八年级物理下册9浮力和升力专题训练四浮力的实验和计算课件新版粤教沪版0815147

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1、专题训练(四 )浮力的实验和计算 浮力的实验与计算是中考的重点与难点,题型涉及填空题、实验题、计算题。一般结合密度、二力平衡等相关知识考查。类型1 探究影响浮力大小的因素 1.同学们用塑料瓶和细沙等实验器材探究“影响浮力大小的因素”。他们根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

2、塑料瓶和其他实验器材进行探究,实验过程如图所示。(1 )根据实验步骤c和d可以验证猜想三是 错误(选填“正确”或“错误”)的;(2 )要验证猜想一是否正确,可以在塑料瓶中 添加一些细沙(需要重新进行a实验 )后再进行探究;(3 )同学们讨论认为,猜想一和猜想二中的实例反映了物体的沉与浮可能与密度有关,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 1.1 g/cm3(计算结果保留一位小数 )。类型2 探究浮力的大小与排开液体的重力的关系 2.如图是小宇同学“探究浮力的大小”的实验装置及实验过程。【实验预备】(1 )弹簧测力计的量程是 05 N;(2 )弹簧测力计的分度值是 0.2 N

3、;【收集数据】(1 )比较甲、丙可以求出物体受到的浮力等于 1 N;(2 )比较乙、丁可以求出 物体排开液体的重力 等于1 N;【实验结论】比较【收集数据】中(1 )、(2 )的结果可以得出结论:浸在液体里的物体受到 竖直向上(填方向 )的浮力,浮力的大小等于 物体排开液体的重力 ,这就是著名的 阿基米德 原理。【实验评估】为减少误差,要求在浸入被测物体前,溢水杯中的水面必须 与溢水口相平。类型3 利用浮力测密度 3.小明发现橙子放入水中会下沉,于是想办法测量它的密度。(1 )将托盘天平放在水平桌面上,将标尺上的游码移至零刻度线处,调节平衡螺母,直到指针指在 分度盘的中央;(2 )用天平测量橙

4、子的质量,天平平衡时砝码和游码的位置如图所示,橙子的质量为 162 g,小明利用排水法测得橙子的体积为150 cm3,则橙子的密度为 1.08103 kg/m3;(3 )做实验时,小明若先用排水法测出橙子的体积,再用天平测出橙子的质量,这样测得的密度值将比真实值 大(选填“大”或“小”);(4 )小亮不用天平,利用弹簧测力计、细线、盛有水的大烧杯等器材也测出了橙子的密度。请你将他的测量步骤补充完整,已知水的密度为水。用弹簧测力计测出橙子的重力G;将橙子浸没在水中,读出弹簧测力计的示数 F;橙子密度的表达式为橙=?水?-?(用测出的物理量和已知量的字母表示 )。类型4 浮力的计算 4.如图a所示

5、,一长方体木块质量为0.12 kg,高为4.0 cm;将木块平稳地放在水面上,静止时木块露出水面的高度为2.0 cm。如图b所示,利用金属块和细线,使木块浸没水中且保持静止状态。g取10 N/kg,求:(1 )木块的密度木;(2 )细线对木块的拉力 F。a b 解:(1 )因木块漂浮时,受到的浮力和自身的重力相等,即F浮=G木 由F浮=水gV排和F浮=G木=m木g=木V木g可得 水gV排=木V木g 由题意可知,木块排开水的体积V则木块的密度 11木=?水=2水=21.0103 kg/m3=0.5103 kg/m3 木?排1排=V2木(2 )由F浮=gV排可得,木块完全浸没时受到的浮力 F浮=2

6、 F浮=2 G木=2 m木g 因木块在水中静止时处于平衡状态,木块受到竖直向上的浮力、竖直向下的拉力和重力,由力的平衡条件可得F浮=G木+F 则细线对木块的拉力 F=F浮-G木=2 m木g-m木g=m木g=0.12 kg10 N/kg=1.2 N 5.小金学了浮力的知识后,想制造一台浮力秤,他将一段密度为0.5103 kg/m3、粗细均匀的木料先进行不吸水处理,再将其竖立水中,如图所示。这段木料长为40 cm,横截面积为0.1 m2,其上表面可以作为秤盘(g=10 N/kg ),问:(1 )质量为0的刻度线的位置在哪里?(2 )距离上表面10 cm处的刻度对应的质量为多少?解:(1 )木料的体

7、积V=Sh=0.1 m20.4 m=0.04 m3 由?=?得木料的质量 m0=V=0.5103 kg/m30.04 m3=20 kg 木料处于漂浮状态,浮力等于重力,即 F浮=G=m0g=20 kg10 N/kg=200 N 排开水的体积 V排=?浮水=?200 N1.0103kg/m310 N/kg?排?=0.02 m3 没入水中的高度h0=0.02m3=0.2 m 0.1m2因为木料上没有放物体,故浮力秤的0刻度线在距木料下表面0.2 m处。(2 )距离上表面10 cm处时,浮力秤受到的浮力 F浮=水gV排=1.0103 kg/m310 N/kg(0.4 m-0.1 m )0.1 m2=

8、300 N 物体的重力G物=F浮-G=300 N-200 N=100 N 物体的质量m物=?物?=100 N=10 kg 10 N/kg6.如图所示,将边长为5 cm的实心正方体木块轻轻地放入装满水的溢水杯中,木块静止时从杯中溢出水的质量为0.1 kg(g取10 N/kg )。求:(1 )木块受到的浮力;(2 )木块的密度;(3 )木块下表面受到水的压强。解:(1 )木块受到的浮力 F浮=G排=m排g=0.1 kg10 N/kg=1 N(2 )正方体木块的体积V木=(0.05 m )3=1.2510-4 m3 因为木块漂浮,所以G木=F浮=1 N 因为G木=m木g=木V木g 所以木块的密度 木

9、=?=木?木1 N10 N/kg1.2510-4 m3 kg/m3=0.8103(3 )由于木块漂浮,根据浮力产生的原因可知,木块下表面受到的水的压力F=F浮=1 N 木块的底面积S=(0.05 m )2=0.0025 m2 木块下表面受到水的压强?p=?=1 N=400 Pa 20.0025m7.如图甲所示,一个边长为1 m的正方体物体静止在湖底,上表面离水面深度为h。现用一根粗细和重力不计的绳子将该物体从湖底竖直向上拉,直至完全拉出水面。在整个拉动过程中物体始终保持0.1 m/s的速度匀速运动,拉力的大小随时间变化的关系如图乙所示(g=10 N/kg )。求:(1 )物体在露出水面前受到的

10、水的浮力;(2 )物体的密度;(3 )物体静止在湖底时上表面受到的水的压力。解:(1 )物体的体积V=1 m3 物体在露出水面前排开水的体积V排=V=1 m3 则物体在露出水面前受到的水的浮力 F浮=水gV排=1.0103 kg/m310 N/kg1 m3=1 104 N(2 )由图像可知,将物体完全拉出水面时的拉力 F=G=3 104 N 由G=mg可得物体的质量?m=?=3104N=3 103 kg 10 N/kg?=?物体的密度=3103kg(1 m )3 kg/m3=3 103(3 )由图乙可知,物体从湖底上升至其上表面到达水面用时30 s,故物体静止在湖底时其上表面所处的深度 h=vt=0.1 m/s30 s=3 m 物体静止在湖底时上表面受到的水的压强 p=水gh=1.0103 kg/m3 10 N/kg 3 m=3104 Pa 物体上表面的面积S=1 m2 由?p=?可得,物体静止在湖底时上表面受到的水的压力F=pS=3 104 Pa1 m2=3 104 N