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(共48张PPT)
第七讲　浮　力
1.浮力
基本概念 定义 浸在液体中的物体受到的 　竖直向上　 的力
方向 竖直向上
产生原因 压力差 浸没在液体中的物体，其上、下表面受到液体对它的压力不同，向上的压力大于向下的压力， 这两个 　压力之差　 就是液体对浸入物体的浮力
影响因素 ρ液，V排 物体在液体中所受浮力的大小，跟它排开液体的 　体积　 有关，也跟液体的 　密度　 有关
竖直向上　
压力之差　
体积　
密度　
知识梳理
测量 称重法 测浮力 物体重为G，物体浸在液体中（不碰底）静止时，弹簧测力计的示数为F，则F浮＝ 　G－F　

G－F　
2.阿基米德原理
内容 浸在液体里的物体受到 　竖直向上　 的浮力，浮力的大小 　等于　 它排开的液体所受的重力
公式 F浮＝G排＝m排g＝ 　ρ液gV排　
适用范围 适用于液体和气体。计算物体在气体中受到的浮力时，公式中的ρ液要改为ρ气
应用 求解ρ液、V排，比较F浮的大小
竖直向上　
等于　
ρ液gV排　
3.物体的浮沉条件及应用
（1）物体的浮沉条件
上浮 下沉 悬浮 漂浮 沉底

F浮 　＞　 G F浮 　＜　 G F浮 　＝　 G F浮 　＝　 G F浮＋FN 　＝　 G
ρ液 　＞　 ρ物 ρ液 　＜　 ρ物 ρ液 　＝　 ρ物 ρ液 　＞　 ρ物 ρ液 　＜　 ρ物
＞　
＜　
＝　
＝　
＝　
＞　
＜　
＝　
＞　
＜　
（2）浮沉条件的应用
轮船 原理 钢铁的密度大于水的密度。轮船制成空心的，可以漂浮在水面上，增大了可以利用的浮力
排水量 排水量是轮船装满货物时排开水的 　质量　
潜水艇 原理 浸没在水中的潜水艇排开水的体积始终不变，所以潜水艇受到的浮力不变，潜水艇的上浮和下沉全靠改变 　自身重力　 （不考虑水的密度的变化）
结构 有多个水舱
质量　
自身重力　
密度计 原理 根据物体漂浮时受力平衡及阿基米德原理制成，用来测定液体的密度
特点 密度计浸入液体中的体积越小，说明液体的密度 　越大　
气球和 飞艇 原理 内部充的是密度小于空气的气体，通过改变气体的密度实现升降
特点 充的是密度小于空气的气体
越大　
方法 公式及图示 适用范围及注意事项
阿基米德 原理法 （公式法） F浮＝G排＝m排g＝ρ液gV排 普遍适用的浮力计算法，已知物体排开液体的体积和液体的密度
注意：在计算时要注意统一单位，分清楚V排与V液
称重法 F浮＝G物－F 已知物体的重力及在液体中受到的向上的拉力
4.浮力的计算方法与模型
（1）浮力的几种计算方法
平衡法 F浮＝G物＝m物g 适用于漂浮或悬浮的物体，已知物体的重力
注意：悬浮、沉底时，V排＝V物；漂浮时，V排＜V物
压力差法 （原因法） F浮＝F向上－F向下 已知形状规则的物体：
①上、下表面的压强及上、下表面积
②上、下表面所受的压力
注意：以上两个条件只需满足其中任意一条即可
模型 受力分析 浮力
物体A受到重力、浮力 F浮A＝GA F浮A＝ρ液gV排
物体A受到重力、浮力、压力 F浮A＝GA＋F F浮A＝ρ液gVA
物体A受到重力、浮力、压力，物体B受到重力、支持力 F浮A＝GA＋GB F浮A＝ρ液gVA
（2）浮力计算的几种模型
物体A受到重力、浮力、拉力，物体B受到重力、浮力、拉力 F浮A＝GA＋T F浮B＝GB－T F浮A＝ρ液gVA
F浮B＝ρ液gVB
物体A受到重力、浮力、拉力 F浮A＝GA＋T F浮A＝ρ液gVA
物体A受到重力、浮力、拉力 F浮A＝GA－T F浮A＝ρ液gVA
　　实验突破14　探究浮力的大小与哪些因素有关
1.实验目的：探究浮力的大小与哪些因素有关。
2.实验器材：弹簧测力计、铁块、大烧杯、水、盐水等。
3.实验方法：控制变量法。
（1）在弹簧测力计的下端挂一个铁块，依次把它缓缓地浸入水中的不同位置，观察铁块在位置①→②→③的过程中，弹簧测力计的示数。
（2）观察铁块在位置③→④的过程中，弹簧测力计的示数。
（3）把铁块分别浸没在水和盐水中，比较弹簧测力计的示数。
4.实验步骤：
5.实验注意事项：在同种液体中可以先让物体部分浸入，再让物体浸没来改变物体排开液体的体积。在探究浮力和密度的关系时，要让物体浸没在液体中，且不能接触容器的底部和侧壁。
6.实验结论：在同种液体中，物体浸在液体中的体积越大，物体所受的浮力越大。浮力的大小与物体浸没后的深度无关。物体排开液体的体积一定时，液体的密度越大，物体所受的浮力越大。
　某同学按照如图所示的操作做“探究影响浮力大小的因素”的实验。
例题图
　　（1）物体受到的重力为 　4　 N。
（2）物体浸没在水中时，受到的浮力大小是 　1　 N。
（3）由 　乙、丙　 两图可得出结论：物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关。
4　
1　
乙、丙　
（4）由 　丙、丁　 两图可得出结论：物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
（5）由 　丁、戊　 两图可得出结论：物体受到的浮力大小与液体的 　密度　 有关。
丙、丁　
丁、戊　
密度　
例题图
【拓展设问】
（6）【实验现象分析】在图丙中，物体浸没在水中后，继续向下移动，在没有接触到烧杯底前，弹簧测力计的示数不变，说明物体浸没后，所受浮力的大小与 　深度　 无关。
（7）【实验数据应用】图中物体的密度为 　4×103 kg/m3　 。（ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg）
（8）【实验误差分析】实验时，若先将物体放在水中测量后，再测量物体的重力，则会使浮力的测量结果 　偏大　 （选填“偏大”或“偏小”）。
深
度　
4×103 kg/m3　
偏大　
　　实验突破15　探究浮力的大小与排开液体的重力的关系
1.实验目的：探究浮力的大小与物体排开液体的重力的关系。
2.实验器材：弹簧测力计、物块、烧杯、溢水杯等。
3.实验过程：如图所示，实验中应先测出物块（石块或金属块均可）的重力G物（如图甲所示），再测出一个空烧杯的重力G杯（如图乙所示），然后用细线系住物块，用弹簧测力计挂住物块缓慢浸入装满水的溢水杯中，用空烧杯接住被物块排开的水，同时读出此时弹簧测力计的示数F'（如图丙所示），接下来再用弹簧测力计测出烧杯和水的总重力G'（如图丁所示）。利用二力平衡知识分析可知，物体所受的浮力F浮＝G物－F'，而被物体排开的液体的重力G排＝G'－G杯，通过对实验数据的比较可得出阿基米德原理：浸在液体中的物体受到液体对它竖直向上的浮力，浮力的大小等于被物体所排开的液体的重力，即F浮＝G排。
4.实验注意事项：实验前溢水杯一定要装满水，物块浸没在溢水杯中但不能触及杯底或杯壁，保证排开的水全部流入空烧杯中。
　　5.实验关注点：
（1）密度小于液体密度的物体会漂浮在液面上而不会沉到液体中，用称重法不能测出它所受的浮力，但可以通过二力平衡知识得出F浮＝G物，只要测出了G物，也就相当于测出了F浮。
（2）在实验过程中，由于条件的限制，有的时候可能没有溢水杯，那么可以用普通的烧杯来替代溢水杯的功能，如图所示：
　如图所示，某小组在做“探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系”的实验。
（1）弹簧测力计使用前要先进行 　校零　 。
校零　
例题图
（2）实验步骤如图1所示，甲、乙、丁、戊四图中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4。由图甲、图丁可知，物体受到的浮力F浮＝ 　F1－F3　 。
图1
F1－F3　
（3）下列选项中，若 　B　 （填字母）成立，则可以得出浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
A.F1－F2＝F3－F4
B.F1－F3＝F4－F2
C.F3－F2＝F1－F4
B　
【拓展设问】
（4）【实验方案优化】另一小组利用两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋（质量忽略不计）对实验进行改进，装置如图2所示。向下移动水平横杆，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 　变小　 ，弹簧测力计B的示数逐渐 　变大　 ，且弹簧测力计A和B的示数的变化量
　相等　 （选填“相等”或“不相等”）。
变小　
变大　
相等　
【拓展设问】
（5）【交流与反思】（多选）比较两种实验方案，改进后的优点是 　BC　 （填字母）。
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，弹簧测力计固定，示数更稳定
C.能同步观察弹簧测力计A和B的示数的变化
BC　
1.（物理观念）利用如图所示的装置探究浮力的方向是怎样的。随着α角的改变，悬线与水平面的夹角将 　保持不变　 （选填“改变”或“保持不变”）；剪断悬线，小气球将沿 　竖直向上　 的方向运动。
第1题图
保持不变　
竖直向上　
基础提升　
考点1　浮力、阿基米德原理
2.如图所示，请画出漂浮在水面上的木块的受力示意图。
3.某同学用阿基米德原理测量一种未知液体的密度，他把一个铁块用细绳悬挂在弹簧测力计的挂钩上。铁块在空气中时，弹簧测力计的示数是7.9 N；把铁块浸没在该液体中时，弹簧测力计的示数是7.1 N。该液体的密度是 　0.8　 g/cm3。（ρ铁＝7.9×103 kg/m3）
0.8　
第2题图
4.水平台面上的玻璃槽中装有适量的水，将一个边长为20 cm的正方体物块轻轻放入水中，如图所示，静止时，正方体物块露出水面的高度为6 cm，则该正方体物块的密度是 　0.7×103　 kg/m3。（ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg）
第4题图
0.7×103　
5.（2021·安徽）小华按如图所示的步骤做“探究浮力”的实验。
第5题图
①在弹簧测力计下悬挂一个金属球，如图甲所示，弹簧测力计的示数为2.6 N。
②将金属球浸没在水中，弹簧测力计的示数如图乙所示。
③将金属球从水中取出并擦干水分，再将它浸没在另一种液体中，弹簧测力计的示数如图丙所示。
由实验可知，金属球浸没在水中时受到的浮力大小为 　1　 N，图丙中液体的密度 　小于　 （选填“大于”“小于”或“等于”）水的密度。
1　
小
于　
6.如图所示，完全相同的a、b两个长方体，长度为h，悬浮在密度为ρ的液体中。若两个长方体a、b的下表面所受液体的压力分别为Fa、Fb，则Fa 　＞　 （选填“＞”“＜”或“＝”）Fb。
第6题图
＞　
7.如图所示，两个完全相同的柱形容器放在水平桌面上，分别装有甲、乙两种不同的液体。a、b是体积相等的两个小球，a小球漂浮在液面上，b小球沉没在容器底。甲液面高于乙液面，且两种液体对容器底部的压强相等，则（　D　）
A.两种液体的密度ρ甲＝ρ乙
B.两种液体的质量m甲＝m乙
C.两个小球所受的重力Ga＞Gb
D.两个小球所受的浮力Fa＜Fb
第7题图
D
8.理论上分析：浸在液体中的物体受到的浮力就是液体对物体上、下表面压力的合力。如图所示，一个底面积为S、高为h的长方体浸没在密度为ρ的液体中。
（1）分析该物体侧面所受液体压力的合力。
解：（1）由液体内部压强公式p＝ρgh知，p左＝p右，左右两侧面的面积相等，根据F＝pS，则左右两侧面受到的液体的压力相等，即F左＝F右，所以物体左右两侧面所受液体压力的合力F合左右＝F左－F右＝0；同理，前后两个侧面受到的合力也为0，即F合前后＝0，故该物体侧面所受液体压力的合力F合1＝0。
第8题图
（2）求该物体上、下底面所受液体压力的合力。
解：（2）设物体上底面在液体中的深度为h1，则下底面在液体中的深度为h＋h1，则F合2＝F向上－F向下＝ρg（h＋h1）S－ρgh1S＝ρghS。
第8题图
（3）结合以上结果，说明该理论分析与阿基米德原理的表述是一致的。
解：（3）由于物体浸没在液体中，
即V排＝V＝hS，所以F合2＝ρgV＝ρgV排，
综合（1）（2）可知F浮＝ρgV排，
此结果与阿基米德原理的表述是一致的。
9.（2022·安徽）小华采用如下方法测量一物块（不溶于水）的密度：弹簧测力计悬挂物块静止时的示数F1＝3.0 N（如图甲所示），将物块浸没在水中，静止时弹簧测力计的示数F2＝2.0 N（如图乙所示）。已知ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg。求：
第9题图
（1）物块的质量m。
解：（1）由题知，物块在空气中静止时，弹簧测力计的示数为物块的重力，则G＝F1＝3.0 N，根据G＝mg得，物块的质量
m＝＝＝0.3 kg。
答：（1）物块的质量m＝0.3 kg。
第9题图
解： （2）根据称重法得，物块受到的浮力
F浮＝G－F2＝F1－F2＝3.0 N－2.0 N＝1.0 N，
物块浸没在水中，
由阿基米德原理F浮＝ρ水gV排可得，
物块排开的水的体积，即物块的体积
（2）物块的体积V。
V＝V排＝＝＝1.0×10－4 m3。
答： （2）物块的体积V＝1.0×10－4 m3。
第9题图
解： （3）物块的密度
ρ＝＝＝3.0×103 kg/m3。
答： （3）物块的密度ρ＝3.0×103 kg/m3。
（3）物块的密度ρ。
第9题图
【变式设问】
（4）取下弹簧测力计，把物块沉入容器的底部，求物块受到的支持力。
解：（4）物块沉入容器底部时受到重力、浮力和支持力的作用，由力的平衡得，物块受到的支持力
F支＝G－F浮＝3.0 N－1.0 N＝2.0 N。
（5）物块沉入容器的底部时，水面上升的高度
压强的增加量为50 Pa。
解：（4）物块沉入容器底部时受到重力、浮力和支持力的作用，由力的平衡
得，物块受到的支持力
F支＝G－F浮＝3.0 N－1.0 N＝2.0 N。
答：（4）物块受到的支持力为2.0 N。
【变式设问】
（5）若容器的底面积是200 cm2，求物块浸没在水中时水对容器底部压强的增加量。
解：（4）物块沉入容器底部时受到重力、浮力和支持力的作用，由力的平衡得，物块受到的支持力
F支＝G－F浮＝3.0 N－1.0 N＝2.0 N。
（5）物块沉入容器的底部时，水面上升的高度
Δh＝＝＝＝5.0×10－3 m，Pa。
解： （5）物块沉入容器的底部时，水面上升的高度
Δh＝＝＝＝5.0×10－3 m，
水对容器底部压强的增加量
Δp＝ρ水gΔh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×5.0×10－3 m＝50 Pa。
答： （5）水对容器底部压强的增加量为50 Pa。
1.若某物体在月球和地球上时都能悬浮在水中，则该物体在 　地球　 （选填“月球”或“地球”）上所受的浮力较大。（已知月球上的重力约是地球上的六分之一）
2.（物理观念）潜水艇在水中能够自由上浮和下沉，这主要是利用改变 　自身重力　 来实现的；探空气球在空中也能自由上浮和下沉，这主要是利用改变气囊的 　体积　 来实现的。
地球　
自身重力　
体积　
考点2　浮沉条件及其应用
3.质量相同的甲、乙两个正方体，甲悬浮在水中，乙漂浮在酒精液面上，ρ酒精＜ρ水。下列说法正确的是（　C　）
A.甲、乙两个物体的体积相等
B.甲排开水的体积和乙排开酒精的体积相等
C.甲排开的水的重力和乙排开的酒精的重力相等
D.甲的底面受到水向上的压力和乙的底面受到酒精向上的压力相等
C
4.某同学想测量一种液体的密度。他将适量待测液体加入圆柱形平底玻璃容器里，然后一起缓慢放入盛有水的水槽中。当容器下表面所处的深度h1＝10 cm时，容器处于直立漂浮状态，如图甲所示。已知容器的底面积S＝25 cm2，ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg。
（1）求水对容器下表面的压强。
解：（1）容器下表面所处的深度h1＝10 cm＝0.1 m，
水对容器下表面的压强
p1＝ρ水gh1＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.1 m＝1000 Pa。
答：（1）水对容器下表面的压强为1000 Pa。
（2）求容器受到的浮力。
解：（2）容器的底面积S＝25 cm2＝2.5×10－3 m2，
容器受到的浮力
F浮＝p1S＝1000 Pa×2.5×10－3 m2＝2.5 N。
答： （2）容器受到的浮力为2.5 N。
（3）从容器中取出100 cm3的液体后，当容器下表面所处的深度h2＝6.8 cm时，容器又处于直立漂浮状态，如图乙所示。求液体的密度。
（3）图乙中容器下表面所处的深度
h2＝6.8 cm＝0.068 m，
水对容器下表面的压强
p2＝ρ水gh2＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.068 m＝680 Pa，
容器受到的浮力
F'浮＝p2S＝680 Pa×2.5×10－3 m2＝1.7 N，
图甲中容器和容器中液体的总重力
G液＋G容＝F浮，①
图乙中容器和容器中液体的总重力
G'液＋G容＝F'浮 ，②
由①－②得，取出的液体的重力
ΔG液＝F浮－F'浮＝2.5 N－1.7 N＝0.8 N，
取出的液体的质量
Δm液＝＝＝0.08 kg，
取出的液体的体积
ΔV液＝100 cm3＝1×10－4 m3，
液体的密度
ρ液＝＝＝0.8×103 kg/m3。
答： （3）液体的密度为0.8×103 kg/m3。
【拓展训练·跨学科】医生给病人体检，有时需要测量病人血液的密度。用密度计进行血液测量，需要抽取的血液较多。分析人员采用了一个巧妙的方法：先配制浓度不同的硫酸铜溶液，然后分别倒入试管里，在每个试管中滴进一滴血液。某次分析时，甲、乙、丙三支试管里的血液静止后如图所示，则 　乙　 试管中的硫酸铜溶液的密度与血液相同。甲、乙、丙三支试管中相同的三滴血液，受到的浮力最小的是 　丙　 试管中的血液。
乙　
丙　

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