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9.2 探究：浮力大小与哪些因素有关
一、探究导入：浮力大小的 “差异” 现象
（一）情境体验与提问
实物互动与现象对比：在讲台上完成三组实验 ——①将体积相同的铁块和木块分别放入水中，铁块迅速下沉，木块漂浮在水面；②用弹簧测力计悬挂同一铁块，先将其 1/3 体积浸入水中，记录测力计示数，再将其完全浸没，发现示数明显变小；③将同一铁块分别浸没在清水和浓盐水中，观察到盐水中测力计示数比清水中更小。邀请学生描述现象后提问：“同样的物体，浸入液体的体积不同、液体种类不同，受到的浮力都不一样。大家猜想一下，浮力大小究竟和哪些因素有关？是物体的质量、体积，还是液体的密度、物体排开液体的体积呢？”
导入目标：通过直观的浮力差异现象，激发学生的探究兴趣，明确本节课核心 —— 用控制变量法实验验证浮力与排开液体体积、液体密度的关系，排除无关因素（如物体质量、形状），得出科学结论。
二、探究基础：提出猜想与假设
基于生活经验和前期实验现象，结合控制变量法思路，提出合理猜想并排除无关因素：
猜想一：浮力大小与物体排开液体的体积有关
依据：同一铁块部分浸入与完全浸没时，测力计示数不同（完全浸没时示数更小，浮力更大），且完全浸没时排开液体的体积更大，因此推测排开体积越大，浮力越大。
猜想二：浮力大小与液体的密度有关
依据：同一铁块完全浸没在清水和盐水中，盐水中测力计示数更小（浮力更大），而盐水密度大于清水，因此推测液体密度越大，浮力越大。
排除无关猜想：
排除 “浮力与物体质量有关”：体积相同的铁块（质量大）和木块（质量小），木块在水中漂浮（浮力等于重力），铁块下沉（浮力小于重力），木块浮力更大，说明质量不影响浮力；
排除 “浮力与物体形状有关”：将同一橡皮泥捏成球形、方形，完全浸没在水中，测力计示数始终相同，说明形状不影响浮力（排开体积和液体密度不变时）；
排除 “浮力与浸没深度有关（完全浸没后）”：将铁块完全浸没在水中，改变深度（如从 10cm 到 20cm），测力计示数不变，说明完全浸没后深度不影响浮力。
三、探究过程：实验设计与操作（控制变量法）
（一）实验核心工具与原理
核心工具：
弹簧测力计（量程 0-5N，分度值 0.2N）：测量物体重力和浸入液体后的拉力，通过 “称重法” 计算浮力（\(F_{ }=G-F_{ }\)）；
溢水杯（带溢水口）：测量物体排开液体的体积，确保排开的液体能完全流入量筒；
量筒（量程 0-100mL，分度值 2mL）：承接溢水杯排出的液体，读取排开液体体积；
实验物体：铁块（密度大于水，可完全浸没）、木块（密度小于水，用于辅助验证）；
实验液体：清水（密度\(\rho_1=1g/cm^3\)）、浓盐水（密度\(\rho_2 1.1g/cm^3\)）。
实验原理：通过控制某一变量（如液体密度）不变，改变另一变量（如排开体积），测量浮力变化，分析变量与浮力的关系；反之亦然。
（二）实验 1：探究浮力与物体排开液体体积的关系（控制液体密度不变）
1. 实验目的
验证 “液体密度不变时，浮力大小与物体排开液体体积的关系”。
2. 实验步骤与数据记录
实验次数
实验条件（液体：清水，密度不变）
操作内容
数据记录
计算浮力\(F_{ }=G-F_{ }\)（N）
1
排开体积\(V_1\)（铁块 1/3 体积浸入）
①用弹簧测力计测铁块在空气中的重力\(G\)（如\(G=3N\)）；②将铁块缓慢浸入清水，使 1/3 体积浸入（液面稳定后），记录测力计示数\(F_{ 1}\)（如\(F_{ 1}=2.8N\)）；③用量筒承接溢水杯排出的水，记录排开体积\(V_1\)（如\(V_1=20cm^3\)）
\(G=3N\)，\(F_{ 1}=2.8N\)，\(V_1=20cm^3\)
\(F_{ 1}=3-2.8=0.2N\)
2
排开体积\(V_2\)（铁块 2/3 体积浸入）
保持液体不变，将铁块继续向下浸入，使 2/3 体积浸入，记录\(F_{ 2}\)（如\(F_{ 2}=2.6N\)）和排开体积\(V_2\)（如\(V_2=40cm^3\)）
\(F_{ 2}=2.6N\)，\(V_2=40cm^3\)
\(F_{ 2}=3-2.6=0.4N\)
3
排开体积\(V_3\)（铁块完全浸没）
继续向下浸入，使铁块完全浸没，记录\(F_{ 3}\)（如\(F_{ 3}=2.4N\)）和排开体积\(V_3\)（如\(V_3=60cm^3\)）
\(F_{ 3}=2.4N\)，\(V_3=60cm^3\)
\(F_{ 3}=3-2.4=0.6N\)
3. 实验现象与结论
现象：液体密度不变（均为清水），随着排开液体体积增大（\(V_1F_{ 2}>F_{ 3}\)），浮力逐渐增大（\(F_{ 1}结论：当液体密度不变时，物体排开液体的体积越大，受到的浮力越大。
（三）实验 2：探究浮力与液体密度的关系（控制排开体积不变）
1. 实验目的
验证 “物体排开液体体积不变时，浮力大小与液体密度的关系”。
2. 实验步骤与数据记录
实验次数
实验条件（排开体积：铁块完全浸没，\(V\)不变）
操作内容
数据记录
计算浮力\(F_{ }=G-F_{ }\)（N）
1
液体：清水（密度\(\rho_1=1g/cm^3\)）
①用弹簧测力计测铁块重力\(G=3N\)；②将铁块完全浸没在清水中，记录\(F_{ 1}=2.4N\)；③记录排开体积\(V=60cm^3\)（与实验 1 中\(V_3\)相同）
\(G=3N\)，\(F_{ 1}=2.4N\)，\(V=60cm^3\)
\(F_{ 1}=3-2.4=0.6N\)
2
液体：浓盐水（密度\(\rho_2 1.1g/cm^3\)）
①将铁块从清水中取出，用纸巾擦干表面水分（避免带水影响盐水密度）；②将其完全浸没在浓盐水中，记录\(F_{ 2}=2.34N\)；③确认排开体积仍为\(V=60cm^3\)
\(F_{ 2}=2.34N\)，\(V=60cm^3\)
\(F_{ 2}=3-2.34=0.66N\)
3. 实验现象与结论
现象：排开体积不变（均为 60cm ），液体密度增大（\(\rho_2>\rho_1\)），弹簧测力计示数减小（\(F_{ 2}F_{ 1}\)）。
结论：当物体排开液体的体积不变时，液体的密度越大，物体受到的浮力越大。
四、探究拓展：实验误差分析与改进
（一）常见误差及原因
误差表现
产生原因
浮力测量值偏大
1. 铁块表面沾水，导致测量的 “空气中重力\(G\)” 偏大（沾水增加了物体质量）；2. 溢水杯未装满液体，排开的液体未完全流入量筒，导致排开体积测量偏小，间接使浮力计算偏大
浮力测量值偏小
1. 弹簧测力计未调零，指针初始位置在零刻度线上方，导致拉力\(F_{ }\)测量偏大，浮力\(F_{ }=G-F_{ }\)偏小；2. 铁块浸没时接触溢水杯底部，受到支持力，使\(F_{ }\)测量偏小，但实际浮力不变，导致计算的浮力偏小
排开体积测量误差
1. 量筒读数时视线未与凹液面底部平齐，导致体积读数偏差（如俯视读数偏大，仰视读数偏小）；2. 放入铁块时速度过快，液体溅出，使排开体积测量偏小
（二）实验改进方法
控制物体状态：测量重力前，用纸巾彻底擦干铁块表面水分；浸没时缓慢放入铁块，避免接触容器壁和底部，防止液体溅出；
规范工具使用：实验前校准弹簧测力计（将指针调至零刻度线）；用量筒读数时，保持视线与凹液面底部平齐，可借助直尺辅助对齐；
多次测量取平均值：对同一组实验条件（如 “清水 + 完全浸没”），重复测量 3 次浮力和排开体积，取平均值，降低偶然误差。
五、探究总结：浮力大小的影响规律
综合两次实验及拓展验证，得出最终结论：
浮力的大小与物体排开液体的体积和液体的密度有关；
具体关系：
液体密度一定时，排开液体的体积越大，浮力越大；
排开液体体积一定时，液体的密度越大，浮力越大；
浮力的大小与物体的质量、形状、浸没深度（完全浸没后）无关。
六、课堂练习
（一）基础题
探究浮力与排开液体体积的关系时，需控制的变量是（ ）
A. 液体密度 B. 排开液体体积 C. 物体质量 D. 物体形状
（答案：A，解析：控制变量法需控制除探究变量外的其他因素，探究 “排开体积” 对浮力的影响时，应保持液体密度不变，A 正确）
将同一木块分别放入清水和酒精中（\(\rho_{ ° }>\rho_{é }\)），木块均漂浮，则木块在两种液体中受到的浮力大小关系是（ ）
A. 清水中浮力大 B. 酒精中浮力大 C. 浮力相等 D. 无法判断
（答案：C，解析：木块漂浮时，浮力等于重力（\(F_{ }=G\)），同一木块重力不变，因此在两种液体中浮力相等，与液体密度无关，C 正确）
（二）提升题
为什么潜水员下潜到深海时，需要穿着体积较大的潜水服？请结合浮力大小的影响规律解释。
（答案：①深海中液体密度变化较小（近似等于海水密度），根据浮力规律，要增大浮力，需增大排开液体的体积；②潜水服体积较大，能大幅增大潜水员排开海水的体积，根据\(F_{ }\)与排开体积的关系，排开体积越大，浮力越大；③增大的浮力可辅助潜水员克服部分自身重力，减少下潜时的体力消耗，同时避免因重力过大快速下沉，保障安全）
某同学用弹簧测力计测量一个铁块在空气中的重力为 4N，将其 1/2 体积浸入水中时，测力计示数为 3.6N，排开液体体积为 40cm ；若将铁块完全浸没在水中，排开体积变为 80cm ，此时测力计示数应为多少？请计算并说明理由。
（答案：①首先计算 1/2 体积浸入时的浮力：\(F_{ 1}=G-F_{ 1}=4N-3.6N=0.4N\)，对应排开体积 40cm ；②根据实验结论 “液体密度不变时，排开体积与浮力成正比”，完全浸没时排开体积为 80cm （是 1/2 体积时的 2 倍），因此浮力变为 2 倍，即\(F_{ 2}=0.4N 2=0.8N\)；③计算测力计示数：\(F_{ 2}=G-F_{ 2}=4N-0.8N=3.2N\)）
七、课后作业
实践作业：
家庭小实验：①用矿泉水瓶制作简易溢水杯（在瓶身侧面靠近底部处钻小孔），将不同体积的石块（如小石块、大石块）分别完全浸没在水中，用量筒承接排开的水，记录排开体积，并用弹簧测力计（若有）测量浮力，验证 “排开体积越大，浮力越大”；②将鸡蛋分别放入清水和浓盐水中（向清水中加盐并搅拌），观察鸡蛋的浮沉变化，结合浮力与密度的关系，解释 “加盐后鸡蛋从下沉变为漂浮” 的原因。
生活观察：记录生活中 2 个利用 “浮力与排开体积 / 密度关系” 的实例（如轮船通过空心结构增大排开体积获得浮力、热气球通过加热空气减小密度获得浮力），简要说明原理。
书面作业：完成课本对应练习题，重点练习 “浮力影响因素的判断”“实验数据处理”“误差分析” 相关题目，巩固探究结论，为后续学习 “阿基米德原理” 做好准备。
沪科版2024版物理八年级全册
授课教师： . 班 级： . 时 间： .
9.2 探究：浮力大小与哪些因素有关
第九章 浮力
a
i
T
u
j
m
i
a
N
g
实验 把空饮料用手按入水桶，饮料罐进入水中越深(未浸没)，手对罐的压力将增大。
浮力大小和什么因素有关？
猜 想
可能跟……有关。
提出问题
控制变量法
圆柱体
1.实验器材：
2.探究方法：
水
酒精
浓盐水
(研究对象)
弹簧测力计
水
结论：
在同一液体中，物体浸在液体中的体积越大，浮力越大。
浸在液体中的体积V/ 格 1 2 3
重力G / N 1.2 1.2 1.2
弹簧测力计示数F/ N
浮力F浮/ N
1.0
0.8
0.6
0.2
0.4
0.6
下表面深度h / cm 2 4 6
重力G / N 1.2 1.2 1.2
弹簧测力计示数F / N
浮力F浮/ N
结论：
浮力大小与物体浸没水中后的深度无关。
水
0.3
0.3
0.3
0.9
0.9
0.9
水
酒精
浓盐水
物体排开液体体积一定时，液体密度越大，浮力越大。
实验结果表明：
1.物体在液体中所受的浮力，跟它浸在液体中的体积(V排)有关，跟液体的密度(ρ液)有关。V排越大、ρ液越大，F浮就越大。
2.跟液体的体积无关，跟物体的密度无关关，跟浸没在液体中的深度无关。
物体在液体中所受浮力的大小与____________和__________
___________有关，而与浸没在液体中的深度无关。
液体的密度
物体排开液体的体积
1星题 知识过关
探究影响浮力大小的因素
1.某小组在做“探究影响浮力大小的因素”的实验。
【实验思路】同学们猜想物体受到的浮力可能与液体的密度、
物体浸在液体中的体积、深度等因素有关。实验时要注意控
制变量。
【实验过程】实验步骤及弹簧测力计示数记录如图。
(1)分析数据可知，金属块浸没在水中时受到的浮力大小是
___；金属块浸没在盐水中时受到的浮力大小是_____ 。
2
(2)分析、、 可知，在同种液
体中，物体所受浮力大小与物体
浸没在液体中的深度______
(填“有关”或“无关”)。
无关
(3)分析____________________(填序号)可知，在同种液体中，
物体排开液体的体积越大，受到的浮力越大。
、、(或、、)
(4)分析、、 可知，在物体排开液体的体积一定时，液体
密度越大，物体受到的浮力______。
越大
2.如图所示，在探究浮力大小的影响因素实验中，从铜块的
底面接触水面开始，到铜块浸没，直至浸没到更深的位置
(铜块始终未接触容器底)，下列图中能表示此过程铜块所受
浮力与浸入水中深度 关系的图像是图____。
丙
甲
乙
丙
2星题 情境应用
3.[2024·泉州期中] 将三个体积相同的小球放
在水中静止后如图所示，这三个小球所受浮
力的大小正确的是( )
A
A.球所受浮力最小 B. 球所受浮力最小
C. 球所受浮力最小 D.三个球所受浮力一样
(第4题)
4.[2024·南阳期中] 如图所示，
体积相等的实心铜球和铁球分
别浸没在水和煤油中，两球所
受浮力的大小关系是
( )
A
A. B. C. D.无法确定
(第5题)
5.在“探究影响浮力大小的因素”实验中，小明
和小莉对物体所受浮力的大小与物体的形状
是否有关进行了探究。
(1)本实验应在控制液体密度和_____________
________相同时探究浮力与物体形状的关系；
物体排开液体的体积
(第5题)
(2)实验时用细线拴好铅皮(可随意改变形状)后
挂在弹簧测力计下，将铅皮没入液体中，读
出此时弹簧测力计的示数 。将____________
__后再次将其没入液体中，读出此时弹簧测
力计的示数，如果、 ______，说明物体
铅皮形状改变
不同
所受浮力的大小与物体的形状有关，反之则无关；
(第5题)
(3)这个实验中，小莉认为只要铅皮两次浸入
液体的体积相等，比如都没入二分之一就可
以进行比较；而小明认为最好两次都浸没。
从实际操作来看，你认为______的做法容易
实现；
小明
(4)实验现象如图所示，说明物体所受浮力的大小与物体的形
状______。
无关
探究浮力大小与什么因素有关
物体浸在液体中的体积
液体的密度
必做作业：从教材习题中选取；
选做作业：完成练习册本课时的习题.
谢谢观看！

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