浮力专题2阿基米德原理Word文档格式.docx

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D.盐水的密度为

二．实验探究题

6.为了验证阿基米德原理，小明在一只塑料袋（塑料袋很轻很薄）中装入大半袋水，用弹簧测力计测出盛有水的塑料袋所受重力的大小。

再将塑料袋慢慢浸入水中，观察到测力计的示数变，说明盛水的塑料袋排开越大，受到的浮力越大。

继续将塑

料袋慢慢浸入水中，当观察到现象时，弹簧测力计的示数为零，由此验证了阿基

米德原理。

小华准备将塑料袋装满水做同样的实验，操作时发现，塑料袋尚未完全浸入水中弹簧测力计的示数已为零，这是原故。

7.小金在做“验证阿基米德原理”的实验中，用弹簧测力计、小石块、溢杯、小桶等进行操作，用图（a）所示的溢杯和小桶收集石块排开的水，实验过程分别如图（b）、（c）、（d）、

（e）所示。

（1）图（a）中对溢杯内的水量有何要求？

。

（2）将石块从水面上方某一高度处缓缓下降，使其逐渐浸入水中直至刚好完全浸没，整个过程中弹簧测力计的示数如何变化？

（3）若图中四个测量值F1、F2、F3、F4满足关系式，阿基米德原理将得到验证。

三．计算题（共2小题）

8.如图所示，盛有水的柱形平底薄壁容器放在水平桌面上，木块A放在水中后处于漂浮状态，此时A浸在水中的体积为1.5×

10﹣4m3，容器中水深为10cm。

g取10N/kg，水的密度为1.0×

103kg/m3，求：

（1）木块A受到的浮力；

（2）放入木块A后水对容器底部的压强。

9.如图甲所示，拉力F通过滑轮组，将正方体金属块从水中匀速拉出至水面上方一定高度处。

图乙是拉力F随时间t变化的关系图象。

不计动滑轮的重力、摩擦及水和空气对金属块的阻力，g＝10N/kg，求：

（1）金属块完全浸没在水中时受到的浮力大小；

（2）金属块的密度；

（3）如果直接将金属块平放在水平地面上，它对地面的压强大小。

参考答案与试题解析

一．选择题（共5小题）

【分析】

（1）判断物体的状态；

（2）根据F浮＝ρ液gV排的变形公式判断浮力的变化。

【解答】解：

放下花盆后，花盆缓慢下沉，下沉过程并不是匀速，所以下沉过程中花盆受力不平衡，浮力不等于重力；

因为花盆上面有孔，所以花盆的内外都是有水的，花盆实际的排水体积就是花盆的壁浸入水中部分的体积，在花盆完全浸没之前，随着花盆下沉，花盆的排水体积越来越大，故液面高度上升；

又根据F浮＝ρ液gV排可知，在液体密度一定时，排开水的体积越大，受到的浮力越大。

故选：

C。

【点评】本题考查物体浮沉条件的应用以及阿基米德原理的应用，关键是浮力公式的灵活应用。

A．①比②大B．②比①大C．③最小D．②③一样大

【分析】由于鸭子漂浮，受到的浮力F浮＝G排＝G鸭，放入鸭子后排开液体的重力等于鸭子的重力；

据此分别比较玻璃缸中漂浮鸭子时与只装满液体时的总重大小关系即可。

（1）缸①装满了水，放到台秤上称量时，台秤受到的压力大小等于水和缸的总重力，缸②中，因为鸭子漂浮，所以由漂浮条件和阿基米德原理可得：

F浮＝G排＝G鸭，

即：

放入鸭子后排开水的重力等于鸭子的重力，

所以缸①和②的总重相同，则放到台秤上称量时，①和②的台秤示数相等，故AB错误；

（2）由于缸③装满了酒精且漂浮着一只大鸭子，由漂浮条件和阿基米德原理可得：

F浮′

＝G排′＝G鸭′，

所以缸③中酒精和大鸭子的总重与只装满酒精时酒精的重力相同；

由于三个玻璃缸完全相同，酒精的密度小于水的密度，

则根据G＝mg＝ρgV可知，只装满酒精时酒精的重力小于只装满水时水的重力；

所以，缸③中缸、酒精和大鸭子的总重最小，放到台秤上称量时，③的台秤示数最小，故C正确，D错误。

【点评】本题考查了物体漂浮条件、阿基米德原理的应用，要求认真审题，灵活应用相关公式，是易错题！

3.如图所示，放置于水平桌面上的台秤，其中央有一个盛水平底柱形烧杯，现将弹簧测力计下端吊着的实心铝块逐渐浸入，直至刚浸没于水中（不接触容器，无水溢出）在此过程中，下列说法正确的是（）

A．弹簧测力计的示数逐渐减小，台秤的示数不变B．水对烧杯底部的压强变大，台秤的示数逐渐变小C．水对杯底增加的压力等于铝块浮力的变化量

D．浮力逐渐变大，台秤对水平桌面的压强不变

（1）分别对铝块、烧杯及水受力分析，根据力的平衡条件得出弹簧测力计示数和台秤示数的表达式，再根据阿基米德原理即可判断铝块逐渐浸入台秤上盛有水的烧杯中、直至刚没入水中两者示数的变化。

（2）在该过程中，无水溢出，根据深度变化，利用p＝ρgh判断烧杯底部受到的压强变化；

（3）根据阿基米德原理和力的作用的相互性分析水对杯底的压力变化量与木块浮力的变化量的关系；

（4）根据物体间力的作用是相互的分析解答。

（1）对铝块进行受力分析：

铝块受竖直向下的重力、竖直向上弹簧测力计的拉力和浮力，由力的平衡条件得：

G铝＝F+F浮，

则弹簧测力计的示数（即拉力）：

F＝G铝﹣F浮，

在铝块完全浸没前，V排逐渐增大，F浮逐渐增大，弹簧测力计的示数F逐渐减小；

对烧杯及水进行受力分析：

烧杯及水受竖直向下的重力，铝块向下的压力F压＝F浮，台秤的支持力FN，

由力的平衡条件可得，台秤的支持力：

FN＝G+F压，

在铝块完全浸没前，V排逐渐增大，F压＝F浮逐渐增大，FN逐渐变大，则台秤所受压力增大，台秤的示数增大，故AB错误；

（2）在该过程中无水溢出烧杯，则水的深度变大，根据p＝ρgh可知：

烧杯底部受到的压强增大；

（3）实心铝块逐渐浸入水中，直至刚浸没于水中，浮力逐渐增加，因为力的作用是相互的，物体对水的压力逐渐增加，所以水对杯底的压力变化量等于铝块浮力的变化量，故C正确；

（4）浮力逐渐增加，因为力的作用是相互的，物体对水的压力逐渐增加，所以水对杯底的压力逐渐增加，烧杯对台秤的压力逐渐增加，台秤对水平桌面的压力也增加，根据p

＝

知，台秤对水平桌面的压强增加，故D错误。

【点评】题考查了阿基米德原理、物体浮沉条件及其应用、力的作用的相互性等知识点，

综合性较强，难度较大。

4.

取一根长为15cm、内部横截面积为1cm2的直筒塑料管，质量为2g，底部未扎上橡皮膜，塑料管直接直立漂浮于水中，进入的深度为12cm，在底部扎上橡皮膜后（橡皮膜的质量忽略不计），再次把塑料管直立漂浮于水中。

A.装有酒精的塑料管受到的浮力大小为0.1N

（1）物体漂浮浮力等于重力，利用G＝mg求出重力，可得浮力；

（2）橡皮膜受到的压力等于酒精的重力，利用G＝mg求出，再根据公式p＝

计算压强；

（3）橡皮膜恰好变平，说明橡皮膜上下压强相等，利用分别p＝ρgh求出水和酒精深度，即可求出管内外的液面差；

（4）液体压强随着深度的增加而增大。

酒精酒精酒精

A、m＝ρV＝ρSh＝0.8×

103kg/m3×

1×

10﹣4m2×

0.12m＝0.0096kg；

塑料管和酒精的总重力：

G＝（m管+m酒精）g＝（0.002kg+0.0096kg）×

10N/kg＝0.116N，由题知，装有酒精的塑料管在水中漂浮，则受到的浮力：

F浮＝G＝0.116N．故A错误；

B、橡皮膜受到酒精的压力：

F＝G酒精＝m酒精g＝0.0096kg×

10N/kg＝0.096N，

所以酒精对橡皮膜的压强p＝

＝960Pa；

橡皮膜恰好变平，说明橡皮膜上下受到压强相等，则水对塑料管底部橡皮膜产生的压强也为960Pa，故B错误；

C、根据p＝ρgh可得，橡皮膜处水的深度：

h水＝

＝＝

0.096m＝9.6cm；

酒精的深度：

h酒精＝

＝＝0.12m＝12m，则管内外的液面高度差△h＝h酒精﹣h水＝12cm﹣9.6cm＝2.4cm。

故C正确；

D、将放入水中的塑料管继续向下压时，橡皮膜处水的深度增加，受到水向上的压强变大，

而酒精对橡皮膜向下的压强不变，故橡皮膜会向上凸（即向内凸），故D错误。

【点评】此题考查液体压强公式、物体浮沉条件及其应用。

解答此题的关键是抓住题目中的隐含条件：

橡皮膜恰好变平，说明橡皮膜上下压强相等。

（1）用弹簧测力计在空气可以测量物体的重力，根据弹簧测力计的分度值读出弹簧测力计在不同情况下的示数，然后根据F浮＝G﹣F示即可求出物体在不同情况下受到的浮力；

（2）根据F浮＝ρ水gV排的变形公式求出排开水的体积，即为物体A的体积。

A、由图可知，物体的重力：

G＝F；

物体浸没在水中时弹簧测力计的示数：

F示1＝F1，则物体A在水中受到的浮力：

F浮＝G﹣F示1＝F﹣F1，故A正确；

B、物体A浸没在水中时，V＝V排，由F浮＝ρ水gV排可得，物体A的体积为：

V＝V排＝

，故B正确；

C、物体A的质量：

m＝

，

物体A的密度为：

ρA＝

＝＝

，故C正确；

D、由图可知，物体A在盐水中受到的浮力：

F浮′＝G﹣F示2＝F﹣F2，

因为ρ盐水gV排＝F﹣F2，所以盐水的密度为：

ρ盐水＝

＝＝

，故D错误。

D。

【点评】本题考查了称重法求浮力，以及求物体的密度、液体的密度，综合题。

二．填空题（共1小题）

再将塑料袋慢慢浸入水中，观察到测力计的示数变小，说明盛水的塑料袋排开水的体积越大，受到的浮力越大。

继续

将塑料袋慢慢浸入水中，当观察到袋内水面与烧杯中的水面相平的现象时，弹簧测

力计的示数为零，由此验证了阿基米德原理。

小华准备将塑料袋装满水做同样的实验，操作时发现，塑料袋尚未完全浸入水中弹簧测力计的示数已为零，这是塑料袋接触到

容器底原故。

（1）在塑料袋慢慢浸入水的过程中（袋内水面与烧杯中的水面相平之前），

由于塑料袋排开水的体积增大，根据F浮＝ρ水gV排可知水对塑料袋的浮力F浮

增大；

弹簧测力计的示数F′＝G﹣F浮，由于G不变、F浮增大，则弹簧测力计的示数将变小；

当袋内水面与烧杯中的水面相平时，排开水的体积等于袋内水的体积，即V排＝V水，则排开水的重力等于袋内水的重力，即：

G排＝G水，

此时测力计的示数为零（F示＝0），根据称重法测浮力可得塑料袋所受的浮力：

F浮＝G水；

综上分析可得，F浮＝G排，由此验证了阿基米德原理。

（2）将塑料袋装满水做同样的实验，塑料袋尚未完全浸入水中弹簧测力计的示数已为零，说明袋内水面与烧杯中的水面相平，由于塑料袋尚未完全浸人水中，所以可能是烧杯里水太少，塑料袋接触到容器底引起的。

故答案为：

小；

水的体积；

袋内水面与烧杯中的水面相平的；

塑料袋接触到容器底。

【点

三．实验探究题（共1小题）

（e）

所示。

溢杯内应盛满水。

逐渐变小。

（3）若图中四个测量值F1、F2、F3、F4满足关系式F2﹣F3＝F4﹣F1，阿基米德原理

将得到验证。

（1）图（a）中若溢杯内未盛满水，则测得排开水的重力会偏小，会影响验证结果；

所以溢杯内应盛满水；

（2）石块逐渐浸入水中直至刚好完全浸没，此过程中石块排开水的体积变大，根据F浮

＝ρ液gV排可知，石块受到的浮力变大，根据F拉＝G﹣F浮可知，弹簧测力计示数逐渐变小；

（3）由图可知，图c测出了石块的重力，图d测出了石块浸在液体中时测力计的拉力，图b测出了空桶的重力，图e测出了桶和石块排开液体的总重力；

则物体浸入液体时受到的浮力为F2﹣F3，物体排开液体的重力为F4﹣F1，

如果F2﹣F3＝F4﹣F1时，即物体浸在液体中受到的浮力等于物体排开液体的重力，则阿基米德原理就成立。

（1）溢杯内应盛满水；

（2）逐渐变小；

（3）F2﹣F3＝F4﹣F1。

【点评】本题是验证阿基米德原理实验，充分考查了学生对基础知识的掌握程度，关键是掌握阿基米德原理的内容。

四．计算题（共2小题）

（1）知道A浸在水中的体积，根据F浮＝ρ液gV排求出木块A受到的浮力；

（2）知道容器中水深，根据p＝ρgh求出放入木块A后水对容器底部的压强。

（1）木块A受到的浮力：

浮水排

F＝ρgV＝1.0×

10N/kg×

1.5×

10﹣4m3＝1.5N；

（2）放入木块A后水对容器底部的压强：

p＝ρ水gh＝1.0×

0.1m＝1000Pa。

答：

（1）木块A受到的浮力为1.5N；

（2）放入木块A后水对容器底部的压强为1000Pa。

【点评】此题考查了阿基米德原理和液体压强计算公式的应用，计算环节不复杂，难度不大。

（1）由甲图可知，n＝2，不计动滑轮的重力、摩擦及水和空气对金属块的阻力，F＝

G，

当金属块完全露出液面后，金属块不受浮力，此时拉力等于重力，即为图中的t2﹣t3时刻，

从乙图可知，该金属块重力为：

G＝2F＝2×

108N＝216N，当金属块未露出液面时，即为图中的0﹣t1时刻，

则2F′+F浮＝G，

所以金属块完全浸没在水中时受到的浮力：

F浮＝G﹣2F′＝216N﹣2×

68N＝80N；

（2）根据F浮＝ρgV排可得，金属块排开水的体积：

V排＝

＝

＝8×

10﹣3m3，

排

金属块完全浸没在水中，则金属块的体积V＝V＝8×

则根据G＝mg、ρ＝

可得，金属块的密度为：

ρ金＝

＝＝2.7

×

103kg/m3。

（3）金属块的边长a＝

＝0.2m，则受力面积S＝a2＝（0.2m）2＝0.04m2，

金属块平放在水平地面时对地面的压强：

p＝

＝5.4×

103Pa。

（1）金属块完全浸没在水中时受到的浮力80N；

（2）金属块的密度2.7×

103kg/m3；

（3）如果直接将金属块平放在水平地面上，它对地面的压强5.4×

【点评】本题考查了重力、浮力、质量、密度、压强的计算以及阿基米德原理，关键是公式和公式变形的应用，难点是通过图乙确定金属块的重力及绳子受到的拉力、会用称重法计算出金属块受到的浮力。