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[!--downpath--]中高中微學堂
奧數國家級教練與四位特級班主任
聯手執教。
【預習新知】
山峽水壩是世界上最大的水力發電工程，壩高185米，試驗蓄水最高175米，為水力發電提供了巨大的浮力.
山峽水壩
蛟龍號是用抗壓能力很強的厚厚板制成，它可以承受著深度為7000多米深處海水的壓力.
蛟龍號
潛泳愛好者不須要非常防護，在淺水中潛游自如.
潛泳者
工程師把攔河壩設計成下寬上窄的形狀，來承受水對壩底的巨大浮力，確保水閘安全。
帕斯卡用了幾杯水，才能把盛滿水的木盆撐破.
，
生活中跟水的浮力有關的事例好多，只要留心觀察生活，會發覺好多類似的事例.
【舉手提問】
1.液體形成浮力的緣由是哪些？
2.液體浮力大小與什么誘因有關？
3.怎么剖析與液體浮力有關的常見問題？
【新課學習】
一、液體形成浮力的誘因
在上面的學習中曉得大氣壓強的原理和作用，固體遭到重力作用，對支撐它的物體形成壓力，壓力作用在一定面積上形成的療效被稱為浮力。
估算公式：P=F/S=G/S=mg/S
跟固體一樣，液體也遭到重力作用，但是液體還具有流動性，所以液體對盛它的容器有浮力。
【觀察與實驗一】
如右圖，在兩端開口的玻璃管上端，用橡皮膜密封并用細線扎牢，從玻璃管下端管口注入適量的水，發覺玻璃管上端橡皮膜凹入.
實驗說明:
液體對容器底有浮力.
【觀察與實驗二】
如右圖，在啤酒瓶中注入黃色液體，分別在啤酒瓶側壁不同的高度開一小孔，發覺黑色液體從啤酒瓶側壁小孔噴吐，且小孔距液面越深液體噴吐就越遠.
實驗說明：
液體對容器側壁有浮力；側壁深度越大，液體的浮力就越大.
二、液體浮力規律
從后面實驗中曉得，因為液體的重力和流動性，使液體對容器底和容器側壁有浮力。
這么，液體內部會不會也有浮力呢？
為了探究液體內部是否有浮力，實驗室有專門的探究液體內部浮力的專用儀器：浮力計.
●認識浮力計
(1)構造如圖
【溫馨提示】
浮力計不是連通器.
浮力計是一端開口，另一端封閉的U形管、導管和用橡皮膜密封的探頭構成；
連通器是下端開口上端連通的幾個容器組成。
連通器
（2）工作原理
當探頭橡皮膜遭到浮力作用時，U形管左右兩邊液面會形成高度差，液面高度差的大小反映了薄膜所受浮力的大小.這是學習數學學常用的“轉換法”。
（3）浮力計的作用
浮力計是檢測液體內部浮力的儀器.
【觀察與實驗三】
探究液體浮力與什么誘因有關.
●實驗過程
（1）把探頭放進盛水的容器中,發生了哪些現象?這說明了哪些問題?
（2）保持探頭在水底的深度不變,改變探頭的方向,發生了哪些現象?這說明了哪些問題?
（3）減小探頭在水底的深度,瞧瞧液體內部的浮力和深度有哪些關系？
（4）換用其他液體(比如鹽水、煤油),瞧瞧在深度相同時,液體內部的浮力是否與密度有關.
實驗視頻
（來自網路侵刪）
●實驗反省
1.實驗方式：
實驗用控制變量法和轉換法探究液體浮力規律.
2.實驗前用拇指按壓探頭橡皮膜時，若U形管液面出現高度差且變化靈敏，說明實驗裝置配置合格，可以進行實驗；
如右圖所示：
當用拇指按壓探頭橡皮膜時，若U形管液面沒有出現高度差或U形管液面高度差不顯著，說明實驗裝置漏水，難以進行實驗。
如右圖所示：
2.液體內部浮力規律
（1）液體內部向各個方向都有浮力.
如右圖所示：
（2）同種液體同一深度液體向各個方向的浮力都相等.
如右圖所示：
（3）液體的浮力隨深度的降低而減小.
如右圖所示：
（4）液體的浮力與液體的密度有關.
如右圖所示：
三、實驗題例剖析
例題：(2020尚志)(6分)
某同事用下述器材探究“液體內部的浮力”
(1)他向圖甲的U形管內注入適量的紅墨水,紅墨水靜止時,U形管外側液面高度.
(2)圖乙浮力計通過U形管外側液面的來反映橡皮膜所受浮力的大小,用拇指按壓橡皮膜發覺U形管中的液面升降靈活,說明該裝置(填“漏氣”或“不漏水”)
(3)他把探頭倒入海面下6cm處,探頭遭到水的浮力是Pa;繼續向上聯通探頭,會聽到U形管外側液面的高度差變大,說明液體內部的浮力與液體的有關.
(4)為了檢驗“液體內部的浮力與液體密度有關”這一推論,他用圖丙的裝置,在容器的左右兩邊分別放入深度相同的不同液體,聽到橡皮膜向兩側隆起,則側液體的密度較大.(選填“左”或“右”)
【例題剖析】
(1)此實驗探究液體內部的浮力,向U形管內注入適量的紅墨水,當紅墨水靜止時,因為此裝置屬于連通器,因而右側液面高度相同;
(2)題圖乙不屬于連通器,它是通過U形管外側液面的高度差來反映橡皮膜所受浮力的大小;
用手按壓橡皮膜時,若液面能靈活升降,則說明該裝置氣密性良好,不漏水;
(3)探頭遭到水的浮力
P=ρ水gh=1.0x103kg/m3×10N/kg×0.06m=600Pa;
繼續向上聯通探頭,聽到U形管外側液面高度差變大,說明液體內部的浮力與液體的深度有關,深度越深,液體的浮力越大;
(4)在探究液體密度是否影響液體浮力時,深度相同的不同液體,橡皮膜向兩側隆起,說明兩側液體處壓強悍,即雙側液體密度大.
【參考答案】
(1)相同或相等或相平(2)高度差不漏水
(3)600深度(4)右
【中考真題同步訓練】
1.（2019新鄉）（5分）
如圖是用浮力計“探究影響液體內部浮力大小的誘因”的實驗裝置.
（1）浮力計上的U形管（選填“屬于”或“不屬于”）連通器.
（2）在使用浮力計前，發覺U形管左右兩邊的海面有一定的高度差，如圖甲所示.其調節的方式是（選填“A”或“B”），使U形管左右兩邊的海面相平.
A.將兩側支管中高出的水倒出
B.取下膠管重新安裝
（3）比較圖乙和圖丙，可以得到：液體的浮力與有關.
（4）比較兩圖，可以得到：液體的浮力與液體密度有關.
（5）已知圖丁中U形管左右兩邊海面的高度差h=10cm，則橡皮管內二氧化碳的浮力與大氣浮力之差為Pa.
（ρ水=1.0×103kg/m3，
ρ鹽水=1.1×103kg/m3，g=10N/kg)
2.（2019湖南）（6分）
如圖甲所示，用微小浮力計探究液體內部浮力的特性（ρ鹽水>ρ水）
（1）實驗中，將液體內部的浮力大小轉換為用U形管外側液面的來表示.
（2）為了使實驗現象更顯著，U形管中的液體最好用的（選填“有色”或“無色”）.
（3）將探頭置于圖乙所示液體內部的A、B位置，觀察到U形管外側液面的高度差hB>hA，經過多次實驗觀察到同樣的現象，這說明同種液體內部的浮力隨的降低而減小.
（4）將探頭置于圖乙所示液體內部等深的B，C位置，觀察到U形管外側液面的高度差hChB（選填“”），這是為了研究液體浮力與液體的關系.
（5）由以上實驗可知圖乙所示液體內部A、B、C、D四個位置浮力最大的是位置.
3.（2019新鄉市18題5分）
小明跟隨父親去游泳，站在齊胸深的水底，覺得呼吸略微有些困難，越往深處覺得越顯著，由此迸發了他想研究水的浮力特性的看法。
甲乙
（1）圖甲中是小明借助頂部和側壁套有橡皮膜的玻璃管放入水后的實驗現象，由此可說明：.
（2）如表所示是小明借助U形管浮力計探究水內部浮力時的幾組數據。
依據表中的數據大氣壓強的原理和作用，請回答下述問題：
①比較前三組數據，可得出的推論：。
②比較序號的三組數據，可得出的推論是水的浮力隨深度的降低而減小。
（3）早在1648年，化學學家帕斯卡曾做過一個知名的實驗，如圖乙所示。結果，他只用了幾杯水，就把木盆撐破了。此實驗除了證明了液體的浮力與液體的深度有關，還由此說明了液體的浮力與無關。
（4）我國第一艘深海載人潛水器“蛟龍號”，是目前世界上下潛能力最強的作業型載人潛水器。當“蛟龍號”潛水器下潛到7000m深度時，所受海水的浮力為Pa.
（g取10N/kg，ρ海水=1.03×103kg/m3）。
4.(2020長沙)
豎直放置一礦泉水杯子,并在側壁鉆A、B、C、D四個一樣大小的小孔,打開蓋子,往瓶中注滿水,水將從瓶孔噴吐.水噴吐速率最大的是從哪一個小孔噴吐的（）
A.A孔B.B孔C.C孔D.D孔
5.(2020上海)
如圖所示,用擱板將容器分成左、右兩部份,擱板上部有一個圓孔用薄橡皮膜封閉.當在容器左、右兩部份注入不同深度的水時(海面位置如圖中實線所示),橡皮膜發生了形變,形變情況是向側突起;形成這些現象的緣由是.
6.(2020津市)
如圖所示,水平桌面上放有底面積和質量都相同的甲、乙兩尖頭容器,分別裝有深度相同的同種液體,下述說法正確的是()
①容器對桌面的壓力F甲乙
②液體對容器頂部的壓力F＇甲乙
③液體對容器頂部的浮力p甲′=P乙′
④容器對桌面的浮力P甲=P乙
A.只有①和③B.只有①和④
C.只有②和③D.只有③和④
7.(2020湖北)(8分)
朋友們借助浮力計等裝置“探究液體內部浮力的規律”,進行了如下的操作:
(1)在使用浮力計前,發覺U形管中右側液面已有高度差(如圖甲所示),接出來的操作是(選填字母);
A.直接從U形管一側中倒出適量液體
B.拆除軟管重新安裝
(2)正確操作后,剖析乙、丙兩圖的實驗現象,初步得出的推論是:同種液體中,液體浮力隨液體深度的降低而,因而攔河堤壩要弄成的形狀(選填“上窄下寬”或“上寬下窄”);
(3)玲玲保持丙圖中探頭的位置不變,并向容器內加入適量的濃鹽水.她發覺U形管外側液面的高度差又變大了,于是得出了“在同一深度,液體的密度越大,其內部的浮力越大”的推論.她的操作不可靠,緣由是加入鹽水后液面位置改變了,正確操作是應將探頭適當(選填“上移”或“下移”);
(4)紅彤彤用圖丁裝置檢測未知液體的密度在右邊加入適量的水,在左側平緩放入待測液體,直至觀察到橡皮膜相平,須要檢測的數學量有(多選);
A.左側待測液體到容器底的深度h1
B.左側待測液體到橡皮膜中心的深度h2
C.兩側水到容器底的深度h3
D.兩側水到橡皮膜中心的深度h4
按照你選用的數學量推導入待測液體密度的表達式加ρ=(用題中字母和ρ水表示)
答
案
在
下
邊
找
哦
！
參考答案：
1.（1）不屬于（2）B(3)液體深度（4）丙、丁（5）1000
2.（1）高度差（2）有色（3）深度（4）>密度（5）D
3.（1）液體對側壁和頂部都有浮力
（2）①在同種液體同一深度的液體內部向各個方向浮力相等
②3、4、5
（3）液體容積（填“液體質量”亦可）
（4）7.21×107
4.D
5.左
按照p=pgh可知,由于水的密度相等,兩側水深度大,所以左側水對橡皮膜的壓強悍,按照F=pS,由于受力面積相等,兩側水對橡皮膜的壓強悍,所以左側水對橡皮膜的壓力大,致使橡皮膜向兩側突起.
6.A
7.（1）B（2）減小上窄下寬
（3）上移（4）h2ρ水/h4
溫情提示
