考点一:影响浮力大小的因素
例题 1:( 2012•南平) 2012年 5月 9日,中国首座深水钻机平台“海洋石油 981”在南海首钻成功,最大作业水深 3000米.巨大的金属钻头从没入海水到接触海底的过程中,受到海水的()
A.浮力变小,压强变大 B.浮力更大,压强不变
C.浮力不变,压强变大 D.浮力变小,压强变小
解析:根据阿基米德原理 F浮=ρ液 gV排:物体浸没在水中,无论深度如何, V排不变,水的密度不变, F浮不变.液体压强公式 P=ρ液 gh表明了物体受到的压强只与液体的密度和深度有关,与其他因素无关,深度增加,所以压强变大.
答案: C
考点二:阿基米德原理
例题 2:( 2012•遵义)“独竹漂”运动首次被列入 2011年 9月我省举行的第九届全国民运会的比赛项目,最终我省选手荣获男、女一等奖.“独竹漂”运动中,运动员赤脚踏在漂在水面的单棵楠竹上,靠手里的细竿划水和保持平衡,如图所示,若楠竹质量为 10 kg,运动员和细竿总质量为 60 kg,则此楠竹受到的浮力大小为___________ N,此时排开水的体积为__________ m 3.(取 g= 10 N/ kg,ρ水= 1.0× l 0 3 kg/ m 3)
解析:( 1)楠竹、运动员和细竿的总重力为: G= G楠竹+ G人竿= 10 kg× 10 N/ kg+ 60 kg× 10 N/ kg= 700 N;人和楠竹漂浮在水面, F浮= G= 700 N;( 2)由阿基米德原理 F浮=ρ液 gV排得: V排= F浮 /(ρ水 g)= 700 N/( 1× 10 3 kg/ m 3× 10 N/ kg)= 0.07 m 3.
答案: 700; 0.07.
考点三:浮沉条件
例题 3:( 2012•株洲)一个质量是 60 g的鸡蛋悬浮在盐水中不动时,它受到的浮力是________ N,如果往盐水中注入清水,鸡蛋将_________.(填“下沉”“上浮”或“不动”)( g= 10 N/ kg)
解析:鸡蛋重: G= mg= 60× 10 -3 kg× 10 N/ kg= 0.6 N,鸡蛋悬浮, F浮= G= 0.6 N;鸡蛋悬浮在盐水中,是因为鸡蛋受到的重力和浮力相等,若向杯中加入清水,使盐水的密度减小,而鸡蛋的体积(排开盐水的体积不变),由阿基米德原理知道鸡蛋受到的浮力变小,又因为鸡蛋重不变,所以此时鸡蛋受到的浮力小于鸡蛋重,鸡蛋将下沉。)
答案: 0.6;下沉
考点四:实验探究
例题 4:( 2012•湛江)在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验时,一组同学用量程符合实验要求的弹簧测力计一个、大烧杯盛有足够深的水、一个小石柱,对浸在水中的物体所受的浮力进行了探究.实验过程如图所示.
( 1)由图 B和图 C的探究,可以得出的结论是:_________.
( 2)对比分析________(填字母)两次实验,说明浸没在液体中的物体受到浮力的大小跟深度无关.
( 3)完成上述实验后,该组同学还想知道物体受到液体的浮力与液体的密度是否有关.再给你提供一杯盐水,并利用已有的实验器材,请你帮他们设计一个实验进行探究.简要写出实验步骤及论证方法___________.(要用合适的符号表示测量的物理量)
解析:( 1)由图 B和图 C实验可知,液体的密度相同,物体浸入液体的体积不同即排开液体的体积不同,弹簧测力计的示数不同,根据 F浮= G-F′可知,物体受到的浮力不同,故可得结论:物体受到的浮力大小跟排开液体的体积有关;
( 2)要探究浸没在液体中的物体受到浮力的大小跟深度无关,应控制液体的密度和排开液体的体积相同,改变物体浸没在液体中的深度不同,故 C、 D两次实验符合;
( 3)实验步骤:
①用弹簧测力计测出小石柱在空气中的重力 G;②将小石柱浸没在水中某一深度,读出弹簧测力计示数 F 1;③将小石柱浸没在盐水中某一深度,再次读出弹簧测力计示数 F 2;
④根据称重法求出浮力,即 F浮 1= G-F 1, F浮 2= G-F 2;论证方法:如果 F浮 1= F浮 2,则说明物体受到的浮力大小与液体密度无关;如果 F浮 1≠ F浮 2,则说明物体受到的浮力大小与液体密度有关;
答案:( 1)物体受到的浮力大小跟排开液体的体积有关;( 2) C、 D;( 3)实验步骤:①用弹簧测力计测出小石柱在空气中的重力 G;②将小石柱浸没在水中某一深度,读出弹簧测力计示数 F 1;③将小石柱浸没在盐水中某一深度,再次读出弹簧测力计示数 F 2;④根据称重法求出浮力,即 F浮 1= G-F 1, F浮 2= G-F 2;论证方法:如果 F浮 1= F浮 2,则说明物体受到的浮力大小与液体密度无关;如果 F浮 1≠ F浮 2,则说明物体受到的浮力大小与液体密度有关。
练习:
1.水平桌面上的烧杯内装有一定量的水,轻轻放入一个小球后,从烧杯中溢出 100 g的水,则下列判断正确的是()( g= 10 N/ kg)
A.小球所受浮力可能等于 1 N
B.水对烧杯的压强一定增大
C.小球的质量可能小于 100 g
D.小球的体积一定等于 100 cm 3
2.( 2012•怀化)一个重为 8 N的物体,挂在弹簧测力计下,将它浸没在盛满水的溢水杯中,静止时弹簧测力计的示数为 6 N,则物体所受的浮力是______ N,溢出水所受的重力为__________ N.
3.( 2012•连云港)中国改装的“瓦良格”号航空母舰出海试航,当航母在平静的水面航行时,它所受的浮力_______它的总重力(选填“大于”、“等于”或“小于”).当航空母舰上舰载飞机起飞后,它排开水的体积________(选填“增大”、“减小”或“不变”).
4.( 2012•绥化)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”时,同学们提出了如下的猜想:
A.可能跟物体浸入液体的深度有关
B.可能跟物体排开液体的体积有关
C.可能跟液体的密度有关
D.可能跟物体的密度有关
为了验证上述猜想,李明做了如图甲所示的实验:他在弹簧测力计下端挂一个铁块,依次把它缓缓地浸入水中不同位置,在这一过程中:
( 1)铁块从位置 1→ 2→ 3的过程中,_______,说明铁块受到的浮力______;从位置 3→ 4的过程中,弹簧测力计的示数_________,说明铁块受到的浮力_________.(选填“增大”、“减小”或“不变”)
( 2)通过以上实验可以验证上述猜想_________是正确的.(填上面猜想的字母)
( 3)如图乙所示把新鲜的鸡蛋放在水中会下沉.陆续向水中加盐并轻轻搅拌,你会发现__________,这种现象说明了上述猜想_________是正确的(填上面猜想的字母).
参考答案:
1. A(解析:假设烧杯原来装满水,小球漂浮在水面上,小球所受浮力: F浮= G排= m排 g= 0.1 kg× 10 N/ kg= 1 N, F浮= G排= m排 g= G球= m球 g,小球的质量: m球= m排= 100 g,排开水的体积: v排= m排/ρ水= 100 g /1 g/ cm 3= 100 cm 3< v球.放入小球后水深不变,对容器底的压强不变;假设烧杯原来装满水,小球沉入水底,小球所受浮力: F浮= G排= m排 g= 0.1 kg× 10 N/ kg= 1 N,∵ F浮= G排= m排 g< G球= m球 g,小球的质量: m球> m排= 100 g,排开水的体积: v′排═ m排/ρ水= 100 g/ 1 g/ cm 3= 100 cm 3= V球.放入小球后水深不变,对容器底的压强不变;假设烧杯原来没有装满水,排开水的质量比 100 g大,小球受到的浮力、小球的质量和体积、容器底受到的压强都要变大。)
2.2 2(解析:物体所受的浮力: F浮= G-F示= 8 N -6 N= 2 N,)由题知原来溢水杯盛满水,所以物体排开水的重力等于溢出水的重力,由阿基米德原理可知, G溢= G排= F浮= 2 N.)
3.等于;减小(解析:因为航母漂浮,所以它受到的浮力等于总重力;战机从航母上起飞后,航母的总重力减小,根据漂浮物体的重力等于自身重力,所以浮力将减小,由阿基米德原理可知排开水的体积会减小.)
4.( 1)弹簧测力计的示数变小;变大;不变;不变;( 2) B;( 3)鸡蛋上浮; C.(解析:( 1)读图可知,铁块从位置 1→ 2→ 3的过程中,排开液体的体积逐渐增大,而弹簧测力计的示数逐渐变小,根据 F浮= G-F拉,说明铁块受到的浮力变大;从位置 3→ 4的过程中,铁块都是完全浸没,排开的液体体积不再变化,只改变其深度,弹簧测力计的示数不变,说明铁块受到的浮力不变.( 2)通过 1→ 2→ 3的过程可知,物体没有完全浸入同种液体时,浸入的深度越大即排开液体的体积越大时,物体受到的浮力越大,故可验证上述猜想 B是正确的.( 3)向水中加盐时,鸡蛋排开液体的体积不变,但使液体的密度增大,根据 F浮=ρ液 v排 g可知鸡蛋受到的浮力增大,当 F浮> G时,鸡蛋将上浮;由此可知:当排开液体的体积一定时,液体密度越大,受的浮力越大,故可说明猜想 C是正确的.)