華師大版科學八年級上冊 3 2-3 3 浮力和阿基米德原理學案

3.2-3.3浮力和阿基米德原理知識點及考點概述：考點1——浮力及其產生原因考點2——浮力的利用考點3——浮力的變化考點4——阿基米德原理考點5——根據阿基米德原理計算浮力二．考點舉一反三〖考點1浮力及其產生原因〗〖方法點撥〗浮力產生的原因：浸沒在液體中的物體，其上、下表面受到液體對它的壓力不同，即液體浮力是由于液體對物體上下表面壓力差形成的，浮力的方向是豎直向上。先運用液體壓強公式P=ρgh求物體上下表面所受液體的壓強大小，然后運用壓力公式F=PS求液體上下表面所受的壓力大小，最后用壓力差法求浮力大小，即F浮=F向上-F向下〖例題1〗如圖所示的四個情景中，沒有受到浮力的物體是（

）A.

大橋的橋墩

B.

水面上的賽艇

C.

水里下落的蘋果

D.

沉底的雞蛋【答案】A【考點】浮力及其產生原因【解析】【解答】A．浮力是由下表面和上表面水的壓力差產生的，橋墩完全沒入泥土，下方沒有水，所以下表面不受向上的水的壓力，故不受浮力，A符合題意；B．水面上的賽艇漂浮，受到水對其向上托的力即浮力，B不符合題意；C．水里下落的蘋果在下沉，受到水對其向上托的力即浮力，C不符合題意；D．沉底的雞蛋，受到水對其向上托的力即浮力，D不符合題意。故答案為：A?！甲兪?-1〗如圖所示，把一個底面積為S，體積為V的長方體浸沒在密度為ρ的液體中，上、下表面分別距液面為h1和h2，浸入液體中的物體的上下表面在液體中的深度不同，所受的壓力不同，下表面受到向上壓力F2，上表面受到向下壓力F1，回答以下問題：（1）請簡述浮力產生的原因和方向；（2）請從浮力產生原因的角度推導出F=ρgV?！敬鸢浮浚?）解：浮力產生的原因：浸沒在液體中的物體，其上、下表面受到液體對它的壓力不同，即液體浮力是由于液體對物體上下表面壓力差形成的，浮力的方向是豎直向上。答：浮力產生的原因是由于液體對物體上下表面壓力差形成的，浮力方向豎直向上

（2）解：由題意可知，下表面受到向上壓力F2，上表面受到向下壓力F1，而物體受到的浮力大小等于液體對物體上下表面壓力差的大小，即F浮=F2?F1長方體的底面積為S，設下表面受到向上壓強是p2，上表面受到向下壓強是p1，可得到F2=p2S、這條式子，里面的S(?2?【考點】浮力及其產生原因，浮力大小的計算，浮力的示意圖【解析】（1）浮力產生的原因：浸沒在液體中的物體，其上、下表面受到液體對它的壓力不同，即液體浮力是由于液體對物體上下表面壓力差形成的，浮力的方向是豎直向上。（2）先運用液體壓強公式P=ρgh求物體上下表面所受液體的壓強大小，然后運用壓力公式F=PS求液體上下表面所受的壓力大小，最后用壓力差法求浮力大小，即F浮=F向上-F向下?！甲兪?-2〗如圖所示，A.B是自由移動的物體，C、D是容器自身凸起的一部分，現往容器里注入一些水，則一定不受浮力的是（

）A.

A

B.

B

C.

C

D.

D【答案】D【考點】浮力產生的原因【解析】【分析】根據浮力產生的原因分析?！窘獯稹拷谝后w里的物體受到向上的浮力，這個浮力來源于物體上下兩個表面的壓力差。

A、B、C三個物體，下表面都有液體，都受到向上的壓力，無論上表面是否受到壓力，根據F浮力=F向上-F向下可知，肯定都受到浮力，故A、B、C不合題意；物體D下表面沒有液體，肯定不受向上的壓力，根據F浮力=F向上-F向下可知，它肯定不受浮力，故D符合題意。故選D。〖變式1-3〗如圖所示，把一只乒乓球放在瓶內(瓶頸的截面直徑略小于乒乓球的直徑)，從上面倒入水，觀察到有水從乒乓球與瓶頸之間的縫隙中流出，但乒乓球并不上浮。對乒乓球受力分析正確的是（

）

重力、浮力、壓力

浮力、壓力、支持力

重力、支持力、浮力

重力、壓力、支持力【答案】D【考點】浮力產生的原因【解析】【分析】浸在液體里的物體上下兩個表面的壓力差就是它受到的浮力，據此對乒乓球進行受力分析即可。

【解答】根據圖片可知，乒乓球的下表面沒有水，不會受到向上的壓力，因此乒乓球不會受到浮力，故A、B、C錯誤；乒乓球受到向下的重力、向下的壓力和向上的支持力，故D正確。故選D。〖考點2浮力的利用〗〖方法點撥〗在浮力相同時，排開液體的體積越大，液體的密度越小；

2.根據物體漂浮時浮力等于重力，排開的質量等于物體質量，利用質量和密度可以計算體積，利用底面積計算深度。〖例題2〗甲乙兩個相同的燒杯中裝有不同的液體，放入兩個完全相同的物體，當物體靜止后兩燒杯中液面相平，如圖所示，甲液體密度________液體密度，容器對桌面的壓強P甲________P乙(兩空均選填“<”、“=”或“＞”)?！敬鸢浮?gt;；>

【考點】液體的壓強的計算，浮力的利用【解析】【解答】根據圖像，相同的物體在甲中漂浮，說明甲的密度大于物體密度，在乙液體中懸浮，說明乙液體的密度等于物體的密度，則甲的密度大于乙液體的密度，由于甲液體的密度大，在液面相平時，甲液體的質量大，對桌面的壓力大，容器的底面積相同，甲對桌面的壓強大。

〖變式2-1〗小明在完成“動手動腦學物理”時，利用鉛筆制作了一個簡易的蜜度計。（1）小明在鉛筆的下端纏繞了適量銅絲，初步做成了一支密度計，在鉛筆的下端編繞適量銅絲的目的是：________。（2）小明往甲、乙兩個容器中分別倒入水和酒精（ρ水>ρ酒精），再把這支密度計分別放入兩種液體中，靜止時如圖所示，則密度計在兩種液體中所受的浮力F甲浮________F乙浮，其中甲容器中盛的是________。（3）若被測液體的密度為ρ液，密度計浸入被測液體的深度為h，自制密度計的質量為m，鉛筆的橫截面積為S，忽略銅絲對鉛筆體積的影響，請你推導出h與ρ液的關系式：h=________（用字母表示）。【答案】（1）使鉛筆能豎直漂浮在液體中（2）=；酒精（3）mρ【考點】探究密度特性的實驗，浮力的利用【解析】【解答】（1）自己制作密度計時，鉛筆下面繞銅絲可以使筆豎直漂浮在液體中；（2）密度計在漂浮時，受到的浮力等于物體的重力，則浮力相等，在浮力相等排開液體的體積越大，液體密度越??；（3）在密度計漂浮時，排開的質量和物體質量相等，則進入深度為?=VS=〖變式2-2〗小寧為了研究浸在液體中的物體所受浮力的規(guī)律，設計了如圖甲的實驗，他將彈簧測力計一端固定，另一端掛一合金塊A，開始時他將合金塊A浸沒在裝有水的容器中，容器底部有個由閥門B控制的出水口，實驗時，打開閥門B緩慢放水，在此過程中水對容器底部的壓強________（選填“變大”或“不變”或“變小”），且金屬塊始終不與容器底部接觸，彈簧測力計示數隨放水時間變化的規(guī)律如圖乙，則合金塊A受到的最大浮力為________N,合金塊A的密度是________kg/m3(g取10N/g)【答案】變?。?0；3.2×103【考點】液體的壓強的計算，浮力的利用【解析】【解答】解：當打開閥門B緩慢放水時，容器內水的深度減小，故水對容器底部的壓強變小；當彈簧測力計的示數最大時，合金塊還沒有浸入水中（即合金塊完全露出水面），此時彈簧測力計的示數等于合金塊的重力G，則G=F最大=32N；當彈簧測力計的示數最小時，合金塊A浸沒在水中，此時受到的浮力最大，則合金塊A受到的最大浮力為：F浮=G-F最小=32N-22N=10N。合金塊浸沒在水中時，排開水的體積等于合金塊的體積，由阿基米德原理可得合金塊的體積：V=V排=F【分析】液體壓強的特點：壓強隨著深度的減小而減??；彈簧測力計的示數最大時，合金塊沒有浸入水中，此時彈簧測力計的示數等于合金塊的重力G；彈簧測力計的示數最小時，合金塊A浸沒水中，受到的浮力最大，其大小等于合金塊重力減去彈簧測力計的最小示數。

利用阿基米德原理求排開水的體積，即合金塊A的體積，利用重力公式求合金塊質量，再利用密度公式計算合金塊A的密度?！甲兪?-3〗兩只相同的氣球，分別被充入空氣和氫氣，充氣后體積相同，從靜止件放氣球時，只有充有氫氣的氣球升空，如圖所示。若這兩只氣球的重力分別為G氫和G空，在空氣中受到的浮力分別分F氫和F空，則F氫________G氫，F空________G空（均選壊“大于”或“等于”或“小于”）【答案】大于；小于【考點】浮力的利用，物體的浮沉條件及其應用【解析】【解答】根據沉浮條件可知，氫氣球上升，氫氣球受到空氣的浮力大于自身重力。同理，松手后充空氣的氣球下落，故受到空氣的浮力小于自身重力?！痉治觥渴艿降母×Υ笥谖矬w的重力，物體上浮，浮力小于物體的重力，物體下沉?！甲兪?-4〗甲乙兩個相同的燒杯中裝有不同的液體，放入兩個完全相同的物體，當物體靜止后兩燒杯中液面相平，如圖所示，甲液體密度________液體密度，容器對桌面的壓強P甲________P乙(兩空均選填“<”、“=”或“＞”)?！敬鸢浮?gt;；>【考點】液體的壓強的計算，浮力的利用【解析】【解答】根據圖像，相同的物體在甲中漂浮，說明甲的密度大于物體密度，在乙液體中懸浮，說明乙液體的密度等于物體的密度，則甲的密度大于乙液體的密度，由于甲液體的密度大，在液面相平時，甲液體的質量大，對桌面的壓力大，容器的底面積相同，甲對桌面的壓強大?！痉治觥扛鶕嗤矬w在液體中的狀態(tài)判斷液體的密度關系，根據壓力和受力面積判斷壓強的大小關系?！伎键c4浮力的變化〗〖方法點撥〗浮力的變化，主要是根據阿基米德原理分析，以及受力分析。特別多的是物體離開液面的題型，可以分別從液面以下，上表面離開液面但下表面還在液面下，及液面上，去分析求解〖例題1〗半潛船可用來運輸超大型貨物，空載時漂浮于海面（如圖甲）；裝載時需向船體水艙注水，船體重力增加，巨大的甲板下沉至海面以下（如圖乙）；待貨物被拖到甲板上方時，排出水艙中的水，船體重力減小，甲板上浮至海面，完成貨物裝載（如圖丙）。以下圖象能正確表示同一艘半潛船從圖甲到圖丙受到的浮力變化的是（

）

A.

B.

C.

D.

【答案】A【考點】浮力的變化【解析】【分析】當輪船漂浮時，它受到的浮力等于重力，根據半潛船的重力變化分析浮力的變化即可。

【解答】開始時，半潛船漂浮在水面上，它受到的浮力等于空船的重力；向船體內加水，船的自重增大，那么它受到的浮力增大；當放上貨物后，排出船體中的水時，自重減小，浮力逐漸減小。由于上面裝載有貨物，因此最終浮出水面時，浮力大于空船時的浮力，故A正確，而B、C、D錯誤。故選A。〖變式3-1〗將一邊長為a的立方體鐵塊掛在彈簧測力計上，鐵塊下表面恰好與水面接觸，如圖3所示。在把鐵塊從圖示位置緩慢下沉到下表面在水中的深度為2a的過程中，彈簧測力計的示數F與鐵塊下表面在水中的深度h的關系圖象是（

）A.

B.

C.

D.

【答案】B【考點】二力平衡的條件及其應用，浮力的變化【解析】【分析】首先根據阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析浮力的變化規(guī)律，再根據公式F示數=G-F浮力分析彈簧測力計的示數變化。

【解答】立方體的棱長為a，當它下表面的深度h=a時恰好完全浸沒。

從深度h=0到h=a的過程中，鐵塊排開水的體積逐漸變大，根據阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，它受到的浮力不斷變大。

從深度h=a到h=2a的過程中，鐵塊排開水的體積保持不變，根據阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，它受到的浮力保持不變。

根據公式F示數=G-F浮力可知，彈簧測力計的示數先變小后不變，圖線的拐點在h=a處?！甲兪?-2〗“底部很平滑的圓柱體鐵塊沉到裝水的燒杯底部時，還受到浮力嗎？”小樂認為鐵塊下表面一定還有水，所以受到浮力；小歡認為鐵的密度很大，其下沉后會與燒杯底部緊密接觸，所以不受到浮力。于是她們設計了如圖所示實驗進行驗證：【實驗步驟】①用細線將鐵塊掛在彈簧秤上，測出鐵塊靜止時彈簧秤的示數F1，如圖甲所示。②將鐵塊沉到燒杯底部后，再向上緩慢提拉彈簧秤，測出恰好拉起鐵塊時彈簧秤的示數F2，如圖乙所示。【實驗預測】支持鐵塊受到浮力的證據是F1________F2（選填“＝”“＞”或“＜”）；支持鐵塊不受浮力的證據是F1________F2（選填“＝”“＞”或“＜”）?！緦嶒灲Y果】若實驗測得F1=7.9N，F2=6.9N?？芍捍藭r，鐵塊受到浮力，且鐵塊浸沒水中后，燒杯底部受到的水的壓力會比鐵塊浸入前增加________N?！窘涣髟u價】小樂提出，可以不做步驟①，而是測量出________時彈簧秤的示數F3。再與步驟②中F2進行比較，也可得出相應結論?！敬鸢浮浚?；＜；1；鐵塊浸沒水中而不接觸燒杯底部【考點】浮力的變化【解析】【分析】【實驗預測】在①中，鐵塊的重力G=F1；在②中，根據G=F浮+F2可知，如果鐵塊受到向上的浮力，那么G＞F2，即F1＞F2；如果不受浮力，那么鐵塊受到向下的重力和上表面水的壓力，向上的拉力，根據F2=G+F壓可知，G＜F2，即F1＜F2；

【實驗結果】鐵塊受到的浮力和鐵塊對水的壓力為相互作用力，根據示數差計算出浮力后，再計算水對燒杯底部壓力的變化量。

【交流評價】當鐵塊浸沒在水中但沒有與燒杯底部接觸時，它肯定受到浮力，將這時測力計的示數與鐵塊貼近底部時的示數比較，就能確定是否受到浮力。〖變式3-3〗興趣小組的同學用一個彈簧測力計、一個金屬塊、細線、刻度尺、兩個相同的容器（分別裝有一定量的水和煤油），對浸在液體中的物體所受的浮力進行了探究。如圖是實驗的若干操作，據此回答問題：（1）金屬塊完全浸沒在水中時，所受浮力為________N，金屬塊的密度為________kg/m3。（2）分析圖________（選填圖中字母），可以說明浮力大小與液體的密度有關。（3）分析圖B、C、D，小樂同學認為物體所受浮力的大小與物體排開液體的體積有關，但小歡同學認為物體所受浮力的大小與物體浸入液體的深度有關。請利用提供的器材設計實驗否定小歡同學的猜想。簡要寫出實驗步驟及分析?！敬鸢浮浚?）4；2.5×103（2）（A）DE（3）在D的基礎上，改變金屬塊在水中浸沒的深度若干次，測量并記錄各次金屬塊浸入水中的深度h和彈簧秤的示數F。計算出各次的浮力F浮，發(fā)現浸入水中的深度h不同，但所受浮力相同。（或將金屬塊分別水平懸掛和豎直懸掛，讓其上表面剛好浸沒水中，測量并記錄兩次金屬塊浸入水中的深度h和彈簧秤的示數F，計算出兩次金屬塊所受的浮力F浮，發(fā)現浸入水中的深度h不同，但所受浮力相同）【考點】密度公式的應用，浮力大小的計算，浮力的變化【解析】【分析】（1）根據A、D兩圖，利用公式F浮=G-F拉計算即可。首先根據V=V排=〖考點4阿基米德原理〗〖方法點撥〗1.阿基米德原理：物體受到的浮力等于物體排開液體的重力2.公式：F浮=ρ液gV排〖例題4〗質量相同的實心鋁塊，C為正方形，D為圓球體，B為梯形，A為長方體，如圖所示，且C的表面很光滑與容器底密閉接觸，在這四種情況下（

）

A.

A所受的浮力最大

B.

B所受的浮力一定比A小

C.

A所受的浮力最小

D.

B、D浮力是一樣大的【答案】D【考點】浮力產生的原因，阿基米德原理【解析】【分析】根據浮產生的原理和阿基米德原理F浮=ρ液gV排比較浮力的大小。

【解答】C的表面很光滑且與容器底部緊密接觸，那么它的底部沒有水，因此不會產生向上的壓力。根據F浮力=F向上-F向下可知，C受到的浮力為零。因為A、B、D都是質量相同的鋁塊，那么它們的體積相等，因此排開水的體積VA<VB=BD。根據阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，受到的浮力FA<FB=FD。

〖變式4-1〗32.一個邊長為10cm的立方體木塊，細線的一端跟木塊底部相連，另一端固定在容器底如圖甲所示（容器高比細線與木塊邊長之和大得多），現向容器中慢慢加水，如圖乙所示。用F浮表示木塊受到的浮力，用h表示容器中水的深度。則圖丙可以正確描述F浮隨深度h變化的關系圖像。（g取10N/kg）（1）請分別畫出F?。?N時，F浮=10N時，木塊在容器中的狀態(tài)示意圖。（2）木塊的密度為多少？（3）求細線的長度為多少？【答案】（1）解：F浮=4N時木塊未離開燒杯底部F浮=10N時繩子被拉直，水面達到木塊上表面及以上

（2）解：分析圖可知木塊漂浮時浮力為6N∵F浮=G物=m木g=ρ木gV木∴ρ木=0.6×103Kg/m3

（3）解：根據丙圖可知，當水深達到25cm時，木塊完全浸沒，受到的浮力保持不變，此時細線被拉直，那么細繩的長度：L=h-a=25cm-10cm=15cm?！究键c】密度公式的應用，阿基米德原理，浮力的變化【解析】【分析】根據丙圖可知，開始時，木塊受到的浮力小于重力，隨著水面的上升，木塊排開水的體積不斷增大，受到的浮力不斷增大，但是木塊始終靜止在容器底部。當浮力達到6N時，隨著水面的上升，木塊受到的浮力保持不變，即排開水的體積不變，此時木塊應該漂浮在水面上，跟隨水面一起上升，即浮力等于重力。當細線被拉直時，木塊的位置再次保持不變，隨著水面的上升，木塊排開水的體積繼續(xù)增大，它受到的浮力不斷增大。當水的深度達到25cm時，木塊受到的浮力為10N，此后水面繼續(xù)上升，但是浮力并保持不變，即排開水的體積不變，因此木塊已經完全浸沒。

【解答】（1）根據上面的分析判斷木塊在容器中的狀態(tài)并畫圖；（2）根據上面的分析可知，當木塊漂浮在水面上時，它受到的浮力等于重力，據此計算出木塊的重力，再根據V=a3計算出木塊的體積，最后根據密度公式計算出木塊的密度即可。（3）根據丙圖可知，當水深達到25cm時，木塊完全浸沒，受到的浮力保持不變，此時細線被拉直，那么水深等于木塊的邊長和細繩的長度之和，據此計算細繩的長度。

〖變式4-2〗.彈簧測力計下掛一圓柱體，將其從盛水的燒杯上方離水面某一高度處緩慢下降，并將圓柱體逐漸浸入水中。如圖是整個過程中彈簧測力計的示數F與圓柱體下降高度h變化關系的圖像。下列說法正確的是（

）A.

剛好浸沒時圓柱體底部受到的壓強是700Pa

B.

圓柱體的高度是9cm

C.

圓柱體受到的重力是8N

D.

圓柱體的密度是1.5×103kg/m3【答案】D【考點】密度公式的應用，阿基米德原理，浮力大小的計算【解析】【分析】（1）根據圖像確定圓柱體底部所處的深度，根據公式p=ρ液gh計算底部受到的壓強；（2）當測力計的示數減小時，說明圓柱體的底面開始入水；當測力計的示數不變時，說明圓柱體完全浸沒，據此計算出圓柱體的高度；（3）當圓柱體沒有入水時不受浮力，根據G=F計算出它的重力；（4）根據F浮力=G-F計算出圓柱體完全浸沒時受到的浮力，再根據V=V排=【解答】根據圖像可知，測力計逐漸變小的時間內，說明物體受到浮力逐漸變大，即V排逐漸增大。圓柱體下表面開始入水時下降高度為3cm，圓柱體完全浸沒時下降高度為7cm，那么圓柱體的高度為：h=7cm-3cm=4cm，那么此時圓柱體底部受到的壓強：p=ρgh=103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa，故A、B錯誤；根據圖像可知，當圓柱體沒有入水時，它受到的拉力為12N，根據二力平衡的知識可知，此時圓柱體的重力G=F=12N，故C錯誤；

當圓柱體完全浸沒時測力計的示數為4N，那么它受到的浮力：F浮力=G-F=12N-4N=8N；

圓柱體的體積V=V排=〖變式4-3〗有兩根相同的纏有銅絲的木棒，將它們分別放入裝有不同液體的兩個燒杯中，會豎直立在液體中，靜止時液面相平，如圖所示。下列說法中正確的是(

)A.

液體的密度大小關系ρ甲>ρ乙

B.

木棒在液體中受到的浮力大小關系F甲<F乙

C.

容器底部受到液體的壓強大小關系p甲=p乙

D.

木棒排開液體的質量大小關系m甲=m乙【答案】D【考點】阿基米德原理，浮力大小的計算【解析】【解答】解：ABD、由圖可知，密度計在兩液體中均處于漂浮狀態(tài)，根據物體浮沉條件可知，F浮=G密，兩個密度計完全相同，則重力相同，所以密度計在兩種液體中所受的浮力相等；即F甲=F乙，根據阿基米德原理F浮=G排知，排開液體的重力相等，根據G=mg知排開液體的質量也相等，B不符合題意，D符合題意；由圖知，甲中密度計排開液體的體積大于乙中排開液體的體積，根據F浮=ρgV排可知，甲液體的密度小于乙液體的密度，即ρ甲≤ρ乙，A不符合題意：C、因ρ甲<ρ乙，液面高度相同，根據p=ρgh可知，兩個容器底部所受液體的壓強p甲<p乙，C不符合題意?！伎键c5根據阿基米德原理計算浮力〗〖方法點撥〗利用公式計算浮力的大小。能夠在把實際問題中的物理量找出并且代入公式計算。〖例題5〗興趣小組的同學用一個彈簧測力計、一個金屬塊、細線、刻度尺、兩個相同的容器（分別裝有一定量的水和煤油），對浸在液體中的物體所受的浮力進行了探究。如圖是實驗的若干操作，據此回答問題：（1）金屬塊完全浸沒在水中時，所受浮力為________N，金屬塊的密度為________kg/m3。（2）分析圖________（選填圖中字母），可以說明浮力大小與液體的密度有關。（3）分析圖B、C、D，小樂同學認為物體所受浮力的大小與物體排開液體的體積有關，但小歡同學認為物體所受浮力的大小與物體浸入液體的深度有關。請利用提供的器材設計實驗否定小歡同學的猜想。簡要寫出實驗步驟及分析。【答案】（1）4；2.5×103（2）（A）DE（3）在D的基礎上，改變金屬塊在水中浸沒的深度若干次，測量并記錄各次金屬塊浸入水中的深度h和彈簧秤的示數F。計算出各次的浮力F浮，發(fā)現浸入水中的深度h不同，但所受浮力相同。（或將金屬塊分別水平懸掛和豎直懸掛，讓其上表面剛好浸沒水中，測量并記錄兩次金屬塊浸入水中的深度h和彈簧秤的示數F，計算出兩次金屬塊所受的浮力F浮，發(fā)現浸入水中的深度h不同，但所受浮力相同）【考點】根據阿基米德原理計算浮力【解析】【分析】（1）根據A、D兩圖，利用公式F浮=G-F拉計算即可。首先根據V=V排=F浮gρ【解答】（1）根據A、D兩圖可知，金屬塊完全浸沒在水中受到的浮力F浮=G-F拉=10N-6N=4N；

金屬塊的體積V=V排=F浮〖變式5-1〗如圖所示，一個圓柱形薄壁容器的底面積為0.04m2，將一個橫截面積為0.01m2的圓柱形木塊用非彈性細線與容器底部相連，倒入水并使木塊部分浸入水中，直至細線剛好伸直。已知ρ水=1×103kg/m3，g=10N/kg。請回答：（1）在答題卡上畫出細線剛好伸直時，木塊在豎直方向上的受力示意圖。（2）繼續(xù)往容器中緩慢注入水，當液面升高0.05m時，細線未被拉斷，這一過程中木塊受到的浮力增大了多少N？（3）已知細線所能承受的最大拉力為10N，從細線剛好伸直到剛好被拉斷，木塊排開水的體積增加多少？【答案】（1）解：

（2）解：F增=ρ水gV增=103kg/m3×10N/kg×0.05m×0.001m2=5N

（3）解：當細線剛好伸直時，F浮1=G，當細線剛好被拉斷時，F浮2=G+F拉，即F浮2=F浮1+F拉F拉=ρ水g（V排2-V排1）=10N得△V=10-3m3【考點】根據阿基米德原理計算浮力【解析】【分析】（1）細線剛好伸直時，木塊不受細線的拉力，據此分析豎直方向上的受力情況，并畫出受力示意圖；

（2）首先根據△V排=S△h排計算出木塊排開水的體積的增大量，然后根據F浮力=ρ液g△V排計算浮力的增大值。

（3）當細線剛好被拉斷時，根據二力平衡的知識列出木塊受到力的關系式，然后與木塊漂浮時受到的浮力比較，從而確定浮力的增大值，最后根據△V排'=

（2）木塊排開水的體積的增大量△V排=S△h排=0.05m×0.01m2=5×10-4m3；

浮力的增大值F浮力=ρ液g△V排=103kg/m3×10N/kg×5×10-4m3=5N。

（3）當細線剛好伸直時，它受到的浮力F浮1=G；

當細線剛好被拉斷時，

它受到的浮力F浮2=G+F拉，

即F浮2=F浮1+F拉；

解得：△F浮'=F浮2-F浮1=F拉;

那么木塊排開水的體積增大值為：△V排'=△F〖變式5-2〗如圖是Argo浮標，廣泛應用于臺風預測、海洋資源開發(fā)等領域。浮標結構如圖所示，由堅硬殼體和下方可伸縮油囊兩部分組成；當液壓式柱塞泵將殼體內的油注入油囊時，油囊排開水的體積等于注入油的體積；當油囊中的油全部被抽回殼體內時，油囊自身體積忽略不計。已知浮標總質量為55kg，其中含油20kg；浮標殼體體積為0.04m3；油的密度0.8×103kg/m3，海水密度取1.0×103kg/m3。（1）Argo浮標是通過改變________（填“重力”或“所受浮力”）來改變沉浮狀態(tài)的；（2）該浮標漂浮在水面上所受到的浮力是多大？（3）液壓式柱塞泵將殼體中的油全部注入油囊時，浮標最終露出水面的體積為多少立方米？【答案】（1）所受浮力

（2）F浮=G=m總g=55Kg×10N/Kg=550N

（3）V排=F浮ρ液g

=550N1.0×103kgV囊=V油=m油ρ油

=20Kg0.8×103V露=0.04m3+0.025m3-0.055m3=0.01m3【考點】