1、专题12.1 浮力丨知识精析丨挖空练知识点一：浮力1.浮力：一切浸入液体（气体）的物体都受到液体（气体）对它 的力叫浮力。2.浮力方向：竖直向上，施力物体是液（气）体。3.浮力产生的原因（实质）：液（气）体对物体向上的压力 向下的压力，向上、向下的压力差就是浮力。4.影响浮力大小的因素：通过实验探究发现（控制变量法）：浮力的大小跟物体浸在液体中的 和液体的 有关。物体浸在液体中的体积越大，液体的密度越大，浮力就越大。【真题跟踪一】(2019武威)2018年4月20日，我国最先进的自主潜水器“潜龙三号”首次下潜（如图所示）。潜水器在水面下匀速下潜过程中（假定海水的密度不变），受到的浮力_（选填“
2、变大”、“不变”或“变小”），潜水器下表面受到的压强_（选填“变大”、“不变”或“变小”）。【答案】不变；变大。【解析】（1）潜水器在水面下匀速下潜，海水的密度不变，潜水器浸没在水中，其排开水的体积不变，根据F浮=液gV排可知，潜水器受到的浮力不变。（2）由于潜水器在水中的深度逐渐增加，所以根据公式p=gh可知，潜水器受到的压强增大。故答案为：不变；变大。【真题跟踪二】（2019湘潭）如图1所示，弹簧测力计用细线拉着一长方体物块A，从水池中竖直向上做匀速直线运动，上升到水面以上一定的高度。物块上升的速度为1cm/s，弹簧测力计示数F随物块上升的时间t变化的图象如图2所示。不计阻力及水面高度的变
3、化，根据图象信息：（1）当15s时，测力计示数F N。（2）物块A重 N，高度为 cm。（3）当t0时，A受到的浮力为 N，此时A底部受到水的压强大小为 Pa。（4）物块A的密度为多大？【答案】（1）15；（2）25；20；（3）20；2.5103Pa；（4）物块A的密度为1.25103kg/m3。【解析】由图2可知，05s，弹簧测力计示数不变，此时物块浸没在水中；5s25s，弹簧测力计示数变大，说明物块逐渐露出水面；25s以后，物体全部露出水面，弹簧测力计的示数等于物块重力。（1）由图知，当t15s时，弹簧测力计示数F15N；（2）在25s后弹簧测力计的示数不变，物体全部露出水面，则物块重G
4、A25N；5s25s，物块逐渐露出水面，即5s时物块的上表面刚好达到水面，25s时物块的下表面刚好离开水面，则可知物块向上移动的距离即为物块的高度，此过程用时t25s5s20s，物块的高度：hvt1cm/s20s20cm；（3）当t0时，物块A浸没水中，受到的浮力：F浮GAF拉25N5N20N；05s，物块上升的高度：hvt1cm/s5s5cm；则由上图可知，当t0时，A底部所处的深度：hAh+h5cm+20cm25cm0.25m，此时A底部受到水的压强：pghA1103kg/m310N/kg0.25m2.5103Pa；（4）物块的质量：mA2.5kg，由F浮水V排g可得物块的体积：VAV排2
5、103m3，物块的密度：A1.25103kg/m3。故答案为：（1）15；（2）25；20；（3）20；2.5103Pa；（4）物块A的密度为1.25103kg/m3。【真题跟踪三】（2019湖州）放有适量水的烧杯置于水平桌面上。将一木块浸没到水中一定深度后撤去外力，木块开始上浮，如图所示，最后漂浮，且有五分之二体积露出水面。下列叙述中，错误的是（ ）。A.在露出水面之前，木块所受浮力不变；B.在露出水面之前，木块所受浮力大于木块的重力；C.木块在浸没和漂浮两种情况下，水对烧杯底的压强相等；D.木块的密度为0.6克/厘米3【答案】C。【解析】A、木块上浮过程中，露出水面前，水的密度一定，排开水
6、的体积不变，根据公式F浮=水gV排可知，木块所受浮力不变；故A正确；B、在露出水面之前，木块处于上浮过程中，根据浮沉条件可知：木块所受浮力大于木块的重力；故B正确；C、因木块浸没时排开水的体积大于木块漂浮时排开水的体积，所以，木块浸没时水的深度大于木块漂浮时水的深度，则根据p=水gh可知，木块浸没时水对烧杯底的压强较大；故C错误；D、木块最后漂浮，且有五分之二体积露出水面，则根据漂浮条件可得：F浮=G木；结合阿基米德原理和重力公式可得：水gV排=木gV木，所以，木=水=1.0g/cm3=0.6g/cm3；故D正确。故选C。知识点二：阿基米德原理1. 阿基米德原理：浸入液体里的物体受到向上的浮力
7、，浮力的大小等于它 的液体受到的 。2. 公式表示：；从公式中可以看出：液体对物体的浮力与液体的密度和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。3. 适用条件：液体（或气体）。【真题跟踪一】（2019泸州）三个相同的轻质弹簧，一端固定在容器底部，另一端分别与甲、乙、丙三个体积相同的实心球相连。向容器内倒入水，待水和球都稳定后，观察到如图所示的情况，此时乙球下方弹簧长度等于原长。下列判断正确的是（ ）。A.乙球的重力与它受到的浮力相等；B.甲球的重力大于它受到的浮力；C.甲、乙、丙三个球的密度大小关系为；D.甲、乙、丙三个球受到的浮力大小关系为【答案】AC。
8、【解析】根据题意可知，乙球下方弹簧长度等于原长，则弹簧对乙球没有作用力；观察如图情况可知，甲球下方弹簧长度大于原长，则弹簧对甲球有向下的拉力F拉；丙球下方弹簧长度小于原长，则弹簧对丙球有向上的支持力F支；由题知，三个球处于静止，所以F甲=G甲+F拉，F乙=G乙，F丙=G丙-F支，比较可知，F甲G甲，F乙=G乙，F丙G丙，已知三个实心球体积相同，由于三个球浸没在同种液体中，则排开液体的体积相同，根据F浮=液V排g可知，它们受到的浮力：F甲=F乙=F丙；所以三个球的重力关系为：G甲G乙G丙；根据重力公式可知，三个球的质量关系为：m甲m乙m丙；已知三个球的体积相同，根据=可知：甲乙丙；由上分析可知：
9、AC正确，BD错误。故选AC。【真题跟踪二】（2017无锡）同学们用空塑料瓶和细沙等实验器材探究影响浮力大小因素。（g取10N/kg，水=1103kg/m3）（1）为了测出塑料瓶的体积，进行如下操作：把天平放在水平桌面上，调节天平平衡，在左盘中放入盛有适量水的烧杯，通过増减砝码和移动游码使天平再次平衡，所加砝码和游码的位置如图甲所示，烧杯和水的总质量为 。在空塑料瓶中装入适量细沙，拧紧瓶盖，在瓶颈系一细绳，手拿细绳将塑料瓶完全浸没于烧杯的水中（瓶没有接触烧杯，水未溢出），通过増减祛码和移动游码使天平再次获得平衡，所用砝码总质量和游码所示质量之和为167g，塑料瓶的体积是 cm3。（2）同学们根
10、据生活经验提出了如下三种猜想，并举出了相应的实例猜想一，浮力的大小与物体的密度有关，实例：铁块可以在水中下沉，木头可以浮在水面上；猜想二，浮力的大小与液体的密度有关，实例：鸡蛋可以在水中下沉，在盐水中可以浮起来；猜想三，浮力的大小与浸入液体的深度有关，实例：在游泳池里，人越往下蹲感觉到水向上托自己的力越大；为了验证以上猜想是否正确，同学们选择了装入细沙的塑料瓶和其他实验器材进行探究，实验过程如图乙所示。根据实验步骤d和 （填序号），可以确定猜想二是正确的；根据实验步骤c和d可以验证猜想三是 （选填“正确”或“错误”）；对该猜想对应的实例，合理的解释是 。要验证猜想一是否正确，可以在塑料瓶中 后
11、再进行探究。同学们讨论认为，猜想一和猜想二中的实例反应了物体的浮与沉可能与密度有关，要选用一个能漂浮在图e中盐水上的物体时，物体的密度应小于 g/cm3（计算结果保留1位小数）。【答案】（1）133；34；e；错误；在游泳池里，人越往下蹲排开水的体积越大，人受到的浮力越大，说明浮力的大小与物体排开液体的体积有关；添加一些细砂；1.1。【解析】（1）烧杯和水的总质量为：m=100g+20g+10g+3g=133g；由步骤可知，塑料瓶排开水的质量m排水=167g133g=34g，由=可得，因为铁块浸没，所以，由C、D可知，铁块排开液体的质量m排液=m3m4，因为铁块浸没，所以V铁=V排水=V排液。
12、（2）物体浸没水中受到的浮力F浮=0.4N0.06N=0.34N；物体浸没在盐水中受到的浮力F浮=0.4N0.02N=0.38N；因为，浮力不相等，而物体所处的深度和浸没的体积相同，则是液体的种类（密度）不同的引起的，说明浮力的大小与液体的密度有关，根据实验d、e可以确定猜想二是正确的。物体在c、d中（排开液体的密度相同，都是水）中受到的浮力相同，而排开液体的体积都等于物体的体积，但物体所处的深度不同，故得出：物体浸在同种液体中，所受浮力大小与浸入液体的深度无关根据实验步骤c和d可以验证猜想三是错误的。对该猜想对应的实例，合理的解释是：在游泳池里，人越往下蹲排开水的体积越大，人受到的浮力越大，
13、说明浮力的大小与物体排开液体的体积有关。要验证猜想一是否正确，即浮力的大小与物体的密度有关，根据控制变量法要改变物体的密度，在物体体积不变时，在塑料瓶中添加一些细砂可以改变塑料瓶整体的密度；由a、c两图知，物体浸没在水中所受浮力：F浮=GF=0.4N0.06N=0.34N；物体浸没在盐水中受到的浮力F浮=0.4N0.02N=0.38N；由阿基米德原理可得：F浮=水gV排=0.34N-（），F浮=盐水gV排=0.38N-（）浸没时V排相等，由（）（）可得盐水的密度：物体的浮与沉与密度有关，要选用一个能漂浮在图e中盐水上的物体时，物体的密度应小于1.1g/cm3。故答案为：（1）133；34；e；
14、错误；在游泳池里，人越往下蹲排开水的体积越大，人受到的浮力越大，说明浮力的大小与物体排开液体的体积有关；添加一些细砂；1.1。【真题跟踪三】（2019贵港）如图所示，是同学们在“探究同一物体所受的浮力大小与哪些因素有关”的实验过程图。图甲、乙、丙容器中装的液体是水，图丁容器中装的液体是酒精，F1、F2、F3、F4分别是图甲、乙、丙、丁中弹簧测力计的示数。请回答以下问题： （1）图甲中，弹簧测力计的示数F1=_N。（2）物体完全浸没在水中时所受的浮力为_N。（3）分析图中乙、丙两图实验数据可得：物体所受的浮力大小与_有关；分析图中_两图实验数据可得：物体所受的浮力大小与液体密度有关。（4）实验中
15、釆用的探究方法在研究物理问题时经常用到，称为_法。【答案】（1）4.8；（2）2；（3）物体排开液体的体积；丙和丁；（4）控制变量。【解析】（1）由图甲知，弹簧测力计的分度值为0.2N，图中指针指在4至5之间的第4条刻度线处，所以示数为4.8N；（2）由图甲和图丙知，物体完全浸没在水中时所受的浮力为；（3）由乙、丙两图实验数据得，物体所受的浮力大小与物体排开液体的体积有关；为了得出物体所受浮力大小与液体密度有关，需确保物体排开液体的体积相同，而物体所在的液体的密度不同，所以应分析图丙和图丁两图的实验数据；（4）因为物体在液体中受到的浮力可能受到多个因素影响，所以在探究本实验时，需要采用控制变量
16、法。知识点三：物体沉浮的条件物体沉浮的条件1.前提条件：物体浸没在液体中，且只受 。2.示意图：重力与浮力的关系如图所示：如图所示，（1）当时，物体上浮；。当时，物体悬浮；。当时，物体下沉；。当（物体未完全浸没液体）时，物体漂浮；。3. 说明：（1） 密度均匀的物体悬浮（或漂浮）在某液体中，若把物体切成大小不等的两块，则大块、小块都悬浮（或漂浮）。（2）物体漂浮在密度为的液体中，若露出体积为物体总体积的，则物体密度为。（3） 悬浮与漂浮的比较：相同点： ；不同点：悬浮时，；漂浮时，。（4）判断物体浮沉（状态）有两种方法：比较与G或比较与。（5）物体吊在测力计上，在空中重力为G，浸在密度为的液体
17、中，示数为F，则物体密度为：。（6）冰或冰中含有木块、蜡块等密度小于水的物体，冰化为水后液面不变；冰中含有铁块、石块等密大于水的物体，冰化为水后液面下降。4.漂浮问题“五规律”：规律一：物体漂浮在液体中，所受的浮力等于它受的重力；规律二：同一物体在不同液体里漂浮，所受浮力相同；规律三：同一物体在不同液体里漂浮，在密度大的液体里浸入的体积小；规律四：漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几，物体密度就是液体密度的几分之几；规律五：将漂浮物体全部浸入液体里，需加的竖直向下的外力，外力等于液体对物体增大的浮力。【真题跟踪一】（2019泸州）庆祝中国人民解放军海军成立70周年海上阅兵活动在青岛附近海
18、域举行，图中093改进型攻击核潜艇于2019年4月27日公开亮相，进行了战略巡航。该潜艇最大核动力功率为2.8104kW，完全下潜到海面下后的排水量为6.8103t（取海水密度=1103kg/m3、g=10N/kg）。问：（1）该潜艇悬浮时，其上一面积为0.05m2的整流罩距海面深度为200m，此时整流罩受到海水的压力为多少？（2）若最大核动力功率转化为水平推力功率的效率为80%，该潜艇在海面下以最大核动力功率水平巡航时，受到的水平推力为1.6106N，此时潜艇的巡航速度为多少？（3）该潜艇浮出海面处于漂浮时，露出海面的体积为1.5103m3，此时潜艇的总重量是多少？【解析】（1）潜艇下潜到2
19、00m深处时，h=200m；此时整流罩所受海水的压强：p=gh=1.0103kg/m310N/kg200m=2106Pa。整流罩的面积：S=0.05m2，由p=变形得，整流罩所受压力为：F=pS=2106Pa0.05m2=1105N。（2）最大核动力功率：P总=2.8104kW=2.8107W；根据=可得：有用功率：P有用=P总=80%2.8107W=2.24107W；由P=Fv得潜艇的巡航速度：v=14m/s；（3）完全下潜到海面下后的排水量为6.8103t，则V=V排=6.8103m3。潜艇浮出海面处于漂浮时，排开水的体积V排=V-V露=6.8103m3-1.5103m3=5.3103m3
20、，根据漂浮条件和F浮=液gV排可得，此时潜艇的总重量：G=F浮=水gV排=1.0103kg/m310N/kg5.3103m3=5.3107N。答：（1）整流罩受到海水的压力为1105N；（2）潜艇的巡航速度为14m/s；（3）该潜艇浮出海面处于漂浮时，潜艇的总重量是5.3107N。【真题跟踪二】（2019福建）如图，气球下面用细线悬挂一石块，它们恰好悬浮在水中。已知石块与气球的总重力为G总，则气球受到的浮力F浮_G总（选填“”“”、“”或“=”）。渔船编队在某个海域捕捞时，渔民用特定频率的电台通信是利用_传递信息。【答案】；电磁波。【解析】根据漂浮条件，得F1=G空，F2=G满，因为G空G满，所以得F1”“”或“=”）；若水温升高,石块将 （选填“上浮”“下沉”或“保持悬浮”）。【答案】，上浮。【解析】由于悬浮两者处于平衡状态，对气球和石块整体做受力分析，可得总重力=气球 受到的浮力+石块受到的浮力，所以 F 浮G 总；水温升高，气球热胀，体积变大，根据阿基米德原理，可知气球受到的浮力增加，整体受到的浮力大于总重力，整体一起上浮。