初中物理人教版八年级下册10.1 浮力教案

          第十讲专题复习：浮力（3课时）

【考点聚焦】

1．知道浮力产生的原因

2．知道阿基米德原理

3．理解物体的浮沉条件

4．知道轮船、气球、飞艇、潜水艇的浮沉原理

【呈现形式】

本部分的考点主要以填空题、选择、计算和实验题型出现，其中阿基米德原理和物体的漂浮条件应用可以用实验题型出现。在计算题中，阿基米德原理、浮力产生的原因、物体的浮沉条件和物体的漂浮条件常常紧密联系，增加了解题的难度，主要考查综合分析和解决问题的能力。

【知识结构】

一、浮力的基本概念

1.浮力产生的原因；浸入液体中的物体，受到液体的压强和压力，由于物体上、下表

面在液体中的深度不同，因此物体上、下表面所受液体的压强不同，下表面受到液体向上的压强大于上表面受到液体向下的压强，从而使物体下表面受到向上的压力大于上表面受到向下的压力，向上和向下的压力差就是物体在液体中受到的浮力。

2.物体的浮沉条件：浸入液体里的物体同时受到重力和浮力两个作用力的作用，所以物体的浮沉取决于两个力的大小关系：

（1）当F浮＞G时，上浮，最终结果漂浮。

（2）当F浮＜G时，下沉，最终结果沉底。

（3）当F浮＝G时，悬浮，即物体可以停留在任何深度。

3．阿基米德原理：浸入液体里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于排开的液体受到的重力。用公式表示为：F浮＝G排＝ρ液gV排

4．浮力的应用

应用浮力的关键是调节重力与浮力的关系，若保持浮力不变而减小自身重力，或保持重力不变而增大排水体积。

（1）轮船：是采用空心的方法来增大排开水的体积从而增大可以利用的浮力，使其漂浮在水面上，其大小用排水量表示。

（2）潜水艇：是靠改变水舱中水的多少，即靠改变重力来实现上浮或下潜的。

（3）气球和飞艇是通过充气、放气调整气囊的体积来改变浮力，实现上升和下降的。

（4）密度计是测量液体密度的仪器，是利用物体漂浮在液面的条件F浮＝G物来工作的，密度计的刻度是“上小下大”。

【对应训练】

命题点 1 阿基米德原理的理解及应用

1.  (2014甘南州9题2分)形状不同的铜块、铁块、铝块和铅块，浸没在水中的不同深处，如果受到的浮力相等，则可以判定(    )

A. 它们的质量相等   B. 它们的体积相等

C. 它们的温度相同    D. 它们所受的重力相等

拓展猜押

2. 一艘轮船从长江驶入东海，船受到的浮力(    )

A. 变大        B. 变小

C. 不变                D. 条件不足，无法判断

3. 如图所示，烧杯中装有某种液体，A为圆柱形木块，用外力F缓慢将A压入其中，h表示木块的下表面到液面的距离，下列关于木块所受浮力F浮和h的关系图像正确的是(     )

命题点 2 物体浮沉条件的应用及判断

4. (2012甘南州14题2分)将一小石块和一小木块放入一杯水中，结果发现木块浮在水面上，而石块却沉入水中，就此现象，下列分析正确的是(　　)

A. 木块受到浮力，石块不受浮力

B. 石块沉入水中，所受浮力小于自身的重力

C. 木块受到的浮力一定大于石块所受的浮力

D. 木块浮在水面上，所受浮力大于自身的重力

5. (2014庆阳10题3分)把同一个小球分别放入甲、乙两只盛有不同液体的杯子里，静止时小球位置如图所示，则小球所受的浮力F甲和F乙的关系正确的是(   )

A. F甲＝F乙　　B. F甲<F乙　　C. F甲>F乙　　D. 无法确定

第5题图                      第6题图

6. (2013甘南州10题2分)2012年11月28日，中国第一艘自己的航母首次成功完成了舰载机起降试验，为航母今后形成战斗力奠定了良好基础．如图所示是舰载机飞离航母的一瞬间，则有(　　)

A. 航母将上浮，所受浮力减小  B. 航母将下沉，所受浮力增大

C. 航母将下沉，所受浮力减小  D. 航母始终漂浮，所受浮力不变

拓展猜押

7. 潜水艇能潜入水下航行，进行侦察和袭击，是一种很重要的舰艇．潜水艇漂浮在水面时，其所受浮力与重力的大小关系为F浮______G(选填“>”、“<”或“＝”)；当潜水艇水舱充水时，潜水艇将________．(选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”).

命题点 3  浮力的计算

8. (2015甘南州6题2分)一金属块吊在弹簧秤下端，在空气中弹簧秤读数是27.5 N，现将金属块浸入水中后，弹簧秤读数是21.5 N，则金属块受到的浮力是(　　)

A. 6 N　　B. 27.5 N　　C. 21.5 N　　D. 49 N

9. (2016天水6题3分)弹簧测力计下挂一长方体物体，将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降，然后将其逐渐浸入水中如图甲；图乙是弹簧测力计示数F与物体下降高度h变化关系的图像．则下列说法中正确的是(g取10 N/kg)(　　)

第9题图

A. 物体的体积是500 cm3

B. 物体受到的最大浮力是5 N

C. 物体的密度是2.25×103 kg/m3

D. 物体刚浸没时下表面受到水的压力是9 N

10. (2013天水17题2分)把重5 N，密度为0.9×103 kg/m3的实心物体投入水中，当物体静止时，物体处于________状态(选填“漂浮”、“悬浮”或“沉在水底”)，物体在此时受到的浮力是________N.

11. (2016甘南州21题2分)体积为200 cm3的木块浸没水中时，木块受到的浮力是________N，木块排开水的重力是________N．(g取10 N/kg)

12. (2014天水17题2分)有一艘观光船满载时排开水的体积是2.4 m3，该船的排水量是________kg.若船的自重为1×104 N，为保证安全，该观光船最多承载的人数大约是______人．(每个人的质量均取50 kg，g＝10 N/kg，ρ水＝1.0×103 kg/m3)

13. (2014甘南州23题2分)一块实心金属，把它浸没在盛满酒精的溢水槽中时，从槽中溢出12 g酒精．金属的体积为________cm3，若把它浸没在盛满水的溢水槽中，将会从水槽中溢出________g的水．(ρ酒精＝0.8 g/cm3)

第14题图

14. (2014兰州20题2分)如图所示，将一重为18 N，体积为2×10－3 m3 的蜡块用细线系在弹簧测力计的挂钩上，将它浸没在酒精中，则蜡块受到的浮力是________N，此时弹簧测力计的示数是_______N(g＝10 N/kg，ρ酒精＝0.8×103 kg/m3)．

15. (2015兰州34题6分)某同学想测量某种液体的密度，设计了如图所示的实验，已知木块的重力为1.2 N，体积为200 cm3，当木块静止时弹簧测力计的示数为2 N，g＝10 N/kg，求：

(1)木块受到的浮力是多大？

(2)液体的密度是多少？

(3)剪断细绳，木块稳定时处于什么状态，所受浮力又是多大？

16. (2016兰州35题6分)如图所示，正方体A的边长为10 cm，在它的上面放一个重为2 N的物体B，此时正方体A恰好没入水中，已知g＝10 N/kg，ρ水＝1.0×103 kg/m3，求：

(1)正方体A受到浮力的大小；

(2)正方体A的密度．

命题点 4 压强、浮力综合题

17. (2015兰州5题3分)液体沸腾时，液体内部会产生大量气泡，在液体中不断上升、变大．对于气泡所受压强和浮力的变化情况(气泡未露出液面时)，以下说法中正确的是(　　)

A. 压强变小，浮力变小

B. 压强不变，浮力不变

C. 压强变大，浮力不变

D. 压强变小，浮力变大

18. (2013省卷9题2分)如图所示是我国首台自主设计、自主集成研制

第18题图

的作业型深海载人潜水器“蛟龙号”，是目前世界上下潜能力最深的作业型载人潜水器.2012年6月27日，中国载人深载器“蛟龙号”7 000米级海试最大下潜深度达7 062米，再创中国载人深潜记录．在试潜时，“蛟龙号”先下潜到一定深度，调试后再匀速下潜．以下关于蛟龙号匀速下潜时的说法正确的是(　　)

A. 蛟龙号匀速下潜时浮力逐渐变小

B. 蛟龙号匀速下潜时外壳受到水的压力逐渐变大

C. 蛟龙号匀速下潜时动能逐渐减小

D. 蛟龙号匀速下潜时海水对舷窗的压强保持不变

第19题图

19. (2015省卷17题3分)如图所示是世界上最大的豪华游轮之一“海洋魅力”号，长361米、宽66米，排水量达22.5万吨，满载时吃水深度达30米，可以搭载6 320名游客，则满载时船底受到的海水压强约为________帕(ρ海水＝1 000千克/立方米)，船受到的浮力约为__________牛(g＝10 牛/千克)．当客人下船后，船受到的浮力将________(选填“变大”、“不变”或“变小”)．

20. (2015甘南州25题3分)将重为2 N 的木块放入烧杯中，木块浮在液面上静止时木块所受浮力的大小为________N，放入木块后，烧杯底部所受水的压强________，烧杯底部对桌面的压强________．(均选填“变大”、“变小”或“不变”)

21. (2014天水34题4分)小雨同学将一块质量为54 g 的铝块放入盛有水的容器中，如图所示，此时水的深度为18 cm.(ρ水＝1.0×103 kg/m3，ρ铝＝2.7×103 kg/m3，g＝10 N/kg)，求：

(1)水对容器底部的压强；

(2)铝块对容器底部的压力．

第21

22. (2015庆阳27题4分)将质量为3 kg的木块，放入盛有水的水槽内，如图所示，待木块静止时，其下表面距水面0.06 m(g＝10 N/kg)．求：

(1)木块下表面受到水的压强是多少？

(2)木块受到的浮力是多少？

第22题图

23. (2016省卷21题6分)刘家峡水电站是位于我省黄河上的“高原明珠”，水库大坝处有各式游船，游客可乘船直达水库西南端的炳灵寺石窟参观游览．(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g＝10 N/kg)

(1)当水库水位为140 m时，水对坝底的压强是多大？

(2)水库中有一艘自重为3.0×105 N的游船，该游船搭载总质量为1 800 kg的30名游客后，船排开水的体积为多少m3?

第23题图

24. (2013省卷18题7分)如图所示2012年9月正式交付中国人民解放军海军的“辽宁”号航空母舰，简称“辽宁舰”，是中国人民解放军海军第一艘可以搭载固定翼飞机的航空母舰．飞行甲板长300米，舰宽70.5米，航母吃水深度10.5米，标准排水量57 000吨，满载排水量67 500吨．根据以上数据，求：

(1)满载时该舰所受浮力为多少牛？

(2)舰底所受海水的压强多大？

(3)若飞机领航员2分钟之内沿飞行甲板从舰头走到舰尾，速度至少为多大？(取ρ海水＝1.0×103 kg/m3，g＝10 N/kg)

第24题图

25. (2015天水24题6分)如图所示，放在水平桌面上的薄壁圆柱形容器重6 N，底面积100 cm2，弹簧测力计的挂钩上挂有重为27 N的金属块，现将金属块浸没在水中，容器内水面由20 cm上升到30 cm.(g取10 N/kg，ρ水＝1.0×103 kg/m3)求：

(1)金属块未放入水中时(如图甲)，容器底部受到的水的压强；

(2)金属块浸没在水中静止后弹簧测力计的示数；

(3)金属块浸没在水中后(未与底部接触，如图乙)，容器对桌面的压强．

第25题图

命题点 5 　探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系

26. (2016兰州31题5分)如图所示，为了验证“阿基米德原理”，某同学做了如下实验：

第26题图

(1)如图甲，在弹簧的下端挂一个小桶，小桶的下面吊一个石块，记下弹簧伸长后下端到达的位置O，将此时弹簧对小桶的拉力记为T1，小桶与石块的总重记为G，则T1________G(选填“>”、“＝”或“<”)；

(2)如图乙，在溢水杯中盛满水，当石块浸没在水中时，排出的水便流入到旁边的小杯中，将排出水的重力记为G排；

(3)如图丙，把小杯中的水全部倒入弹簧下方的小桶内，弹簧的下端又会到达原来的位置O，将此时弹簧对小桶的拉力记为T2，则T2________T1(选填“>”、“＝”或“<”)；

(4)通过对图丙中小桶和石块的受力分析，请推导石块受到的浮力F浮与排出水的重力G排之间的关系________________________________．(要求写出推导过程)

1. B　【解析】根据阿基米德原理F浮＝ρ液gV排可知：浮力的大小与液体的密度和排开液体的体积有关．因为四个物体都浸在水中并且所受浮力相等，则可知四个物体排开水的体积相等，又因为四个物体都是浸没的，所以V物＝V排，则四个物体的体积相等．故选B.

2. C　【解析】轮船从长江驶入东海，始终处于漂浮状态，浮力等于重力，轮船重力没有改变，所以轮船受到的浮力不变．故选C.

3. C　【解析】根据阿基米德原理，物体受到的浮力F浮＝ρ液gV排＝ρ液gSh，所以在物体浸没前浮力与深度成正比，浸没后浮力不变．故选C.

4. B　【解析】石块和木块都浸入水中，故都受到浮力作用，A错误；石块沉入水中，是因为所受浮力小于自身的重力，B正确；木块受到的浮力与石块所受的浮力无法比较，C错误；木块浮在水面上，所受浮力等于自身的重力，D错误．故选B.

5. A　【解析】由于小球放在甲液体中处于悬浮状态，所以此时小球所受浮力等于小球重力，即：F甲＝G球①；

小球放在乙液体中处于漂浮状态，所以此时小球所受浮力等于小球重力，即：F乙＝G球②；

由①②可知，F甲＝F乙 .故选A.

6. A　【解析】航母始终漂浮在海面上，浮力始终等于重力，舰载机飞走后，重力减小，故航母所受浮力减小，由阿基米德原理F浮＝ρ液gV排得V排＝，排开的液体密度不变，所受浮力减小时，排开液体的体积减小，航母将上浮．故选A.

7. ＝　下沉　【解析】当潜水艇漂浮在水面上时，其所受的浮力等于自身的重力；当潜水艇充水时，其重力增大，而浮力不变，浮力小于重力，故潜水艇将下沉．

8. A　【解析】在空气中弹簧测力计的示数为27.5 N→金属块的重力G＝27.5 N；金属块浸入水中，弹簧测力计的示数为21.5 N→弹簧秤的示数减小了→减小量即为金属块所受浮力→浮力为F浮＝G－F＝27.5 N－21.5 N＝6 N，A正确．故选A.

9. C　【解析】由图乙可知，物体重9 N，全部浸入水中时受到的浮力是F浮＝9 N－5 N＝4 N，刚刚浸没时上表面受到水的压力为0 N，所以下表面受到水的压力等于浮力，F下压＝F浮＝4 N，则B、D选项错误；物体浸没时V物＝V排＝＝＝4×10－4 m3＝400 cm3，A选项错误；物体的密度：ρ＝＝＝＝2.25×103 kg/m3，C选项正确. 故选C.

10. 漂浮　5　【解析】由于物体密度小于水的密度，故物体在水中静止时，处于漂浮状态，则F浮＝G＝5 N.

11.  2　2　【解析】根据阿基米德原理，它受到的浮力是F浮＝G排液＝ρ液gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×200×10－6m3＝2 N.

12. 2.4×103　28 　【解析】观光船满载时的排水量为2.4 m3，该船的排水量m排＝ρ水V排＝1.0×103 kg/m3×2.4 m3＝2.4×103 kg；船受到的浮力F浮＝ρ水V排g＝1.0×103 kg/m3×2.4 m3×10 N/kg＝2.4×104 N，人的总重力G人＝F浮－G船＝2.4×104 N－1×104 N＝1.4×104 N，人的总质量m总＝＝＝1.4×103 kg，人数n＝＝＝28.

13. 15　15　【解析】金属块浸没在酒精中时，溢出酒精m酒＝12 g，则V金＝V酒＝＝＝15 cm3.若金属块浸没在水中，则V水＝V金＝15 cm3，m水＝ρ水V水＝1 g/cm3×15 cm3＝15 g.

14. 16　2　【解析】浸没在酒精中的蜡块所受的浮力F浮＝ρ液V排液g＝ρ液V蜡块g＝0.8×103 kg/m3×2×10－3 m3×10 N/kg＝16 N，弹簧测力计的示数F＝G－F浮＝18 N－16 N＝2 N.

15.  解：(1)木块受到竖直向下的重力和拉力、竖直向上的浮力，因木块静止，所以处于平衡状态．木块受到的浮力是：F浮＝F拉＋G＝2 N＋1.2 N＝3.2 N．(2分)

(2)因为木块浸没，排开液体的体积是木块的体积，根据阿基米德原理可得液体的密度：

ρ液＝＝＝＝1.6×103 kg/m3.(2分)

(3)木块浸没时浮力大于重力，所以木块剪断绳子后木块会先上浮，最后漂浮，这时它受到的浮力是F浮＝G ＝1.2 N．(2分)

16. 解：(1)根据浮力公式F浮＝ρ液gV排物体处于浸没状态排开水的体积为自身体积，代入数据得

F浮＝ρ液gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×103×10－6 m3＝10 N(2分)

(2)A和B整体处于漂浮状态，根据受力分析可得

F浮＝GA＋GB

带入数据可得GA＝F浮－GB＝10 N－2 N＝8 N(2分)

根据G＝mg可得mA＝＝＝0.8 kg

根据公式ρ＝＝＝0.8×103 kg/m3(2分)

17. D　【解析】气泡上升时，液体的密度ρ液不变，深度h不断减小，体积V排变大，根据p＝ρ液gh知气泡所受压强减小，根据F浮＝ρ液gV排知气泡所受浮力增大．故选D.

18. B　【解析】“蛟龙号”先下潜到一定深度，调试后再匀速下潜的过程中，排开水的体积不再变化，根据公式F浮＝ρ液gV排可知，受到的浮力不再变化，A选项错误； “蛟龙号”下潜过程中，所处深度不断增大，由p液＝ρ液gh可知，“蛟龙号”受到海水的压强是增大的，D选项错误；再由p＝可知，“蛟龙号”所受海水的压力变大，B选项正确；“蛟龙号”匀速下潜的过程中，速度不变，质量也不变，故其动能不变，C选项错误．故选B.

19. 3×105　2.25×109　变小　【解析】第一空：求满载时船底受到的海水压强．由“满载时吃水深度达30米”得p海水＝ρ海水gh＝1 000 kg/m3×10 N/kg×30 m＝3×105 Pa；第二空：求满载时船底受到的浮力．由“排水量达22.5万吨”得m排＝2.25×105 t＝2.25×108 kg，则F浮＝G排＝m排g＝2.25×108 kg×10 N/kg＝2.25×109 N；第三空：浮力变化判断．船在海面上漂浮，则F浮＝G船，“客人下船”，船受到的重力将变小，则船受到的浮力也变小．

20. 2　变大　变大　【解析】木块浮在液面上静止时受到的浮力F浮＝G＝2 N；放入木块后，烧杯中的水面上升，根据p＝ρgh可知烧杯底部受到的压强变大；根据p＝可知烧杯底部对桌面的压强变大．

21. 解：(1)水对容器底部的压强p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.18 m＝1.8×103 Pa(1分)

(2)受力分析如图：

第21题解图

其中G为铝块重力，F浮为铝块受到的浮力，F为铝块受到容器底部的支持力，它等于铝块对容器底部的压力．

铝块的重力G＝mg＝0.054 kg×10 N/kg＝0.54 N(1分)

铝块的体积V＝＝＝2×10－5 m3

铝块受到的浮力F浮＝ρ水V排g＝1.0×103 kg/m3×2×10－5 m3×10 N/kg＝0.2 N(1分)

铝块对容器底部的压力F＝G－F浮＝0.54 N－0.2 N＝0.34 N(1分)

22. 解：(1)木块下表面受到水的压强为：

p＝ρgh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.06 m＝600 Pa(2分)

(2)木块的重力为：G＝mg＝3 kg×10 N/kg＝30 N(1分)

因为木块漂浮在水中静止，所以受到的浮力与重力相等，即F浮＝G＝30 N(1分)

23. 解：(1)水对坝底的压强为：p＝ρgh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×140 m＝1.4×106 Pa(2分)

(2)船和游客的总重量为：G＝G游客＋G船＝1 800 kg×10 N/kg＋3.0×105 N＝3.18×105 N(1分)

由于船在水中处于漂浮状态，所受的浮力和总重量是一对平衡力，所以F浮＝G＝3.18×105 N(1分)

由阿基米德原理可知，船排开水的体积为：V排＝＝＝31.8 m3(2分)

24. 解：(1)F浮＝G排＝m排g＝67 500×103 kg×10 N/kg＝6.75×108 N(3分)

(2)p＝ρ海水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×10.5 m＝1.05×105 Pa(2分)

(3)v＝＝＝2.5 m/s(2分)

25. 解：(1)金属块未放入水中时容器底部受到的水的压强：

p1＝ρ水gh1＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.2 m＝2×103 Pa(1分)

(2)金属块的体积为V金＝V排＝Sh排＝S(h2－h1)＝0.01 m2×(0.3 m－0.2 m)＝0.001 m3(1分)

金属块受到的浮力为

F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.001 m3＝10 N(1分)

根据力的平衡关系可知，弹簧测力计的示数为

F＝G－F浮＝27 N－10 N＝17 N(1分)

(3)容器中的水重为G水＝m水g＝ρ水gV＝ρ水gSh1＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.01 m2×0.2 m＝20 N

容器对桌面的压力为F＝G0＋G水＋G排＝6 N＋20 N＋10 N＝36 N(1分)

容器对水平桌面的压强为p2＝＝＝3 600 Pa(1分)

26. (1)＝(1分)　(3)＝(2分)　(4)因为T1＝G，T2＋F浮＝G＋G排，T1＝T2，所以得：F浮＝G排(2分)

【解析】由力的平衡可得：甲图，T1＝G；丙图，T2＋F浮＝G＋G排；又由题意得，T1＝T2，所以得：F浮＝G排．

【课后反思】