专题10.2 阿基米德原理--八年级物理人教版（下册）.doc

第十章 浮力 第2节 阿基米德原理 1．表述：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于___________________。 2．公式为______________，浮力的大小只与_______________和__________________有关。 注意：浸在指的是物体全部浸入和部分浸入、部分露出液面两种情况；V排指的是物体排开的液体的体积，要与物体的体积区分开。 排开的液体所受的重力 F浮=G排=ρ液gV排 液体和密度 排开液体的体积 探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系。 （1）实验器材：溢水杯、弹簧测力计、金属块、水、小桶。 （2）实验步骤： ①如图甲所示，用测力计测出金属块的重力； ②如图乙所示，把被测物体浸没在盛满水的溢水杯中，读出这时测力计的示数。同时，用小桶收集物体排开的水； ③如图丙所示，测出小桶和物体排开的水所受的总重力； ④如图丁所示，测量出小桶所受的重力。 结论1.内容：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。 2.公式： 解读：在应用阿基米德原理时应注意：①“浸在”包含两种情况：一是物体有一部分浸在液体中，此时V排=V浸入<V物；二是物体全部没入液体中，此时V排=V浸入=V物。 ②“浮力的大小等于物体排开液体所受的重力”，这里要注意浮力本身是力，只能和力相等，很多同学常把这句话说成“浮力大小等于物体排开液体的体积”。力和体积不是同一物理量，不具有可比性；这里所受的重力，不是物体所受的重力，而是被排开液体所受的重力。 ③由F浮=ρ液gV排，可以看出，浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积两个因素有关，而跟物体本身的体积、密度、形状，与在液体中是否运动，液体的多少等因素无关。 ④阿基米德原理也适用于气体。浸没在气体里的物体受到浮力的大小，等于它排开的气体所受的重力。即F浮=G排=ρ气gV排。 【例题】（2019·北京中考选考科目调研测试物理试题）晓晨进行了验证阿基米德原理的实验，其正确操作过程如图所示，图中F1、F2、F3、F4分别表示对应的弹簧测力计示数。下列说法正确的是 A．物块受到的浮力F浮=F1−F2 B．F2<F1表明物块受到的重力减小了 C．物块排开的液体受到的重力G排液=F4 D．若F1−F2=F4−F3，则说明本次实验结果符合阿基米德原理 参考答案：AD 试题解析：A．由图可知F1=G，F2为石块浸没在水中时弹簧测力计的示数，所以物块受到的浮力F浮=F1−F2，A正确；B．物块受到的重力与质量有关，质量不变重力也没有变，可知B错误；C．物块排开的液体受到的重力G排液=F4−F3，C错误；D．若F1−F2=F4−F3，则说明物块受到的浮力等于物块排开的液体受到的重力即本次实验结果符合阿基米德原理，D正确。 1．（2019·柳州市初中毕业升学考试模拟试题）将一个体育测试用的实心球和一个乒乓球同时没入水中，放手后发现：实心球沉入水底。而乒乓球浮出水面，如图所示。比较实心球和乒乓球没入水中时受到的浮力大小，则 A．实心球受到的浮力大 B．乒乓球受到的浮力大 C．它们受到的浮力一样大 D．不能确定 2．如图所示，体积相等，形状不同的铅球、铁板和铝块浸没在水中不同深度处，则 A．铁板受到的浮力大 B．铝块受到的浮力大 C．铅球受到的浮力大 D．它们受到的浮力一样大 3．将重6 N的物体浸没在装满水的杯中，溢出了4 N的水，物体受到的浮力是 A．10 N B．6 N C．4 N D．2 N 4．（2019·广东省广州市荔湾区八年级下学期期末）小明同学在探究“浮力的大小等于什么”时，做了如图所示的实验，四步实验中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4，下列等式正确的是 A．F浮=F2–F1 B．F浮=F4–F3 C．F浮=F2–F3 D．F浮=F2–F4 5．（2019·江苏省苏州市中考模拟测试题）如图所示，当弹簧测力计吊着圆柱体，从底部接触水面开始到完全没入水中再到底部A的过程中，以下能表示圆柱体所受浮力F浮与浸入水中深度h关系的图象是 A． B． C． D． 6．将匀质铁球的一半浸入水中，排开水的重力为0.8牛，铁球受到浮力的大小为___________牛；将它全部浸没在水中，受到浮力的大小为___________牛，当它在水中下沉时，受到浮力的大小___________（选填“变小”、“不变”或“变大”）。 7．体积均为200 cm3的木块和合金块，放入水中静止时的情况如图所示，已知木块重为1.8 N，合金块重为6 N，则合金块受到的浮力为___________N，木块露出水面的体积为___________cm3。 8．（2019·江苏省盐城市阜宁县东沟中学九年级下学期期中考试）我国自主研制的第一台深海载人潜水器“蛟龙号”成功突破5000米水深大关，这标志着我国的深海载潜技术已达到世界领先水平。 （1）“蛟龙号”在下潜过程中，所受压强将________（填“增大”、“减小”或“不变”）； （2）“蛟龙号”潜水器在下潜过程中，排开水的体积约为23 m3，则潜水器受到的浮力约为________N（海水的密度取ρ=1.0×103 kg/m3）。 9．如图所示的实验是研究浸没在水中的石块所受浮力跟它排开水的重力的关系。 （1）对比乙弹簧测力计两次的示数可知石块受浮力大小是___________N。 （2）对比甲弹簧测力计两次的示数可知石块排开的水重是___________N。 （3）实验得到的结论是石块所受浮力的大小等于_________________________________。 10．（2019·河北省沧州市期末复习模拟测试）小明探究“影响浮力大小的因素”的实验过程及有关数据如图所示。 （1）进行如图⑥所示实验时，物体受到的浮力为_______N。 （2）由图②、③、④所示实验得出的结论是：在液体密度相同时物体所受浮力的大小与______________有关。 （3）由图_______所示实验得出的结论是：物体浸没在液体中时，所受浮力的大小与深度无关。 （4）小明由图③、⑦所示实验，得出物体受到的浮力大小与液体的密度有关的结论。他的分析过程是_______（选填“正确”或“错误”）的，你判断的理由是___________________________________。 （5）由图中的数据，可以求出盐水的密度为_______kg/m3。（ρ=1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg） 11．如图为一种水陆两栖抢险救援车，人和车的总重量为600 kg。问：救援车停泊时漂浮在水面时 （1）浮力是多少N? （2）排开水的体积多大？ 12．“094型”潜艇是我国自行研制的新一代潜艇，当它由海面逐渐完成潜入海水中的过程中，它受到的 A．浮力不变 B．浮力增大 C．浮力减小 D．压强不变 13．一艘轮船从海里驶入河里，下列说法正确的是 A．轮船所受浮力变小 B．轮船所受浮力变大 C．轮船排开液体的体积变小 D．轮船排开液体的体积变大 14．如图所示，把同一个玩具分别放入水、盐水中，若在水中所受浮力为Fa，在盐水中所受浮力为Fb，则两次浮力的大小关系为 A．Fa>Fb B．Fa=Fb C．Fa<Fb D．无法比较 15．（2019·河南省中考物理模拟试题）在相同的溢水杯中分别盛满不同的液体，再放入两个完全相同的小球，如图所示。当小球静止时，甲、乙两杯中溢出液体的重力分别是0.4 N和0.5 N，取g=10N/kg，则下列说法正确的是 A．小球的质量是50 g B．甲杯中小球受到的浮力小于0.4 N C．甲杯中液体对杯底的压强等于乙杯内液体对容器底部的压强 D．甲杯内液体对杯底的压力小于乙杯内液体对杯底的压力 16．（2019·辽宁省丹东33中下学期期中测试题）一艘潜水艇在海面上航行时，其排水量是1 500 t，此时它受到海水的浮力是_________N，当它下潜到海面以下300 m深处时，在其2 m2舱盖上受到海水的压力是__________N。（海水密度为1.03×103 kg/m3） 17．（2019·辽宁省抚顺市新宾县八年级下期末）如图甲所示，弹簧测力计示数为5 N，如图乙所示，小球一半浸在水中，测力计示数为2 N，则小球受到的浮力为________N，小球的体积为________cm3。剪断悬吊小球的细线，小球在水中稳定时受到的浮力为________N。（g取10 N/kg） 18．（2019·河南驻马店八年级下期末模拟）学完浮力知识后，小芳同学进行了相关的实践活动。她选取质量为206 g，体积为421 cm3的长方体木块，让它漂在水面上。则它受到的浮力为________N。若将该木块轻放在盐水中，它浸在盐水中的体积为________cm3。（ρ盐水=1.03×103 kg/m3，g=10 N/kg） 19．由某种合金制成的两个大小不同的工艺品，其中一个实心，一个空心．小明为判定哪个是空心的，进行了如下实验．请将下列实验步骤中空白处补充完整。（已知ρ水=1.0 g/cm3，取g=10 N/kg） （1）用弹簧测力计测出小工艺品的重力G=2 N。 （2）将挂在测力计下的小工艺品浸没水中，此时测力计的示数F=1.6 N，则浮力F浮=___________N。 （3）用测力计测出大工艺品的重力G2=3 N。 （4）如图所示，将挂在测力计下方的大工艺品浸没水中，测力计的示数F2=___________N。 （5）根据实验步骤可算出合金的密度ρ=___________g/cm3，则___________（选填“大”或“小“）工艺品是空心的。 20．（2019·广东省初中毕业生学业考试物理模拟试题）如图所示，图A、B、C、D、E是“探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系”实验的五个步骤。 （1）由_______两步骤可计算出圆柱体物块浸没在水中时受到的浮力F浮=______N。由_______两步骤可得出物块排开水所受的重力G排。比较F浮与G排，可以得到浮力的大小跟物块排开水所受重力的关系。 （2）如图是圆柱体物块从水面缓慢浸入水中时，根据实验数据描绘出弹簧测力计示数F随物块浸入深度h变化的关系图象。分析图象可得：当物块没有浸没之前，h增大时，弹簧测力计示数__________（选填“变大”“变小”或“不变”）。当h=4 cm时，物块所受的浮力为______N。当圆柱体物块刚好浸没时，圆柱体物块的下表面受到水的压强为__________Pa。 21．（2019·江苏省启东市八年级上学期开学考试）如图是小勇研究弹簧测力计的示数F与物体A下表面离水面的距离h的关系实验装置。其中A是底面积为50 cm2的实心均匀圆柱形物体．用弹簧测力计提着物体A，使其缓慢浸入水中（水未溢出），得到F与h的关系图象如图中实线所示。 （1）完全浸没时，A受到水的浮力； （2）A圆柱形物体的高； （3）A圆柱形物体的密度； （4）小勇换用另一种未知液体重复上述实验并绘制出图中虚线所示图象，则该液体密度。 22．（2018·玉林）如图所示，若“玉林号”导弹护卫舰从大海驶入珠江，下列分析正确的是 A．浮力变小，舰体上浮一些 B．浮力变大，舰体下沉一些 C．浮力不变，舰体下沉一些 D．浮力不变，舰体上浮一些 23．（2017·绥化）有一体积为0.2 m3的铁块，将它完全浸没在水池中，此时水的深度为1 m，则铁块受到的浮力是____________N，水对池底的压强是____________Pa。 24．（2017·自贡）有质量相同的两个实心球，其密度分别为水的密度的2倍和5倍。把它们分别挂在两个弹簧测力计的下端，然后将两球完全浸没在水中，此时两球所受浮力之比为__________，两弹簧测力计的示数之比为__________。 25．（2018·菏泽）2018年5月13日早晨7时，中国首艘国产航母驶离码头进行海试，若该航母排开海水的体积为7×104 m3（ρ海水=1.03×103 kg/m3，g=10 N/kg），它所受的浮力是___________N。 26．（2018·怀化）在平静的池水中漂浮有一个木球，木球的体积为4 dm3，露出水面的体积为总体积的，那么木球受到的浮力为___________N。木球的密度为___________kg/m3。（g=10 N/kg） 27．（2018·黑龙江）如图所示，我国首艘航母“辽宁号”的排水量为67 500 t，当航母满载时静止在水面上受到的浮力为_________N；舰体底部在水面下10 m深处受到海水的压强是___________Pa（g取10 N/kg，ρ海水=1.03×103 kg/m3）。 28．（2017·枣庄）将你一只手的食指浸入水中，你会感受到浮力的作用。你想知道食指所受的浮力大小吗？请从下图提供的实验器材中选择合理的实验器材，设计出两种测出你的食指受到浮力的实验方案，并完成填空。（已知水的密度是ρ水） 方案一： （1）写出你需要测量或记录的物理量及其符号：_____________________________。 （2）食指所受浮力大小的表达式：F=____________。 方案二： （1）写出你需要测量或记录的物理量及其符号：_____________________________。 （2）食指所受浮力的表达式：F=____________ 29．（2018·河南）某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材，按照图所示的步骤，探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系。 （1）先用弹簧测力计分别测出空桶和石块的重力，其中石块的重力大小为___________N。 （2）把石块浸没在盛满水的溢水杯中，石块受到的浮力大小为___________N。石块排开的水所受的重力可由___________（填字母代号）两个步骤测出。 （3）由以上步骤可初步得出结论：浸在水中的物体所受浮力的大小等于__________________。 （4）为了得到更普遍的结论，下列继续进行的操作中不合理的是___________。 A．用原来的方案和器材多次测量取平均值 B．用原来的方案将水换成酒精进行实验 C．用原来的方案将石块换成体积与其不同的铁块进行实验 （5）另一实验小组在步骤C的操作中，只将石块的一部分浸在水中，其他步骤操作正确，则___________（选填“能”或“不能”）得到与（3）相同的结论。 30．（2017·邵阳）重为8 N的物体挂在弹簧测力计下面，浸没到如图所示圆柱形容器的水中，此时弹簧测力计的示数为6 N，已知容器底面积为100 cm2。求： （1）物体受到的浮力； （2）物体的密度； （3）物体浸没水中后，容器对水平桌面增大的压强。 31．（2018·泰安）用弹簧测力计悬挂一实心物块，物块下表面与水面刚好接触，如图甲所示。从此处匀速下放物块，直至浸没于水中并继续匀速下放（物块未与水底接触）。物块下放过程中，弹簧测力计示数F与物块下表面浸入水的深度h的关系如图乙。g取10 N/kg，水的密度是1.0×103 kg/m3。求： （1）物块受到的重力； （2）物块完全浸没在水中受到的浮力； （3）物块的密度。 1．A【解析】根据阿基米德原理，浮力与液体密度和排开液体的体积有关，如图都在水中时，液体密度相同，实心球的体积大于乒乓球的体积，且乒乓球部分还露出水面，即实心球排开水的体积大，所以浮力大。故A正确，BCD错误。 2．D【解析】由题知，体积相等的铅球、铁板和铝块都完全浸入水中，∵物体浸没水中时，排开水的体积V排=V物，∴铅球、铁板和铝块排开水的体积相同，又∵F浮=ρ液gV排，∴铅球、铁板和铝块受浮力一样大。故选D。 3．C【解析】把物体轻轻放入盛满清水的溢水杯中，排开的水重：G排=4 N，根据阿基米德原理可知：物体受到的水的浮力：F浮=G排=4 N。故选C。 4．C【解析】物体所受浮力F浮=F2–F3，物体排开液体的重力G排=F4–F1，根据阿基米德原理F浮=G排，所以F浮=F2–F3=F4–F1。故C正确为答案。 5．D【解析】当物体从开始浸入水中到完全浸入水中即浸没的过程中，物体排开液体的体积在逐渐变大，液体密度不变，根据我们所学过的物理知识F浮=ρ液V排g，所以浮力是变大的。而当物体浸没以后，再向水中下沉的时候，物体排开液体的体积不再发生变化，所以浮力是不变的。故选D。 6．0.8 1.6 不变 【解析】当铁球的一半浸入水中时，F浮=G排=0.8 N；当铁球全部浸没在水中时，V排′=2V排，F浮′=ρ水V排′g=ρ水2V排g=2F浮=2×0.8 N=1.6 N；当它在水中下沉时，排开水的体积不变，铁球受到水的浮力不变． 7．2 20 【解析】由图可知合金块完全浸没在水中，则合金块排开水的体积：V合金排=V合金=200 cm3=2×10–4 m3，合金块受到的浮力：F浮合金=ρ水gV合金排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2×10–4 m3=2 N。由图可知木块漂浮，则木块受到的浮力：F浮木=G木=1.8 N，由F浮=ρ水gV排得木块排开水的体积： ，木块露出水面的体积：V露=V木–V木排=200 cm3–180 cm3=20 cm3。 8．（1）增大 （2） 【解析】由于液体内部压强随着深度的增加而增大，故“蛟龙号”在下潜过程中，所受压强将增大；潜水艇在水中下潜的过程，排开水的体积不变，根据浮力的计算公式F浮=ρgV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×23 m3=2.3×105 N。 9．（1）1 （2）1 （3）排开的水所受的重力 【解析】（1）石块所受浮力F浮=G–F示=4 N–3 N=1 N； （2）石块排开的水重G排=4.6 N–3.6 N=1 N； （3）由计算可知石块所受浮力的大小等于它排开水的重力。 10．（1）0.8 （2）排开液体的体积 （3）④、⑤ （4）错误 没有控制排开液体的体积相同 （5）1.125×103 【解析】（1）由①④两图可以读出，物体重力G=5.0 N，物体全部浸没在水中时弹簧测力计的拉力，物体全部浸没在水中时的浮力，因为物体全部浸没在水中时浮力大小和深度无关，所以图⑥所示实验中物体所处的深度虽然增加了，但是浮力不变仍为0.8 N； （2）由图②、③、④所示实验可知，液体的密度相同，排开液体的体积不同，物体所受的浮力大小不同，所以得出的结论是：在液体密度相同时，物体所受浮力的大小与排开液体的体积有关； （3）物体浸没在液体中，探究和深度的关系时，应该控制液体密度、排开液体体积相同，深度不同，符合要求的是④⑤两图； （4）浮力的大小除与液体的密度有关外，还与物体排开的液体体积有关，在乙、丙实验中没有对物体排开液体的体积进行控制，导致结论不准确； （5）由①④知，浸没在水中时的浮力；由①⑦知，浸没在盐水中时的浮力；由得：物体的体积盐水的密度。 11．（1）6 000 N （2）0.6 m3 【解析】（1）救援车漂浮在水面时受到的浮力和自身的重力相等，所以， 受到的浮力：F浮=G=mg=600 kg×10 N/kg=6 000 N； （2）由F浮=ρgV排可得，排开水的体积： 。 12．B【解析】潜艇由海面逐渐完成潜入海水中的过程中，海水的密度不变，排开海水的体积变大，由F浮=ρgV排可知，潜艇受到的浮力增大，故ACD错误、B正确。故选B。 13．D【解析】轮船在水中漂浮，可知浮力等于重力，所以浮力不变；驶入河里后液体密度变小，根据浮力的计算公式F浮=ρ液gV排，可知排开的水的体积变大，故选D。 14．C【解析】由图可知，同一玩具在水和盐水中都浸没，所以V排相等，根据浮力的公式F浮=ρ液gV排，V排相等，ρ水<ρ盐水，所以Fa<Fb。故C正确，ABD错误。故选C。 15．AD【解析】A．小球在乙杯液体中处于漂浮状态，小球此时受到的浮力等于小球的重力，又此时排开的液体的重力为0.5 N，根据阿基米德原理可得，小球受到的浮力为0.5 N，小球的重力为0.5 N，小球的质量为m=，故A选项正确；B．小球在甲杯中排开液体的重力为0.4 N，根据阿基米德原理可得，甲杯中小球受到的浮力等于0.4 N，故B选项错误；C．两个完全相同的小球在甲杯液体中沉在底部，在乙杯液体中漂浮在液面上，甲杯中液体的密度小于小球的密度，乙杯中液体密度大于小球的密度，甲杯中液体的密度小于乙杯中液体密度，又两杯中液体的深度相同，根据液体压强公式p=ρgh可得，甲杯内液体对杯底的压强小于乙杯内液体对杯底的压强，故C选项错误；D．两个溢水杯的底面积相同，而甲杯内液体对杯底的压强小于乙杯内液体对杯底的压强，根据压强的变形公式F=pS可得，甲杯内液体对杯底的压力小于乙杯内液体对杯底的压力，故D选项正确。故选AD。 16．1.5×107 6.18×106 【解析】由于排水量是1 500 t，所以潜水艇受到海水的浮力大小是：F浮=G排=mg=1.5×106 kg×10 N/kg=1.5×107 N；当潜水艇在海面以下300 m深处时，海水产生的压强是：p=ρgh=1.03×103 kg/m3×10 N/kg×300 m=3.09×106 Pa；所以，2 m2的舱盖受到海水的压力是：F=pS=3.09×106 Pa×2 m2=6.18×106 N。 17．3 600 5 【解析】小球受到的浮力：F浮=G–F示=5 N–2 N=3 N，∵F浮=ρ水gV排，∴V排==3×10–4 m3，∴物体的体积：V=2×3×10–4 m3=6×10–4 m3=600 cm3。∵G=mg=5 N，∴m===0.5 kg，ρ物==≈0.83×103 kg/m3；∴物体的密度小于水的密度，物体漂浮在水面上，物体受到的浮力：F浮′=G=5 N。 18．2.06 200 【解析】漂浮在液面上的物体所受浮力大小等于物体所受重力。读题知m=206 g=0.206 kg，它受到的浮力为F浮=G=mg=0.206 kg×10 N/kg=2.06 N，由阿基米德原理得：，即它浸在盐水中的体积为200 cm3。 19．（2）0.4 （4）2.2 （5）5 大 【解析】实验过程：（2）根据称重法可知，小工艺品受到的浮力：F浮1=G1–F1=2 N–1.6 N=0.4 N； （4）如图所示，将挂在测力计下方的大工艺品浸没水中，测力计的分度值为0.2 N，故示数为：F2=2.2 N； （5）大工艺品受到的浮力F浮2=G2–F2=3 N–2.2 N=0.8 N，因为两者完全浸没，所以根据阿基米德原理可得，两者排开液体的体积即合金的体积：小工艺品的体积：，大工艺品的体积：，两者的密度：小工艺品的密度：，大工艺品的密度：，因为ρ1>ρ2，所以大工艺品是空心的，小工艺品是实心的；所以合金的密度与小工艺品的密度相同，为5g/