第11课时 浮力及其应用(以2013年真题为例)

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归 类 示 例
类型一、浮力
例 1 把质量相等的两块橡皮泥 捏成实心球状和碗状，轻轻放到水面 上，静止之后，实心球橡皮泥沉到容 器底部，碗状橡皮泥漂浮在水面上， 如图11－1所示，则它们受到的浮力大 小关系是( B ) A.F球＞F碗 B．F球＜F碗 C.F球＝F碗 D．F球≥F碗
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图11－2
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(2)取来规格相同的由合金材料制成的螺母若干，每只螺母质 量为50 g，将螺母逐个放置在漂浮的木块上。问：放多少只螺 母时，木块刚好浸没在水中？ (3)她又用弹簧测力计、一只螺母做了如图乙所示的实验，弹簧 测力计静止时的示数为0.4 N。求合金材料的密度。
图11－1
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点 评
三种方一定难度。一般情况下
比较浮力大小的方法有以下三种： (1)比V排法：不同物体浸在同一液体中时，根据F浮＝G排＝ρ
液gV排知，ρ液相等，V排越大，受到的浮力越大；
(2)比ρ液法：同体积的不同物体浸没在不同液体中，根据F浮
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[注意] “全部浸入”和“部分浸入”：当物体全部浸入液
体(或气体)时，V排＝V物；当物体部分浸入液体(或气体)时， V排＜V物。
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考点3 物体的浮沉条件
1.物体的浮沉状态
状态 图释 F浮与G ρ物与ρ液
漂浮
静态 情形 分析
＝ F浮____G
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＝G排＝ρ液gV排知，V排相等，ρ液越大，受到的浮力越大；
(3)比重法：同一物体浸在不同液体中并静止，针对物体不同 状态进行受力分析，以重力为中间量，对比出浮力大小。
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解 析 两块橡皮泥均放在水中，碗状橡皮泥漂浮，故其浮 力等于重力，实心球橡皮泥沉到底部，故其浮力小于重力，而两 橡皮泥的质量是相等的，则重力相等，故可判断碗状橡皮泥所受 浮力较大，选B。
＞ ρ液____ρ物
悬浮
F浮____G ＝
ρ液____ρ物 ＝
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状态
图释
F浮与G
ρ物与ρ液
上浮 动态 情形 分析 下沉
F浮____G >
ρ液____ρ物 >
F浮____G ＜
ρ液____ρ物 ＜
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2.物体浮沉条件的应用
应用 木船 原理和特点 物体的密度小于液体的密度，可以漂浮在液面上，做成________ 空心 的以增大可以利用的浮力
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类型二、阿基米德原理
例 2 2013•北京 小阳利用刻度尺、塑料碗、圆柱形玻璃 筒和适量的水测量一块铁矿石的密度。以下是小阳设计的实验 步骤，请你按照他的实验思路，将实验步骤补充完整。 (1)在圆柱形玻璃筒内放入适量的水，将塑料碗轻轻放入水中， 塑料碗漂浮，用刻度尺测出此时玻璃筒内水的深度为h1，并记 录在表格中； (2)将铁矿石轻轻放入塑料碗中，塑料碗仍漂浮，用刻度尺测出 此时圆柱形玻璃筒内水的深度为h2，并记录在表格中；
水
S(h2－h1)g。用排水法可以
测出铁矿石的体积，即将铁矿石从塑料碗中取出，轻轻放入圆柱形 玻璃筒内，用刻度尺测出此时圆柱形玻璃筒内水的深度为 h3，这时 h3 与 h1 的差值为铁矿石排开的水的体积 V 铁＝S(h3－h1)。由密度 ρ 水S（h2－h1）g h2－h1 g 公式可得：ρ 铁＝ ＝ ρ 。 S（h3－h1） h3－h1 水
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潜水艇
气球飞艇
密度计
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考点4
浮力的计算
称量法 压力差法 二力平衡法 阿基米德 原理法
F浮＝G－F(用弹簧测力计测浮力) F浮＝ F向上 － F向下(用浮力产生的原因求浮力) F浮＝G (明确状态时用二力平衡分析求浮力) F浮＝G排＝ρ液gV排 (知道物体排开液体的质量 或体积时常用阿基米德原理求浮力)
－
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类型四、物体的浮沉条件及应用
例 4 2013•云南 “辽宁舰”航母已正式列入中国人民解 放军海军系列，其满载时排水量(满载时排开水的质量)为6.75 万吨。则满载时其受到的浮力为( ) A A.6.75×108 N B．6.75×107 N C.6.75×104 N D．6.75×103 N
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类型三、浮力的简单计算
例 3 学完“浮力”知 识后，小芳同学进行了相关 的实践活动。(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg) (1)她选取一质量为750 g、体 积为1250 cm3的长方体木块， 让它漂浮在水面上，如图11 －2甲所示。求木块受到的 浮力。
2.阿基米德原理
内容 表达式 适用 范围 说明 浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体 排开的液体所受的重力 F浮＝______＝ρ液gV排 G排 适用于浸在液体或气体中的物体(计算物体在气体中受到的 浮力时，公式中的ρ液要改为ρ气)
液体对物体的浮力与液体的密度、物体排开液体的体积有 关，而与物体的质量、体积、重力、形状、浸没的深度等 均无关
轮船
①物体的密度大于液体的密度，做成________的可以漂浮在液体 空心 的表面上，也增大了可以利用的浮力； ②轮船的大小用排水量表示，排水量是指轮船按照设计要求满载 质量 货物时排开液体的________
通过水舱吸水和排水的方式改变自身________来实现上浮和下沉 重力 (浸没时浮力不变) 靠充入密度小于空气密度的气体(热空气、氢气、氦气等)来工作 ①根据漂浮时的受力平衡及阿基米德原理制成的用来测定液体密 度的仪器； 大 ②密度计示数越靠下越______(选填“大”或“小”)
第11课时 浮力及其应用
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考 点 聚 焦
考点1
定义 产生原因 公式 方向 施力物体
浮力的产生
浸在液体中的物体受到液体向上托的力，这个力叫浮力
液体对物体上下表面的压力不相等，并且向上的压力大 于向下的压力，向上、向下的压力差即为浮力
F浮＝ F向上－ F向下
竖直向上 ____________
m3＝12.5 N，
F浮 ′－G木 12.5 N－7.5 N 螺母的个数 n＝ ＝ ＝10。 － G螺 50×10 3 kg×10 N/ kg
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解 析
(3)由 F 浮＝G 螺－F 得：
螺母受到的浮力 F 浮″＝G 螺－F＝0.5 N－0.4 N＝0.1 N， F浮 ″ 螺母的体积 V 螺＝V 排＝ ＝ ρ 水g 0.1 N ＝10－5m3， 3 3 1.0×10 kg/ ×10 N/ m kg m 由 ρ ＝ 得合金材料的密度为： V 50×10 3 kg ρ 合金＝ ＝5×103 kg/ 3。 m －5 3 10 m
液体
[点拨] (1)判断浸在液体中的物体是否受到浮力，关键
是看物体上、下表面是否存在压力差。 (2)浸入液体中的物体不一定受到液体对它的浮力，例如深入 泥底的柱状桥墩或打入水里的木桩等。
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考点2
浮力的大小
1.分别测出物体在空气中的重力G和物体浸在液体中时弹簧 测力计的示数F，则物体受到的浮力F浮＝________。 G－F
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解 析
(1)木块漂浮，由 F 浮＝G 得：
－3
F 浮＝G 木＝m 木 g＝750×10
kg×10 N/ kg＝7.5 N。
(2)木块完全浸没，V 排 ＝V 木，由 F 浮 ＝G 排得： F 浮′＝ρ
－6 水
gV 排＝1.0×103 kg/ 3×10 N/ m kg×1250×10
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将铁矿石从塑料碗中取出，轻轻放入圆柱形玻 (3)___________________________________________________ 璃筒内，用刻度尺测出此时圆柱形玻璃筒内水 ______________________________________________________ _____________________________________； 的深度为h3，并记录在表格中
(4)已知水的密度为ρ水，利用测量出的物理量和ρ水计算铁矿石
h2－h1 ρ水 的密度ρ＝________，并将计算结果记录在表格中。 h3－h1
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解 析
本题是浮力和密度的结合题。题中 h2 与 h1 的差值是由
于塑料碗内放入铁矿石引起的，因为塑料碗和铁矿石仍处于漂浮状 态，由阿基米德原理可知，铁矿石的重力等于新排开水的重力，设 玻璃筒的横截面积为 S，则 G 铁＝ρ