浮力指物體在流體(包括液體和氣體)中，各表面受流體(液體和氣體)壓力的差(合力)。以下是與浮力有關(guān)的九年級(jí)物理教程和試題，歡迎大家參閱!

　　物理浮力的測(cè)試題教程和答案

　　重、難點(diǎn)

　　1. 理解兩組物體在液體中的浮沉條件

　　2. 知道輪船、氣球、飛艇、潛水艇的浮沉原理

　　3. 掌握利用浮力測(cè)不同物體密度的方法

　　4. 進(jìn)一步加強(qiáng)利用阿基米德原理解決有關(guān)浮力問(wèn)題的能力

　　知識(shí)點(diǎn)分析

　　(一)物體的浮沉條件

　　1. 比較重力和浮力：

　　(1)G物=F浮，漂浮或懸浮

　　(2)G物>F浮，下浮或沉底

　　(3)G物

　　2. 比較物體密度和液體密度：

　　(1)ρ物=ρ液，懸浮

　　(2)ρ物>ρ液，下沉或沉底

　　(3)ρ物<ρ液，上浮或漂浮

　　(二)浮力的利用：

　　1. 輪船：采用“空心”的辦法增大體積達(dá)到增大浮力的目的。

　　(1)吃水線：表明輪船在不同載重時(shí)的吃水深度。

　　(2)排水量(船只的噸位)=m船+m最大載貨。

　　2. 潛水艇：用改變水艙中水量的辦法改變自重來(lái)實(shí)現(xiàn)下潛和上浮。

　　3. 氣球和飛艇：體內(nèi)充有密度小于空氣的氣體，使G

　　4. 利用浮力測(cè)物體的密度

　　(1)利用密度計(jì)測(cè)液體密度：

　?、?原理：漂浮時(shí)，G=F浮=ρ液gV排

　?、?刻度特點(diǎn)：上小下大

　　(2)實(shí)驗(yàn)法測(cè)固體的密度：

　?、?密度小于水的固體

　　② 密度大于水的固體

　　【典型例題】

　　[例1] 2001年6月3日，我國(guó)歷史上第一次水下考古調(diào)查在云南省澄江縣撫仙湖正式展開(kāi)，考古工作者從湖底打撈出一批水文物。其中有一長(zhǎng)約70cm、質(zhì)量為100Kg的石塊，考古人員是用氣囊把它從水中浮起拉離湖底的。經(jīng)測(cè)算可知，石塊受到氣囊向上的拉力為588N時(shí)，它恰好能在水中勻速上浮。求：(1)石塊在水中受到的浮力;(2)該石塊的密度。

　　分析：當(dāng)石塊受到向上的拉力時(shí)，它恰好能在水中勻速上浮，說(shuō)明拉力與浮力之和恰好等于石塊重力。欲求石塊的密度，除通過(guò)重力求其質(zhì)量外，還要通過(guò)浮力計(jì)算出石塊的體積。

　　解答：

　　(1)石塊受到的重力為：G=mg=100×9.8=980(N)

　　石塊受到的浮力為：F浮=G-F拉=980-588=392(N)

　　(2)由公式F浮=ρ水gV排可得：V排=F浮/ρ水g=392/(103×9.8)=4×10-2(m3)

　　V石=V排=4×10-2(m3)

　　此石塊的密度為：ρ=m/V石=100/(4×10-2)=2.5×103(Kg/m3)

　　說(shuō)明：此題將浮力問(wèn)題和我們以前所學(xué)的力的平衡及密度知識(shí)結(jié)合了起來(lái)，在本章當(dāng)中，像這樣的綜合題還有很多，因此，我們?cè)趯W(xué)習(xí)本章內(nèi)容時(shí)要特別注意前面知識(shí)的復(fù)習(xí)。

　　[例2] 把一個(gè)蠟塊放入盛滿酒精的容器中，溢出酒精的質(zhì)量是4克;若把該蠟塊放入盛滿水的容器中，則溢出水的質(zhì)量是( )(已知ρ蠟=0.9×103千克/米3，ρ酒精=0.8×103千克/米3)

　　A. 4克 B. 4.5克 C. 5克 D. 3.6克

　　分析：由浮沉條件來(lái)判斷，蠟塊放在酒精下沉浸沒(méi)在酒精中，設(shè)蠟塊的體積為V，根據(jù)阿基米德原理有：

　　蠟塊的重為：

　　若把蠟塊放進(jìn)水里，由浮沉條件來(lái)判斷，蠟塊將漂浮在水面上。蠟塊的重與水的浮力平衡。若設(shè)所求溢出水的質(zhì)量為m排水，則依據(jù)阿基米德原理有： m排水•g=F浮=G，即 ：

　　m排水=4.5×10-3千克。

　　解答：正確選項(xiàng)為B。

　　說(shuō)明：解決這類題目時(shí)，我們常用比較物體密度與液體密度的方法，判斷出物體的浮沉情況：當(dāng)物體浸沒(méi)在液體里時(shí)，V排=V物，又因?yàn)镕浮=ρ液•g•V排，G物=ρ物•g•V物，所以，當(dāng)ρ物>ρ液時(shí)，物體下沉，最終沉底;當(dāng)ρ物=ρ液時(shí)，物體懸浮;當(dāng)ρ物<ρ液時(shí)，物體上浮，最終漂浮。

　　[例3] 如圖所示，在一個(gè)較大容器的水面上放一木塊，木塊上面放一個(gè)體積為1分米3，重7.84牛的物體，此時(shí)木塊漂浮。如果將物體從木塊上拿下放入水中，當(dāng)木塊和物體都靜止時(shí)，容器中的水面將( )

　　A. 上升 B. 下降 C. 不變 D. 無(wú)法判斷

　　分析：物體的質(zhì)量為：

　　則物體的密度為：

　　因?yàn)槟緣K上物體的密度小于水的密度，所以將此物體從木塊上拿下并放入水中時(shí)，它將漂浮在水面上，如上圖所示。

　　物體在木塊上時(shí)F浮=G，ρ水•g•V =G木+G物 排液體積

　　物體在水中漂浮時(shí)，物體與木塊排液總體積為V′=V物排+V木排，根據(jù)阿基米德原理

　　F浮物=ρ水•g•V物排

　　F浮木=ρ水•g•V木排

　　物體和木塊漂浮在水面，故有

　　F浮物=G物，F(xiàn)浮木=G木

　　因此，V′=V

　　變化前后排液體積相同，液面高低無(wú)變化。

　　解答：正確選項(xiàng)為C 。

　　說(shuō)明：解答此題時(shí)比較重要的一步是通過(guò)計(jì)算得出物體密度小于水的密度，因此從木塊上拿下后仍漂浮在水面上，從而分析出物體從木塊上拿下前后總浮力不變這樣一個(gè)重要條件。按照本題的思路，我們可以試想一下：若物體從木塊上拿下后不是漂浮在水面上，而是沉入水底的話，則所受的總浮力會(huì)變小，造成水面下降的結(jié)果。因此，對(duì)于這種問(wèn)題要具體情況具體分析。

　　[例4] 現(xiàn)有彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)線、量筒、小木塊(能放入量筒中)，小木塊的密度小于待測(cè)液體的密度，只用這些器材測(cè)定未知液體的密度。要求：(1)寫出實(shí)驗(yàn)的主要步驟;(2)用測(cè)出量和已知常數(shù)寫出待測(cè)液體密度的數(shù)學(xué)表達(dá)式。

　　解析：由密度的知識(shí)，我們清楚測(cè)密度的問(wèn)題要通過(guò)測(cè)質(zhì)量和測(cè)體積來(lái)完成。根據(jù)本題的已知條件，可以用量筒直接測(cè)出液體的體積，而質(zhì)量就要利用浮力的知識(shí)通過(guò)測(cè)重力來(lái)測(cè)得了。

　　答案：

　　(1)用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出小木塊的重G;在量筒中倒入適量的待測(cè)液體，讀出并記錄液面示數(shù)V1;把木塊放入量筒里的液體中，木塊靜止后讀出并記錄液面示數(shù)V2 。

　　(2) 。

　　說(shuō)明：解答本題的關(guān)鍵在于正確確定測(cè)量原理，即物體漂浮在液面的條件F浮=G物—(1)和阿基米德原理F浮=ρ液gV排—(2)，可見(jiàn)剩下的問(wèn)題就是測(cè)量G物和V排了。

　　[例5] 給你一只量筒和適量的水，請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，估測(cè)一塊橡皮泥的密度，要求：(1)寫出實(shí)驗(yàn)步驟及需要測(cè)量的物理量;(2)導(dǎo)出用所測(cè)量的量表示的橡皮泥密度的數(shù)學(xué)表達(dá)式。

　　解析：解答本題的思路與上題有類似之處，均是用量筒直接測(cè)物體的體積，利用浮力的知識(shí)通過(guò)測(cè)重力來(lái)測(cè)質(zhì)量。所不同的是本題中的橡皮泥密度大于水，不能漂浮在水面上而是沉入水底。因此，我們要采用“空心”的辦法來(lái)增大它的浮力達(dá)到使其漂浮在水面上(浮力=重力)的目的。

　　答案：(1)實(shí)驗(yàn)步驟及需要測(cè)量的物理量是：① 在量筒中倒入適量的水，記下量筒中水面的示數(shù)為V1 ;② 把橡皮泥捏成小盒狀，放入量筒中，使其漂浮在水面上，記下此時(shí)量筒中水面的示數(shù)為V2 ;③ 把橡皮泥捏成實(shí)心團(tuán)使其沉入量筒的水中，記下此時(shí)量筒中水面的示數(shù)為V3 。

　　(2)導(dǎo)出橡皮泥密度的數(shù)學(xué)表達(dá)式的過(guò)程為：在步驟②中，因橡皮泥漂浮，由浮體平衡條件有G=F浮，又由重力公式G=mg和阿基米德原理F浮=ρ水gV排=ρ水g(V2-V1)，得橡皮泥的質(zhì)量m=ρ水(V2-V1);由步驟①③得橡皮泥的體積V=V3-V1 ;所以橡皮泥的密度為：ρ=m/V=(V2-V1)ρ水/(V3-V1)。

　　說(shuō)明：課本上測(cè)量物體的密度，需要用天平測(cè)出物體的質(zhì)量和用量筒測(cè)出物體的體積。但本題中沒(méi)有天平，物體的質(zhì)量只能用量筒和水“量”出，這一點(diǎn)就是本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。綜合所學(xué)知識(shí)，用量筒和水“量”質(zhì)量可以采用漂浮法，涉及到浮體平衡、阿基米德原理等知識(shí)。

　　[例6] 某同學(xué)研究物體浮沉條件時(shí)，將一空心金屬球放入一個(gè)足夠大而盛有水的容器中;當(dāng)球靜止時(shí)，露出水面的體積是它體積的1/3，如圖所示。將球空心部分注入5×10-5m3的水時(shí)，球恰好懸浮在水中，球內(nèi)水的體積是空心部分的2/5;將空心部分注滿水后，球沉入容器底部(g=10N/Kg)。求：(1)此時(shí)容器底對(duì)小球的支持力;(2)金屬的密度。

　　分析：球內(nèi)注水以前金屬球漂浮在水面上，則G球=ρ水g(2/3)(V金+V空);當(dāng)球內(nèi)注5×10-5m3的水時(shí)，根據(jù)題給條件可知(2/5)V空=5×10-5m3，即：V空=12.5×10-5m3，此時(shí)球懸浮在水中，則G球+G(2/5)水=ρ水g(V金+V空);由以上三式相即可求出金屬的體積V金;當(dāng)球內(nèi)注滿水后沉入水底時(shí)受豎直向下的重力、豎直向上的浮力和支持力3個(gè)力的作用處于平衡狀態(tài)，有：G球=ρ水gV金+F支，根據(jù)G球=ρ水g(2/3)(V金+V空)，求出ρ金，代入G球-F支=ρ水gV金，再求出F支 。

　　解答：

　　因?yàn)?2/5)V空=5×10-5m3 ，所以V空=12.5×10-5m3

　　注水前球漂浮在水面上，G球=ρ水g(2/3)(V金+V空)——(1)

　　注入5×10-5m3水后，球懸浮在水中，G球+G(2/5)水=ρ水g(V金+V空)——(2)

　　空心部分注滿水后，球沉底，G水+G球=F支+ρ水g(V金+ V空)——(3)

　　(2)-(1)得：

　　G(2/5)水=ρ水g(1/3)(V金+V空)

　　ρ水g(2/5)V空=ρ水g(1/3)(V金+V空)

　　V金=2.5×10-5(m3)代入(1)得：G球=m金g=1(N)

　　m金=0.1(Kg)

　　所以：ρ金=m金/ V金=4×103(Kg/m3)

　　由(3)得：F支= G水+G球-ρ水g(V金+ V空)=0.75(N)

　　說(shuō)明：解決浮力的題目，一般需要按照下列步驟進(jìn)行：

　　(1)了解題目中有幾個(gè)物理過(guò)程;

　　(2)選擇每個(gè)過(guò)程中的研究對(duì)象并分析它的受力情況，畫出受力的示意圖;

　　(3)列出力的平衡方程;

　　(4)浮力、重力未直接給出時(shí)，需依據(jù)：F浮=ρ液•g•V排和G=ρ物•g•V物，將平衡方程轉(zhuǎn)化密度、體積相乘的關(guān)系式，再進(jìn)一步求解。