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第八講　浮力 課時1 阿基米德原理 命題點　　　 1. (xx長沙31題6分)小王為研究浸在液體中的物體所受浮力的規(guī)律，做了如圖所示的實驗，分析比較圖中有關數(shù)據(jù)可知：物體所受浮力的大小與物體浸沒在液體中的深度________(選填“有關”或“無關”)，物體浸沒時受到的浮力為________N．物體的體積為________m3.(ρ水＝1.0103 kg/m3，取g＝10 N/kg) 第1題圖 2. (xx長沙32題6分)今年“五一”節(jié)期間，小昭和媽媽到無錫旅游，買了一只宜興茶壺．她聽說宜興茶壺是用宜興特有的泥土制成的，就想利用所學的物理知識測出這種泥土的密度．她用天平分別測得壺蓋的質(zhì)量為44.4 g，空茶壺的總質(zhì)量為158 g，裝滿水后其總質(zhì)量為650 g，然后再把壺蓋浸沒在盛滿水的溢水杯中，測得溢出的水的質(zhì)量是14.8 g．已知茶壺底與水平桌面的接觸面積是60 cm2.則壺蓋在溢水杯中受到的浮力是________N，茶壺裝水前、后對桌面的壓強之差是________Pa，制成茶壺的泥土密度是________kg/m3.(ρ水＝1.0103 kg/m3，取g＝10 N/kg) 3. (xx長沙32題6分)“背漂”是兒童練習游泳時常佩戴的一種救生裝置．某科技小組的同學為測量背漂浸沒在水中時的浮力，進行了如下實驗：在底部裝有定滑輪的圓臺形容器中加入適量的水后，再靜放在水平臺秤上(如圖甲)，臺秤的示數(shù)m1為6 kg.然后把質(zhì)地均勻的長方體背漂浸入水中，用一輕質(zhì)的細線通過定滑輪緩慢地將背漂拉入水中，拉力F的方向始終豎直向上，當背漂的一半體積浸入水中時(如圖乙)，臺秤的示數(shù)m2為5 kg，當背漂的全部體積浸沒在水中，臺秤的示數(shù)m3與m2相比變化了2 kg，則(不考慮滑輪的摩擦，在整個過程中水始終沒有溢出，背漂不吸水、不變形，且未與容器接觸，取g＝10 N/kg，ρ水＝1.0103 kg/m3)． 第3題圖 (1)容器、水和滑輪的總重力為________N； (2)臺秤的示數(shù)m3為________kg； (3)為確保兒童游泳時的安全，穿上這種背漂的兒童至少把頭部露出水面，若兒童頭部的體積占人體總體積的十分之一，兒童的密度取1.08103 kg/m3，則穿著此背漂游泳的兒童體重不能超過________kg(結(jié)果保留整數(shù))． 4. [xx長沙38(2)(3)題4分]中國第一艘航母——“遼寧艦”已于xx年10月正式服役，其最大吃水深度為10.5 m(指最底部到水面的豎直距離)，排水量達6.7104 t，艦載機50余架，它將為保衛(wèi)我國領土領海發(fā)揮重要的作用．(取ρ海水＝1.0103 kg/m3，g＝10 N/kg) (2)當“遼寧艦”達到最大吃水深度時，其底部受到海水的壓強為多大？ (3)當一架質(zhì)量為20 t的艦載機起飛后，航母排開海水的體積減小了多少？ 第4題圖 考向拓展 考向拓展圖 如圖所示，在一個底面積為150 cm2的足夠深的柱形容器內(nèi)裝有一定量的水．將一個長10 cm，橫截面積為50 cm2的圓柱形實心塑料塊掛于彈簧秤上，當?shù)酌鎰偤媒佑|水面時，彈簧秤(0刻度線與1 N刻度線之間的間隔為1 cm)示數(shù)為4 N，則該實心塑料塊的密度為________kg/m3；現(xiàn)往容器里緩緩加水，當彈簧秤示數(shù)為3 N時，容器底部壓強比原來增大________Pa；當總的加水量為700 cm3時，實心塑料塊所受浮力為________N.　 答案 1. 無關　2　210－4　【解析】第3和第4幅圖中，物體浸沒在同種液體的不同深度中，彈簧測力計示數(shù)相等，則說明浮力的大小與物體浸沒在液體中的深度無關；浮力是指液體對物體向上的托力，物體重力為3 N，其全部浸沒在液體中時，彈簧測力計的示數(shù)為1 N，則物體受到的浮力F?。紾－F＝3 N－1 N＝2 N；由F?。溅裧V排可得，該物體的體積為V＝V排＝＝＝210－4 m3. 2. 0.148　820　3103　【解析】壺蓋受到的浮力F?。紾排＝mg＝0.014 8 kg10 N/kg＝0.148 N；(2)裝水前、后茶壺對桌面的壓強之差Δp＝＝＝＝820 Pa；(3)由F浮＝ρ水gV得，壺蓋的體積V＝＝＝0.14810－4 m3，制成壺蓋泥土的密度ρ＝＝≈3103 kg/m3. 3. 60　 3　 21(或20)　【解析】(1)由公式G＝m1g＝6 kg10 N/kg＝60 N；(2)如解圖，當背漂全浸入水中后，所受浮力增大，則拉力增大，將容器、滑輪、水、“背漂”看作整體，整體受到的向上的支持力減小，則臺秤的示數(shù)減小為m3＝5 kg－2 kg＝3 kg；(3)當背漂的一半浸入水中時受到浮力F浮，由力的平衡有60 N＋ G漂－(F?。璆漂)＝50 N…… ①，當背漂全部浸入水中時，60 N＋ G漂－(2F浮－G漂)＝30 N……②，由 ①②兩式解得F浮＝20 N，G漂＝5 N；兒童游泳時漂浮，F(xiàn)浮＝G總，浮力最大(背漂浸沒，兒童剛好露出頭部)時，兒童體重可達最大，且F?。紾排，所以有G漂＋ G人＝F浮漂＋F浮人，即5 N＋m人10 N/kg＝40 N＋1103 kg/m310 N/kg，則有m人≈21 kg. 第3題解圖 4. 解：(2)當“遼寧艦”達到最大吃水深度時，即h＝10.5 m，根據(jù)液體壓強計算公式得：p＝ρ海水g h＝1.0103 kg/m310 N/kg10.5 m＝1.05105 Pa (3)因為航母漂浮在海面上，當艦載機起飛后，浮力就減小了，減小的浮力等于起飛的飛機的重力，F(xiàn)?。紾＝mg＝20103 kg10 N/kg＝2105 N．根據(jù)阿基米德原理的變形公式可以計算出減小的體積V＝V排＝＝＝20 m3 【考向拓展】 0．8103　300　2 【解析】當塑料塊底面剛好接觸水面時，彈簧秤示數(shù)為4 N，可以知道塑料塊的重力G＝4 N，m＝＝＝0.4 kg，體積V＝10 cm50 cm2＝500 cm3＝510－4 m3， 塑料塊的密度為：ρ＝＝＝0.8103 kg/m3； 當彈簧秤的示數(shù)為F示＝3 N時，塑料塊受到的浮力F?。紾－F示＝4 N－3 N＝1 N， 因為F?。溅阉甮V排，所以塑料塊浸入水中的體積為： V排＝＝＝110－4 m3＝100 cm3； 則塑料塊浸入水中的深度為：h＝＝＝2 cm， 彈簧秤示數(shù)減小1 N，因此彈簧縮短1 cm， 兩種情況下的高度之和就是水面變化的高度，即Δh＝2 cm＋1 cm＝3 cm； 容器底部所受壓強增大為：Δp＝ρgΔh＝1.0103 kg/m310 N/kg310－2 m＝300 Pa； 加水時，浮力增大，塑料塊上升，彈簧秤的拉力減?。挥捎贔拉＋F?。紾物，所以，在加水過程中，塑料塊受到的浮力等于減小的拉力． 當總的加水量為700 cm3時，設塑料塊浸入水中的深度為h1，彈簧縮短的長度為L(塑料塊上升的距離為L)， 因為彈簧秤示數(shù)減小1 N，彈簧縮短1 cm＝0.01 m，所以減小的拉力為100 L， 又塑料塊受到的浮力等于減小的拉力，所以有ρ水gS物h1＝100 L， 則L＝ ＝＝0.5h1， 關于塑料塊浸入的深度h1、彈簧縮短的長度L和水面升高的高度Δh的關系如解圖所示，它們的關系為： 考向拓展解圖 Δh＝h1＋L＝h1＋0.5h1＝1.5h1， 由解圖可知，加水的體積為： V加水＝S容Δh－V排＝S容1.5h1－S物h1＝(1.5S容－S物)h1 ＝(1.5150 cm2－50 cm2)h1＝700 cm3. 解得：h1＝4 cm.所以，此時塑料塊受到的浮力為： F浮＝ρ水gS物h1＝1.0103 kg/m310 N/kg5010－4 m20.04 m＝2 N.