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第十章　浮力
第1节　浮力
【知识重点】
1．知道浮力是什么，了解浮力产生的原因．(重点)
2．会用称重法和压力差法计算浮力大小．
3．会利用弹簧测力计探究浮力大小跟哪些因素有关．(难点)
★知识点 浮力的定义
演示实验1：用弹簧测力计测量浮力
(1)如图甲所示，用弹簧测力计测量一个铝块所受的重力．
(2)如图乙所示，把铝块逐渐浸入水中，观察弹簧测力计示数的变化．
演示实验2：如下图所示，将乒乓球用细线绑定在烧杯底，并加入适量的水，并将烧杯由甲位置变换到乙位置，观察乒乓球的拉力方向．
实验分析：
(1)浸在液体中的物体受到液体对它向上的托力，这个托力叫做浮力，用符号F浮表示．
(2)浮力的方向：竖直向上.
(3)根据演示实验1，推导出浮力的求解公式：F浮＝G物－F拉.(用G物、F拉、F浮表示)
1.浮力的方向总是竖直向上的．将一个重为10 N的金属块悬挂在弹簧测力计下浸没在水中，如图所示，弹簧测力计的示数为8 N，则该金属块受到的浮力大小为2N.
2.如图所示，将一个重为8 N的物块用细线系在弹簧测力计的挂钩上，将它浸没在水中静止，弹簧测力计的示数为5 N，则物块受到的浮力是3N，浮力的方向是竖直向上，此力的施力物体是水.
　★归纳总结
1．浮力的方向：竖直向上．(注意：不能写成“垂直向上”)
2．弹簧测力计法求浮力：F浮＝G物－F拉．(G物是物体所受的重力，F拉是物体浸在液体中时弹簧测力计的示数)
3．拓展几个与浮力有关的概念．
(1)浸没：浸没是指物体整个完全浸入液体(或气体)中，如图甲B所示．
(2)浸在：物体可能浸没液体(或气体)中，也可能漂在液面上，如图甲A所示．
(3)漂浮：当物体只受重力和浮力的作用静止时，有部分体积露出液面，如图乙所示．
(4)悬浮：当物体只受重力和浮力的作用静止时，浸没在液体中，并能悬停在液体中任一位置而不沉底，如图丙所示．
　　　　
★知识点 浮力产生的原因
1．演示实验3：感受浮力产生的原因
2．看浮力产生的原因的视频
分析：如图所示
前后、左右两对侧面所处水中深度相同，所受液体压力大小相等，方向相反，相互平衡．
上、下两面所处水中深度不同，所受压强、压力的关系：p向上＞p向下，F向上＞F向下(以上两空选填“>”“<”或“＝”)，所以上、下表面的压力差即物体所受的浮力：F浮＝F向上－F向下.
3.(科学思维)(1)在玻璃圆筒两端蒙上绷紧程度相同的橡皮膜并浸没在水中，如图甲所示，水对橡皮膜的压力F向左＝F向右(选填“>”“＝”或“<”)；当如图乙所示时，水对橡皮膜的压力F向上>F向下(选填“>”“＝”或“<”)；浮力产生的原因是液体对物体上、下表面的压力不相同.
(2)如图丙所示，C和D是可自由移动的物体，A和B是容器本身凸起的一部分，容器内装有适量的水，则以下说法中正确的是(A)
A．A部分一定不受浮力　B．B部分一定不受浮力
C．C物体一定不受浮力 D．D物体一定不受浮力
4. (1)如图甲所示，长方体物块浸没在水中，下表面受到的压力是15 N，上表面受到的压力是5 N，则它所受的浮力是10N.
甲
(2)如图乙所示，正方体木块漂浮在水面上，木块下表面受到水的压力为100 N，则它受到的浮力为100N.
乙
★归纳总结 浮力的求法及判断
1．压力差法：F浮＝F向上－F向下；其中F向上代表物体下表面所受的压力，F向下代表物体上表面所受的压力；若物体漂浮在液面上，那么F向下＝0 N，此时F浮＝F向上．
2．物体不受浮力的例子：桥墩(如图甲所示)、洗手盆水堵头(如图乙所示)．
注意：并不是沉底的物体就不受浮力，只有物体与容器底部紧密结合，物体底部完全没有液体，才不受浮力！
★知识点 浮力大小的决定因素
(一)结合以下两个问题思考：浮力的大小可能与哪些因素有关？
1．如图甲所示，把空饮料罐用手按入水桶，随着饮料罐浸入水中越来越深，手的感觉有什么变化？
2．如图乙所示，人在死海中会浮起来，而在普通的河水中却会沉下去．是什么因素影响了人所受的浮力呢？
(二)学生实验：探究浮力的大小与哪些因素有关
猜想与假设：浮力的大小可能与液体的密度、物体浸在液体中的体积等因素有关．
实验器材：弹簧测力计、体积相同的铁块、铜块和铝块，细绳、烧杯、水、酒精、浓盐水等．
设计实验：有多个因素可能与浮力的大小有关，探究其中一个因素时，应采用控制变量法．
进行实验：选用铁块，按照下图所示步骤进行实验，待弹簧测力计示数稳定后，逐次记录弹簧测力计的示数大小．
得出结论：浸在液体中的物体，所受浮力的大小与液体的密度、物体浸在液体中的体积有关；液体的密度越大，物体浸在液体中的体积越大，浮力就越大．
分析论证：完成上述步骤后，便马上得出结论，结论不可靠(选填“可靠”或“不可靠”)．若不可靠，应该怎么做？把水换成浓盐水，重复上述过程(或将铁块换成铜块，重复上述过程).
【实验过关】　(科学探究)如图所示是“探究浮力的大小与什么因素有关”的实验，实验中铜块与铝块的体积相同．
(1)此实验求浮力的公式是F浮＝G－F拉.
(2)铜块浸没在水中后，所受的浮力大小为1N，方向竖直向上.
(3)做①③④三次实验是为了探究浮力的大小与物体浸在液体中的体积的关系．
结论：在液体的密度 一定时，物体浸在液体中的体积越大，物体受到的浮力越大．用到的实验方法主要是控制变量法.
(4)分析①④⑤三次实验数据，可知浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关.
(5)如图所示，下列四幅图中，能表示拉力与物体浸在液体中的深度h的关系的图象是B，表示浮力与物体浸在液体中的深度h的关系图象是A.(填选项字母)
(6)做①②④⑥四次实验是为了探究浮力的大小与物体重力和物体密度的关系．得出的结论是物体受到的浮力大小与物体的重力和物体的密度无关.
(7)做①④⑦三次实验是为了探究浮力的大小与液体密度的关系，得出的结论：在物体浸在液体中的体积 一定时，液体的密度越大，物体受到的浮力越大．
(8)为了探究浮力的大小与物体形状的关系，将同一块橡皮泥先后捏成圆柱体和球体进行如图⑧⑨⑩所示的实验，比较三次实验可知：浮力的大小与物体的形状 无 关；用同一块橡皮泥完成⑨⑩两次实验的目的是控制橡皮泥浸在水中的体积相同 .
　★归纳总结
1．浮力的大小与液体的密度有关，与物体排开液体的体积有关，与物体的密度、物体的体积和物体所处的深度无关．
注：物体排开液体的体积＝物体浸在液体中的体积．
2．多次实验的目的：让结论更具有普遍性．
3．物体浸入液体中的位置与拉力、浮力的变化图象．
如图甲、乙、丙所示，A处表示物体刚接触液面，液体对物体还没有浮力，此时弹簧测力计的拉力等于物体的重力G.斜线AB表示物体逐渐浸入液体中，浮力不断增大，拉力不断减小．B处表示物体刚好浸没在液体中．线段BC表示物体浸没在液体中后，继续下沉，此过程中因为V排不变，所以浮力不变，拉力也不变．
【提能训练】
1．(物理观念)下列关于浮力的说法，正确的是(D)
A．只有浸在液体里的物体才受到浮力
B．只有浮在液体表面上的物体才受到浮力，下沉的物体不受浮力
C．物体在液体中浸没得越深，所受浮力越大
D．浮力的方向总是竖直向上的
2．(物理观念)(2022 济南期末)2021年12月9日15时40分，“天宫课堂”时隔8年再次开讲，“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站为广大青少年带来了一场精彩的太空科普课．如图是演示浮力消失实验时的情况，关于水中的乒乓球，下列判断正确的是(B)
A．质量变为零
B．上、下表面没有压力差
C．换个位置可能会上浮
D．换成铁球会下沉
3．(科学思维)(2022 深圳期末)如图所示，体积相同的两圆锥体浸入水中，则两圆锥体受到的水的压力差相比(C)
A．底面朝下的圆锥体受到的压力差较大
B．底面朝上的圆锥体受到的压力差较大
C．一样大
D．无法确定
4．潜入海底观光是人们现代旅游休闲方式之一．某潜水爱好者从水下2 m深继续下潜的过程中，他受到的浮力和海水对他的压强的变化情况分别是(不考虑海水的密度变化)(C)
A．浮力逐渐变大，压强不变
B．浮力逐渐变大，压强逐渐变大
C．浮力不变，压强逐渐变大
D．浮力逐渐变小，压强逐渐变大
5．弹簧秤下吊着重为14.7 N的正方体金属块，当它浸没在水中时，弹簧秤的示数为9.8 N，则金属块受到的浮力为4.9N.若金属块上表面所受水的压力为19.6 N，则金属块下表面所受水的压力为24.5N.
6．(科学探究)小王为了探究物体在水中不同深度所受浮力的变化情况，将一个挂在弹簧测力计下的圆柱体金属块缓慢浸入水中(水足够深)，如图所示．在圆柱体接触容器底之前，分别记下圆柱体下表面所处的不同深度h和弹簧测力计相应的示数F，实验数据如下所示表：
　
次数 1 2 3 4 5 6 7
h/cm 0 2 4 6 8 10 12
F/N 9.25 8.46 7.66 6.85 6.05 6.05 6.05
　
(1)分析表中实验数据，可以得出物体重9.25N，第4次实验时，物体受到的浮力为2.4N.
(2)分析表中第1列到第5列数据，说明在同种液体里，物体浸在液体中的体积越大，所受的浮力就越大.
(3)分析表中第5列到第7列数据，说明物体浸没在同种液体中时，所受浮力的大小与浸没的深度无关.
(4)下列图象中能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体下表面到水面距离h的关系的是B.

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