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32.全面解读浮力
一、要点解读
1.生活中的浮力现象
2.浮力的定义：浸在液体(或气体)中的物体受到竖直向上的力，这个力叫做浮力。
注意：“浸在”包括“部分浸入”和“全部浸入（即浸没）”两种情况，也就是说浸没在液体内部和浮在液体表面的物体都受到浮力的作用。
　　　　　
3.浮力的方向：竖直向上。
无论物体的形状如何、是否运动，也无论液体(静止的液体)如何放置，浸在液体中的物体受到的浮力的方向总是竖直向上的。
4.浮力的施力物体与施力物体
（1）浮力的施力物体：液体(或气体)。
（2）浮力的受力物体：浸在液体(或气体)中的物体。
5.浮力的测量——称重法
用弹簧测力计测浮力：“称重法”计算浮力：F浮=G－F拉（F浮：物体所受浮力大小；G物：物体在空气中的重力；F拉：物体浸在液体中，弹簧测力计的示数）
6.浮力产生的原因
（1）实验演示：
甲下部无水，无浮力；乙下部有水，产生向上的浮力—→丙。
（2）分析：
我们以浸在液体中的长方体为研究对象探究浮力产生的原因。浸没在液体中的长方体的六个面分别受到液体对其的压力，前后、左右相互平衡，如图所示。
浮力是因液体（或气体）对物体上、下表面压力不同产生的！
（3）理论推导：
7.易错点：对浮力产生的原因的应用，判断浮力是否存在。
不是所有浸在液体中的物体都受到浮力作用
若浸在液体中的柱状物体下表面和容器底部紧密接触（接触面间没有液体浸润），则液体对物体向上的压力F向上为零，物体将不受浮力作用。如图所示，和容器底紧密接触的蜡块、浸入河底的桥墩，都不受浮力作用。下面几幅图都是因为F向上=0导致浮力为0。
8.【实验】探究浮力大小与哪些因素有关
（1）实验原理：F浮=G－F示（称重法）。
（2）实验方法：控制变量法。
（3）实验操作细节：
①调零时，弹簧测力计应在竖直方向上调零。
②应选取体积稍大一点的物体：将物块浸入水中，若发现弹簧测力计示数变化不明显，为使实验现象明显，就换用体积更大的物块。
（4）实验过程：
b→c实验时，烧杯内水太多会溢出，于是在图b实验后倒掉一部分水，再将物块浸没水中完成c操作，不会影响实验结果。
（探究与排开液体体积关系时，倒掉一部分水，密度不变，不会影响实验）
（5）分析：abc→说明：当液体密度一定时，浸在液体中的体积越大，测力计示数越小，浮力越大。
cd→说明：浮力大小与物体浸入液体中的深度无关。
ade→说明：浮力大小与液体的密度有关；当物体排开液体的体积相同时，液体密度越大，浮力越大。
为使这一结论更具有普遍性，应保持其他条件不变，多换用几种密度不同的液体进行实验。
（6）交流反思：
①若要验证浮力大小与物体的密度无关，应 增加一个与原物块体积相等、密度不等的物块进行实验 。
②若要验证浮力大小与物体形状是否有关，实验小组用同一块橡皮泥分别捏成实心圆锥体和长方体等形状进行实验。由此得出：“浮力的大小与物体的形状有关。”该结论 不可靠 ，没有控制物体排开液体的体积相同 。
（此类实验要注意是否控制单一变量）
（7）图像问题：
液体的密度物体浸在液体中的体积
浮力的大小只跟液体的密度和物体浸入液体的体积两个因素有关（与物体的形状、材料、浸没的深度、液体的多少无关）。在液体密度相同时，浸入液体的体积越大，物体受到的浮力越大；在浸入液体的体积相同时，液体的密度越大，物体受到的浮力越大。
二、典例引领
【例1】如图所示，有一正方体浸没在液体中，它的侧面所受的各个方向上的压力相互平衡；其下表面受到液体向上的压力F1________（填“大于”、“小于”或“等于”）其上表面受到液体向下的压力F2，这就是浸在液体中的物体受到浮力的原因，所以浮力的大小可表示为F浮＝__________。
解析：正方体浸没在液体中，根据p=ρgh可知：下表面受到液体向上的压强大于上表面受到液体向下的压强，由F=pS可知：受力面积相等，下表面受到液体向上的压力F1大于其上表面受到液体向下的压力F2，这就是浸在液体中的物体受到浮力的原因。
浮力的大小可表示为：F浮=F1–F2
【例2】在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中，弹簧测力计挂着同一金属块的示数如图所示。
①金属块浸没在水中时，受到的浮力是________N。
②分析图丙、丁可得出结论：_________________________________________________。
③分析丁、戊两图可知，浸在液体中的物体所受浮力大小与_____________有关。
解析：①金属块浸没在水中时，受到的浮力是：F浮=F1–F2 =4.8N–2.8N=2N
②分析图丙、丁，物体都浸没在水中，进入的体积相等，深度不等，但是浮力相等，故可得出结论：浮力大小跟物体浸没在水中的深度无关。
③分析丁、戊两图，物体分别浸没在水、盐水中，浸入的体积相等，液体的密度不等，浮力不等，所以浸在液体中的物体所受浮力大小与液体密度有关。
答案：①2；②浮力大小跟物体浸没在水中的深度无关；③液体密度。
三、学以致用
1.无论是液体还是气体，对浸在其中的物体都有竖直向上的托力，物理学中把这个托力叫做_______；如图甲所示，浸在液体中的小球所受浮力方向为_______（选填“1”、“2”或“3”）所示，其原因是________________。如图乙所示，把一只乒乓球放到瓶口处，然后向瓶里注水，会发现水从瓶口流出，乒乓球不上浮；若用手指堵住瓶口，不久就可观察到乒乓球上浮起来。此实验说明了浮力是由于液体对物体向上和向下的_________产生的，即F浮=F向上-F向下。
第1题图 第2题图 第3题图
2.重为5N的长方体A静止在水中，此时弹簧测力计的示数如图所示，为_______N，则A受到的浮力为_______N。若长方体A下表面受到水的压力为4.5N，则其上表面受到水的压力为_______N。
3.如图所示，一均匀的长方体浸没在液体中，已知它的底面积为S，上表面所处深度为h1，下表面所处深度为h2，长方体下表面所受到液体的压力表达式为__________、浮力表达式为_________、侧面所受合力为________N。（液体密度ρ和g为已知量）
4.关于浮力，下列说法中正确的是（ ）
A.浸在气体中的物体不受浮力 B.只有浮在液面的物体才受浮力
C.在液体中下沉的物体不受浮力 D.浮力的施力物体可以是液体，也可以是气体
5.如图信息中没有受到浮力的物体是（ ）
A.升空的热气球 B.航行的“山东舰”
C.遨游的“天宫二号” D.下潜的“蛟龙号”
6.如图所示，一棱长为10cm的正方体，静止在图中所示位置。已知物体上表面距水面深度为5cm，求：
（1）物体上下表面所受水的压强；
（2）物体上下表面所受水的压力；
（3）物体在水中所受浮力。

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