,(,选填,“,”“,=,”,或,“,”,),。,0.610,3,=,6.(2019达州)如图所示，甲乙两个底面积不同的圆柱形容器中分别盛有两种不同的液体AB，液体对两个容器底的压强相等。现将两个质量相等的物体分别放入两个容器中，静止时一个漂浮一个悬浮(液体均无溢出)，则液体密度,A,B,和液体对容器底部的压强p,甲,p,乙,的大小关系正确的是()A.,A,B,p,甲,B,p,甲,p,乙,C.,A,B,p,甲,p,乙,D.,A,p,乙,命题点,2,压强与浮力大小的判断,C,【解析】,由图知：h,A,B,，故AD错误；因为原来两容器中液体产生的压强相等，且为均匀柱形容器，所以F,A,=G,A,=pS,A,，F,B,=G,B,=pS,B,；又因为S,A,S,B,，可得G,A,G,B,。将两个质量相等的物体分别放入两个容器中，静止时一个漂浮，另一个悬浮(液体均无溢出)，由于两物体重力相等都为G，则有p,甲,=p+G,/,S,A,，p,乙,=p+G,/,S,B,，所以p,甲,物,，可知容器B中的液体的密度较大，已知液体深度相同，由p=,液,gh可知，容器B中液体对容器底的压强大，故B错误；取出物块后，由于开始甲物体排开A中液体的体积比乙物体排开B中液体的体积大，A容器为上小下大，故可得出A中液面下降得多，又因为,液A,G,(5)若圆柱形容器的底面积为100cm,2,，在图乙中，当玻璃瓶浸没后，水又对容器底的压强增加了,_,Pa。,(6)细心的小陈同学发现玻璃瓶上还标有100mL的字样，于是在装有铁块的玻璃瓶内装满水并盖上瓶盖，再用弹簧测力计测出总重力，如图丁所示，此时弹簧测力计示数为3.1N，根据以上数据他算出了铁块的密度为,_,kg/m,3,。,160,810,3,解析,(5)由阿基米德原理可得，当玻璃瓶浸没后，瓶子排开水的体积V,排,=F,浮,/,水,g=1.6N,/(,1.010,3,kg/m,3,10N/kg,),=1.610,-4,m,3,，容器中水面上升体积与V,排,相等，即：V=V,排,=Sh，所以容器中水面上升高度：h=V,/,S=1.610,-4,m,3,/(,10010,-4,m,2,),=1.610,-2,m，水对容器底的压强增加量：p=,水,gh=1.010,3,kg/m,3,10N/kg1.610,-2,m=160Pa；,(6)此时弹簧测力计示数，即瓶子水和铁块的总重力：G,总,=3.1N，所以装入水的重力：G,水,=G,总,-G=3.1N-2.2N=0.9N，加入水的体积：V,水,=m,水/,水,=G,水,/,水,g=0.9N,/(,1.010,3,kg/m,3,10N/kg,),=910,-5,m,3,=90cm,3,，铁块的体积：V,铁,=V,容积,-V,水,=100cm,3,-90cm,3,=10cm,3,，所以铁块的密度：,铁,=m,铁,/,V,铁,=G,铁,/,V,铁,g=0.8N,/(,1010,-6,m,3,10N/kg,),=810,3,kg/m,3,。,9.(2017达州)如图所示，小李在实验室中做了如下实验：,用弹簧测力计测出物体A受到的重力；,用弹簧测力计测出物体A浸没在水中时受到的拉力；,用天平称量出酒精和容器的总质量；,物体A仍然挂在弹簧测力计下，浸没在酒精中，但不触底，容器中的酒精也未溢出，通过增减砝码和移动游码，仍使天平保持平衡。,根据以上实验步骤回答下列问题：,(1)物体浸没在水中所受的浮力F,1,=,_,N；浸没在酒精中所受的浮力F,2,=,_,N；,(2)当物体A浸没在酒精中，天平仍保持平衡时，右盘中只有两个砝码，其质量分别为,_,g,_,g，此时游码在标尺上指示的质量值是,_,g。(已知酒精的密度为0.810,3,kg/m,3,，g取10N/kg),0.4,0.32,100,5,1.4,10.(2019达州)如图所示，轻质杠杆AB可绕O点转动，当物体C浸没在水中时杠杆恰好水平静止，AB两端的绳子均不可伸长且处于张紧状态。已知C是体积为1dm3重为80N的实心物体，D是边长为20cm质量为20kg的正方体，OAOB=21，圆柱形容器的底面积为400cm,2,(,水,=1.010,3,kg/m,3,，g=10N/kg)，则下列结果不正确的是(),A.物体C的密度为810,3,kg/m,3,B.杠杆A端受到细线的拉力为70N,C.物体D对地面的压强为1.510,3,Pa,D.物体C浸没在水中前后，水对容器底的压强增大了210,3,Pa,命题点,4,浮力与简单机械的综合计算,D,解析,物体C的质量：m,C,=G,C,/,g=80N,/,10N/kg=8kg，物体C的密度：,C,=m,C,/,V,C,=8kg,/(,110,3,m,3,),=810,3,kg/m,3,，故A正确；物体C排开水的体积：V,排,=V,C,=110,-3,m,3,，受到的浮力：F,浮,=,水,gV,排,=1.010,3,kg/m,3,10N/kg110,-3,m,3,=10N；杠杆A端受到的拉力：F,A,=G,C,-F,浮,=80N-10N=70N，故B正确；由杠杆平衡条件F,1,L,1,=F,2,L,2,得，FAOA=FBOB，则杠杆B端受到细线的拉力：F,B,=OA,/,OBF,A,=2170N=140N，由于力的作用是相互的，杠杆B端对D的拉力：F,拉,=F,B,=140N，D对地面的压力：F,压,=G,D,-F,B,=m,D,g-F,拉,=20kg10N/kg-140N=60N，D对地面的压强：p=F,压,/,S=60N,/(,40010,-4,m,2,),=1.510,3,Pa，故C正确；物体C浸没在水中前后，水的深度变化：h=V,排,/,S=V,C,/,S=1000cm,3,/,400cm,2,=2.5cm=0.025m，水对容器底的压强增大量：p=,水,gh=1.010,3,kg/m,3,10N/kg0.025m=250Pa，故D错误。故选D。,11.(2018达州)如图所示是利用滑轮组打捞水中物体的简化模型示意图，工人用一滑轮组从水中打捞物体。已知：物体的质量为90kg且以恒定速度匀速上升，当物体完全露出水面，工人对滑轮组绳子自由端的拉力F1为400N，此时滑轮组的机械效率,1,为75%(绳的质量滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均忽略不计，g取10N/kg)。,(1)请你根据题目中的条件，判断出工人所使用的滑轮组是,_,图。,(2)工人的质量为60kg，双脚与地面接触面积为2.510,-3,m,2,，物体浸没在水中和完全被打捞出水面时工人对地面的压强变化了410,4,Pa，求物体浸没在水中时受到的浮力。,(3)若物体完全浸没在水中时，工人拉力的功率为180W，求物体上升的速度。,A,解：(1)当物体完全露出水面时，滑轮组的机械效率：=W,有,/,W,总,=Gh,/,Fs=G,/,nF，,所以通过动滑轮绳子的段数：,n=G,/,F=mg,/,F=,(,90kg10N/kg,)/(,75%400N,),=3，,A图中通过动滑轮绳子的段数为3，,B图中通过动滑轮绳子的段数为4，,C图中通过动滑轮绳子的段数为5，,所以工人所使用的滑轮组是A图；,(2)当物体完全露出水面时，F=1,/,3,/,(G+G,动,)，,则动滑轮的重力：G,动,=3F-G=3F-mg=3400N-90kg10N/kg=300N，,此时人对地面压力：F,压,=G,人,-F=m,人,g-F=60kg10N/kg-400N=200N，,物体完全浸没在水中时对滑轮组的拉力：F,拉,=G,物,-F,浮,，,完全露出后物体对滑轮组拉力F,拉,=G,物,，,所以物体被打捞出水面后对滑轮组的拉力增大，绳子自由端拉力随之变大，人对地面的压力变小，压强变小，,由p=F,/,S可得，物体完全露出水面后，人对地面压力增大量：F=pS=410,4,Pa2.510,-3,m,2,=100N，,所以物体完全浸没在水中时人对地面的压力：F,压,=F,压,+F=200N+100N=300N，,此时人对绳子自由端的拉力：F=G,人,-F,压,=m,人,g-F,压,=60kg10N/kg-300N=300N，,且F=1,/,3(F,拉,+G,动,)=1,/,3(G,物,-F,浮,+G,动,)，,所以：F,浮,=G,物,+G,动,-3F=m,物,g+G,动,-3F=90kg10N/kg+300N-3300N=300N；,