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Perseverance Prevails
承接上一篇浮力基础复盘,进入Day6专项核心——河南中考浮力综合题实操!浮力综合题是河南中考力学的“重头戏”,常以浮冰、船中扔物、称重法测浮力为载体,偶尔结合科技热点(如潜水器、浮标)考查,还经常与压强结合,形成高频题型。
这篇严格贴合河南中考考法,精选4-5道典型综合题,覆盖所有要求题型,每道题均分步解析,重点书写受力分析过程(河南综合题得分关键),最后总结“浮力与压强结合题”的解题步骤,帮大家掌握题型套路、规范答题步骤、突破高频难点,适配寒假2小时复习节奏,精准提分。Perseverance Prevails
一、河南中考浮力综合题实操(4-5道,分步解析,已标注得分点)
以下题目均贴合河南中考浮力综合题难度,涵盖浮冰问题、船中扔物、称重法测浮力、科技热点结合题,每道题均按“判断浮沉→受力分析→列方程→计算”的步骤解析,重点标注受力分析过程和得分点,河南考生可直接对照练习、规范答题。
(一)题型1:浮冰问题(河南中考基础综合题,常客)
例题:一块浮冰漂浮在水面上,已知浮冰的质量为100kg,ρ冰 = 0.9×10³kg/m³,ρ水 = 1.0×10³kg/m³,g = 9.8N/kg。求:(1)浮冰受到的浮力;(2)浮冰排开水的体积;(3)浮冰露出水面的体积。
分步解析(河南中考得分版,重点写受力分析):
① 第一步:判断浮沉状态(1分)
浮冰漂浮在水面上,处于平衡状态,适用受力平衡条件:F浮 = G物。
② 第二步:受力分析(1分)
浮冰仅受2个力:竖直向上的浮力(F浮)、竖直向下的重力(G物),二力平衡,故F浮 = G物。
③ 第三步:计算浮冰受到的浮力(1分)
由G = mg,得G物 = m冰g = 100kg×9.8N/kg = 980N;
结合F浮 = G物,得F浮 = 980N。
④ 第四步:计算浮冰排开水的体积(1分)
由核心公式F浮 = ρ液gV排,变形得V排 = F浮/(ρ水g);
代入数据:V排 = 980N/(1.0×10³kg/m³×9.8N/kg) = 0.1m³。
⑤ 第五步:计算浮冰露出水面的体积(1分)
先求浮冰总体积:由ρ = m/V,得V冰 = m冰/ρ冰 = 100kg/(0.9×10³kg/m³) ≈ 0.111m³;
露出体积V露 = V冰 - V排 = 0.111m³ - 0.1m³ ≈ 0.011m³。
⑥ 作答(1分):
(1)浮冰受到的浮力为980N;(2)排开水的体积为0.1m³;(3)露出水面的体积约为0.011m³。
易错点提醒:① 忽略受力分析步骤,直接代入公式计算(扣分);② 混淆ρ冰和ρ水,代入公式时用错密度;③ 计算V露时,误将V排当作V冰。
(二)题型2:船中扔物问题(河南中考高频综合题,套路性强)
例题:一艘小船漂浮在平静的湖面上,船和船上物体的总质量为500kg,g = 9.8N/kg。若将船上质量为50kg的物体扔入水中,物体沉入湖底,求:(1)扔物前,小船受到的浮力;(2)扔物后,小船受到的浮力;(3)物体沉入湖底时受到的浮力(ρ水 = 1.0×10³kg/m³,物体密度ρ物 = 2.5×10³kg/m³)。
分步解析(河南中考得分版,重点写受力分析):
① (1)扔物前,小船受到的浮力第一步:判断浮沉状态:小船漂浮,处于平衡状态,F浮总 = G总(1分);第二步:受力分析:小船和物体整体受2个力——F浮总(向上)、G总(向下),二力平衡(1分);第三步:计算:G总 = m总g = 500kg×9.8N/kg = 4900N,故F浮总 = 4900N(1分)。② (2)扔物后,小船受到的浮力第一步:判断浮沉状态:小船仍漂浮,处于平衡状态,F浮船 = G船(1分);第二步:受力分析:小船仅受2个力——F浮船(向上)、G船(向下),二力平衡(1分);第三步:计算:G船 = G总 - G物 = 4900N - 50kg×9.8N/kg = 4410N,故F浮船 = 4410N(1分)。③ (3)物体沉入湖底时受到的浮力第一步:判断浮沉状态:物体沉底,完全浸入水中,V排 = V物(1分);第二步:受力分析:物体受3个力——F浮物(向上)、G物(向下)、F支(向上),三力平衡(F浮物 + F支 = G物),但计算浮力用核心公式即可(1分);第三步:计算物体体积:V物 = m物/ρ物 = 50kg/(2.5×10³kg/m³) = 0.02m³;第四步:计算浮力:F浮物 = ρ水gV排 = ρ水gV物 = 1.0×10³kg/m³×9.8N/kg×0.02m³ = 196N(1分)。④ 作答(1分):(1)扔物前浮力为4900N;(2)扔物后小船浮力为4410N;(3)物体受到的浮力为196N。
易错点提醒:① 扔物后,误将总浮力当作小船的浮力;② 物体沉底时,误用F浮 = G物(错误,沉底时F浮 < G物);③ V排 = V物仅适用于物体完全浸入液体的情况。
(三)题型3:称重法测浮力(河南实验+综合题,常考)
例题:用弹簧测力计测一金属块的浮力,实验步骤如下:① 用弹簧测力计测出金属块在空气中的重力为5N;② 将金属块完全浸入水中,且不接触容器底部,此时弹簧测力计的拉力为3N。已知ρ水 = 1.0×10³kg/m³,g = 9.8N/kg,求:(1)金属块受到的浮力;(2)金属块的体积;(3)金属块的密度。
分步解析(河南中考得分版,重点写受力分析):① (1)金属块受到的浮力第一步:判断场景:称重法测浮力,金属块完全浸入水中、不接触容器底(1分);第二步:受力分析:金属块受3个力——F浮(向上)、G物(向下)、F拉(向上),三力平衡,故F浮 + F拉 = G物(1分);第三步:计算:F浮 = G物 - F拉 = 5N - 3N = 2N(1分)。② (2)金属块的体积第一步:判断V排与V物:金属块完全浸入水中,V排 = V物(1分);第二步:由核心公式F浮 = ρ水gV排,变形得V排 = F浮/(ρ水g);代入数据:V排 = 2N/(1.0×10³kg/m³×9.8N/kg) ≈ 2.04×10⁻⁴m³;故V物 = V排 ≈ 2.04×10⁻⁴m³(1分)。③ (3)金属块的密度第一步:由G = mg,得金属块质量m = G物/g = 5N/9.8N/kg ≈ 0.51kg;第二步:由ρ = m/V,得ρ物 = m/V物 ≈ 0.51kg/(2.04×10⁻⁴m³) ≈ 2.5×10³kg/m³(1分)。④ 作答(1分):(1)金属块受到的浮力为2N;(2)金属块的体积约为2.04×10⁻⁴m³;(3)金属块的密度约为2.5×10³kg/m³。
易错点提醒:① 受力分析时漏画拉力,或列错平衡方程;② 金属块接触容器底部时,仍用该方法计算(错误,此时受支持力,拉力偏小,浮力计算偏大);③ 计算密度时,单位不统一。
(四)题型4:科技热点结合题(河南中考趋势,贴合热点)
例题:我国“奋斗者”号潜水器可下潜至万米深海,某次下潜过程中,潜水器完全浸入海水中,受到的浮力为1.96×10⁵N,已知海水密度ρ海水 = 1.0×10³kg/m³,g = 9.8N/kg,求:(1)潜水器排开海水的体积;(2)若潜水器的总质量为2×10⁴kg,潜水器下潜时受到的海水阻力为1×10⁴N,求潜水器受到的向下的合力(忽略潜水器自身浮力以外的其他力)。
分步解析(河南中考得分版,重点写受力分析):① (1)潜水器排开海水的体积第一步:判断浮沉状态:潜水器完全浸入海水中,V排 = V潜(1分);第二步:受力分析(计算浮力部分):潜水器受浮力F浮(向上)、重力G潜(向下)、阻力f(向上,与运动方向相反)(1分);第三步:由核心公式F浮 = ρ海水gV排,变形得V排 = F浮/(ρ海水g);代入数据:V排 = 1.96×10⁵N/(1.0×10³kg/m³×9.8N/kg) = 20m³(1分)。② (2)潜水器受到的向下的合力第一步:计算潜水器的重力:G潜 = m潜g = 2×10⁴kg×9.8N/kg = 1.96×10⁵N;第二步:受力分析(合力计算):向下的力为G潜(1.96×10⁵N),向上的力为F浮(1.96×10⁵N)和阻力f(1×10⁴N)(1分);第三步:计算合力:F合 = G潜 - (F浮 + f) = 1.96×10⁵N - (1.96×10⁵N + 1×10⁴N) = -1×10⁴N;第四步:合力方向:负号表示合力方向向上,故向下的合力为0(或向上的合力为1×10⁴N)(1分)。④ 作答(1分):(1)潜水器排开海水的体积为20m³;(2)潜水器受到的向下的合力为0N(向上的合力为1×10⁴N)。
易错点提醒:① 忽略阻力的方向(与运动方向相反,下潜时阻力向上);② 计算合力时,方向判断错误;③ 混淆“完全浸入”和“部分浸入”的V排判断。
二、河南中考高频题型:浮力与压强结合题解题步骤(套路总结)
浮力与压强结合题是河南中考力学综合题的“常客”,分值4-6分,套路性极强,核心是“先判浮沉,再算压强”,以下总结标准解题步骤,贴合河南中考得分标准,可直接套用。
核心解题步骤(四步走,必记)
1.第一步:判断物体浮沉状态(核心前提)根据题干条件,判断物体是漂浮、悬浮还是沉底,明确V排与V物的关系(漂浮:V排 < V物;悬浮/沉底:V排 = V物),同时列受力平衡方程(F浮 = G物 或 F浮 + F支 = G物),求出浮力F浮。
2.第二步:计算液体压强(或物体上下表面压强差)① 若考查液体对容器底部的压强:用公式p = ρ液gh(h为液体深度,单位m);② 若考查物体上下表面的压强差:用公式Δp = F浮/S(S为物体受力面积,由V物和物体形状推导,如正方体S = a²,a为边长);③ 单位提醒:ρ液用kg/m³、g用9.8N/kg、h用m,压强单位为Pa。
3.第三步:结合浮力和压强,求解未知量常见未知量:液体密度、物体密度、物体体积、液体深度变化等,结合浮力公式和压强公式,联立方程求解(河南中考常考“浮力求V排,再结合V排求液体深度变化,最后求压强变化”)。
4.第四步:规范作答,标注单位按“求什么、写公式、代入数据、计算结果”的步骤书写,确保每步清晰,不跳步(河南中考分步给分,跳步酌情扣分),最后标注单位,总结结论。
河南中考套路提醒
浮力与压强结合题,大概率会考查“物体漂浮时,液体深度变化导致的压强变化”,核心套路:① 由漂浮条件F浮 = G物,求出V排;② 由V排变化,求出液体深度变化Δh = ΔV排/S容器(S容器为容器底面积);③ 由Δp = ρ液gΔh,求出压强变化Δp。
今日实操小任务(适配2小时复习节奏)
1.40分钟:独立重做文中4道综合题,严格按河南中考得分标准,分步书写受力分析和解题过程,标注自己的易错点;
2.30分钟:默写“浮力与压强结合题”的四步解题步骤,结合例题,尝试总结1道类似题型的解题套路;
3.20分钟:整理4道题的受力分析示意图,重点标注力的方向和平衡方程;
4.10分钟:回顾本文易错点,补充到错题本中,重点标注“V排与V物的区别”“浮沉状态判断”。
今天的浮力综合题实操就到这里!重点掌握每道题的受力分析过程和浮力与压强结合题的解题套路,这是河南中考浮力综合题的得分关键。下一篇咱们整理浮力题型解题模板,详细标注所有易错点,帮大家查漏补缺、规范解题,彻底攻克Day6浮力专项~

Note
主编 | 张云
责编|赵敏
运营|赵敏 申瑞杰 张子辰