一、阿基米德原理
1. 物体浸在液体中的体积等于物体
2. 阿基米德原理(用公式表示):
1. 物体浸在液体中的体积等于物体
排开
液体的体积。2. 阿基米德原理(用公式表示):
$F_{浮}=G_{排}$
。答案
一、1.排开
2. $F_{浮}=G_{排}$
2. $F_{浮}=G_{排}$
解析
【分析】
这是阿基米德原理章节的基础概念填空题,解题时首先回忆对应的课本基础定义:第一空从体积等效的角度思考,物体浸入液体后,会占据原本属于液体的空间,浸入部分的物体体积,刚好和被挤走的那部分液体的体积相等,这部分被挤走的液体就是物体排开的液体;第二空直接回忆阿基米德原理的核心公式,该原理的核心结论就是浮力大小等于物体排开液体的重力,直接写出对应表达式即可。
【解析】
1. 物体浸入液体时,浸入液体的部分会挤占液体的原有空间,因此物体浸在液体中的体积等于物体排开液体的体积。
2. 阿基米德原理的核心内容为:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开液体所受的重力,对应的公式表达为$F_{浮}=G_{排}$。
【答案】
1. 排开;2. $F_{浮}=G_{排}$
【知识点】
排开液体体积概念;阿基米德原理公式
【点评】
本题属于浮力章节最基础的概念识记类题目,没有复杂的逻辑推导,考察学生对阿基米德原理相关基础定义的掌握程度,是后续学习浮力变形计算的必备前置知识,只要牢记课本基础内容就可以顺利得分。
【难度系数】
0.9
这是阿基米德原理章节的基础概念填空题,解题时首先回忆对应的课本基础定义:第一空从体积等效的角度思考,物体浸入液体后,会占据原本属于液体的空间,浸入部分的物体体积,刚好和被挤走的那部分液体的体积相等,这部分被挤走的液体就是物体排开的液体;第二空直接回忆阿基米德原理的核心公式,该原理的核心结论就是浮力大小等于物体排开液体的重力,直接写出对应表达式即可。
【解析】
1. 物体浸入液体时,浸入液体的部分会挤占液体的原有空间,因此物体浸在液体中的体积等于物体排开液体的体积。
2. 阿基米德原理的核心内容为:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开液体所受的重力,对应的公式表达为$F_{浮}=G_{排}$。
【答案】
1. 排开;2. $F_{浮}=G_{排}$
【知识点】
排开液体体积概念;阿基米德原理公式
【点评】
本题属于浮力章节最基础的概念识记类题目,没有复杂的逻辑推导,考察学生对阿基米德原理相关基础定义的掌握程度,是后续学习浮力变形计算的必备前置知识,只要牢记课本基础内容就可以顺利得分。
【难度系数】
0.9
二、阿基米德原理的应用
推导公式:
推导公式:
$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$
。答案
二、$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$
解析
【分析】
这道题考查阿基米德原理核心公式的推导,解题思路是从阿基米德原理的基础内容出发:浸在液体中的物体所受浮力等于它排开液体的重力,先写出浮力和排开液体重力的等量关系,再结合重力计算公式、密度公式对排开液体的重力做代换推导,最终就能得到阿基米德原理的推导表达式。
【解析】
第一步:根据阿基米德原理的内容,可得浮力与排开液体重力的等量关系:$F_{浮}=G_{排}$;
第二步:结合重力公式$G=mg$,将排开液体的重力表示为$G_{排}=m_{排}g$;
第三步:结合密度公式$\rho=\frac{m}{V}$变形得到$m_{排}=\rho_{液}V_{排}$,代入上式后即可推导得到最终公式:$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$。
【答案】
$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$
【知识点】
阿基米德原理;重力计算;密度公式
【点评】
本题是浮力模块的基础核心考点,要求学生掌握阿基米德原理公式的推导逻辑,避免死记硬背公式,同时明确公式中各物理量的物理意义,为后续浮力相关的定量计算类题目筑牢基础。
【难度系数】
0.9
这道题考查阿基米德原理核心公式的推导,解题思路是从阿基米德原理的基础内容出发:浸在液体中的物体所受浮力等于它排开液体的重力,先写出浮力和排开液体重力的等量关系,再结合重力计算公式、密度公式对排开液体的重力做代换推导,最终就能得到阿基米德原理的推导表达式。
【解析】
第一步:根据阿基米德原理的内容,可得浮力与排开液体重力的等量关系:$F_{浮}=G_{排}$;
第二步:结合重力公式$G=mg$,将排开液体的重力表示为$G_{排}=m_{排}g$;
第三步:结合密度公式$\rho=\frac{m}{V}$变形得到$m_{排}=\rho_{液}V_{排}$,代入上式后即可推导得到最终公式:$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$。
【答案】
$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$
【知识点】
阿基米德原理;重力计算;密度公式
【点评】
本题是浮力模块的基础核心考点,要求学生掌握阿基米德原理公式的推导逻辑,避免死记硬背公式,同时明确公式中各物理量的物理意义,为后续浮力相关的定量计算类题目筑牢基础。
【难度系数】
0.9
例1 小英在探究浮力的大小等于什么时,做了如图所示的实验,四步实验中弹簧测力计的示数分别为$F_{1}$、$F_{2}$、$F_{3}$、$F_{4}$,下列关系式正确的是(

A.$F_{浮}=F_{4}-F_{1}$
B.$F_{浮}>F_{4}-F_{1}$
C.$F_{浮}>F_{3}-F_{2}$
D.$F_{2}-F_{3}=F_{4}-F_{1}$
B
)A.$F_{浮}=F_{4}-F_{1}$
B.$F_{浮}>F_{4}-F_{1}$
C.$F_{浮}>F_{3}-F_{2}$
D.$F_{2}-F_{3}=F_{4}-F_{1}$
答案
答案:B
解析:根据阿基米德原理可知浸在液体中的物体受到向上的浮力作用,浮力的大小等于物体排开液体受到的重力。同时,根据称重法,浮力的大小等于物体在浸入液体前后的弹簧测力计示数之差。
方法指导 该实验要求溢水杯中的水要装满,若未装满,会导致$F_{4}-F_{1}$的示数偏小,不能得出$F_{浮}=G_{排}$。
解析:根据阿基米德原理可知浸在液体中的物体受到向上的浮力作用,浮力的大小等于物体排开液体受到的重力。同时,根据称重法,浮力的大小等于物体在浸入液体前后的弹簧测力计示数之差。
方法指导 该实验要求溢水杯中的水要装满,若未装满,会导致$F_{4}-F_{1}$的示数偏小,不能得出$F_{浮}=G_{排}$。
解析
【分析】
我们先梳理这道题的思考路径:首先回忆阿基米德原理的常规实验逻辑,正常溢水杯装满水时,物体排开的水会全部溢出流入小桶,此时浮力等于排开水的重力。但本题明确说明溢水杯未装满水,第一步先通过称重法写出浮力的表达式:物体重力是F₂,浸入水中后拉力是F₃,所以浮力F浮=F₂-F₃。第二步分析溢水杯未装满的影响:物体浸入水中时,液面需要先上升到溢水口,才会有水向外溢出,因此最终流入小桶的水的重力,会小于物体实际排开的全部水的重力。第三步结合阿基米德原理F浮=G排(物体实际排开的水的总重力),就能对比出浮力和F₄-F₁(小桶和溢出的水的总重减去空桶重,也就是溢出的水的重力)的大小关系,再逐一判断选项即可。
【解析】
1. 称重法求浮力:根据受力平衡,物体浸没在水中时,受到的浮力等于物体自身重力减去弹簧测力计的拉力,即$F_{\mathrm{浮}} = F_2 - F_3$。
2. 常规装满水的溢水杯场景:此时物体排开的水会全部溢出到小桶中,溢出的水的重力$G_{\mathrm{溢}}=F_4-F_1$,且$G_{\mathrm{溢}}=G_{\mathrm{排}}$,满足$F_{\mathrm{浮}}=G_{\mathrm{排}}=F_4-F_1=F_2-F_3$。
3. 本题溢水杯未装满水的场景:物体浸入后,水需要先上升填充溢水口到初始液面的空隙,才会有水溢出,因此最终溢出到小桶的水的重力$G_{\mathrm{溢}}=F_4-F_1$,小于物体实际排开的全部水的重力$G_{\mathrm{排}}$。
4. 根据阿基米德原理$F_{\mathrm{浮}}=G_{\mathrm{排}}$,可得$F_{\mathrm{浮}} > F_4-F_1$。
对选项逐一判断:
A选项:$F_{\mathrm{浮}}=F_4-F_1$,不符合溢水杯未装满的误差规律,错误。
B选项:$F_{\mathrm{浮}}>F_4-F_1$,推导成立,正确。
C选项:$F_{\mathrm{浮}}>F_3-F_2$,$F_3-F_2$为负数,该表述没有物理意义,错误。
D选项:$F_2-F_3=F_4-F_1$,等价于浮力等于溢出的水重,不符合未装满水的场景,错误。
【答案】
B
【知识点】
阿基米德原理,称重法测浮力
【点评】
本题是阿基米德原理实验的变式题型,跳出了常规“溢水杯装满水”的默认设定,考察实验操作误差的影响,很多学生直接套用常规实验的等量关系容易错选D,解题核心是理解溢水杯未装满时,溢出液体的重力小于物体实际排开液体的总重力。
【难度系数】
0.4
我们先梳理这道题的思考路径:首先回忆阿基米德原理的常规实验逻辑,正常溢水杯装满水时,物体排开的水会全部溢出流入小桶,此时浮力等于排开水的重力。但本题明确说明溢水杯未装满水,第一步先通过称重法写出浮力的表达式:物体重力是F₂,浸入水中后拉力是F₃,所以浮力F浮=F₂-F₃。第二步分析溢水杯未装满的影响:物体浸入水中时,液面需要先上升到溢水口,才会有水向外溢出,因此最终流入小桶的水的重力,会小于物体实际排开的全部水的重力。第三步结合阿基米德原理F浮=G排(物体实际排开的水的总重力),就能对比出浮力和F₄-F₁(小桶和溢出的水的总重减去空桶重,也就是溢出的水的重力)的大小关系,再逐一判断选项即可。
【解析】
1. 称重法求浮力:根据受力平衡,物体浸没在水中时,受到的浮力等于物体自身重力减去弹簧测力计的拉力,即$F_{\mathrm{浮}} = F_2 - F_3$。
2. 常规装满水的溢水杯场景:此时物体排开的水会全部溢出到小桶中,溢出的水的重力$G_{\mathrm{溢}}=F_4-F_1$,且$G_{\mathrm{溢}}=G_{\mathrm{排}}$,满足$F_{\mathrm{浮}}=G_{\mathrm{排}}=F_4-F_1=F_2-F_3$。
3. 本题溢水杯未装满水的场景:物体浸入后,水需要先上升填充溢水口到初始液面的空隙,才会有水溢出,因此最终溢出到小桶的水的重力$G_{\mathrm{溢}}=F_4-F_1$,小于物体实际排开的全部水的重力$G_{\mathrm{排}}$。
4. 根据阿基米德原理$F_{\mathrm{浮}}=G_{\mathrm{排}}$,可得$F_{\mathrm{浮}} > F_4-F_1$。
对选项逐一判断:
A选项:$F_{\mathrm{浮}}=F_4-F_1$,不符合溢水杯未装满的误差规律,错误。
B选项:$F_{\mathrm{浮}}>F_4-F_1$,推导成立,正确。
C选项:$F_{\mathrm{浮}}>F_3-F_2$,$F_3-F_2$为负数,该表述没有物理意义,错误。
D选项:$F_2-F_3=F_4-F_1$,等价于浮力等于溢出的水重,不符合未装满水的场景,错误。
【答案】
B
【知识点】
阿基米德原理,称重法测浮力
【点评】
本题是阿基米德原理实验的变式题型,跳出了常规“溢水杯装满水”的默认设定,考察实验操作误差的影响,很多学生直接套用常规实验的等量关系容易错选D,解题核心是理解溢水杯未装满时,溢出液体的重力小于物体实际排开液体的总重力。
【难度系数】
0.4
例2 将重为5 N的物体浸入盛满水的容器中,容器溢出重为3 N的水,物体受到的浮力(
A.一定等于3 N
B.一定等于5 N
C.可能等于2 N
D.可能小于3 N
A
)A.一定等于3 N
B.一定等于5 N
C.可能等于2 N
D.可能小于3 N
答案
答案:A
解析:容器盛满水,根据阿基米德原理,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力,因此物体所受的浮力一定等于3 N。
方法指导 "浸入"的含义包括两种情况:
①物体全部体积都浸没在液体里,此时$V_{排}=V_{物}$;
②物体的一部分体积浸在液体里,而另一部分露出液面。
不论浸入部分的多少,盛满水的溢水杯溢出液体所受的重力均等于物体所受浮力的大小。
解析:容器盛满水,根据阿基米德原理,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力,因此物体所受的浮力一定等于3 N。
方法指导 "浸入"的含义包括两种情况:
①物体全部体积都浸没在液体里,此时$V_{排}=V_{物}$;
②物体的一部分体积浸在液体里,而另一部分露出液面。
不论浸入部分的多少,盛满水的溢水杯溢出液体所受的重力均等于物体所受浮力的大小。
解析
【分析】
拿到这道题首先先圈出题干的关键条件:①容器是盛满水的;②溢出的水重3N;③物体自重5N属于干扰条件。接下来回忆阿基米德原理的核心结论:浸在液体中的物体受到的浮力大小等于它排开的液体受到的重力。因为容器原本已经装满水,物体浸入时,排开的所有水都会从容器中溢出,因此溢出的水的重力就完全等于物体排开的水的重力,不需要考虑物体是部分浸入还是完全浸没,也不用被物体自身的重力数值干扰,就能直接推导浮力的大小。
【解析】
根据阿基米德原理,浸在液体中的物体所受浮力等于其排开液体的重力。
本题中容器预先盛满水,当物体浸入容器时,物体排开的水会全部溢出容器,因此物体排开的水的重力就等于溢出的水的重力,即$G_{排}=G_{溢}=3\ \mathrm{N}$,因此物体受到的浮力$F_{浮}=G_{排}=3\ \mathrm{N}$,一定等于3N。
其余选项分析:B选项只有物体漂浮或悬浮时浮力才等于物重5N,本题没有给出物体浮沉状态,不能得出浮力一定为5N;C、D选项浮力小于3N的情况只会出现在容器没有盛满水的场景下,不符合本题条件,因此均错误。
【答案】A
【知识点】阿基米德原理,浮力大小判断
【点评】
本题的易错点是容易被题干给出的物体自重5N误导,同时混淆“盛满水”和“未盛满水”的溢水杯的差异,解题时要优先抓住题干的核心前提“容器盛满水”,明确此时溢出液体的重力和物体排开液体的重力完全相等,即可快速排除干扰项得到正确结论。
【难度系数】
0.8
拿到这道题首先先圈出题干的关键条件:①容器是盛满水的;②溢出的水重3N;③物体自重5N属于干扰条件。接下来回忆阿基米德原理的核心结论:浸在液体中的物体受到的浮力大小等于它排开的液体受到的重力。因为容器原本已经装满水,物体浸入时,排开的所有水都会从容器中溢出,因此溢出的水的重力就完全等于物体排开的水的重力,不需要考虑物体是部分浸入还是完全浸没,也不用被物体自身的重力数值干扰,就能直接推导浮力的大小。
【解析】
根据阿基米德原理,浸在液体中的物体所受浮力等于其排开液体的重力。
本题中容器预先盛满水,当物体浸入容器时,物体排开的水会全部溢出容器,因此物体排开的水的重力就等于溢出的水的重力,即$G_{排}=G_{溢}=3\ \mathrm{N}$,因此物体受到的浮力$F_{浮}=G_{排}=3\ \mathrm{N}$,一定等于3N。
其余选项分析:B选项只有物体漂浮或悬浮时浮力才等于物重5N,本题没有给出物体浮沉状态,不能得出浮力一定为5N;C、D选项浮力小于3N的情况只会出现在容器没有盛满水的场景下,不符合本题条件,因此均错误。
【答案】A
【知识点】阿基米德原理,浮力大小判断
【点评】
本题的易错点是容易被题干给出的物体自重5N误导,同时混淆“盛满水”和“未盛满水”的溢水杯的差异,解题时要优先抓住题干的核心前提“容器盛满水”,明确此时溢出液体的重力和物体排开液体的重力完全相等,即可快速排除干扰项得到正确结论。
【难度系数】
0.8
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