【学习要求】

1.通过实验，认识浮力.探究浮力的大小与哪些因素有关.

2.知道阿基米德原理.

3.会运用物体的浮沉条件说明生产、生活中的一些现象.

【知识网络】

【知识要点】

1.浮力

浸在液体（或气体）中的物体受到的液体（或气体）向上托的力叫做浮力.浮力总是竖直向上的.

2.浮力的大小

（1）阿基米德原理：浸在液体里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于被物体排开的液体受到的重力.阿基米德原理也适用于气体，物体在气体中所受浮力的大小，等于被物体排开的气体受到的重力.即

F浮=G排.

（2）当物体完全浸没在液体中时，所受浮力的大小与浸没的深度无关.

3.物体的浮沉条件

浸没在液体中的物体，如果受到的浮力大于它的重力，物体就上浮；如果浮力小于它的重力，物体就下沉；如果浮力等于它的重力，物体就可以停留在液体里任何深度的地方.

对于密度均匀分布的物体，当物体全部浸没在液体中时，由浮沉条件可知：

（1）若ρ液＜ρ物，则F浮＜G物，物体下沉.

（2）若ρ液=ρ物，则F浮=G物，物体可以停留在液体里任何深度的地方，即物体悬浮.

（3）若ρ液＞ρ物，则F浮＞G物，物体上浮.

当物体上升逐渐露出水面时，排开液体的体积逐渐减小，浮力逐渐减小，直到浮力等于物体所受的重力时物体就漂浮在液面上.所以，物体漂浮在液面的条件是物体受到的浮力等于物体受到的重力.

轮船等是利用物体漂浮在液面的条件工作的.潜水艇和气球等都是利用物体的浮沉条件工作的.

4.浮力大小的计算

（1）根据阿基米德原理计算：F浮=G排.

（2）由称重法，若已知物体在空气中的称重为G，物体浸没在液体中的称重为G′，则

F浮=G-G′.

（3）由物体漂浮或悬浮时力的平衡条件计算，得

F浮=G物.

【典型例题】

图　5-8

例1　小明在家探究鸡蛋受到的浮力大小与哪些因素有关，如图5-8所示.请仔细观察图示，并回答下列问题：

（1）由图（a）、（b）可知，鸡蛋在水中受到的浮力大小为__________N.

（2）根据图（b）、（c）所示两实验，他就得出鸡蛋受到的浮力大小与液体的密度有关，你认为对吗？

答：__________，理由是：___________________________.

（3）在图5-8所示的实验中，你还可以观察到什么现象？

答：_______________________________________________.

点拨　本题以探究影响浮力大小的因素实验为背景，旨在考查学生对称重法的理解，考查学生对实验方案的评估能力和观察能力.

例2　小明为了探究物体在水中不同深度所受浮力的变化情况，如图5-9（a）所示，将一挂在弹簧测力计下的圆柱体金属块缓慢浸入水中（水足够深），在圆柱体接触容器底之前，分别记录下圆柱体下表面所处的不同深度h和弹簧测力计相应的示数F，实验数据如下表：

（1）分析表中实验数据，可以得出物重为________N，第4次实验时，物体受到的浮力为________N.

（2）分析表中第1次到第5次数据，说明：_____________________________________.

（3）分析表中第6次到第7次数据，说明：_____________________________________.

（4）图5-9（b）中能正确反映弹簧测力计的示数F和圆柱体下表面到水面距离h关系的图像是（　　）.

图　5-9

点拨　本题呈现的是一个典型的探究实验，呈现形式有表格，有图像，既要求同学能在理解文字说明的基础上看懂表格和图像，又要求其对数据间的关系和图像的物理意义进行分析和判断.试题考查的知识全面，是一道较好的考查“过程和方法”的试题.

图　5-10

例3　如图5-10所示，在探究“物体浮沉条件”的实验中，小明将体积相同的甲、乙两个物体浸没在水中，发现甲物体在水中下沉，乙物体在水中上浮.

小明提出如下两个猜想：

猜想一：浸没在水中的物体，受到的重力大于浮力时下沉.

猜想二：浸没在水中的物体，受到的重力小于浮力时上浮.

为了验证上述猜想二是否正确，小明选用弹簧测力计为测量工具.在没有其他测量工具的情况下，请你完成实验方案设计.

（1）写出实验步骤，并写出所需测量的物理量（用符号表示）.

（2）根据所需测量的物理量，写出判断依据.

点拨　本题以探究“物体浮沉条件”的实验为背景，着重考查学生知识的灵活运用能力和实验方案的设计能力.

例4　一位初中生游泳时发现，在身体完全不动的情况下几乎能悬浮在水中，那么他在空气中（空气密度为1.29kg/m3）所受的浮力最接近于（　　）.

A.65N　　B.6.5N　　C.0.65N　　D.0.065N

点拨　本题属于物理估算题，它着重考查估测能力.面对这类题型，确有一部分同学存在不知从何着手解题的困惑，实际上解这类题是有一定规律可循的.求解物理估算题的出发点是日常生活经验，通过运用跟题意相关的物理知识及挖掘题目所给出的隐含条件，一般都能求出答案（估计值）.

例5　将质量是500g、体积是800cm3的物体浸入足够多的水中，静止后物体所受的浮力大小是________N；将质量是800g、体积是500cm3的物体浸入足够多的水中，静止后物体所受的浮力大小是________N.

点拨　物体浸在液体中的最终状态有漂浮、悬浮和下沉，处于不同的状态的物体所受的浮力可用不同的关系式进行求解.该题并未直接告知物体的浮沉，所以解题之前要先根据浮沉条件判断物体的最终状态，选择正确的关系式进行计算.

【例题解析】

例1：（1）0.5N.　（2）不对.　图5-8（b）、（c）所示实验中没有控制鸡蛋排开液体的体积相同.　（3）浸没在水（或盐水）中的鸡蛋看似比在空气中的大（本题属开放题，答案合理均可）.

例2：（1）观察第1次的实验数据，可知圆柱体在空气中时弹簧测力计的示数为6.75N，故其物重为6.75N；观察第4次的实验数据，可知这时弹簧测力计示数为5.25N，故浮力F浮=6.75N-5.25N=1.5N.　（2）物体受到浮力的大小随着排开液体体积的增大而增大.　（3）浸没在液体中的物体，它所受到浮力的大小与深度无关.　（4）弹簧测力计的示数先减小、后保持不变，故应选B.

例3：（1）用弹簧测力计测出乙物体的重G1；用弹簧测力计测出甲物体的重G2；甲物体浸没在水中时，读出弹簧测力计的示数F.　（2）若满足G1小于G2-F，即可验证猜想二是正确的.

例4：由于阿基米德原理也适用于气体，初中学生在空气中排开空气的体积等于初中学生的体积（V排=V人），所以有

F浮=G排空气=ρ空气gV人.

由于空气的密度ρ空气=1.29kg/m3，g=9.8N/kg，因此求解本题的关键是求出初中学生的体积V人.若初中学生的质量及密度可估测出，则运用密度公式可求得V人.根据日常生活经验，可估计出初中学生的质量m人=50kg.又根据日常生活中人在水中可浮可沉的事实，可估计出人的密度跟水的密度差不多，有ρ人=ρ水=103kg/m3.

所以初中学生在空气中所受到的浮力为

因此本题的正确选项是C.

例5：5　5.

自我评估

一、填空题

1.体积为100cm3的实心铁球浸没在水中，铁球受到的浮力为________N，浮力的方向是__________的.（g取10N/kg）

2.重为3×105N的飞艇静止在空中，飞艇受到的浮力大小为______N，方向______.

3.将一实心物体挂在弹簧测力计上，待其静止时弹簧测力计的示数为7.2N.当把物体的三分之一浸在水中时，弹簧测力计的示数变为5.2N，此时物体受到的浮力为________N.若把该物体放入密度为1.5×103kg/m3且足够多的另一液体中待其稳定时，物体所受的浮力为________N.（g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）(www.daowen.com)

4.把重为5N、密度为0.9×103kg/m3的实心物体投入水中.当物体静止时处于________（选填“漂浮”“悬浮”或“沉底”）状态，此时物体所受的浮力大小为________N，物体排开水的重力为________N.

5.2011年5月22日，水下考古破解“南澳Ⅰ号”之谜工作在南海全面展开.在潜水员完全浸没水中并继续下潜的过程中，海水对潜水员的压强将__________（选填“变大”“变小”或“不变”），潜水员受到的浮力将__________（选填“变大”“变小”或“不变”）.

6.将一物块A轻轻放入盛满水的大烧杯中，A静止后，有72g的水溢出；再将其轻轻放入盛满酒精的大烧杯中，A静止后，有64g的酒精溢出.则A在水中静止时受到的浮力为_________N，A的体积是__________cm3.（酒精的密度是0.8×103kg/m3，g取10N/kg）

二、选择题

7.将空矿泉水瓶慢慢压入水中，直到完全浸没.下列对矿泉水瓶受到水的浮力的分析，不正确的是（　　）.

A.矿泉水瓶受到水对它的浮力

B.浮力的方向竖直向上

C.排开水的体积越大，受到的浮力越大

D.浸没后压入越深，受到的浮力越大

8.将小铁块和小木块放入一盆水中，结果发现木块浮在水面上，铁块沉入水底，就此现象，下列分析正确的是（　　）.

A.木块受到浮力，铁块不受浮力

B.铁块沉入水底，所受浮力一定小于自身的重力

C.木块受到的浮力一定大于铁块所受的浮力

D.木块浮在水面上，所受浮力大于自身的重力

9.研究发现，同一物体在地球的不同纬度所受的重力不同，物体越靠近赤道，所受重力越小；越靠近地球两极，所受重力越大.一艘军舰从我国青岛港出发，前往位于赤道附近的亚丁湾执行护航任务，若海水密度及舰艇质量不变，比较两地，则该舰艇（　　）.

A.在亚丁湾所受浮力较小　　B.在亚丁湾所受浮力较大

C.在两处所受浮力相等　　D.在亚丁湾所排开海水的重力较大

10.把一个质量为30g、体积为50cm3的物块轻放入盛满水的烧杯中，当物块静止时，下列说法正确的是（　　）.

A.溢出水的质量为30g，水对杯底的压强变大

B.溢出水的质量为30g，水对杯底的压强不变

C.溢出水的质量为50g，水对杯底的压强变大

D.溢出水的质量为50g，水对杯底的压强不变

11.小明看到鸡蛋浮在盐水面上，如图5-11所示，他沿杯壁缓慢加入清水的过程中，鸡蛋受到的浮力F随时间t的变化图像可能是下图中的（　　）.

图　5-11

图　5-12

12.小明在一支铅笔的下端粘上一块橡皮泥，将它分别置于甲、乙两杯液体中，观察到铅笔静止时的情形如图5-12所示，下列说法正确的是（　　）.

A.甲杯液体的密度较大

B.乙杯液体的密度较大

C.铅笔在甲杯液体中受到的浮力较大

D.铅笔在乙杯液体中受到的浮力较大

图　5-13

13.弹簧测力计下挂一长方形物体，将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降，然后将其逐渐浸入水中，如图5-13（a）所示.如图5-13（b）所示为弹簧测力计示数F与物体下降高度h变化关系的图像，则下列说法中正确的是（　　）.

A.物体的体积是500cm3

B.物体受到的最大浮力是3N

C.物体的密度是2.25×103kg/m3

D.物体刚浸没时下表面受到的水的压力是9N

图　5-14

14.打捞江底的沉船，下面措施中不合理的是（　　）.

A.使沉船与水底淤泥尽量分离

B.将沉船切割分段分别拉起来

C.清除船体中的泥沙，使船变轻

D.将浮筒与船绑在一起，再排出浮筒内的水

15.某同学制作了如图5-14所示的潜水艇模型，下列说法错误的是（　　）.

A.潜艇模型是通过改变潜艇的重力实现沉浮的

B.向内推注射器活塞，水会被压入试管中，可实现潜艇下沉

C.向外拉注射器活塞，试管内水量适当时，可实现潜艇悬浮

D.潜艇模型的试管上绕些铁丝，可保持试管稳定

三、实验题

16.下面是小明“探究物体漂浮在液面的条件”的实验步骤，其顺序是打乱的.

A.测出试管和沙子的重力；

B.把适量的沙子放入试管；

C.向量筒里注入适量的水，记下液面到达的刻度；

D.把装沙子的试管放在量筒的水里，使试管能竖直地浮在水里，记下液面到达的刻度；

E.比较装沙子的试管所受重力和浮力的大小；

F.计算出装沙子的试管排开的水的体积，求出受到的浮力.

如按合理的顺序重新排列，则合理的顺序应该是：______________________________.

四、计算和应用题

17.我国自主设计建造的第一艘航母（001A型）已经顺利下水，其总质量为6.5×104t，当航母漂浮在水面上时，求：（g取10N/kg）

（1）该航母受到的浮力.

（2）该航母排开水的体积.

18.下表中所列的是几种物质的密度值.把表一中的固体放入表二中的液体中：

（1）表一中的四种物质分别组成的实心物体在植物油中下沉的有________，悬浮的有________，漂浮的有________.

（2）如果这些不下沉的物体的体积相同，哪种物体露出液面的体积最大？

表一　几种固体的密度

表二　几种液体的密度

19.小芳在家里清洗玻璃小酒杯时，发现空酒杯能漂浮在水面上.她请妈妈帮她找来一只口径大于小酒杯口径的量筒，想借助于该量筒和适量的水，测出玻璃小酒杯的密度.

请你帮小芳写出实验的三个关键步骤，所测得的物理量用符号表示出来，并用已知量和测得的物理量写出计算玻璃小酒杯密度的表达式.（已知水的密度为ρ水）

步骤一：__________________________________________________________________.

步骤二：__________________________________________________________________.

步骤三：__________________________________________________________________.

玻璃小酒杯的密度表达式：ρ玻璃=______________.