10.3科学探究：浮力的大小

10.3科学探究：浮力的大小
一、知识梳理
（一）实验探究：影响浮力的大小的因素
1．猜想：①浮力的大小可能与物体的体积有关，依据是：______________________；②浮力的大小可能与物体的密度有关，依据是：______________________；③浮力的大小可能与物体浸入液体的深度有关，依据是：______________________；④浮力的大小可能与液体的密度有关，依据是：______________________；⑤将同一长方体状
木块分别平着、侧着压入水中相同深度（如图），则会感觉到______压入时需要的压力大，据此猜想浮力的大小可能与________有关； 2．设计实验：
（1）实验方法：____________法；
（2）实验器材：体积______的铁块和铝块、大铁块（两个铁块的______相同）、______、水、______、细线；
（3）实验步骤：①用测力计分别测量三个铁块的重力；②用测力计分别吊着两个铁块浸入水中相同体积，分别读出拉力、计算浮力．用以探究浮力与__________的关系；③用测力计分别吊着体积相同的铝块和铁块浸没在水中相同深度，分别读出拉力、计算浮力．用以探究浮力与__________的关系；④用测力计吊着小铁块浸没在水中，改变浸没在水中的深度，分别读出拉力、计算浮力．用以探究浮力与__________的关系；⑤用测力计吊着小铁块分别浸没在水和盐水中相同深度，分别读出拉力、计算浮力．用以探究浮力与__________的关系；⑥用测力计吊着大铁块浸入水中，并改变浸入水中的体积，分别读出拉力、计算浮力．用以探究浮力与___________的关系；
3．实验结论：物体所受浮力的大小与______________________、___________有关．与物体的ρ物、V 物、m 物、形状、浸入的深度h 、液体的多少______； （二）阿基米德原理
1．实验探究：浮力大小与排开液体的关系
（1）实验方法：用弹簧测力计分别测出物体在水中受到的浮力和它排开液体的重力，比较二者的______关系．
（2）实验器材：铁块、______、______、烧杯、小桶、______．
（3）实验步骤：①用测力计分别测出铁块和小桶的重力为G 铁和G 桶；②用烧杯将溢水杯______水；③用测力计吊着铁块浸没在水中的同时用小桶盛接从溢水杯中溢出的水，读出测力计的示数为F ；④用测力计测出小桶和水的总重力为G 总；⑤计算并比较：F 浮＝______，G 排＝______，比较F 浮和G 排的大小． 2．阿基米德原理：浸入液体中的物体受到竖直向上的浮力，浮力的大小等于它__________________． 3．公式：F 浮＝______，即：F 浮＝______．（1）单位：ρ液：______，V 排：______；（2）计算ρ液和V 排，
ρ
液
＝______，V 排＝______；（3）部分浸入时，V 排等于____________的体积；浸没时，V 排等于______的体积；
（4）无论物体是漂浮、悬浮还是沉在水底，它所受的浮力都______排开的水受到的重力； （5）阿基米德原理也适用于______；
4．轮船（1）采用____的办法，增大排开水的体积，从而增大可利用的浮力；（2）轮船漂浮在水面上，F 浮____G 船；（3）轮船用排水量表示轮船的大小，排水量是指轮船满载时______，由于轮船漂浮，m 船____m 排。

二、易错分析
1．浮力与深度的关系：浮力与深度无关．在物体没有完全浸没前，浮力的大小随着排开水的体积增加而增大；在物体完全浸没后，排开水的体积不变，浮力不变，浮力的大小与深度无关．探究浮力的大小与浸入液体深度的关系时应注意控制排开液体的体积不变．
2．计算浮力的方法及需要测定的物理量：①称重法：F 浮＝G 物－F ；②原因法（压力差法）：F 浮＝F 向上－F
向下
；③平衡法：漂浮和悬浮时F 浮＝G 物；④原理法：
F G F m g ==浮浮排排、；⑤公式法：F V g ρ=浮液排． 3．漂浮与悬浮时：F 浮＝G 物＝G 排．
4．物体对液体的压力等于液体对物体的浮力，即存在F 压＝F 浮＝G 排的关系．
5．计算浮力相关的问题时应：（1）分析物体受力情况，画出受力示意图；（2）判断物体是否处于平衡状态和在液体中的沉浮情况（漂浮、悬浮、沉底）；（3）根据力的平衡列出等式． 三、达标训练
1．下列关于浮力的说法正确的是（ ）
A ．轮船从长江驶入大海，所受的浮力变大
B ．悬浮在液体中的物体所受的浮力大小等于物体的重力
C ．阿基米德原理说明物体所受的浮力大小等于物体的重力
D ．鸡蛋放人清水中沉在杯子底部是因为鸡蛋在清水中不受浮力 2．关于物体受到的浮力，下列说法正确的是（ ）
A ．漂在水面的物体比沉在水底的物体受到的浮力大
B ．物体的密度越大，受到的浮力越小
C ．物体没入水中越深，受到的浮力越大
D ．物体排开水的体积越大，受到的浮力越大
3．在探究“物体浮力的大小跟它排开液体的重力的关系”实验时，具体设计的实验操作步骤如图甲、乙、丙和丁所示．为方便操作和减小测量误差，最合理操作步骤应该是（ ）
甲
乙 丙
丁
A ．甲、乙、丙、丁
B ．乙、甲、丙、丁
C ．乙、甲、丁、丙
D ．丁、甲、乙、丙
4．为了验证阿基米德原理、小林采用了图中所示的实验装置，将气球中装满水后系紧、然后将其悬挂在弹簧测力计下面，记录弹簧测力计此时的读数，将气球缓缓浸入装水的容器中，观察弹簧测力计的示数变化．关于这个实验，下列说法正确的是（ ）
A ．气球未浸入水中时，弹簧测力计的示数保持不变
B ．气球浸入水中的部分增大，弹簧测力计的示数也增大
C ．气球全部浸入水中时，弹簧测力计的示数为0
D ．气球全部浸入水中后继续往下放的过程中，弹簧测力计的示数减小
5．为验证阿基米德原理，小明将电子秤放在水平桌面上并调零，然后将溢水杯放到电子秤上，按实验操作规范将溢水杯中装满水，再用细线系住铝块并将其缓慢浸入溢水杯的水中，如图所示，铝块始终不与溢水杯接触．则下列四个选项中，判断正确的是（ ）
A ．铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比，水对溢水杯底的压力变小
B ．铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比，水对溢水杯底的压强变大
C ．铝块浸没在水中静止时，绳对铝块的拉力等于铝块排开水的重力
D ．铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比，若电子秤示数不变，则验证了阿基米德原理 6．下列关于浮力的有关说法中，正确的是（ ）
A ．只要液体的密度越大，物体所受的浮力就一定越大
B ．只要物体的体积越大，物体所受的浮力就一定越大
C ．阿基米德原理只适合于液体，不适合于气体
D ．浸入液体中的物体所受浮力的大小等于被物体排开的液体所受的重力 7．潜水员逐渐从水里浮出水面的过程中，他受到的浮力（ ）
A ．逐渐增大
B ．逐渐减小
C ．始终不变
D ．先增大后不变
8．我国自主设计、研发的载人潜水器“蛟龙号”在2017年5月挑战了世界最深处的马里亚纳海沟，当“蛟龙号”完全浸没，在下潜过程中，下列说法正确的是（ ）
A ．所受浮力变大，压强变大
B ．所受浮力变大，压强变小
C ．所受浮力不变，压强变大
D ．所受浮力不变，压强不变
9．小杰同学在成都游玩“海底世界”时，观察到鱼嘴里吐出的气泡上升时的情况如图所示，对气泡上升过程中受到的浮力和气泡内气体压强分析正确的是（ ）
A ．浮力不变，压强不变
B ．浮力变小，压强变小
电子秤
C．浮力变大，压强变小D．浮力变大，压强变大
10．如图所示是我国第一艘航母“辽宁舰”顺利进行了歼—15飞机起降飞行训练的
情景。

当歼—15成功起飞后，下列相关说法正确的是（）
A．航母受到的浮力变大B．航母在水中下沉一些
C．航母在水中上浮一些D．航母受到的浮力不变
11．小曾将一个浮在水面上的不锈钢碗用力向下按压，直到碗全部浸没并沉入盆底，
如图所示，在这个过程中碗受到的浮力为F，则（）
A．F先减小后增大，最后不变B．F先增大后不变
C．F先增大后减小，最后不变D．F保持不变
12．全球变暖已经日益威胁到生物的生存，如图为一对北极熊母子无助地坐在一块
不断融化缩小的浮冰上，若浮冰和北极熊始终处于漂浮状态，则随着浮冰的融化（）A．浮冰受到的浮力在增大B．浮冰受到的浮力大小不变
C．北极熊受到的支持力在减小D．浮冰在水中的体积在减小
13．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，下列关于所受浮力F浮和h的关系图象正确的是（）
A．B．C．D．
14．将一个小塑料泡沫块和一个大铁块同时放入水中，发现小塑枓泡沫块在水中上浮，而大铁块在水中下沉，则它们在水中（）
A．小塑料泡沫块受到的浮力大B．大铁块受到的浮力大
C．受到的浮力一样大D．不能确定谁受到的浮力大
15．重为3N的某物体漂浮在水面上时，该物体（）
A．受到的浮力可能小于3N B．受到的浮力一定等于3N
C．排开水的重力一定小于3N D．排开水的重力可能大于3N
16．把质量为5N的某物体放入盛水的容器中，若溢出的水重3N．则该物体所受浮力为（）A．一定是3N B．一定是5N C．有可能是4N D．有可能是
2N
17．体积相同而材料不同的小球甲、乙、丙、丁，静止在容器的水中，如图所示．这四个小球所受的浮力分别为F 甲、F 乙、F 丙、F 丁，则（ ）
A ．F 甲＝F 乙
B ．F 甲＜F 丁
C ．F 乙＞F 丙
D ．F 丙＞F 丁
18．一只水桶装满水，总重为60N ，其中空桶重20N ，用这个水桶从井里提水，当水桶尚未露出水面之前，人所用的拉力为（ ）
A ．40N
B ．小于20N
C ．0N
D ．等于20N
19．用一个量筒、水、一根细针做实验来测小木块的某些物理量（ρ木＜ρ水，小木块能放入量筒中），下列说法中正确的是（ ）
A ．只能测木块的体积
B ．只能测木块所受的浮力
C ．只能测木块的体积、质量和密度
D ．木块的体积、所受的浮力、质量和密度都能测量
20．如图所示，放在水平桌面上的杯子中装有0℃的冰水混合物，水较少，冰块较大，冰与杯底有接触且对杯底有压力，在冰块熔化的过程中，下列判断正确的是（ ）
A ．杯中水位高度将保持不变
B ．冰块受到水的浮力将先增大后减小
C ．杯子对桌面的压强将逐渐增大
D ．杯中水的温度将逐渐升高
21．如图所示，当溢水杯盛满密度为ρ1的液体时，把实心物块放入杯中，物块漂浮，静止后溢出的液体质量为m 1；当溢水杯盛满密度为ρ2的液体时，把同一物块放入杯中，物块沉底，静止后溢出的液体质量为m 2．则物块的密度为（ ）
A ．2
11m m ρ B ．1
12m m ρ C ．
2
21
m m ρ
D ．
1
22
m m ρ 22．如图所示，把一个重为6N 的物体挂在测力计下，再将该物体浸没在水中后，测力计上显示的读数为4N ，此时杯中水的深度为8cm ．则下列计算结果中，错误的是（g 取10N/kg ）（ ）
A ．水对杯底的压强是p ＝8×104Pa
B ．物体受到的浮力是F 浮＝2N
C ．物体的体积是V ＝2×10﹣
4m 3
D ．物体的密度是ρ＝3×103kg/m 3
23．刘星将一块重2N 的橡皮泥放入水中后橡皮泥立即沉入水底；他取出橡皮泥将其捏成船状再放入水中，“泥船”却漂浮在水面上，他是利用了______的方法来增大浮力的，此时“泥船”所受的浮力为______N ．
24．如图所示，一艘轮船在甲海洋中航行，水面在轮船上的A 位置．当该轮船驶入乙海洋中时，水面在轮船上的B 位置．设轮船的总质量不变，轮船在甲、乙两
海洋中所受浮力分别为F 1和F 2，甲、乙两海洋的海水密度分别为ρ1和ρ2．则F 1______F 2，ρ1______ρ2．
（都
选填“＞”、“＜”或“＝”）
25．如图所示，乒乓球从水里上浮直至漂浮在水面上，乒乓球在A 位置时受到的浮力为F A ，水对杯底压强为p A ；在B 位置时受到的浮力为F B ，水对杯底压强为p B ，则它们的大小关系是F A ______F B 、p A ____p B ，已知乒乓球的质量为2.7g ，当它漂浮在水面时，排开水的体积为_____cm 3．
26．孔明灯又叫天灯，它是一盏会漂浮的纸灯笼，人们燃放孔明灯（如图所示）多作祈福之用．假设孔明灯的体积为200cm 3，升空后受到空气的浮力为______N （ρ空＝1.29kg/m 3，g 取10N/kg ）．
27．将一个新鲜的鸡蛋分别浸入水和浓盐水中，静止后如图所示，则鸡蛋在两液体中的浮力关系是F 甲
________F 乙，若鸡蛋的质量为50g ，则鸡蛋在乙杯盐水中所受到的浮力为________N ．
第26题图
第27题图 第29题图
28．体积均为200cm 3 1.8N ，合金块重为6N ，则木块受到的浮力为______N ，合金块受到的浮力为______N ．
29．新旧两只鸡蛋放入水中的状态如图所示．两只鸡蛋的体积分别是V A 、V B ，质量分别是m A 、m B ，已知水的密度为ρ水．两只鸡蛋受到的浮力分别为：F A ＝______，F B ＝______（用字母表示）． 30．质量为5kg 的物体，放入水中静止时1
10的体积露出水面，则它的密度为
______kg/m 3；如果将该物体放入盐水中，所受浮力______N ．
31．一只弹簧测力计和一根细绳，要求测量小石块的密度．小强将小石块挂在弹簧测力计下端，示数如图甲示数，再将小石块浸没在水中，示数如图乙
示数，则小石块浸没中在水中时受到的浮力为______N ，小石块的密度为
______g/cm 3（已知水的密度为1.0×103kg/m 3
，g 取10N/kg ）．
32．端午节到了，小明在吃粽子时，想用所学的物理知识测出粽子的体积．他先在烧杯中加入适量的水，用调节好的天平测出烧杯和水的总质量为100g ；
再用细线将粽子悬吊在水中，通过加减砝码和调节游码，使天平再次平衡，如图所示，此时天平的称量结果为______g ．据此算出该粽子的体积为______cm 3．（g ＝10N/kg ）
33．如图用一细绳拴住体积为
0.6dm 3重为4N 的木块，使它浸没在水中，此时绳的拉力为______N ；若剪断细绳，当木块静止时水面将______（选填“上升”、“下降”或“不变”）．
34．如图所示，一圆柱形容器底面积为8×10－
2m 2，把它放在水平桌面上，在容器内放入一个底面积为2
×
甲
50
g
g
0 2
4
51
3
10－
2m 2，重为20N 的圆柱形物块，物块的密度为0.8×103kg/m 3．则物块对容器底的压强是______Pa ．向容
器中缓慢注水使物块刚好离开容器底，此时容器中水的深度是______m ．（g 取10N/kg ，水的密度为1.0×103kg/m 3）
35．某物理社团在探究影响浮力大小的实验中将同一物体分别按如图所示的步骤进行实验： （1）物体所受重力为______N ．
（2）物体浸没在水中受到的浮力______N ． （3）通过比较B 、C 、D 三幅图，物理社团得出：浮力的大小与浸在液体中深度有关的结论，对此结论你认为是______（“正确”或“错误”）的．理由是______________________________．
（4）根据已有条件，请你求出E 图中弹簧秤的示数是______N （g 取10N/kg ，ρ酒精＝0.8×103kg/m 3） 36．如图是探究“影响浮力大小的因素”的实验过程及数据．
甲
乙
丙
200g 铁块
200g 铜块
20cm 3铁块
20cm 3铜块
50cm 3铜块
A B C D E
（1）如图甲，物体重______N ；
（2）如图乙，把物体浸没在水中时，弹簧测力计的示数为3.2N ，物体受浮力的大小为______N ； （3）分析甲、乙、丙三图实验数据可得：物体受浮力的大小与_______有关；
（4）若要探究物体所受浮力大小与物体的密度是否有关，应选择图中______（填字母）两个物体，并将它们浸没在同种液体中，测出其所受浮力的大小来进行比较． 37．小明和小红利用弹簧测力计测量石块和盐水的密度． （1）如图所示，小明测量石块的密度，方法如下：（写表达式）
①将石块用细线系好挂在弹簧测力计下，测出石块的重力G ，得出石块的质量m ＝___．
②将石块浸没于水中，读出弹簧测力计的示数F ．可得出石块受到的浮力F 浮＝______，石块的体积V ＝____． ③测得的石块密度的表达式ρ石＝______．
（2）小红测量盐水的密度，只在小明的操作上添加了一步，她添加的步骤是_________________．测得的盐水密度的表达式ρ盐水＝______． 38．如图所示，小丽利用天平、玻
A B
C
D
E
甲
璃杯、体积为20cm 3的金属块、细线等器材测量蜂蜜的密度．
（1）将天平放在水平台上，将游码放到标尺左端的______刻度线上，调节横梁平衡．
（2）在玻璃杯中倒入适量的蜂蜜如图甲所示，用天平称出蜂蜜和玻璃杯的总质量m 0，其示数如图乙所示，m 0＝______g ．
（3）将金属块浸没在蜂蜜中，金属块不接触玻璃杯并保持静止，且蜂蜜无溢出，如图丙所示．天平平衡后，砝码的总质量加上游码在标尺上对应的刻度值为m ＝150.4g ，则蜂蜜密度ρ＝______g/cm 3；
（4）小明用天平测出同种蜂蜜和玻璃杯的总质量后，将浓稠粘滞的蜂蜜沿量筒壁缓缓倒入量筒内测量体积，再用天平测出剩余蜂蜜和玻璃杯总质量．对比小丽的测量方法，小明所测得的密度值______（选填“偏大”或“偏小”）．
39．一个200g 的物体，体积为100cm 3，把它放入水中静止后，求物体受到的浮力为多少牛？
40．边长为0.1m 的正方体木块，漂浮在水面上时，有2
5的体积露出水面，如图甲所示．将木块从水中取出，
放入另一种液体中，并在木块上表面放一重为2N 的石块．静止时，木块上表面恰好与液面相平，如图乙所示．取g ＝10N/kg ，已知水的密度ρ水＝1.0×103kg/m 3．求：（1）图甲中木块受的浮力大小； （2）图乙中液体的密度；
（3）图乙中木块下表面受到液体的压强． 四、能力提升
41．一个体积为V 、重为G 的金属圆柱体挂在弹簧测力计上（圆柱体底面与水面平行），手提弹簧测力计使圆柱体浸入水中处于静止状态，如图所示．圆柱体上底面受到水向下的压力为F 1，圆柱体下底面受到水向上的压力为F 2，圆柱体受到的浮力为F 浮，测力计的示数为F 示，则下列表达式不正确的是（ ）
A ．F 2＝G +F 1
B ．F 浮＝ρ水gV
C ．F 浮＝F 2-F 1
D ．G ＝F 示+F 2-F 1
42．如图甲所示，物体A 的体积为V ，放入水中静止时，浸入水中的体积为V 1；现将一体积为V 2的物体B 放在物体A 上，物体A 刚好全部浸没在水中，如图乙所示．则物体B 的密度为（ ）
A ．1
2V V ρ⋅水 B ．1
2V V V ρ-⋅水 C ．
2
1V V ρ⋅水
D ．
12
2
V V V ρ+⋅水 43．水平地面上有底面积为300cm 2、不计质量的薄壁盛水柱形容器A ，内有质量为400g 、边长为10cm 、质量分布均匀的正方体物块B ，通过一根长10cm 的细线与容器底部相连，此时水面距容器底30cm （如图所示）．计算可得出（g ＝10N/kg ）（ ）
甲乙
A．绳子受到的拉力为14N
B．容器对水平地面的压力是90N
C．剪断绳子，待物块静止后水对容器底的压强变化了200Pa D．剪断绳子，待物块静止后水平地面受到的压强变化了200Pa。