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第九章 浮 力
第二节 探究：浮力
大小与哪些因素有关
八年级 全一册
义务教育物理课程标准实验教科书编写组 编著
上海科学技术出版社
导入新课
历史典故——“死海不死”
相传大约两千年前，罗马统帅狄杜进兵耶路撒冷，攻到死海岸边，击溃了这里的土著人，并下令将俘虏来的奴隶投入死海。但奇怪的是奴隶并没有沉到水里淹死，却被波浪送回岸边。狄杜大惊失色，以为奴隶们受神灵保佑，屡淹不死，只好下令将他们全部释放。
奴隶为什么没有沉到水里淹死呢？
第二节 探究：浮力大小与哪些因素有关
学习目标
能完成“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验，能提出合理的猜想，能采用控制变量的方法设计实验方案，能分析数据并得出结论；能按要求完成实验报告。
第二节 探究：浮力大小与哪些因素有关
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探究：浮力大小与哪些因素有关
作业解析
课堂总结
提升训练
第二节 探究：浮力大小与哪些因素有关
探究：浮力大小与哪些因素有关
一
一、探究：浮力大小与哪些因素有关
木块在水中漂浮，铁块在水中下沉。那么，是不是浮力的大小跟固体的密度有关？
人在水中会下沉，在死海中却能漂浮于水面。那么，是不是浮力的大小跟液体的密度有关？
把一个空的易拉罐慢慢压入水中，随着深度的增加，易拉罐浸入水中的体积越来越多，感受到浮力越来越大。那么，是不是浮力的大小跟物体浸入水中的深度有关？或跟物体浸在水中的体积有关？
浮力产生的原因我们知道了，那么浮力的大小跟哪些因素有关？
日常的生活经验能使我们对浮力大小的因素产生很多猜想……
一、探究：浮力大小与哪些因素有关
【实验目的】
1. 探究浮力大小与哪些因素有关。
2. 学习制订实验步骤进行实验。
【实验器材】
铁架台、弹簧测力计、金属块、小石块、烧杯、细绳、水、盐水。
一、探究：浮力大小与哪些因素有关
【实验设计】
用弹簧测力计测量物体（金属块或小石块）所受重力，将悬挂在弹簧测力计下的物体浸入液体中，测出物体所受的拉力，物体所受浮力等于重力与拉力的差值。
采用控制变量法分别探究浮力大小与物体排开液体的体积、浸没深度和液体密度的关系。
F2
F1
F浮 =F1 -F2
一、探究：浮力大小与哪些因素有关
【进行实验】
1. 探究浮力大小与物体浸没的深度的关系
【实验步骤】
①如图A所示，用弹簧测力计测量出物体的重力；
②将物体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数（如图B所示）；
③改变物体在水中浸没的深度，读出弹簧测力计的示数（如图C与D）。
一、探究：浮力大小与哪些因素有关
④记录数据，计算浮力:
浸没在液体 中的深度h 较浅 较深 更深
重力G / N 1.0 1.0 1.0
弹簧测力计 示数F/ N 0.4 0.4 0.4
浮力F浮/ N
0.6
0.6
0.6
实验结论：浮力的大小跟物体浸没液体中的深度无关.
一、探究：浮力大小与哪些因素有关
1. 探究浮力大小与物体排开液体的体积的关系
【实验步骤】
①如图A所示，用弹簧测力计测量出物体的重力；
②如图B所示，把物体小部分体积浸入水中，读出弹簧测力计的示数；
③如图CD所示，增加物体浸在水中的体积，读出弹簧测力计的示数；
④如图E所示，把物体浸没水中，读出弹簧测力计的示数。
一、探究：浮力大小与哪些因素有关
物体浸在液体 中的体积V 较小 较大 浸没
重力G/ N 2.7 2.7 2.7
弹簧测力计 示数F/ N 2.2 2.1 1.7
浮力F浮/ N
0.5
0.6
1
⑤记录数据，计算浮力:
实验结论：浮力的大小跟物体排开液体的体积有关，同种液体，物体排开液体的体积越大，浮力越大.
一、探究：浮力大小与哪些因素有关
2. 探究浮力大小与液体密度的关系
【实验步骤】
①用弹簧测力计测量出物体A的重力G；
②将物体A分别浸没在水、酒精和盐水中，读出弹簧测力计的示数。
一、探究：浮力大小与哪些因素有关
液体种类 水 酒精 盐水
重力G / N 3.4 3.4 3.4
弹簧测力计 示数F/ N 3.0 3.2 2.8
浮力F浮/ N
③记录数据，计算浮力:
0.4
0.2
0.6
实验结论：浮力的大小跟液体的密度有关，在排开液体的体积相同时，液体的密度越大，浮力越大.
一、探究：浮力大小与哪些因素有关
3. 探究浮力大小与物体密度的关系
①用弹簧测力计分别测出体积相等的铜块、铝块的重力；
②把铜块、铝块分别悬挂在弹簧测力计下端浸没在水中，观察并记录弹簧测力计的示数。
一、探究：浮力大小与哪些因素有关
③记录数据，计算浮力:
固体种类 铜块 铝块
重力G / N 9.0 2.8
弹簧测力计示数F/ N 8.0 1.8
浮力F浮/ N
1.0
1.0
实验结论：浮力的大小跟物体的密度无关，在排开同种液体的体积相同时，所受浮力相等.
一、探究：浮力大小与哪些因素有关
4. 探究浮力大小与物体的形状的关系
①如图（a），用弹簧测力计测出橡皮泥的重力；
②如图（b），将一块橡皮泥浸没在水中，读出弹簧测力计的示数；
③如图（c），将同一块橡皮泥捏成实心五边体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数；
④如图（d），将同一块橡皮泥捏成实心球体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数。
橡皮泥形状 长方体 五边体 球体
橡皮泥重力G/N 4.8 4.8 4.8
弹簧测力计示数F/N 3.2 3.2 3.2
浮力F浮/ N
一、探究：浮力大小与哪些因素有关
⑤记录数据，计算浮力:
1.6
1.6
1.6
实验结论：浮力的大小跟物体的形状无关，在排开同种液体的体积相同时，所受浮力相等。
一、探究：浮力大小与哪些因素有关
实验结论：
物体在液体中所受浮力的大小不仅与液体的密度有关，还与物体排开液体的体积有关，而与浸没在液体中的深度无关。物体排开液体的体积越大、液体的密度越大，浮力就越大。
【例题1】细心的小明同学把老师的部分演示实验记录在了如图所示的情境中，根据图示可以知道该同学这次操作的目的是（　　）
A．探究浮力与液体质量的关系
B．探究浮力与液体体积的关系
C．探究浮力与液体密度的关系
D．探究浮力与液体深度的关系
一、探究：浮力大小与哪些因素有关
C
一、探究：浮力大小与哪些因素有关
由阿基米德原理可知，物体受到的浮力大小与物体排开液体的密度和排开液体的体积有关（而与物体的质量、物体浸没在的深度等其它因素无关），研究浮力大小与其中一个因素的关系时，要控制另一个因素不变。本实验中物体浸没在水和盐水两种不同液体中，排开液体的体积都等于物体的体积，即排开液体的体积不变，因此，这次实验探究浮力与液体密度的关系，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
【例题2】如图所示，甲、乙、丙、丁是用同一金属块探究浮力大小跟哪些因素有关的实验。下列分析不正确的是（　　）
A．图乙中金属块受到的浮力大小为0.6N
B．利用甲、乙、丙，可以探究浮力的大小与物体浸在液体中的体积的关系
一、探究：浮力大小与哪些因素有关
C
C．利用甲、乙、丙，可以探究浮力的大小与物体浸没在液体中深度的关系
D．利用甲、丙、丁，可以探究浮力的大小与液体密度的关系
一、探究：浮力大小与哪些因素有关
A．乙图金属块浸在水中时，根据称重法测浮力可知，受到浮力的大小为
故A正确，不符合题意；
BC．根据甲、乙、丙可知，物体浸在液体的体积不同，弹簧测力计的示数不同，故所受浮力不同，所以可以探究浮力的大小与物体浸在液体中的体积的关系；若要探究浮力的大小与物体浸没在液体中深度的关系，应再设置一组实验，让物体浸没但处在不同深度，观察弹簧测力计示数，比较浮力大小，故B正确，不符合题意，C错误，符合题意；
D．根据甲、丙、丁可知，同一个物体浸没在不同液体中，排开的液体的体积相同，液体的密度不同，弹簧测力计示数不同，故浮力不同，所以可以探究浮力的大小与液体密度的关系，故D正确，不符合题意。故选C。
一、探究：浮力大小与哪些因素有关
【例题3】在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”实验中，小明同学用调好的弹簧测力计测出金属块的重，再将金属块缓慢浸入液体中不同深度，实验步骤如图所示，弹簧测力计的示数如图所示。
（1）由实验步骤_________可知，浮力大小与物体浸没在液体中的深度_______（选填“有关”或“无关”）。
（2）分析实验步骤A、E、F可知，浮力的大小与__________有关，步骤F中液体密度
_____（选填“大于”
、“小于”或“等于）
水的密度。
解析见下页
无关
小于
A和D、E
液体密度
一、探究：浮力大小与哪些因素有关
（1）研究浮力大小与物体浸没在液体中的深度的关系，要控制排开液体的体积和密度相同，所以，分析比较实验步骤A和D、E知道，因D、E中测力计示数相同，由称重法可知，受到的浮力相同，故浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
（2）分析实验步骤A、E、F知道，E、F排开液体的体积相同，但液体的密度不同，由称重法可知，E、F中物体受到的浮力不同，浮力的大小与排开液体的密度有关。
分析实验数据知道，因F中测力计示数较大，由称重法知，F图中受到的浮力较小，所以液体密度小于水的密度。
二、用力传感器探究影响浮力大小的因素
【实验步骤】
（1）用力传感器代替弹簧测力计悬挂物体，调整升降台高度，让物体逐渐浸入水中。观察物体浸没前和浸没后浮力的变化，看看能得出什么结论。
（2）将水换成盐水，比较物体浸没在这两种液体中的浮力，又能得到什么结论？
二、用力传感器探究影响浮力大小的因素
【实验现象】
（1）随着圆柱体逐渐浸入水中，进入水中的体积增大，传感器的示数逐渐变小，但是物体浸没后，传感器的示数不变。
（2）将水换成盐水，圆柱体浸没后，发现传感器的示数变小。
二、用力传感器探究影响浮力大小的因素
【分析并归纳结论】
（1）根据F浮=G-F示数可知，随着圆柱体逐渐浸入水中，圆柱体A受到的浮力增大，说明圆柱体受到的浮力大小与排开液体的体积有关；当圆柱体浸没后，传感器的示数不变，说明圆柱体所受的浮力大小与圆柱体浸入液体的深度无关。
实验结论：圆柱体受到的浮力大小与排开液体的体积有关；与圆柱体浸入液体深度无关。
（2）将水换成盐水，圆柱体浸没后，发现传感器的示数变小，说明圆柱体在盐水中受到的浮力大于在水中的浮力。
实验结论：圆柱体所受的浮力大小与液体的密度有关。
（2）装满水的薄壁柱形容器B置于升降台上（容器足够高），让升降台逐渐升高，随着圆柱体A逐渐浸入水中，传感器的示数逐渐变小，当圆柱体A刚好浸没时，传感器的示数减小了8N，继续浸入后发现传感器的示数稳定为4N不变，这一过程说明物体所受的浮力大小与物体_______________有关，而与_____________无关。（均选填“浸入液体深度”或“排开液体体积”）。
【例题4】信息科技小组的同学利用力传感器 力传感器可感知并测出拉力或压力的大小 对“浮力大小的影响因素”进行探究。操作如下：
（1）如图所示，将力传感器固定在铁架台上，圆柱体A通过轻质细线与力传感器相连。
浸入液体深度
排开液体体积
二、用力传感器探究影响浮力大小的因素
（3）为探究浮力的大小与液体密度的关系，小组同学将容器内装满密度为1.2×103kg/m3 的液体，再次使升降台逐渐升高，直到圆柱体A刚好浸没，传感器的示数一直减小了9.6N 。对比（2）、（3）可以得出：物体所受浮力的大小与液体的_______有关。
密度
二、用力传感器探究影响浮力大小的因素
（2）由题知，随着圆柱体A逐渐浸入水中，进入水中的体积增大，传感器的示数逐渐变小，根据F浮=G-F 知，圆柱体A受到的浮力增大，说明物体受到的浮力大小与排开液体的体积有关；当圆柱体A刚好浸没时，传感器的示数减小了8N，说明此时 ，继续浸入后发现传感器的示数稳定为4N不变，说明物体所受的浮力大小与物体浸入液体深度无关。
（3）对比（2）（3），其它条件不变，物体所受浮力的变化是由液体密度引起的，可得出的结论是：物体所受浮力的大小与液体的密度有关。
二、用力传感器探究影响浮力大小的因素
课堂总结
二
二、课堂总结
【实验目的】探究浮力大小与哪些因素有关。
【实验器材】铁架台、测力计、金属块、小石块、烧杯、细绳、水、盐水。
【实验设计】称重法测浮力；控制变量法探究影响浮力大小的因素。
【实验步骤】①探究浮力大小与物体浸没的深度的关系；
②探究浮力大小与物体排开液体的体积的关系；
③探究浮力大小与液体密度的关系；
④探究浮力大小与物体密度的关系；
⑤探究浮力大小与物体的形状的关系
⑥用力传感器探究影响浮力大小的因素。
【实验结论】 物体在液体中所受浮力的大小与液体的密度、物体排开液体的体积有关；与浸没在液体中的深度无关。物体排开液体的体积越大、液体的密度越大，浮力就越大。
探究浮力大小与
哪些因素有关
作业解析
三
1． 请完成“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验报告，在实验报告中说明你的主要实验步骤， 及从这些步骤中分别能得出的结论等。
三、作业解析
卷写实验报告参考以下内容进行：
实验目的、实验器材、实验步骤及数据记录、实验数据及分析、实验结论、实验误差分析等。
2. 图是研究浮力大小的实验装置图，请根据图示回答下列问题。
（1）由图（a）（b）得，图 （b）中弹簧测力计的示数较小，说明了________________ ，两图中弹簧测力计的示数差等于________ ；
（2）图 （b）（c）中，弹簧测力计的示数不同，说明浸在同一种液体中的物体所受浮力大小跟__________________ 有关；
三、作业解析
受到竖直向上的浮力
浮力
排开液体的体积
（3）图 （c）（d）中，弹簧测力计的示数不同，说明物体排开液体的体积相同时，所受浮力大小跟______________有关；
（4）图 （d）（e）中，弹簧测力计的示数相同，说明物体浸没在同种液体中，所受浮力大小跟_________________________ 无关。
三、作业解析
物体浸没在液体中的深度
液体的密度
（1）（a）（b）两图，（b）图中测力计的示数变小，说明了物体受到了竖直向上的浮力；（a）（b）两图中弹簧测力计的示数差等于物体所受浮力的大小。
（2）（b）（c）两图，液体的密度相同，排开液体的体积不同，弹簧测力计的示数不同，说明浸在同一液体中的物体所受浮力大小跟物体排开液体的体积有关。
（3）（c）（d）两图中，物体排开液体的体积相等，液体的密度不同，弹簧测力计的示数不同，说明物体排开相同的体积液体时，所受浮力大小跟被浸入液体的密度有关。
（4）（d）（e）两图中，物体排开液体的体积和液体的密度相同，浸没的深度相同，弹簧测力计示数相同，说明物体浸没在同种液体中，所受浮力大小跟浸入液体的深度无关。
三、作业解析
3. 体积相同的实心铜块和实心铅块，分别浸没于水中，它们受到的浮力是否相同？如果换成质量相同的实心铜块和实心铅块浸没于水中，它们受到的浮力相同吗？请解释。
三、作业解析
（1）相同；（2）不相同。
体积相同的实心铜块和实心铅块分别浸没于水中时，它们排开的水的体积也相同，所以它们受到的浮力是相同的 。
质量相同的实心铜块和实心铅块，由于铜块的密度小于铅块的密度，所以铜块的体积大于铅块的体积，都完全浸没在水中，铜块排开的水的体积大于铅块的体积，因此铜块受到的浮力大于铅块受到的浮力。
4. 实心钢铁块放在水里会沉入水底，做成船能浮在水面上。有同学根据此现象认为“浸在液体里的物体受到的浮力也与其形状有关”，这种看法是否正确？请设计实验验证你的观点。
三、作业解析
（1）将一块橡皮泥捏成正方体，并用细线拴住挂在弹簧测力计上。将橡皮泥浸没在水中，读出弹簧测力计的示数F1；将此橡皮泥捏成球状重复上述步骤，读出弹簧测力计的示数F2；将橡皮泥捏成任意其他形状，重复上述步骤，读出弹簧测力计的示数F3。
（2）比较三次测力计的示数，发现F1=F2=F3，说明浸没在液体中的物体所受的浮力大小与物体的形状无关。
1．为什么浸没在液体中的物体受到的浮力大小与其在液体中的深度无关呢？
答：因为浮力产生的原因是由于物体上下表面的压强差Δp=ρgΔh造成的，物体浸没后压强差的高度△h就是物体的高度不会改变，与浸没的深度无关，所以压强差不变，则物体受到的浮力大小不变。
三、作业解析
2. 物体受到的浮力大小与物体在液体中受到的压强有关吗
答：物体在液体中受到的浮力大小与压强无关 。浮力的大小主要取决于两个因素：液体的密度和物体排开液体的体积。具体来说，浮力是物体在液体中所受的向上压力与向下压力之差，以正方体浸没在水中为例，浮力的大小
F浮=F向上-F向下=ΔpS==ρgΔhS，
所以物体受到的浮力大小与物体在液体中受到的压强无关。
三、作业解析
提升训练
四
四、提升训练
1. 如图所示，将装满水的桶放在脸盆里，用手将空饮料罐按入水中，当饮料罐浸入水中的体积越大时，排开的水越多，就会越感觉吃力。根据以上事实，可以猜想浮力大小可能与下列哪个因素的关系（　　）
A．物体的重力 B．物体排开液体的体积
C．物体的密度 D．物体的质量
当饮料罐浸入水中的体积越大时，物体的质量、密度和重力都没有发生变化，而排开的水越来越多，就会越感觉吃力，说明浮力在增大，所以可以猜想浮力大小可能与排开水液体的体积有关，与物体的重力、密度和质量无关，故ACD不符合题意，B符合题意。
B
故选B.
四、提升训练
2. 用细绳拴着一长方体石块，依次做图中a、b、c、d四种操作，石块保持如图所示的位置静止不动，则四种情况中细绳受到石块的拉力最小的是（　　）
A．（a） B．（b）
C．（c） D．（d）
浸在液体中的物体所受到的浮力大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关。上图a、b、c、d四种操作中，因盐水的密度大于水的密度，并且石块排开盐水的体积最大，故石块在盐水中受到的浮力最大，由F浮=G-F拉知，d图细绳受到石块的拉力最小。
D
故选D.
四、提升训练
3. 小明同学在做“探究影响浮力大小因素”的实验时，他用弹簧测力计悬挂一个实心金属块，分别在下列四种情况下保持静止（如图所示）。下列说法正确的是（　　）
A．丙图中金属块所受浮力为1N
B．乙图中金属块受到的浮力大于丁图
A
C．由丙、丁两图知浮力的大小与物体浸没在液体中的体积有关
D．比较甲、丙、丁三幅图可得出浮力的大小与浸入液体的体积有关
A．金属块的重力为G=F1=2.7N，丙图中金属块所受浮力为
故A正确；
B．根据称重法F浮半=G-F示，金属块浸在液体中时弹簧测力计的示数越大，浮力越小，则乙图中金属块受到的浮力小于丁图，故B错误；
C．丙、丁两图，排开液体的体积相同，液体的密度不通过，测力计的示数不同，可知浮力的大小与液体的密度有挂，故C错误；
D．探究浮力的大小与浸入液体的体积的关系时，要控制液体的密度相同，丙、丁中液体的密度不同，故D错误。
故选A。
四、提升训练
四、提升训练
4. 两个相同的烧杯中分别装满了两种相同的液体，把甲、乙两球分别轻轻放入两杯液体，最后甲沉底，乙漂浮，如图所示，甲、乙所受浮力相比（　　）
A．甲所受浮力更大
B．乙所受浮力更大
C．甲、乙所受浮力一样大
D．无法比较浮力大小
浸在液体中的物体所受到的浮力大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关。由图可知V排甲>V排乙，两个相同的烧杯中分别装满了两种相同的液体，所以甲球所受浮力更大。
A
故选A.
四、提升训练
5．小明利用如图所示的装置探究浮力大小与哪些因素有关。
（1）其中弹簧测力计是测量______（选填“质量”或“力”）大小的仪器；如图所示，弹簧测力计的读数是______N；
（2）本实验采用了_______法，其中图A、B是为了验证，当液体密度相同时，物体排开液体的体积越大，所受浮力_____；图B、C是为了验证，浸没在同种液体中的物体受到浮力大小与浸入液体中的______无关；图C、D是为了验证物体排开液体体积一定时，液体密度越大，浮力_____。
力
称重
越大
深度
越大
2.8
四、提升训练
（1）弹簧测力计的分度值为0.2N，读数为2.8N。
（2）物体在液体中所受浮力大小与液体的密度和排开液体的体积有关，在研究与其中某一因素的关系时，控制另一影响因素不变。实验中采用了控制变量法。
图A、B两实验，液体的密度相同，物体排开液体的体积不同，且物体排开液体的体积越多，受到的浮力越大。
图B、C两实验，液体的密度相同，排开液体的体积相同，浸在液体的深度不同，所受的浮力不变。说明浸没在同种液体中的物体受到浮力大小与浸入液体中的深度无关。
图C、D两实验，物体排开液体的体积相同，液体的密度不同，且液体的密度越大，物体受到的浮力越大。
四、提升训练
6. 如图所示，小明用弹簧测力计、正方体物块、两个相同的圆柱形容器等对浸在液体中的物体所受浮力进行了探究。
（1）分析甲、乙、丙图，说明浮力的大小与______________________有关；比较甲、丁、戊图，说明浮力的大小与___________有关；
（2）为了探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度是否有关，可比较甲、____和丁三图的实验，并得出当物体完全浸没于液体中，浮力大小与物体浸入液体的深度______；
当物块浸没在水中时，受到
的浮力是_____ N.
物体排开液体的体积
液体的密度
丙
4
无关
四、提升训练
（1）由图甲、乙、丙所示实验可知，物体浸入水中，而排开水的体积不同，受到的浮力不同，由此可知，浮力大小与物体排开液体的体积有关。
由丁、戊中，物体排开液体的体积相同，液体的密度不同，测力计示数不同，由称重法测浮力知，受到的浮力不同，所以，分析图甲、丁、戊实验，说明浮力的大小与排开液体的密度有关。
（2）为了探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度是否关系，需要控制液体的密度相同，排开的液体的体积相同，所以，可比较甲、丙、丁三图的实验。观察丙、丁两图可知，物体完全浸没于液体中，排开液体的体积不变，物体在水中的深度增加，弹簧测力计示数不变，受到的浮力不变，说明浸没在液体中的物体所受浮力与浸没的深度无关。
当物块浸没在水中时，受到的浮力是F浮=G-F示=5N-1N=4N

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