初中物理-浮力-知识点总结及练习题-含答案

第九章浮力

1、浮力的定义：一切浸入液体（气体）的物体都受到液体（气体）对它竖直向上的力 叫浮力。 2、浮力方向：总是竖直向上，施力物体：液（气）体

3、浮力产生的原因（实质）：液（气）体对物体向上的压力大于向下的压力，向上、向下的压力差 即浮力。浸在液体中的物体，总要受到液体对它各个面的压力（前后，左右两侧面受到的压力相等），液体对物体向上和向下的压力之差，就是液体对浸入的物体的浮力。即 F浮?F向上?F向下。压力差越大，物体所受浮力越大。当物体处于漂浮状态时，浮力等于液体对物体向上的压力，即F浮?F向上。 4、物体的浮沉条件：

(1)前提条件：物体浸没在液体中，且只受浮力和重力。 (2)请根据示意图完成下空。 F浮 F浮 F浮F浮

G

G G

G 下沉 悬浮 上浮 漂浮 F浮 G F浮 G F浮 G F浮 G < = > = ρ液<ρ物 ρ液 =ρ物 ρ液 >ρ物 ρ液 >ρ物

(3)、说明：

① 密度均匀的物体悬浮（或漂浮）在某液体中，若把物体切成大小不等的两块，则大块、小块都悬浮（或漂浮）。

②一物体漂浮在密度为ρ的液体中，若露出体积为物体总体积的1/3，则物体密度为(2/3)ρ 分析：F浮 G 则：ρ液V排g =ρ物Vg =

F浮 ρ物=（ V排／V）·ρ液= 2 3ρ液

③ 悬浮与漂浮的比较

相同： F浮 G =

不同：悬浮ρ液 =ρ物 ；V排=V物

漂浮ρ液 >ρ物；V排

G ④判断物体浮沉（状态）有两种方法：比较F浮比较ρ液与ρ物 。 与G或 ⑤ 物体吊在测力计上，在空中重力为G,浸在密度为ρ的液体中，示数为F则物体密度为：ρ物= Gρ/ (G-F)

⑥冰或冰中含有木块、蜡块、等密度小于水的物体，冰化为水后液面不变，冰中含有铁块、石块等密大于水的物体，冰化为水后液面下降。 5、阿基米德原理：

(1)、内容：浸入液体里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。 1.实验：浮力大小与物体排开液体所受的重力的关系

①用弹簧测力计测出物体所受的重力G1,小桶所受的重力G2; ②把物体浸入液体,读出这时测力计的示数为F1，（计算出物体所受的浮力F浮=G1-F1）并且收集物体所排

开的液体;测出小桶和物体排开的液体所受的总重力G3，计算出物体排开液体所受的重力G排=G3-G2。

(2)、公式表示：F浮 G排 =ρ液V排g 从公式中可以看出：液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液 =

体的体积（物体浸入液体的体积）有关，而与物体的质量、体积、重力、形状 、浸没的深度等均无关。 (3)、适用条件：液体（或气体） 状态 上浮 下沉 浮与G物 ＞G物 排与V物 对实心物体ρ物与ρ液 ρ物<ρ ρ物>ρ浮排=V物 液1

浮＜G物 液

ρ物=ρ 悬浮 浮＝G物 液

ρ物<ρ漂浮 浮＝G物 排

6．漂浮问题“五规律”：

规律一：物体漂浮在液体中，所受的浮力等于它受的重力； 规律二：同一物体在不同液体里漂浮，所受浮力相同；

规律三：同一物体在不同液体里漂浮，在密度大的液体里浸入的体积小；

规律四：漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几，物体密度就是液体密度的几分之几； 规律五：将漂浮物体全部浸入液体里，需加的竖直向下的外力等于液体对物体增大的浮力。 7、浮力的利用： (1)、轮船：

工作原理：要使密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的物体必须把它做成空心的，使它能够排开更多的水。

排水量：轮船满载时排开水的质量。单位 t 由排水量m 可计算出：排开液体的体积V排= m/ρ液；排开液体的重力G排 = m g ；轮船受到的浮力F浮 m g 轮船和货物共重G=m g 。 =(2)、潜水艇：

工作原理：潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重力来实现的。 (3)、气球和飞艇：

工作原理：气球是利用空气的浮力升空的。气球里充的是密度小于空气的气体如：氢气、氦气或热空气。为了能定向航行而不随风飘荡，人们把气球发展成为飞艇。 (4)、密度计：

原理：利用物体的漂浮条件来进行工作。 构造：下面的铝粒能使密度计直立在液体中。 刻度：刻度线从上到下，对应的液体密度越来越大 8、浮力计算题方法总结：

(1)、确定研究对象，认准要研究的物体。

(2)、分析物体受力情况画出受力示意图，判断物体在液体中所处的状态(看是否静止或做匀速直线运动)。

(3)、选择合适的方法列出等式（一般考虑平衡条件）。

计算浮力方法:

浮液1、示重差法，就是物体在空气中的重与物体在液体中的重的差值等于浮力。即空。 例1：弹簧秤下挂一铁块，静止时弹簧秤的示数是4N，将铁块一半浸入水中时，弹簧秤的示数为3.5N，这时铁块所受的浮力是_________N，ρ铁：ρ水=_________ 。

2、压力差法：应用F浮=F向上－F向下求浮力。这是浮力的最基本的原理。 例2：2.如图所示：某物块浸没在水中时，下表面受到水的压力为2.3牛，上表面受到水的压力为1.5牛，则该物块受到水的浮力为___ 牛，方向为________。

G?G?F3、公式法： F浮=ρ液gV排=G排液

3

例3：将体积是50cm的物体浸没在水中，它受到的浮力多大？若此物体有一半浸在煤油中，它所受的

33

浮力多大？（ρ煤油=0.8×10kg/m）g取10N/kg

2

4、受力分析法：如果物体在液体中处于漂浮或悬浮状态，则物体受重力和浮力作用，且此二力平衡，则F

如果物体受三个力而处于平衡状态。则要分析出重力和浮力以外的第三个力的方向，当第三个力方浮=G物。

向与重力同向时，则F浮=G物+F3，当第三个力方向与重力方向相反，则F浮=G物-F3。

例4：把质量是200g的塑料块放入水中，静止时塑料块有一半露出水面。（g取10N/kg） 求：（1）塑料块在水中受到的浮力？ （2）塑料块的体积和密度？ 5、排水量法：F浮=排水量（千克）×g

轮船的满载重量，一般是以排水量表示的，即是排开水的质量，船也是浮体，根据浮体平衡条件也得：船受到的总F浮=G总，而排水量（千克）×g，就是船排开水的重，即是浮力，又是船、货的总重力。 (二)浮力重难点解析 1.关于液面升降的问题.

分析 其实质是比较变化前后的V排.

例: 一块冰浮于水面,如图.那么当冰熔化前后,其水面将______(选填“升高”、“降低”或“不变”)

解: 冰熔化前:由于漂浮,F浮＝G物.则V排＝m冰g/ρ水g＝m冰/ρ水. 冰熔化后:由于m水＝m冰,由ρ＝m/V得 V化水＝m水/ρ水＝m冰/ρ水

因 V排水＝V化水,即冰熔化成水后,刚好填满原来被冰排开的水的体积,因此,水面保持不变.

冰或冰中含有木块、蜡块、等密度小于水的物体，冰化为水后液面不变，冰中含有铁块、石块等密大于水的物体，冰化为水后液面下降。

2.如何用浮力知识来测固体或液体的密度. A.测固体的密度

例一 请利用弹簧测力计、水、烧杯测出一块小石头(ρ物>ρ水)的密度. ① 实验原理 F浮＝G－F拉(称重法) ② 步骤

a 用弹簧测力计先测出小石块在空气中的重力记为G石；

b 用弹簧测力计悬吊着小石块,使之浸没在水杯中,并记下此时弹簧测力计的示数为F拉； c 由F浮＋F拉＝G可求得小石块浸没在水中受到的浮力为F浮＝G石－F拉； d 由F浮＝ρ液gV排和G＝mg＝ρ物gV物及V物＝V排得ρ石＝

ρ水

例二 利用量筒、水、细针测出不沉于水的蜡块(ρ物<ρ水)密度. ① 实验原理 F浮＝G(漂浮法) ② 步骤

a 先往量筒中倒入适量的水,记下水的体积为V0；

b 然后往量筒中放入小蜡块,待小蜡块静止后,记下水面现在所对应的刻度为V1,即蜡块漂浮时V排＝V1－V0； c 用细针将蜡块全部按入水中,记下现在水面刻度为V2,此时蜡块的体积为V蜡＝V2－V0； d 利用漂浮条件F浮＝G,即ρ水gV排＝ρ蜡gV蜡得出ρ蜡＝

ρ水

B.测液体的密度 第一种方法

原理 F浮＝G－F拉和F浮＝ρ液gV排.(称重法)

器材 弹簧测力计、烧杯、适量的水、适量的待测液体和一个密度大于水和液体的物体. 过程 用上述器材分别测出物体在水中和待测液体中的浮力,则有 即:ρ液＝

第二种方法

原理 F浮＝G物(漂浮法)

器材 量筒、水和待测液体、一个密度比水和待测液体小的物体.

3

过程 用上述器材分别测出物体在水中和待测液体中的V排即可,即:由G物＝F浮水和G物＝F浮液可知 ρ水gV排水＝ρ液gV排液,也即ρ液＝

6.掌握计算浮力大小的四种方法.

A.称重法.利用弹簧测力计两次读数不等来计算浮力.

基本公式 F浮＝G－F拉(式中的G和F拉分别为称在空气中的物体和称在液体中的同一物体时弹簧测力计的读数)

适用范围 此式适用于液体中下沉的物体.常用于题中已知用弹簧测力计称物体重的情况. B.压力差法.利用浮力产生的原因来计算浮力. 基本公式 F浮＝F向上－F向下.

适用范围 此法用于判断物体是否受到浮力或计算浸没深度已知的规则物体所受的浮力. C.原理法.利用阿基米德原理来计算浮力. 基本公式 F浮＝G排液或F浮＝ρ液gV排液. 适用范围 普遍适用.

D.平衡法.利用物体漂浮或悬浮的条件来计算浮力. 基本公式 F浮＝G物、F浮＋N支＝G物、F浮＝G物＋F拉. 适用范围 漂浮体、悬浮体、沉底、连接体等.

其中称重法、原理法、平衡法是常用的计算浮力的方法.其它方法一般都要与原理法联合使用,才能顺利完成浮力问题的解答.

7.求解浮力问题的一般步骤 a 明确研究对象

b 明确研究对象所处的运动状态.(漂浮、悬浮、沉底、上浮或下沉等)

c 对研究对象进行受力分析,并画出受力示意图.(除分析重力、浮力外,还要注意是否有其它相关联的物体对它有拉力、压力等)

d 列出物体处于平衡状态下的力的平衡方程(在展开方程时,应注意抓住题中的关键字“全浸”、“部分浸”、“漂浮”、“沉底”、“露出水面”等) e 解方程求出未知量. （三）物体的浮沉条件 1. 物体的浮沉条件

（1）物体上浮条件：F浮?G，对实心物体?物??液。

（2）物体下沉条件：F浮?G，?物??液 （3）物体悬浮条件：F浮?G，?物??液。

以上三点给我们指明判断物体的沉浮或悬浮既可从力的角度，即重力的浮力的大小关系，也可以从密度角度，即物体密度和液体密度的大小关系来判断。 2. 物体上浮的终止状态是漂浮，物体处于漂浮状态时，（物体部分露出液面）F浮?G，它与悬浮的区别是：物体悬浮时V排液?V物，物体漂浮时V排液?V物。

3. 物体浮沉条件的应用

（1）轮船的排水量：排水量就是轮船装满货物时排开水的质量。因为轮船漂浮在水面上，所以此时船受的浮力等于船排开水的重力。即F浮?G排水。

（2）气球和飞艇的升降靠调整气囊中气体的质量来实现。 （3）潜水艇的下潜和上浮靠改变自身受到的重力来实现。

（4）密度计是测量液体密度的仪器，根据物体漂浮时，物体浸入液体体积的大小与液体密度成反比的原理制成。

（四）求浮力的几种常用方法

1. 阿基米德原理。当已知液体的密度和物体排开液体的体积，可根据F浮??液gV排液求出浮力。 2. 压力差法。如果已知或根据题给条件能求出浸在液体中的物体上下表面所受液体的压力，要根据F浮?F向上?F向下?p向上S?p向下S求出浮力。

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3. 示重差法，就是物体在空气中的重与物体在液体中的重的差值等于浮力。即G空?G液?F浮。 4. 从平衡力的角度建立求浮力的方程。如果物体在液体中处于漂浮或悬浮状态，则物体受重力和浮力作用，且此二力平衡，G?F浮。如果物体受三个力而处于平衡状态。则要分析出重力和浮力以外的第三个力的方向，当第三个力方向与重力同向时，则G?F3?F浮，当第三个力方向与重力方向相反，则

G?F3?F浮。

（五）物体排开液体的体积V排液的几种表达方法

1. 当物体部分浸入液体时，如果题中给出露出或浸入物体体积的几分之几，例如物体露出液面1/3，则

2也就是V排液用几分之几物体的体积来表达。如果题中给出露出液面的具体体积值，则V排液V排液?V物。3用V物?V露来表达，即V排液?V物?V露。

2. 当物体全部浸入液体时，物体排开液体的体积等于物体体积，则V排液?V物。如果物体是空心体可用V排液?V实?V空表达。

【典型例题】

[例1] 有一金属块，在空气中称得重3.8N，将它浸没在盛满水的溢水杯中时，有50mL的水从溢水杯中流入量筒，求：（1）金属块的体积；（2）金属块在水中受到的浮力；（3）金属块在水中时弹簧秤的读数；（4）金属的密度是多少？

分析：首先应该知道金属块的密度大于水的密度，所以金属块浸没在盛满水的溢水杯中溢出水的体积等于金属块体积，即V金?50mL?50cm。根据阿基米德原理F浮??水gV排??水gV金，可解得浮力。再根据示重差法G空?G液?F浮，可解得金属块在水中时弹簧秤的读数，即G液?G空?F浮。金属块的密度应根据?金?解：

（1）金属块的体积等于溢出水的体积V金?50mL?50cm。 （2）F浮??水gV金?1.0?10?9.8?50?103?633G金gV金解得。

?0.49N。

（3）G水?G金?F浮?3.8N?0.49N?3.31N （4）?金?G金gV金?3.833?7.8?10kg/m ?69.8?50?103[例2] 如图1所示，物体漂浮在圆柱形容器的水面上，B物体上放着一个物体A时，B排开水的体积为V1；若将A取下放入水中静止后，A、B两物体排开水的总体积为V2，且V1?V2?2dm，?A?3?103kg/m3，g?10N/kg，求容器底对物体A的支持力的多少？ AB图1 分析：A、B分开之前漂浮在水面上，则有GA?GB??水gV1，将A取下投入水中静止后，物体B仍漂浮在水面上，则有GB??水gV排，而A沉入容器底部受三个力作用，即重力、支持力、浮力。则有GA?N??水gVA，以上三个方程相减得：N??水g(V1?V排?VA)??水g(V1?V2)可求出N。 解：原情况A、B叠放在一起时，漂浮在水面上，则有：GA?GB??水gV1 ① A、B分开后B仍漂浮，A沉入水底，则有：GB??水gV排 ② 5

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