2020八年級物理下冊 第十章 浮力 10.2 阿基米德原理精講精練（含解析）（新版）新人教版

專題10.2 阿基米德原理 課前預(yù)習 1.阿基米德原理的內(nèi)容：浸在液體里的物體受到浮力的大小等于被排開的液體的_重力_。2.公式：F浮G排液gV排式中液表示液體的_密度_，V排是被物體排開的_液體_體積，g取9.8N/kg。知識點解讀與例題突破知識點1：阿基米德原理浸在液體里的物體受的浮力，大小等于物體排開的液體的重力。用公式表示為F浮= G排F浮=G排=m液g=液V排g 。阿基米德原理既適用于液體也適用于氣體?！纠}1】（2019陜西省）關(guān)于物體受到的浮力，下列說法正確的是（）A. 漂在水面上的物體比沉在水底的物體受到的浮力大B. 物體排開水的體積越大受到的浮力越大C. 物體浸在水中越深受到的浮力越大D. 物體的密度越大受到的浮力越大【答案】B【解析】A漂在水面的物體如果排開液體的體積比沉在水底的物體排開液體的體積小，那么漂在水面的物體比沉在水底的物體受到的浮力小，故A錯； B由阿基米德原理公式F浮=液gV排可知，物體排開水的體積越大受到的浮力越大，故B正確； C當物體完全浸入液體中時，V排不變，浮力不變，與沒入水中的深度無關(guān)，故C錯； D由阿基米德原理公式F浮=液gV排可知，受到的浮力與物體的密度無關(guān)，故D錯。 知識點2：阿基米德原理的應(yīng)用（1）求解浮力的大小，即F浮=液 g V排 （2）求解物體排開液體的體積的大小，即 V排 =F浮/液 g （3）求解液體的密度的大小，即液 =F浮/g V排 （4）還可以求解其它相關(guān)的物理量。比如：物體的體積，物體的密度，物體的質(zhì)量，物體的重力等?！纠}2】（2019上海）體積為2×103米3的金屬塊浸沒在水中。求金屬塊受到的浮力大小F浮。【答案】金屬塊受到的浮力為19.6N。【解析】已知金屬塊浸沒水中，排開水的體積等于金屬塊的體積，利用阿基米德原理F浮水V排g求金屬塊受到的浮力。金屬塊浸沒水中，則V排V金2×103m3，金屬塊受到的浮力：F浮水V排g1.0×103kg/m3×2×103m3×9.8N/kg19.6N。習題精練一、選擇題1（2019山東泰安）在彈簧測力計下懸掛一個金屬零件，示數(shù)是7.5N把零件浸入密度為0.8×103kg/m3的液體中，當零件的體積露出液面時，測力計的示數(shù)是6N，則金屬零件的體積是（g取10N/kg）（）A2×104m3B2.5×104m3C6×104m3D7.5×104m3【答案】B【解析】（1）金屬零件所受的浮力：F浮GF示7.5N6N1.5N，（2）由F浮液gV排得排開液體的體積：V排1.875×104m3。由題知，零件的體積露出液面，則V排（1）VV，所以金屬零件的體積：VV排×1.875×104m32.5×104m3。2（2019四川巴中）將一實心圓柱體懸掛于彈簧測力計下，物體下表面剛好與水面接觸，從此處勻速下放物體，直至浸沒（物體未與容器底接觸）的過程中，彈簧測力計示數(shù)F與物體下表面浸人水中深度h的關(guān)系如圖所示，則下列說法正確的是（）A物體重力為40NB物體浸沒時受到的浮力為15NC物體的密度為2.5×103kg/m3D物體剛好浸沒時下表面受到的液體壓強為800Pa【答案】C【解析】A由圖象可知，當h0（圓柱體沒有浸入水中），圓柱體重GF25N；故A錯誤；B當圓柱體全浸入水中時，彈簧測力計的示數(shù)F15N，圓柱體浸沒時受到的浮力為：F浮GF25N15N10N；故B錯誤；C圓柱體的質(zhì)量：m2.5kg，根據(jù)F浮水gV排可得，圓柱體的體積：VV排1×103m3，則圓柱體的密度：物2.5×103kg/m3故C正確；D由圖知，圓柱體剛浸沒時下表面所處的深度：h4cm0.04m，則圓柱體剛浸沒時下表面受到的液體壓強：pgh1×103kg/m3×10N/kg×0.04m400Pa；故D錯誤。3（2019湖南郴州）A、B是兩個不溶于水的物塊，用一根細線連接在一起，先后以兩種不同方式放入同一個裝有水的燒杯中，處于如圖甲、乙所示的靜止狀態(tài)。試判斷兩種情況下，燒杯中水面的高度h甲、h乙的大小關(guān)系為（）Ah甲h乙Bh甲h乙Ch甲h乙D無法判斷【答案】C【解析】把AB當做一個物體進行受力分析：因為漂浮，所以，甲圖物體受到的浮力：F甲GA+GB；因為漂浮，所以，乙圖物體受到的浮力：F乙GA+GB；故兩種情況下，F(xiàn)甲F乙；根據(jù)F浮水V排g可知，排開液體的體積也相同，h，所以h甲h乙二、填空題4（2019湖北宜昌）如圖是我國自主研制的首款大型水陸兩棲飛機“鯤龍AG600”，某次執(zhí)行任務(wù)時它的質(zhì)量為38t，當它停在水面上時，排開水的體積是 m3，受到的浮力為 N（g10N/kg，水1×103kg/m3）【答案】38；3.8×105?！窘馕觥慨斔Ｔ谒嫔蠒r，處于漂浮，根據(jù)漂浮條件即可求出浮力，根據(jù)F浮gV排可得排開水的體積。當飛機停在水面上時，由漂浮條件可得飛機受到的浮力：F浮Gmg38×103kg×10N/kg3.8×105N，根據(jù)F浮水gV排可得排開水的體積：V排=38m3。5.（2019天津）小明在學習“阿基米德原理”時，做了如圖所示的實驗。由圖可知物體A所受浮力為_N；由阿基米德原理可知，丙圖中彈簧測力計的示數(shù)應(yīng)為_N?！敬鸢浮?; 1.5【解析】（1）鐵塊浸沒在水中時的浮力F浮=2N-1N=1N； （2）根據(jù)阿基米德原理可知G排=F浮=1N； 由于F丙-F丁=G排，所以，F(xiàn)丙=G排+F丁=1N+0.5N=1.5N。 三、實驗探究題6（2019山東省東營）如圖所示，物理興趣小組用金屬塊研究浮力的實驗。（1）金屬塊浸沒在水中時，受到的浮力是 N。（2）比較 （填字母代號）三圖可得出結(jié)論：金屬塊受到的浮力大小與其排開液體的體積有關(guān)。（3）比較 （填字母代號）三圖可得出結(jié)論：金屬塊受到的浮力大小與其浸沒在液體中的深度無關(guān)。（4）金屬塊的密度為 kg/m3。（5）在實驗中，排除測量誤差因素的影響，興趣小組發(fā)現(xiàn)金屬塊排開水的重力明顯小于所受的浮力，請指出實驗操作中可能造成這種結(jié)果的原因： 。（6）糾正了錯誤，繼續(xù)實驗，興趣小組得出結(jié)論：物體所受浮力的大小等于它排開液體所受的重力。有同學對此結(jié)論提出質(zhì)疑，他認為僅采用浸沒的金屬塊做實驗不具備普遍性，使用漂浮的蠟塊做實驗未必遵循以上結(jié)論。針對這個質(zhì)疑，實驗室提供了如下器材：彈簧測力計、蠟塊、細線、量筒、燒杯、小木塊、小桶、輕質(zhì)塑料袋（質(zhì)量可忽略）、適量的水。請你根據(jù)需要選擇器材并設(shè)計實驗，研究使用漂浮的蠟塊做實驗是否遵循興趣小組所得出的結(jié)論。實驗器材： ；實驗步驟： ；分析與論證： ?！敬鸢浮浚?）1；（2）ABC（ABD）；（3）ACD；（4）2.7×103；（5）溢水杯沒有裝滿水；（6）實驗器材：小木塊、彈簧測力計、蠟塊、細線、小桶、水；實驗步驟：用測力計測量出空小桶的重力G桶；將木塊墊在燒杯下一側(cè)作為溢水杯用，將燒杯內(nèi)裝滿水，將蠟用細線拴好，用測力計測量出蠟塊的重力G，將蠟塊取下輕輕放入燒杯內(nèi)的水中，用小桶接排開的水，用測力計測量出空小桶的和水的總重力G桶總；分析與論證：根據(jù)漂浮的特點，蠟塊的重力G即其受到的浮力，G桶總G桶即為排開水的重力，比較G與G桶總G桶的大小，若相等，則得出使用漂浮的蠟塊做實驗遵循以上結(jié)論；否則不遵循以上結(jié)論?！窘馕觥浚?）由圖A、C（或D），金屬塊浸沒在水中時受到的浮力：F浮GF示2.7N1.7N1N；（2）研究金屬塊受到的浮力大小與其排開液體的體積有關(guān)，要控制排開液體的密度相同，B、C兩圖中物體浸入的是同種液體，液體的密度是一定的，C圖中物體排開水的體積比較大；C圖中物體受到的浮力等于：2.7N1.7N1N，B圖中物體受到的浮力等于：2.7N2.2N0.5N。由此得出：在液體的密度一定時，物體排開液體的體積變大時，物體受到的浮力就會變大，由此說明金屬塊受到的浮力大小與其排開液體的體積有關(guān)；（3）研究金屬塊受到的浮力大小與其浸沒在液體中的深度的關(guān)系，要控制排開液體的密度和體積相同，故比較 ACD三圖可得出結(jié)論：金屬塊受到的浮力大?。ù笮∠嗤┡c其浸沒在液體中的深度無關(guān)；（4）金屬塊浸沒在水中時受到的浮力：F浮1N；根據(jù)阿基米德原理，F(xiàn)浮水gV排水gV物1N；故金屬塊的密度：×水×1.0×103kg/m32.7×103kg/m3；（5）在實驗中，排除測量誤差因素的影響，興趣小組發(fā)現(xiàn)金屬塊排開水的重力明顯小于所受的浮力，可能造成這種結(jié)果的原因：溢水杯沒有裝滿水，造成溢出水的體積小于排開水的體積：（6）實驗器材：小木塊、彈簧測力計、蠟塊、細線、小桶、水；實驗步驟：用測力計測量出空小桶的重力G桶；將木塊墊在燒杯下一側(cè)作為溢水杯用，將燒杯內(nèi)裝滿水，將蠟塊用細線拴好，用測力計測量出蠟塊的重力G，將蠟塊取下輕輕放入燒杯內(nèi)的水中，用小桶接排開的水，用測力計測量出空小桶的和水的總重力G桶總；分析與論證根據(jù)漂浮的特點，蠟塊的重力G即其受到的浮力，G桶總G桶即為排開水的重力，比較G與G桶總G桶的大小，若相等，則得出使用漂浮的蠟塊做實驗遵循以上結(jié)論；否則不遵循以上結(jié)論7（2019德州）在探究“浮力的大小跟哪些因素有關(guān)”的實驗中（如圖所示），小明先用彈簧測力計測出金屬塊的重力，然后將金屬塊緩慢浸入液體中不同深度，步驟如圖B、C、D、E、F所示（液體均未溢出），并將其示數(shù)記錄在表中：實驗步驟BCDEF彈簧測力計示數(shù)/N2.22.01.71.71.9（1）分析比較實驗步驟A和，可得出：浮力大小與物體浸沒在液體中的深度無關(guān)；分析比較A、B、C、D可知：浮力大小與物體有關(guān)；分析實驗步驟A、E、F可知：浮力的大小還與有關(guān)。（2）分析實驗數(shù)據(jù)可知，F(xiàn)中液體密度（選填“大于”、“小于”或“等于”）水的密度。（3）金屬塊浸沒在水中時受到的浮力大小是N，金屬塊密度為kg/m3（水的密度水1.0×103kg/m3，g取10N/kg）【答案】（l）D、E；排開液體的體積；液體的密度；（2）小于；（3）1；2.7×l03。【解析】（1）研究物體受到的浮力大小與物體浸沒在液體中的深度關(guān)系，要控制排開液體的體積和密度相同，只改變浸沒在液體中的深度，故由ADE圖可知，物體排開液體的體積相同時，液體的密度相同，浸沒的深度不同，浮力相同，所以物體受到的浮力大小與物體浸沒在液體中的深度無關(guān)。研究物體受到的浮力大小與物體排開液體的體積關(guān)系，要控制排開液體的密度相同，由分析比較A、B、C、D可知，液體的密度相同時，物體排開液體的體積不同，浮力不同，所以物體受到的浮力大小與物體排開液體的體積有關(guān)。由分析比較A、E、F可知：圖知，排開液體的體積相同，而排開液體的密度不同，浮力大小不同，故可得出結(jié)論：物體受到的浮力大小與液體的密度有關(guān)。（2）根據(jù)稱重法可知：物塊在水中受到的浮力為：F浮GF2.7N1.7N1N；物塊在另一液體中受到的浮力為：F浮2.7N1.9N0.8N；根據(jù)阿基米德原理F浮液gV排知物體排開液體的體積相同時，密度越大，受到的浮力越大，故F中液體密度小于水的密度。（3）物塊在水中受到的浮力為：F浮GF2.7N1.7N1N；V排=104m3金屬塊的體積：VV排金屬塊的質(zhì)量：m=0.27kg金屬塊的密度：=2.7×l03kg/m38（2019福建）如圖，“驗證阿基米德原理”的實驗步驟如下：用彈簧測力計測出物體所受的重力G（圖甲）；將物體浸沒在水面恰好與溢口相平的溢水杯中，用空的小桶接從溢水杯里被物體排開的水，讀出這時測力計的示數(shù)F（圖乙）；測出接水后小桶與水所受的總重力G1（圖丙）；將小桶中的水倒出，測岀小桶所受的重力G2（圖丁）；分別計算出物體受到的浮力和排開的水所受的重力，并比較它們的大小是否相同?；卮鹣铝袉栴}：（1）物體浸沒在水中，受到水的浮力F浮 ，被排開的水所受的重力G排 。（用上述測得量的符號表示）（2）指出本實驗產(chǎn)生誤差的原因（寫出兩點）：（a） ；（b） 。（3）物體沒有完全浸沒在水中， （選填“能”或“不能”）用實驗驗證阿基米德原理?！敬鸢浮浚?）GF；G1G2；（2）（a）測力計的精度不夠，測量時測力計未保持靜止等；（b）小桶中的水未倒凈，排開的水未全部流入小桶等；（3）能?！窘馕觥浚?）根據(jù)稱重法測浮力：物體浸沒在水中，受到水的浮力：F浮GF；被排開的水所受的重力：G排G1G2；（2）實驗產(chǎn)生誤差的原因：（a）測力計的精度不夠，測量時測力計未保持靜止等；（b）小桶中的水未倒凈，排開的水未全部流入小桶等。（3）物體沒有完全浸沒在水中，按照上面的方法，能用實驗驗證阿基米德原理。四、計算題9.（2019湖南懷化）某容器放在水平桌面上.盛有足量的水，現(xiàn)將體積為1.25×10-4 m3，質(zhì)量為0.4kg的實心正方體放入水中.正方體不斷下沉.直到沉底，如圖所示。知水=1.0x103kg/m3，g=10N/kg）求：（1）正方體受到的重力的大?。唬?）正方體浸沒在水中受到的浮力的大小;（3）容器底部對正方體的支持力的大小和正方體對容器底部的壓強。【答案】見解析。【解析】（1）正方體受到的重力：G=mg=0.4kg×10N/kg=4N；（2）正方體浸沒在水中受到的浮力：F浮=水gV排=1.0x103kg/m3×10N/kg×1.25×10-4 m3=1.25N；（3）容器底部對正方體的支持力：F支=GF浮=4N1.25N=2.75N ;正方體對容器底部壓力：F=F支=2.75N ;正方體對容器底部的壓強：p=F/S=2.75N/2.5×10-3 m2=1.1×103Pa10.（2019安徽?。⒌酌娣eS3×103m2高h0.1m的鋁制圓柱體，輕輕地放入水槽中，使它靜止于水槽底部，如圖（圓柱體的底部與水槽的底部不密合），此時槽中水深h10.05m（已知鋁2.7×103kg/m3 ， 水1.0×103kg/m3 g取l0N/kg）。求： （1）水對圓柱體底部的壓強p1 （2）圓柱體受到的浮力F浮； （3）圓柱體對水槽底部的壓強p2。 【答案】見解析。【解析】（1）水的深度h10.05m， 則水對圓柱體底部的壓強：p1水gh11.0×103kg/m3×10N/kg×0.05m500Pa答：水對圓柱體底部的壓強p1500Pa（2）由圖可知，圓柱體浸在水中的體積： V排Sh13×103m2×0.05m1.5×104m3 ， 根據(jù)阿基米德原理可得，圓柱體所受的浮力：F浮水V排g1.0×103kg/m3×1.5×104m3×10N/kg1.5N答：圓柱體受到的浮力F浮1.5N（3）圓柱體的重力： G鋁m鋁g鋁V鋁g鋁Shg2.7×103kg/m3×3×103m2×0.1m×10N/kg8.1N；圓柱體靜止于水槽底部，由力的平衡條件可知圓柱體對水槽底部的壓力：F壓G鋁F浮8.1N1.5N6.6N，則圓柱體對水槽底部的壓強：pF壓/S2.2×103Pa答：圓柱體對水槽底部的壓強p22.2×103Pa11（2019北京）將物塊豎直掛在彈簧測力計下，在空氣中靜止時彈簧測力計的示數(shù)F12.6N將物塊的一部分浸在水中，靜止時彈簧測力計的示數(shù)F21.8N，如圖所示，已知水的密度1.0×103kg/m3，g取10N/kg。求：（1）物塊受到的浮力；（2）物塊浸在水中的體積?！敬鸢浮浚?）物塊受到的浮力為0.8N；（2）物塊浸在水中的體積為8×105m3?！窘馕觥浚?）由稱重法可得物塊受到的浮力：F浮F1F22.6N1.8N0.8N；（2）由F浮水gV排可得，物塊浸在水中的體積：V排8×105m3。11