中考化學(xué)復(fù)習(xí)專題：第三篇第7課時物體的浮沉

1、一、浮力(a)一切浸入液體(或氣體)的物體都受到液體(或氣體)對它豎直向上的力，這個力就稱作浮力。浮力方向?yàn)開 (與重力方向相反)，浮力的施力物體是液體(或氣體)。浮力產(chǎn)生的原因：液體(或氣體)對物體向上的壓力大于向下的壓力(即向上、向下的壓力差即為浮力)。豎直向上二、阿基米德原理(b)浸入液體里的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于該物體_。數(shù)學(xué)表達(dá)式：_。阿基米德原理適用于物體在液體和氣體中所受的浮力計(jì)算?！局R拓展】 液體對物體的浮力只與液體的密度和物體排開液體的體積有關(guān)，而與物體的質(zhì)量、體積、重力、形狀、浸沒的深度等均無關(guān)。排開液體的重力F浮G排m排g液V排g三、物體的浮沉條件(b)1假

2、設(shè)物體浸沒在液體中只受浮力和重力時，如圖所示，比較物體所受的浮力F浮與重力G的大小可判斷物體的浮沉狀況。比較物體密度物與液體密度液也可判斷。反之，通過觀察物體的浮沉狀況，可以判斷物體所受的浮力F浮與重力G的大小、物體密度物與液體密度液的大小。圖 71當(dāng)物體處于如下五種狀態(tài)時，存在下列關(guān)系：漂浮F浮G物液V排V物上浮F浮G物液V排V物最終漂浮懸浮F浮G物液V排V物下沉F浮G物液V排V物最終沉底沉底F浮G物液V排V物2漂浮問題“五規(guī)律”：規(guī)律一：物體漂浮在液體中，所受的浮力等于它的重力。規(guī)律二：同一物體在不同液體里漂浮，所受浮力相同。規(guī)律三：同一物體在不同液體里漂浮，在密度大的液體里浸入的體積小。

3、規(guī)律四：漂浮物體浸入液體的體積是它總體積的幾分之幾，其密度就是液體密度的幾分之幾。規(guī)律五：將漂浮物體全部浸入液體里，需加的豎直向下的外力等于液體對物體增大的浮力。四、浮力的利用(b)1密度計(jì)工作原理是物體的漂浮條件(根據(jù)阿基米德公式F浮液V排g，漂浮時浮力一定，液與V排成反比)。密度計(jì)下面的金屬粒和 玻璃泡能使密度計(jì)直立在液體中。密度計(jì)的刻度特點(diǎn)“上小 下大、上疏下密”。2輪船要將密度大于水的材料制成能夠漂浮在水面上的物體必須把它做成空心的，使它能夠排開更多的水。輪船的排水量即輪船滿載時排開水的質(zhì)量，單位為噸。3潛水艇潛水艇的下潛和上浮是靠改變自身重力來實(shí)現(xiàn)的。潛水艇是鋼鐵外殼，體積不能改變，

4、只能改變自身重力，方法是在水艙內(nèi)吸入或排出一定量的水。4氣球和飛艇氣球和飛艇是利用空氣的浮力升空的。氣球里充的是密度小于空氣的氣體(氫氣、氦氣或熱空氣)。注意利用阿基米德公式F浮 空氣V排g計(jì)算氣球和飛艇的浮力時，代入的是空氣的密度，一般：空氣1.29kg/m3。五、浮力的計(jì)算(b) 1.浮力計(jì)算的一般過程(1)確定研究對象，認(rèn)準(zhǔn)要研究的物體。(2)分析物體受力情況畫出受力示意圖，判斷物體在液體中所處的狀態(tài)(看是否靜止或做勻速直線運(yùn)動)。(3)選擇合適的方法列出等式(一般考慮平衡條件)。2計(jì)算浮力的主要方法(1)二次稱量法：物體在空氣中的重力與物體浸入液體中彈簧測力計(jì)拉力的差值等于浮力。計(jì)算公

5、式：F浮GF拉。(2)阿基米德公式法：F浮G排液V排g。多數(shù)浮力計(jì)算需用該公式進(jìn)行計(jì)算。(3)上、下表面壓力差法：浸在液體中的物體下表面受到向上的壓力減去上表面受到向下的壓力即為浮力。公式：F浮F向上F向下。如圖所示：(注意該方法所涉及題多數(shù)有一定難度)(4)受力分析法：如果物體在液體中處于漂浮或懸浮狀態(tài)，物體只受重力和浮力作用且二力平圖 72衡，則F浮G物，如圖甲所示。如果物體用一繩子向下拉住浮于水中，則F浮G物F拉，如圖乙所示。當(dāng)物體沉底時，則F浮G物F支持，如圖丙所示。圖 73類型一浮力典例 2019原創(chuàng)近年來我國的科技水平不斷取得長足進(jìn)步。試分析如圖所示幾種情況，主要是依靠空氣的浮力而

6、升空的物體是 ( )圖 74DA甲圖：北斗衛(wèi)星在高空中環(huán)繞地球B乙圖：國產(chǎn)大客機(jī)C919翱翔藍(lán)天C丙圖：國產(chǎn)武裝直升機(jī)武直19盤旋空中D丁圖：乘坐熱氣球升空瀏覽河山美景【解析】 北斗衛(wèi)星在大氣層外，不存在空氣浮力。固定翼飛機(jī)升空的原理是流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系，即上、下機(jī)翼的空氣流速不同形成升力，與浮力無關(guān)。直升機(jī)升空的原理主要是力的作用是相互的，旋翼向下推空氣，空氣反推直升機(jī)使之上升。加熱氣球內(nèi)的空氣使球內(nèi)的空氣密度減小，當(dāng)氣球的總重力小于空氣對氣球的浮力時，熱氣球便升空。跟蹤訓(xùn)練 宜昌中考如圖所示，把一個底面積為S，高為l的長方體浸沒在密度為的液體中，上、下表面分別距液面為h1和h2，因?yàn)橐后w

7、內(nèi)部存在壓強(qiáng)，所以長方體各表面都受到液體的壓力。(1)分析圖中長方體的受力情況，其受到浮力的原因是_，浮力的方向是_。(2)大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：“浸在液體中的物體受到浮力的大小等于它排開液體所受的重力”。請從浮力產(chǎn)生原因的角度推導(dǎo)出這一結(jié)論。圖 75上、下表面存在壓力差豎直向上【答案】 (2)由液體壓強(qiáng)公式pgh及壓強(qiáng)公式pF/S得：長方體上表面受到液體的壓力：F1p1S液gh1S，長方體下表面受到液體的壓力：F2p2S液gh2S，上、下兩表面的壓力差：F2F1液gh2S液gh1S液g(h2h1)S，長方體浸沒在液體中，則長方體排開液體的體積：V排V物S(h2h1)，所以，結(jié)合浮力的產(chǎn)生原因有

8、：F浮F2F1液g(h2h1)S液glS液gV排m排gG排。類型二浮力的大小(阿基米德原理)典例 2018北部灣在“探究浮力的大小跟哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，提出如下猜想：猜想1：浮力的大小可能與液體的密度有關(guān)；猜想2：浮力的大小可能與物體的重力有關(guān)；猜想3：浮力的大小可能與物體的形狀有關(guān)；猜想4：浮力的大小可能與排開液體的體積有關(guān)。(1)用手把飲料罐按入水中，飲料罐浸入水中越深，手會感到越吃力。這個事實(shí)可以支持以上猜想_(填序號)。4(2)為了研究猜想1和猜想2，運(yùn)用了體積相同的A、B、C三個圓柱體，測得重力分別為4N、4.5N和5N。然后進(jìn)行如圖所示的實(shí)驗(yàn)。在序號a的實(shí)驗(yàn)中物體所受的浮力為_

9、N。圖 761比較序號_、_、e的三次實(shí)驗(yàn)，可得出初步結(jié)論：浮力大小與液體密度有關(guān)。進(jìn)一步分析可知：液體的密度越大，物體所受的浮力越_ 。比較序號a、b、c的三次實(shí)驗(yàn)，可得出結(jié)論：浮力的大小與物體的重力_關(guān)。(3)為了研究猜想3，小明用兩塊相同的橡皮泥分別捏成圓錐體和圓柱體進(jìn)行如圖所示的實(shí)驗(yàn)。由此小明得出的結(jié)論是：浮力的大小與物體的形狀有關(guān)，小珍認(rèn)為這結(jié)論不可靠，主要原因是_。ad大無沒有控制變量唯一跟蹤訓(xùn)練 2019原創(chuàng)現(xiàn)有材料：足夠的水，量筒一只。怎樣測 定小瓷酒杯的材料密度(酒杯的直徑小于量筒的直徑)？請寫出主 要實(shí)驗(yàn)步驟及密度表達(dá)式。【答案】 在量筒里倒入適量的水，記下水面到達(dá)的刻度V

10、1；讓小瓷酒杯漂浮在水面上，記下水面到達(dá)的刻度V2；把小瓷酒杯浸沒在水中，記下水面到達(dá)的刻度V3；計(jì)算：小瓷酒杯漂浮在水面上時排開水的體積：V排V2V1，則小瓷酒杯的質(zhì)量：m杯G杯/gF浮/g水gV排/g水(V2V1)，小瓷酒杯浸沒在水中時，它排開水的體積為小瓷酒杯的體積：V杯V3V1，所以小瓷酒杯的材料密度為：瓷 m杯/V杯水(V2V1)/(V3V1)。【解析】 測固體密度的方法有多種，有直接的方法：用天平測質(zhì)量、量筒(或量杯)測體積；有間接的方法：利用物體漂浮時排開液體的重力等于物體的重力，求出物體的質(zhì)量，再利用排水法測物體的體積，算出物體的密度，本題應(yīng)使用間接方法測小瓷酒杯的密度。類型三

11、物體的浮沉條件典例 2018臨沂2018年4月20日，我國最先進(jìn)的自主潛水器“潛龍三號”(如圖所示)成功首潛。潛水器在水面下勻速下潛過程中 ( )A受到的重力小于浮力B上、下表面受到的壓力差變大C受到的壓強(qiáng)變大，浮力變大D受到的壓強(qiáng)變大，浮力不變圖 77D【解析】 浮力的大小與液體密度和物體排開液體的體積有關(guān)。潛水器受到的壓強(qiáng)大小與液體的密度、潛水器所處的深度有關(guān)。潛水器在水面下勻速下潛過程中，水的密度不變，潛水器排開水的體積不變，但是在水中的深度逐漸增加。根據(jù)公式pgh和F浮液gV排可知，潛水器受到的壓強(qiáng)增大，浮力不變，即上、下表面受到的壓力差不變。跟蹤訓(xùn)練 2018海南如圖所示，兩只相同的

12、氣球，分別充入氫氣和空氣，充氣后體積相同，放飛氣球時只有氫氣氣球升上空中。若它們在空氣中受到的浮力分別為F氫和F空，則下列說法中正確的是 ( )AF氫F空BF氫F空CF氫F空D條件不足，無法比較圖 78B【解析】 根據(jù)阿基米德原理F浮空氣gV排可知，氣球在空氣中受到的浮力取決于氣球的體積，由于充氣后兩氣球體積相同，所以所受的浮力相同即F氫F空。氫氣球能上升是因?yàn)槠渲亓π∮诟×?，而空氣球不能上升是因?yàn)槠渲亓s等于浮力。類型四浮力的應(yīng)用典例 2018德州在木棒的一端纏繞一些銅絲制成兩個完全相同的簡易密度計(jì)，現(xiàn)將它們分別放入盛有不同液體的兩個燒杯中，如圖所示，當(dāng)它們豎直靜止在液體中時，液面高度相同。

13、從觀察到的現(xiàn)象可以判斷：兩個簡易圖 79密度計(jì)所受浮力F甲_F乙，兩杯液體的密度甲_乙，兩個燒杯底部所受液體的壓強(qiáng)p甲_ p乙(均選填“大于”“小于”或“等于”)。等于小于小于【解析】 簡易密度計(jì)在甲、乙兩種液體中均漂浮，浮力都等于其自身重力，即相等。根據(jù)阿基米德浮力公式：F浮G排液gV排，當(dāng)浮力相同時，液體的密度與物體排開液體的體積成反比，可知乙液體的密度更大。兩液面高度相同，根據(jù)公式p液gh，p甲p乙。跟蹤訓(xùn)練 2018龍東海權(quán)握，國則興。建設(shè)一支強(qiáng)大海軍是實(shí)現(xiàn)中國夢的有力保障，潛水艇是海軍的戰(zhàn)略重器。如圖所示是我國海軍某艦隊(duì)的“強(qiáng)國號”潛水艇在海水中懸浮、上浮、漂浮的訓(xùn)練過程。下列對此潛

14、水艇分析正確的是 ( )A懸浮和漂浮時受到的浮力相等B漂浮時排開的海水所受的重力最小C上浮過程中所受浮力逐漸變大D漂浮時潛水艇底部所受海水壓強(qiáng)最大B圖 710【解析】 潛水艇漂浮時，V排減小，所以懸浮時受到的浮力 大于漂浮時受到的浮力。潛水艇自身的體積不能改變，只要在水下浸沒其浮力都不變，只能通過改變自身重力來達(dá)到浮沉的目的。潛水艇所受的海水壓強(qiáng)取決于下潛深度，下潛越深水壓越大。類型五浮力的計(jì)算典例 2018杭州“蛟龍?zhí)枴笔俏覈着_自主設(shè)計(jì)、自主集成研制、世界上下潛最深的作業(yè)型深海載人潛水器。“蛟龍?zhí)枴斌w 積約為30m3，空載時質(zhì)量約22t， 最大荷載240kg。(1)“蛟龍?zhí)枴笨蛰d漂浮在水面時受到的浮力為多大？(2)若“蛟龍?zhí)枴蹦炒螡M載時下沉是采用注水方式實(shí)現(xiàn)的， 則至少注入多少立方米的水？(海水密度取1.0103kg/m3，g取10N/kg)圖 711【答案】 (1)漂浮時：F浮Gmg22103kg10N/kg2.2105N。(2)下沉?xí)r，完全浸沒：V排V船，此時：F浮海gV排1103 kg/m310N/kg30m33105N，G滿載m總g(22103kg240kg)10N/kg222400N2.224105N，G注水F浮G滿載3105N2.224105N7.76104N，V注水G注水/(海水g)7.76104N/(1103kg/m310N/kg)7.76