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第六节 浮力
第八章 压强与浮力
逐点
导讲练
课堂小结
作业提升
学习目标
课时讲解
1
课时流程
2
浮力
浮力的成因
影响浮力大小的因素
阿基米德原理
知识点
知1－讲
感悟新知
1
浮力
1. 分析现象
知1－讲
感悟新知
2. 定义
浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)对它向上托的力。
3. 方向
竖直向上。
知1－讲
感悟新知
4. 称重法测浮力
(1)称重法测浮力的实验步骤(如图1所示)：
①用弹簧测力计测出物体所受的重力G；
②将挂在弹簧测力计下的物体浸在液体中，读出弹簧测力计的示数F；
③物体受到液体对它的浮力F浮=G－F。
知1－讲
感悟新知
(2)称重法测浮力的原理：将物体浸在液体中时，如图2 所示，物体受到竖直向下的重力G、竖直向上的弹簧测力计的拉力F 和浮力F浮的作用而处于静止状态，则有G=F+F浮，即F浮=G－F。
知1－讲
感悟新知
拓展视野
1.氢气球离开手后会飞上天空就是因为受到空气浮力的作用。
2.一种测量氢气球受到的空气浮力的方法：
(1) 排尽一个大气球内部的空气，测出气球的重力G球；
知1－讲
感悟新知
(2)将适量的氢气充入气球，并用细线扎紧气球口，按图3甲所示的方法测出拉力的大小F 拉；
知1－讲
感悟新知
(3)氢气球受力如图6 乙所示，可见氢气球所受浮力F浮=F拉+G球+G氢(细线重力和摩擦忽略不计)。
感悟新知
知1－练
[中考·株洲] 在“测量浮力大小”的实验中，由图4 甲可知金属块受到的重力是______N，现将金属块浸没到水中，弹簧测力计的示数变为如图乙所示，则金属块受到水的浮力是______ N。
例 1
1.4
0.4
感悟新知
知1－练
解题秘方：物体受到的浮力可用公式F 浮= G-F 示计算。
解析：由图4 甲可知，金属块受到的重力G= 1.4 N；由图4乙可知，金属块浸没在水中时，弹簧测力计的示数F示=1.0 N，金属块受到水的浮力F 浮= G-F 示=
1.4 N – 1.0 N = 0 . 4 N。
感悟新知
知1－练
1.如图所示的实验中，悬挂在弹簧测力计下的金属块重10 N，浸在水中受到的浮力为2 N，则此时弹簧测力计的示数为_______ N。
8
感悟新知
知2－讲
知识点
浮力的成因
2
1. 实验探究浮力产生的原因
如图5 所示，将两端蒙上绷紧程度相同的橡皮膜的玻璃筒浸没在水中。
感悟新知
知2－讲
图5 甲中两橡皮膜凹陷程度相同，则水对玻璃筒左、右两侧的压力F 左和F 右的大小关系是F 左= F 右，其合力F 水平= 0；图5 乙中上面的橡皮膜凹陷程度比下面的小，则水对玻璃筒上、下两端的压力F 上和F 下的大小关系是F 上＜ F 下，其合力F 竖直= F下-F 上，方向竖直向上。实验表明，浸在液体中的物体受到液体对其压力的合力，就是液体对物体竖直向上的浮力。
感悟新知
知2－讲
2. 理论分析浮力产生的原因
感悟新知
知2－讲
结论：浮力实质上就是物体受到液体对它向上和向下的压力差(合力)，即F 浮= F 向上-F 向下。
感悟新知
知2－讲
3.拓展 如图6 所示。
(1)物体部分浸在液体中：如图6 甲，F 浮= F 向上- 0 = F 向上。
(2)物体下表面与容器底部紧密接触：如图6 乙，F浮=0-
F向下=-F 向下＜ 0，物体不受浮力的作用。
感悟新知
知2－讲
思想方法
合力(等效思想)在分析浮力产生原因中的应用：
浸没在水中的正方体，相当于受到三对力的作用，“左、右”和“前、后”每一对力相互抵消；“上、下”一对力不能相互抵消，向上的力大。正方体相当于受到方向向上的合力。
合力等效代替了正方体各个面受到的液体的压力。
感悟新知
知2－讲
深度理解
若物体下表面受到液体( 或气体) 对它向上的压力，则其受到浮力；若物体下表面没有受到液体(或气体)对它向上的压力，则其不受浮力。
特别提示
常见的浸入液体中但不受浮力的物体有：水中的桥墩、深陷淤泥的沉船等。
感悟新知
知2－练
如图7 所示，一个正方体A 浸没在水下某一深度时，上表面受到水对它1 5 N 的压力，下表面受到水对它2 0 N的压力，则此时A 受到的浮力是( )
A. 0 N B. 5 N
C. 15 N D. 20 N
例 2
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知2－练
解题秘方：运用公式F 浮= F 向上-F 向下计算。若题中出现了如“上表面受到液体的压力”“受到液体向下的压力”之类条件时，就应想到利用压力差法计算浮力。
解析：由题知，正方体A 上表面受到水的压力为15 N，即F向下=15 N；正方体A 下表面受到水的压力为20 N，即F 向上=20 N，则正方体A 受到的浮力F浮=F向上-
F向下=20 N-15 N=5 N
答案：B
感悟新知
知2－练
2. 如图所示，浸没在液体中的物体受到的浮力F 浮=12 N，若其下表面受到向上的压力F 向上=18 N，则其上表面受到的压力为_______N。
6
知识点
影响浮力大小的因素
知3－讲
感悟新知
3
1. 提出问题
浮力的大小与什么因素有关？
2. 猜想与假设
浮力的大小可能跟排开液体的体积和液体的密度有关。
知3－讲
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3. 设计实验
利用控制变量法，结合称重法测浮力，分别研究浮力与每个因素的关系。
4. 进行实验
(1)将一个圆柱体浸入某种液体中，逐渐改变圆柱体浸在液体中的体积，比较浮力的大小变化；
(2)将同一个圆柱体浸没在不同液体中，比较浮力的大小变化。
知3－讲
感悟新知
5. 实验结论
浮力的大小跟物体排开液体的体积和液体的密度有关。在液体密度相同时，排开液体的体积越大，物体受到的浮力越大；在排开液体的体积相同时，液体的密度越大，物体受到的浮力越大。
知3－讲
感悟新知
深度理解
物体排开液体的体积就等于物体浸入液体中的体积，因为浸入液体中的物体排开了本来处于这一位置的液体。
浮力的大小与物体的密度、物体的形状、物体的体积、物体浸没在液体中的深度无关，只跟物体排开液体的体积和液体的密度有关。
感悟新知
知3－练
[中考·怀化]某同学按照如图8 所示的操作探究影响
浮力大小的因素。
例 3
知3－练
感悟新知
解题秘方：浮力的大小可利用“称重法”测量，实验过程中应结合控制变量法分析。
感悟新知
知3－练
(1)物体受到的重力为 ________N。
4
解析：弹簧测力计提着物体静止在空气中时的示数
等于物体受到的重力，即G=4 N。
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知3－练
(2)物体全部浸没在水中时，受到的浮力是 ________N。
1
解析：由A、C 两图可知，物体浸没在水中受到的浮力F浮水=G－FC=4 N－3 N=1 N。
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知3－练
(3)由________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。
B、C
解析：探究物体受到的浮力大小与物体排开液体体积的关系时，应控制液体的密度相同，改变排开液体的体积，故应选B、C 两图进行比较。
感悟新知
知3－练
(4)由________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。
C、D
解析：探究物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中深度的关系时，应控制液体的密度、排开液体的体积相同，改变浸没的深度，故应选C、D 两图进行比较。
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知3－练
(5)由D、E 两图可得出结论：物体受到的浮力大小与液体的________有关。
密度
解析：物体浸没在水中受到的浮力F 浮水=G－FD=4 N－3 N=1 N， 物体浸没在酒精中受到的浮力F 浮酒=G－FE=4 N－3.2 N=0.8 N。可见，在排开液体的体积相同的情况下，液体的密度不同，物体受到的浮力不同，故物体受到的浮力大小与液体的密度有关。
知3－练
感悟新知
3-1. 小滨同学想探究浮力大小与液体密度的关系，他设计了如图两种方案，你认为选择 ________(填“ 甲方案”“乙方案”或“两种方案
都”)可行，你的理由是
____________________
____________________。
乙方案
鸡蛋露出液面前，其排开液体的体积不变
知3－练
感悟新知
3-2. 如图是探究浮力大小与哪些因素有关的实验过程，弹簧测力计下挂着的是同一金属块。
知3－练
感悟新知
(1)图B 中受到的浮力是_______N。
(2)分析图B、C、D可知，浮力大小跟__________________有关。
0.4
物体排开液体的体积
知识点
阿基米德原理
知4－讲
感悟新知
4
1. 内容 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。
(1)阿基米德原理不仅适用于液体，也适用于气体。
(2)原理阐明了浮力三要素：浮力作用在浸在液体(或气体)中的物体上，方向竖直向上，大小等于物体排开的液体(或气体)所受到的重力。
知4－讲
感悟新知
2. 公式：F 浮= G 排。
推导公式：F 浮= G 排= m 排g= ρ 液V 排g。
由推导公式可知：F 浮只与ρ 液、V 排有关。
公式中各符号所表示的物理量及单位：
知4－讲
感悟新知
符号 物理量 单位
F浮 浮力 牛(N)
G排 排开的液体所受的重力 牛(N)
ρ液 液体的密度 千克/ 米3(kg/m3)
V排 排开液体的体积 米3(m3)
知4－讲
感悟新知
3. 公式理解
(1)公式F 浮=ρ液gV 排明确揭示了浮力的大小只与液体的密度ρ液和物体排开液体的体积V排有关。
(2)V 排表示物体排开液体的体积(即物体浸在液体中的体积)，当物体浸没时V排=V物，当物体部分浸入液体中时V排知4－讲
感悟新知
4.验证阿基米德原理
(1)制订方案 用称重法测出物体在水中所受的浮力F 浮，同时测出物体此时排开液体所受的重力G 排，通过比较F 浮和G 排，得出两者之间的数量关系。如图10所示。
知4－讲
感悟新知
(2)收集证据
① 如图甲所示，测出空桶所受的重力G 桶后，将空桶置于装满水的溢水杯的溢水口下方。
②如图乙所示，在空气中测出金属块所受的重力G。
知4－讲
感悟新知
③ 如图丙所示，将金属块浸入水中后，记录弹簧测力计的示数F。
④如图丁所示，测出桶和溢出水所受的总重力G 总。
⑤ 将水换成酒精、煤油等液体，仿照上述步骤进行实验。将测量的实验数据记录在表中。
知4－讲
感悟新知
金属块浸入的液体种类 空桶所受的重力G桶/N 金属块所受的重力G/N 金属块浸入液体静止时，弹簧测力计的示数F/N 桶和溢出液体所受的总重力G总/N 物体排开液体所受的重力 G 排/N 物体所受的浮力F 浮/N
水 1.0 2.7 1.7 2.0 1.0 1.0
酒精 1.0 2.7 1.9 1.8 0.8 0.8
煤油 1.0 2.7 1.9 1.8 0.8 0.8
…
知4－讲
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(3)分析与论证 比较F 浮和G 排的大小，发现F 浮= G 排。
知4－讲
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深度理解
阿基米德原理的理论证明：如图9所示，浸没在液体中的长方体上表面受到液体向下的压力F向下=p向下S=ρ 液h1 gS，下表面受到液体向上的压力F向上=p向上S=ρ 液h2gS，由浮力的产生原因知F浮=F向上－ F向下=ρ液h2 gS－ρ液h1gS=ρ液gS(h2－ h1)=ρ液gSh=ρ液gV排=
m排g=G 排。
知4－讲
感悟新知
温馨提示
排开液体的体积与液体体积不同，它可能小于液体体积，也可能大于液体体积。如图11乙所示，物体排开液体的体积小于液体的体积; 如图11丙所示，物体排开液体的体积大于液体的体积。
知4－讲
感悟新知
实验点拨
1. 为了减小测量G排的误差，应先测G桶，再测G总。
2. 注入溢水杯中的水的液面必须达到溢水口，只有这样，物体排开的水才会全部溢出，才能准确测出物体排开的水所受的重力。
3. 换用不同的液体进行多次实验的目的是使实验结论更具普遍性。
感悟新知
知4－练
[中考·云南] 某实验小组探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”。
例4
解题秘方：F 浮利用“称重法”测量，G 排利用“差值法”测量。
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知4－练
(1)弹簧测力计使用前要先进行________。
调零
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知4－练
(2)实验步骤如图12 甲、乙、丁、戊所示，甲、乙、丁、戊中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4。由图甲和丁可知物体受到的浮力F 浮= ________ 。
F1-F3
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知4－练
(3)以下选项中若_______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
感悟新知
知4－练
(4)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，装置如图己所示。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A 的示数逐渐______ ，B 的示数逐渐______ ，且A、B 示数的变化量 ______(填“相等”或“不相等”)。
变小
变大
相等
解析：在改进的实验中，向下移动水平横杆，重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中，重物排开水的体积逐渐变大，其所受浮力逐渐变大，弹簧测力计A 的示数逐渐变小，重物排开的水都流入薄塑料袋中，薄塑料袋中的水逐渐增多，所以弹簧测力计B 的示数逐渐变大。且A、B 示数的变化量相等
感悟新知
知4－练
感悟新知
知4－练
(5)比较两种实验方案，改进后的优点是_______(多选)。
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、B 示数的变化
解析：在改进的实验中，弹簧测力计A 的示数F=
G-F 浮，故A 错误；实验器材生活化，弹簧测力计固定、示数更稳定，能同步观察弹簧测力计A、B 示数的变化，故B、C 正确。
感悟新知
知4－练
感悟新知
知4－练
4. [中考·烟台] 某实验小组为了探究浮力大小与物体排开液体所受重力的关系，进行了下面的实验，如图所示。
感悟新知
知4－练
(1)实验过程中，利用哪些步骤能够计算出物体所受的浮力大小？答： _______。利用哪些步骤能够计算出物体排开液体所受的重力大小？答：______ 。(用图中的序号表示)
(2)通过实验数据可以发现，浮力大小与物体排开液体所受的重力有什么关系？答：______ 。
②和③
①和④
相等
感悟新知
知4－练
(3)为了使结论具有普遍性，该小组还应该进行怎样的操作？答：_____________________________ 。
(4)另外一个小组进行实验后，发现浮力大小与物体排开液体所受重力不相等，在排除误差因素的情况下，出现这个结果的原因可能是什么？答：___________________ 。(写出一条即可)
换用不同的液体和物体多次实验
烧杯中的液体没有装满
感悟新知
知4－练
易错点 对浮力的影响因素理解错误
例5 体积相同的铁球、铝块和木块，浸没在水中，情况如图13 所示，则它们受到的浮力大小情况是（　　）
A. 木块大 B.铝块大 C.铁球大 D.一样大
感悟新知
知4－练
思路导引：液体的密度一定，物体排开液体的体积相同，由浮力的影响因素知三个物体所受的浮力相同。
答案：D
感悟新知
知4－练
诊误区：
浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积有关，与物体的形状、浸在液体中的状态、液体的体积等因素无关。
课堂小结
浮力
浮力
影响因素
液体的密度
物体浸入液体中的体积
大小
阿基米德原理F浮=G排
压力差
F向上＞F向下
液体
(或气体)
固体
浸在

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