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(共40张PPT)
第十章　流体的力现象
在流体中运动
1.流体:具有流动性的　 　统称为流体。
2.流体压强与流速的关系:对于流动的液体和气体,在流速大的地方压强　 　,流速小的地方压强　 　。
3.鸟翼、飞机的升力:气流在鸟翼、机翼上下表面由于　 　不同产生压力差,形成向上的升力。
液体和气体
小
大
流速
[八下,P56] 如图所示,由于飞机机翼的特殊形状,使气流经过机翼时产生向上的　 　,其中　 　图与机翼的形状相似。
升力
(甲)
浮力
1.概念:浸在液体中的物体受到　 　的力。
2.方向:　 　。
3.产生原因:浸在液体中的物体,其上、下表面受到液体对它的压力不同,产生一个　 　的压力差。
4.影响因素:物体在液体中所受浮力的大小不仅与　 　有关,还与　 　有关,而与浸没在液体中的深度等其他因素　 　。
向上
竖直向上
向上
液体的密度
物体排开液体的体积
无关
[八下,P59] 比较图(甲)和图(乙)可知,物体受到的浮力F浮=　 　。(用图中的物理量符号表示)
G-F1
阿基米德原理
1.内容:浸在液体中的物体受到　 的浮力,浮力的大小等于它　 　。
2.公式:F浮=G排=m排g=ρ液gV排。
3.适用范围:液体和　 　。
注意:“浸在”包含的两层含义
(1)物体部分浸入液体中,一部分露出液面,此时 V排(2)物体浸没在液体中,此时V排=V物。
竖直向上
排开的液体所受到的重力
气体
物体的浮沉条件及其应用
1.浮沉条件
状态 F浮与G物的关系 ρ物与ρ液的关系
漂浮 F浮　 　G物 ρ液　 　ρ物
悬浮 F浮　 　G物 ρ液　 ρ物
上浮 F浮　 　G物 ρ液　 　ρ物
下沉 F浮　 　G物 ρ液　 　ρ物
=
>
=
=
>
>
<
<
注意:(1)根据密度来判断物体的浮沉时,要注意物体是否是实心,对于空心物体则要利用平均密度来判断;(2)漂浮与悬浮是一种平衡状态,浮力的大小都等于重力,上浮与下沉是一种非平衡状态。
2.浮力的应用
(1)轮船:采用“空心”的办法增大浮力,轮船的大小通常用排水量来表示,即　 　。
(2)潜水艇:在水下时浮力　 　,靠　 　完成上浮和下潜。
(3)热气球:内部气体密度　 　外部空气密度。
满载货物时排开水的质量
不变
改变自身重力
小于
[八下,P67] 如图所示,当潜水艇浸没在水中并下潜时所受的浮力
　 　;潜水艇是通过改变　 　来实现上浮和下沉的;当水舱充水时,自身所受的重力增大而　 　;当水舱排水时,自身所受的重力减小而　 　。
不变
自身所受的重力
下潜
上浮
流体压强
(2022岳阳)下列实例中,应用了“流体压强与流速的关系”的是( )
A.用吸管吸饮料
B.用高压锅煮食物
C.茶壶的壶盖留有小孔
D.火车站台设置安全线
D
[衍生子题]
如图(甲)所示,连通器中的水静止,此时水面上方a、b处的气压为pa0、pb0。在b处上方持续水平吹气,水面稳定后如图(乙)所示,此时a、b处的气压为pa、pb,水面下c、d处水的压强为pc、pd,若大气压保持不变,则( )
A.pc>pd
B.pa>pb
C.pa0>pa
D.pb0=pb
B
(甲)
(乙)
阿基米德原理
下列(甲)(乙)(丙)(丁)四幅图是“验证阿基米德原理”的过程情景,以下步骤正确的是( )
A.实验中所用的金属块受到的重力为1 N
B.在情景图(乙)中存在的错误是溢水杯未注满水
C.纠正错误后,继续实验,在情景(丙)中,金属块受到的浮力为3 N
D.金属块排开的水所受的重力G排等于2 N
B
(2021衡阳)甲、乙、丙、丁是四个体积、形状相同而材质不同的小球,把它们放入水中静止后的情况如图所示,则它们在水中所受浮力相等的是( )
A.甲和乙
B.乙和丙
C.丙和丁
D.甲和丁
C
比较浮力的大小
(1)根据影响浮力大小的因素:
①在液体密度相同时比较排开液体体积的大小;
②在排开液体体积相同时,比较液体密度的大小。
(2)比较F浮与G物的关系得出浮力的大小(液体的密度和排开液体的体积都是变量)。
浮力的计算
如图所示,质量为100 g的木块,静止在盛水的烧杯中,木块所受到的浮力为　 　N,排开水的体积为　 　cm3。
1
100
[衍生子题]
将一石块挂在弹簧测力计的挂钩上,测力计的示数为14 N,当将该石块完全浸入水中时,弹簧测力计的示数为10 N,g取 10 N/kg,水的密度为1.0×103 kg/m3。求:
(1)该石块浸没在水中时受到的浮力。
解析:(1)将一石块挂在弹簧测力计的挂钩上时处于平衡状态,由二力平衡条件可得,石块受到的重力G=14 N,当将该石块完全浸入水中时,弹簧测力计的示数F拉=10 N,则该石块浸入水中时受到的浮力
F浮=G-F拉=14 N-10 N=4 N。
答案:(1)4 N
(2)该石块的体积。
答案:(2)4×10-4 m3
(3)该石块的密度。
答案:(3)3.5×103 kg/m3
求浮力的四种方法
(1)称重法:F浮=G-F;
(2)阿基米德原理法:F浮=G排=ρ液gV排;
(3)利用浮沉条件:漂浮或悬浮时,由二力平衡条件知F浮=G物;
(4)压力差法:F浮=F向上-F向下。
物体的浮沉条件及应用
成语“沉李浮瓜”的意思是吃在冰水里浸过的李子和瓜,形容夏天消暑的生活。“李子在水里下沉,瓜浮在水面”,从物理学的角度分析,下列判断正确的是( )
A.李子的质量大于瓜的质量
B.李子的体积小于瓜的体积
C.李子受到的重力大于瓜受到的重力
D.李子的密度大于水的密度,水的密度大于瓜的密度
D
[衍生子题]
1.(2022常德)甲、乙两相同的容器中装有体积相等的两种液体,静止放置在水平桌面上。将同种材料制作的实心物体a、b分别放入两容器中,静止时液面等高,如图所示,则( )
A.a受到的重力小于b受到的重力
B.a受到的浮力大于b受到的浮力
C.甲杯中液体的密度小于乙杯中液体的密度
D.甲杯和乙杯的底部受到的压强相等
B
2.如图所示,物理小组利用体积为170 cm3的潜水艇模型(忽略进气、排气管的体积),探究潜水艇在水中如何实现上浮或下沉,下列说法不正确的是(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)( )
A.模型浸没在水中受到的浮力为1.7 N
B.模型浸没后继续下沉的过程中受到的浮力大小不变
C.潜水艇能上浮或下沉是通过改变自重实现的
D.若要让悬浮的模型上浮应使模型中进水
D
实验1　探究浮力大小与哪些因素有关
(2022年课标必做实验)
[实验器材]
弹簧测力计、烧杯、不同种类的液体、标准物体。
[实验装置]
[设计与进行实验]
1.实验中用称重法求浮力:F浮=　 　。
2.控制变量法的应用
(1)探究浮力与排开液体体积的关系:控制　 　相同而排开液体的体积不同;
(2)探究浮力与液体密度的关系:控制物体　 　相等而液体密度不同;
(3)探究浮力的大小与物体浸没深度的关系:控制液体的密度和排开液体的体积相同而　 　不同,发现浮力的大小与浸没的深度无关。
G-F
液体密度
排开液体的体积
浸没的深度
3.换用不同的物体和液体多次实验的目的:验证结论是否具有普遍性。
[实验结论]
浸在液体中的物体所受浮力的大小,与它排开液体的体积和　 .
　有关;物体排开液体的体积越大,液体的密度越大,物体所受的浮力越　 　。
液体的
密度
大
例1为“探究浮力大小与哪些因素有关”,小高设计了如图所示实验,请依据实验回答。
(1)比较b、c两图可知,物体浸在水中的体积越大,受到的浮力　 　。
(2)比较图　 　和图d可知,物体所受浮力的大小与液体的密度有关。
(3)比较图　 　和图　 　可知,物体所受浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
越大
e
c
d
(4)若圆柱形容器的底面积为100 cm2,在图c中,当物体浸没后,水对容器底的压强增加了　 　Pa。
(5)同组的小明想知道浮力的大小与物体的形状是否有关,于是他找来了一块橡皮泥,把橡皮泥捏成不同形状,先后放入水中,发现有的漂浮在水面上,有的下沉。由此他得出结论:浮力的大小与物体的形状有关。请指出小明实验方法的错误之处:　 .
　。
(6)由图中的实验数据可知,盐水的密度为　 　kg/m3。
200
没有控制橡皮泥浸入液体的体积
相同
1.2×103
(7)如果在实验中不小心使图e中的物体接触了容器底且与容器底有力的作用,此时测量出的盐水密度将　 　(选填“偏大”“偏小”或“不变”),原因是　 .
.
　 。
(8)实验中由于握着测力计的手臂易晃动,导致测力计示数不稳定,读数困难。请你写出一种改进措施:　 .
.
　。
偏大
因为容器底对物体有支持力,弹簧测力计示数变
小,根据F浮=G-F可知,物体在盐水中受到的浮力测量值偏大,V排不变,
将盛有适量液体的烧杯放在铁架台上,把弹簧测力计固定在铁圈上,通过改变铁圈的高度来改变物体浸在液体中的体积
(9)如图是小明所在小组根据记录的实验数据绘制出弹簧测力计示数F与物体下降高度h关系的图像。
①物体浸没前的过程中,弹簧测力计示数逐渐变小,说明浮力逐渐
　 　。据此,小明认为物体受到的浮力随浸入水中深度的增大而增大;而小华则认为浮力随浸入水中的体积增大而增大,根据物体浸没前的图像,你认为下列说法正确的是　 。
A.只有小明的观点合理
B.只有小华的观点合理
C.两人的观点都不合理
D.两人的观点都合理
变大
D
②接下来他们继续实验,增大物体浸没在水中的深度,发现弹簧测力计的示数始终不变,据此可得出　 　的观点不具有普遍性,这个过程中金属块受到的浮力F浮=　 　。
小明
3 N
实验2　探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
[实验器材]
弹簧测力计、物块、细线、溢水杯、小桶。
[实验装置]
[设计与进行实验]
1.在空气中用弹簧测力计测出空小桶所受的重力F1,物块所受的重力F2,并做好记录。
2.把溢水杯中装满水,将小桶放到溢水杯出水口下。
3.把物块浸没在溢水杯的水中,读出此时弹簧测力计示数F3。
4.用弹簧测力计称出被物块排开的水和小桶所受的总重力F4。
5.求出物块所受浮力F浮=　 　与物块排开的水所受的重力G排=
　 　,并加以比较。
6.换用不同液体或物体多次实验是为了　 　。
F2-F3
F4-F1
得到普遍性的结论
[实验结论]
浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力,即　 　。
F浮=G排
例2小红设计了如图1所示的实验来探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”。
(1)实验的最佳顺序是　 　。(填字母)
A.(甲)、(乙)、(丙)、(丁)
B.(丁)、(甲)、(乙)、(丙)
C.(乙)、(甲)、(丁)、(丙)
(2)图(乙)中物体受到的浮力是　 　N。通过实验可得到结论:浸在液体中的物体,受到的浮力大小等于它　 　。
(3)以下情况会影响结论的是　 　。(填字母)
A.图(乙)中水面未到达溢水杯的溢水口
B.图(乙)中物体未全部浸入水中
B
1
排开的液体受到的重力
A
(4)小红利用上述实验中的器材和木块,探究“漂浮在液面上的物体所受浮力的大小与物体所受重力的关系”,实验过程中　 　[选填“(甲)”“(乙)”“(丙)”或“(丁)”]步骤不需要弹簧测力计。通过实验可得出漂浮在液面上的物体所受的浮力大小　 　(选填“大于”“小于”或“等于”)物体所受的重力大小。
(乙)
等于
[装置改进]
(5)小张利用身边的器材对小红的实验进行改进:两个相同的弹簧测力计a和b、重物、溢水杯(由饮料瓶和吸管组成)、薄塑料杯(质量忽略不计)等器材,装置如图2所示。实验时小张逐渐向下移动水平横竿,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,观察到弹簧测力计a的示数逐渐
　 　,弹簧测力计b的示数逐渐　 　,若弹簧测力计a的示数变化量为ΔFa,弹簧测力计b的示数变化量为ΔFb,则它们的大小关系是ΔFa　 　(选填“>”“=”或“<”)ΔFb。
变小
变大
=
(6)针对两种实验方案,小张实验装置的优点是　 　。
A.弹簧测力计a的示数就是物体所受浮力的大小
B.实验器材生活化,实验中能同步观察弹簧测力计a、b示数的变化
B

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