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第六节 浮力
北师版·八年级物理
第八章 压强和浮力
死海不死
情境导入
万吨巨轮在水中为什么不下沉？
热气球为什么能腾空而起？
此时弹簧测力计的示数等于石块所受的重力。
弹簧测力计的示数变小。
？
将石块浸没在水中时，弹簧测力计的示数变小，说明此时存在一个向上托的力，这个力的施力物体是水。用其他液体做实验时也可以得到同样的结论。
新课探究
知识点1 浮力的存在
物体无论漂浮在水面上还是浸没在水中，都会受到水对它施加的向上托的力。
定义：浸在液体中的物体受到液体对它向上托的力，这个力叫作浮力。
方向：竖直向上
施力物体：液体
受力物体：浸在液体中的物体
知识点2 浮力
与物体的形状、物体是否运动以及容器的摆放方式等无关
F1
F2
F1=F2
F合=0
实验探究
知识点3 浮力的成因
在玻璃圆筒的两端蒙上绷紧程度相同的橡胶膜，将其浸没在水中。
探究浮力的成因
玻璃圆筒沿水平方向放置：
F1
F2
F1＜F2
F合=F2 – F1
玻璃圆筒沿竖直方向放置：
方向：竖直向上
你认为浮力是怎样产生的？
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浮力产生的原因
F=pS=ρ水ghS
浮力的测量——压力差法
物体的上表面：
F浮=F2－F1
浮力的实质是浸在液体中的物体上、下表面产生的压力差。
物体的下表面：
F1=p1S=ρ水gh1S
F2=p2S=ρ水gh2S
（压力差法求浮力）
如图所示，在盆中放一个装满水的水槽，用手把空的矿泉水瓶按入水中。随着按入深度的增加，溢出的水也增加了，感觉要用更大的力才能把矿泉水瓶按下去。这是为什么呢？
浮力的大小与哪些因素有关呢？
知识点4 影响浮力大小的因素
猜想1：浮力与液体密度的关系；
猜想2：浮力与深度的关系；
猜想3：浮力与物体浸在液体中的体积关系；
猜想4：浮力与物体密度的关系。
……
猜想浮力大小和哪些因素有关
学生实验
探究浮力大小与哪些因素有关
【猜想与假设】
将同一物体分别浸没到水和盐水中，观察弹簧测力计示数的变化。
不同
说明物体受到的浮力与液体的密度有关。
验证猜想1：浮力与液体密度的关系
【制订方案】
将同一物体浸没在同种液体的不同深度，观察弹簧测力计示数的变化。
相同
说明物体受到的浮力大小与浸没的深度无关。
验证猜想2：浮力与深度的关系
不同
说明物体受到的浮力与物体浸在液体中体积有关。
将同一物块第一次部分浸入水中，第二次全部浸入水中，观察弹簧测力计示数的变化。
验证猜想3：浮力与物体浸在液体中的体积关系
将体积相同的不同物体浸没在相同的液体中，观察弹簧测力计示数的变化。
说明物体受到的浮力与物体密度无关。
2N
2N
示数差相同
即浮力相等
验证猜想4：浮力与物体密度的关系
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通过实验探究我们可以知道，物体排开液体的体积越大、液体的密度越大，物体所受的浮力就越大。
【实验结论】
阿基米德与皇冠的故事
知识点5 阿基米德原理
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阿基米德原理
1．内容：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的液体所受的重力。
2．数学表达式：F浮=G排
3．用于计算的导出式：
F浮= G排= m排 g= ρ液 gV排
4．适用范围：液体和气体
【制订方案】
（1）怎样测出物体所受浮力的大小？
（2）怎样测出物体排开的液体所受的重力？
验证阿基米德原理
学生实验
【收集证据】
按以下实验步骤进行实验。
（1）测出空桶所受的重力G桶后（如图甲），将空桶置于装满水的溢水杯的溢水口下方。
（2）在空气中测出金属块所受的重力G（如图乙）。
（3）将金属块浸入水中后，记录弹簧测力计的示数F（如图丙）。
（4）测出桶和溢出水所受的总重力G总（如图丁）。
（5）将水换成酒精、煤油等液体，仿照上述步骤进行实验。
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将测量的实验数据记录在下表中。
金属块浸入的液体种类 空桶所 受的重力 G桶/N 金属块所受的重力 G/N 金属块浸入液体静止时，弹簧测力计的示数 F/N 桶和溢出液体所受的总重力G总/N 物体排开液体所受的重力 G排/N 物体所受的浮力
F浮/N
水
酒精
煤油
……
1.4
0.4
0.6
1.2
0.8
0.8
比较F浮和G排的大小，发现F浮=G排。
金属块浸入的液体种类 空桶所 受的重力 G桶/N 金属块所受的重力 G/N 金属块浸入液体静止时，弹簧测力计的示数 F/N 桶和溢出液体所受的总重力G总/N 物体排开液体所受的重力 G排/N 物体所受的浮力
F浮/N
水
酒精
煤油
……
1.4
0.4
0.6
1.2
0.8
0.8
【分析与论证】
对阿基米德原理的理解
1. 物体“浸在液体中”包括“全部浸入（即浸没）”和“部分浸入”两种情况。
不论物体是浸没还是部分浸入在液体里都受到浮力。对于同一物体而言，浸没时受到的浮力大，部分浸入时受到的浮力小，而且浸入的体积越大，所受的浮力也越大。
V排=V浸=V物
V排=V浸2. 浮力的大小等于被物体排开的液体受到的重力
（1）浸没时：V排=V浸=V物，此时物体所受的浮力等于排开液体的重力，即F浮=G液=ρ液gV排=ρ液gV浸=ρ液gV物
（2）部分浸入时： V排=V浸F浮=ρ液gV排=ρ液gV浸<ρ液gV物
V浸
4. 阿基米德原理同样适用于气体
阿基米德原理的数学表达式：F浮=G排= m排g=ρ液 gV排
3. 同一物体浸没在不同的液体中时，由于液体的密度不同，所受的浮力也不同。
根据公式 F浮=ρ液g V排，浸没时， V排 = V物，当ρ液不同时，浮力也随之变化。
（1）物体排开液体的体积相同时，液体密度越大，所受的浮力越大。
（2）物体浸入的液体密度相同时，排开液体的体积越大，所受的浮力越大。
1.体积相同的铁块和铝块放入水中后都会沉入水底，它们受到的浮力一样大吗？为什么？如果将铁块放入煤油中，将铝块放入水中，哪个受到的浮力大？为什么？
解：它们受到的浮力一样大，根据阿基米德原理可知
F浮= G排= m排g= ρ液 gV排
两金属块浸没在同一种液体中，ρ液一定，V排=V物，而铁块与铝块体积相同，故浮力F浮一样大；
随堂练习
【选自教材P95 自我检测 第1题】
1.体积相同的铁块和铝块放入水中后都会沉入水底，它们受到的浮力一样大吗？为什么？如果将铁块放入煤油中，将铝块放入水中，哪个受到的浮力大？为什么？
如果将铁块放入煤油中与铝块放入水中比较，铝块受到的浮力大，因为ρ水>ρ煤油，V排=V物，铁块与铝块排开液体的体积V排相同，由F浮=ρ液gV排可知，水中的铝块受到的浮力大。
【选自教材P95 自我检测 第1题】
2.小红用弹簧测力计、量筒、水和石块做“验证阿基米德原理”的实验，实验情景和数据如图所示。根据图中的信息，你能得出什么结论。
解：石块受到的浮力为:
F浮=G-F拉=4.8 N-2.8 N=2.0 N
石块排开水的重力为:
G排=m排 g=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×
200×10-6 m3=2.0 N
分析比较上述数据，说明石块受到的浮力大小等于它排开液体所受的重力。
【选自教材P95 自我检测 第2题】
3.把一个实心金属球放入盛满酒精的杯中，金属球沉入杯底，从杯中溢出 8 g 酒精。已知酒精的密度 ρ酒精=0.8×103 kg/m3，g取10 N/kg。
（1）金属球在酒精中所受的浮力是多大？
（2）若将该金属球放入盛满水的杯中，它仍沉入杯底。求从杯中溢出水的质量。
【选自教材P95 自我检测 第3题】
解：（1）由阿基米德原理可知从杯中溢出8g酒精的重力等于金属球在酒精中所受的浮力，即：
F浮=G排=m酒精g=8×10-3kg×10N/kg=0.08N
（2）由阿基米德原理可知：
F浮= G排= m排g= ρ液 gV排
V排=8×10-2N÷0.8×103kg/m3÷10N/kg=1×10-5m3
m=ρ水V排=1×103kg/m3×1×10-5m3=1×10-2kg
4.物体浸没在某种液体中，在不同深度处受到的浮力是否相等？为什么？设计一个实验来检验你的想法是否正确。
解：相等，根据阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排可知，浸没时V排=V物，又因为浸没在同一种液体中，故物体所受浮力不变。
【选自教材P96 自我检测 第4题】
课堂小结
压力差法：F浮= F向上-F向下
液体的密度
影响因素
排开液体的体积
称重法：F浮=G-F拉
大小
阿基米德原理：F浮=ρ液gV排
浮力
定义
方向
产生原因

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