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(共13张PPT)
第1节　浮力
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一、浮力
阅读教材,完成下列问题:
1.浸在液体中的物体受到　　　　的力,这个力叫　　　　。浮力的方向是　　　　向上的。
2.物体完全处在液面下方的状态,称为　　　　。
3.浸没在水中的物体所受浮力的大小,跟物体所达到的深度　　　　。
向上
浮力
竖直
浸没
无关
二、决定浮力大小的因素
阅读教材,完成下列问题:
1.物体在液体中所受浮力的大小,与它　　　　　　　　　　　　和
　　　　　　　　　有关。
2.探究浮力的大小与哪些因素有关的实验中采用了　　　　　　　　的思想方法。
浸在液体中的体积
液体的密度
控制变量
三、浮力产生的原因
感受浮力产生的原因。
甲图中,乒乓球不浮起,是因为乒乓球受水　　　　的压力;乙图中,乒乓球浮起,是因为乒乓球下表面受到水向上的压力　　　　乒乓球上表面受到水向下的压力。
向下
大于
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一、弹簧测力计测浮力的大小(称重法测浮力)
1.用弹簧测力计测出物体所受的重力G。
2.把物体浸入液体中,记下此时弹簧测力计的示数F。
3.物体受到的浮力F浮=G-F。
跟踪练习1弹簧测力计下悬挂一重为5 N的物体,把物体浸没在水中时弹簧测力计的示数如图所示,则物体在水中所受的浮力是(　　)
A.0
B.5 N
C.2.6 N
D.2.4 N
C
解析:物体重力为5 N,浸没在水中时弹簧测力计示数为2.4 N,则浮力F浮=G-F=5 N-2.4 N=2.6 N,故A、B、D不符合题意,C符合题意。
二、压力差法求浮力
如图所示。
前后、左右两对侧面在水中所处深度相同,所受液体的压力大小相等、方向相反,相互平衡。
上、下两面在水中所处深度不同,所受压强、压力的关系:p向上>p向下,F向上>F向下,所以上、下表面的压力差即物体所受的浮力,即F浮=F向上-F向下。
跟踪练习2(2024春·重庆期中)如图所示,一个正方体A浸没在水下某一深度时,上表面受到水的压力为15 N,下表面受到水的压力为20 N,则此时A受到的浮力是(　　)
A.0 B.5 N
C.15 N D.20 N
B
解析:由于F向上=20 N,F向下=15 N,因此F浮=F向上-F向下=20 N-15 N=5 N。故选B。
【点拨】 本题考查了浮力产生的原因,即F浮=F向上-F向下。
三、浮力大小的变化
物体在液体中所受浮力的大小,与它浸在液体中的体积有关,与液体的密度有关。液体密度相等时,浸在液体中的体积越大,浮力越大;浸入液体的体积相等时,液体的密度越大,浮力越大。物体所受浮力的大小与物体的形状和浸没在液体中的深度无关。
跟踪练习3把体积相同的实心铁块和木块同时放入水中,当它们静止时,铁块下沉至水底,木块漂浮在水面上。下列说法正确的是(　　)
A.木块受到的浮力大
B.铁块受到的浮力大
C.铁块和木块所受浮力一样大
D.上述情况都有可能
B
解析:液体的密度相同时,浸在液体中的体积越大,物体所受浮力越大;铁块浸在水中的体积大于木块浸在水中的体积,故铁块受到的浮力大,选B。
【点拨】 本题考查了影响浮力大小的因素,物体在液体中所受浮力的大小,与它浸在液体中的体积有关,与液体的密度有关。
本课结束(共8张PPT)
第4节　跨学科实践制作微型密度计
任务描述:
不同液体的密度通常不同,我们有什么方法可以测量液体的密度呢 在实验设计过程中,我们用了哪些所学的知识 在制作过程中,有哪些需要注意的地方
待测物理量:
密度计在不同液面位置的标记。
实验器材:
塑料管、细铜丝、水、盐水(配制密度为1.1×103 kg/m3)、食用油、玻璃杯。
实验步骤:
1.课题引入
生活中,我们会遇到各种不同的液体,通常不同液体的密度不同,现实中,有没有一种仪器能够简单测量液体的密度呢 教师展示密度计,提问:我们能够自己制作一个密度计吗
2.设计实验
(1)怎样使塑料管立起来
(2)怎样确定密度计上的刻度
(3)刻度字迹沾水容易浸透,如何改进
3.制作密度计
(1)为了使密度计立起来,我们可以在塑料管的底端缠绕铜丝,使得下重上轻,这样塑料管便能很轻松地竖立在水里。注意,塑料管长度要适中,考虑到实验中给出塑料管偏长,可以适当剪去一些。
(3)为了防止刻度字迹在水中浸透,我们把刻度字迹用透明胶带粘贴起来,起到防水的作用。
(2)我们把密度计放在水、食用油、盐水中,观察密度计浸入其中的深度,根据阿基米德原理及物体浮沉条件,可以定性地分析不同液体的密度大小。为了用密度计粗略测量液体的密度,我们在密度计上标记不同液体的密度,如水的位置为1.0,食用油为0.9,调配的盐水为1.1。
4.设计表格、数据记录
种类 密度/(g·cm-3) 浸没深度
水 1.0
食用油 0.9
盐水 1.1
5.反思总结
(1)密度计刻度靠得比较近 如何使刻度距离变大
(2)自制的密度计刻度有什么特点
(3)真实的密度计刻度为什么不均匀
本课结束(共21张PPT)
第3节　物体的浮沉条件及应用
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一、物体的浮沉条件
阅读教材,完成下列问题:
当把物体浸没在液体中时,物体受到竖直向上的　　　　和竖直向下的　　　　。
物体浸没在液体中时的受力情况,如图所示。
浮力
重力
(1)当F浮>G物时,物体受到非平衡力的作用,物体　　　　,会露出液面一部分体积,最终漂浮在液面上。漂浮时,F浮　　　　(选填“>”“=”或“<”)G物。
(2)当F浮=G物时,这两个力相互抵消,物体保持原来的静止状态,会
　　　　在原来的位置。
(3)当F浮”“=”或“<”)G物。
上浮
=
悬浮
下沉　
<
二、浮力的应用
阅读教材,完成下列问题:
1.轮船
(1)轮船的工作原理:
采用“　　　　”的办法,增大可以利用的　　　　。具体方法是把密度比水大的钢材做成空心的,使轮船能排开更多的水,根据阿基米德原理可知,浮力增大,从而　　　　在水面上。
(2)排水量:
轮船的大小通常用排水量表示,排水量是轮船装满货物时排开水的　　 。
空心
浮力
漂浮
质量
2.潜水艇
(1)工作原理:通过水舱充水、放水改变自身　　　　来实现潜水艇的下潜、上浮。
(2)方法:潜水艇两侧有水舱,向水舱中充水时,潜水艇的重力逐渐　　　　,增大到F浮　　　　G时,可悬浮于某一位置航行;至F浮　　　　G时,潜水艇下潜。当用压缩空气将水舱内的水排出一部分时,F浮　　　　G,潜水艇上浮。
重力
增大
等于
小于
大于
3.气球和飞艇
气球和飞艇的内部所充气体密度必须小于空气密度,一般充有氦气。
4.密度计
工作原理:密度计　　　　在被测液体中,F浮=G。用同一个密度计测量不同液体的密度时,密度计受到的浮力大小　　　　。
漂浮
不变
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一、物体在液体中沉浮时的各种状态
状态分析 动态(受非平衡力作用) 静态(受平衡力作用) 上浮 下沉 悬浮 漂浮 沉底
向上运动 向下运动 静止在液体内部任意位置 静止在液面上 静止在容器底部
图解
状态分析 动态(受非平衡力作用) 静态(受平衡力作用) 上浮 下沉 悬浮 漂浮 沉底
向上运动 向下运动 静止在液体内部任意位置 静止在液面上 静止在容器底部
受力分析 F浮>G物 F浮密度分析 ρ物<ρ液 ρ物>ρ液 ρ物=ρ液 ρ物<ρ液 ρ物>ρ液
体积分析 V排=V物(未 露出液面时) V排=V物 V排=V物 V排对物体浮沉状态的理解:
(1)上浮是动态过程,浸没在液体中的物体上浮过程中,露出液面前其受力是不变的,但当物体露出液面时,其所受浮力随排开液体的体积的减小而减小,直到浮力与重力平衡,物体便漂浮在液面,处于静止状态,漂浮是上浮的最终状态。
(2)下沉也是动态过程,浸没在液体中的物体下沉过程中,浮力不变,当物体与容器底部接触时,物体受到的浮力与容器底部对物体的支持力之和与物体重力平衡,沉底是下沉的最终状态。
(3)对于空心物体,也可以通过密度来判断浮沉情况,但此时的密度是指物体的平均密度。
跟踪练习1将一枚鸡蛋放入均匀盐水溶液中,静止时如图所示。若再向杯子里加入一些清水,则(　　)
A.鸡蛋在水中的位置不变
B.鸡蛋会下沉
C.鸡蛋所受的浮力变大
D.鸡蛋可能会上浮
B
解析:鸡蛋刚好在盐水中处于悬浮状态时,盐水的密度等于鸡蛋的密度,且鸡蛋受到的浮力和自身的重力相等,在往杯中加入清水的过程中,盐水的密度减小,鸡蛋排开盐水的体积不变,根据F浮=ρ液gV排可知,鸡蛋受到的浮力变小,鸡蛋的重力不变,鸡蛋的重力大于鸡蛋受到盐水的浮力,所以鸡蛋会下沉,故B正确,A、C、D错误。
【点拨】 本题考查物体浮沉条件的掌握和应用,根据物体重力和浮力的大小关系或密度关系判断物体的浮沉是关键。
跟踪练习2甲、乙两只完全相同的杯子盛有密度不同的液体,将同一个小球先后放入杯中,当小球在液体中静止时如图所示。则(　　)
A.甲杯中的小球受到的浮力大于小球的重力
B.甲杯中液体的密度小于小球的密度
C.小球在甲杯中受到的浮力大于在乙杯中受到的浮力
D.小球在甲杯中排开液体的质量等于在乙杯中排开液体的质量
D
解析:由图甲可知,小球在甲杯中处于漂浮状态,由物体的漂浮条件可知,此时小球受到的浮力大小等于小球的重力,液体的密度大于小球的密度,故A、B错误。由图乙可知,小球在乙杯中处于悬浮状态,由物体的悬浮条件可知,此时小球受到的浮力大小等于小球的重力,因此小球在两杯中受到的浮力相等,故C错误。小球在两杯中受到的浮力相等,根据阿基米德原理可知,小球排开液体的重力相等,由G=mg可知,小球排开液体的质量相等,故D正确。
【点拨】 本题考查物体的浮沉条件和阿基米德原理的应用,一定要掌握物体浮沉情况与密度的关系,同时要清楚不同状态下(漂浮、悬浮)物体所受重力与浮力的大小关系。
二、浮力的应用
1.轮船和密度计在不同液体中都处于漂浮状态,即F浮=G。重力一般是不变的,而液体的密度不同,排开液体的体积发生变化。密度计的刻度分布不均匀。
2.潜水艇在水面下航行时,根据F浮=G排=ρ液gV排可知ρ液不变,V排不变,所以浮力不变。潜水艇下潜或上浮是靠改变自身的重力实现的。
3.气球和飞艇能在空中上浮和下沉,主要是因为里面充的气体密度小于空气密度,靠改变气体的密度来改变合力,实现升降。
跟踪练习3关于浮沉条件的应用,下列说法正确的是(　　)
A.轮船从长江驶入大海的过程中,轮船受到的浮力变大
B.热气球利用了内部气体密度大于空气密度实现升空
C.潜水艇由漂浮下潜至浸没的过程中,潜水艇受到的浮力逐渐增大
D.盐水选种时,空壳的种子漂浮在水面上是因为它受到的浮力大于重力
C
解析:轮船从长江驶入大海的过程中,始终漂浮,浮力等于自身的重力,重力不变,浮力不变,故A错误。热气球是利用在空气中的浮力来工作的,当气球内气体的密度小于空气的密度时,才可以在空气中上浮,故B错误。潜水艇由漂浮下潜至浸没的过程中,排开的水的体积变大,根据阿基米德原理可知,浮力逐渐增大,故C正确。盐水选种时,空壳的种子漂浮在水面上,此时浮力等于重力,故D错误。
【点拨】 本题考查的是物体的浮沉条件的应用,属于基础题。根据物体的浮沉条件及阿基米德原理来分析。
跟踪练习4“国信1号”是我国建造的全球首艘10万吨级智慧渔业大型养殖工船,船长249.9 m,排水量13万吨。全船共15个养殖舱,养殖水体近9万立方米,可开展大黄鱼等高端经济鱼类的养殖生产。下列说法错误的是(　　)
A.该船所受浮力的方向是竖直向上
B.排水量是指轮船装满货物时排开水的重力
C.该船满载时所受到浮力的大小为1.3×109 N
D.大黄鱼被捕捞上船后,该船会下沉一些
B
解析:浮力是物体上、下表面所受液体的压力差形成的,其方向竖直向上,故A正确。排水量是指轮船装满货物时排开水的质量,故B错误。据阿基米德原理得,该船满载时所受的浮力F浮=G排=m排g=13×104×103 kg×10 N/kg=1.3×109 N,故C正确。大黄鱼被捕捞上船后,该船的总重力变大,船仍然漂浮,所受的浮力等于自身重力,而重力变大,所受的浮力变大,海水的密度不变,根据阿基米德原理知,排开水的体积变大,船会下沉一些,故D正确。
本课结束(共15张PPT)
第2节　阿基米德原理
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一、阿基米德灵感的启示
阅读教材,完成下列问题:
1.物体浸在液体中的体积,就是物体　　　　　　　　的体积。
2.物体在液体中所受的浮力与它排开液体所受的　　　　有直接的关系。
排开液体
重力
二、浮力的大小
阅读教材,完成下列问题:
1.在探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系实验中,需要测量
　　　　和　　　　　　　　大小。
2.在探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系实验中,需要的测量工具是　　　　　　　　。
3.探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系实验得出的结论:物体所受浮力的大小　　　　它排开的液体所受的重力。
浮力
排开液体的重力
弹簧测力计
等于
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一、阿基米德原理
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液体所受的重力。
2.表达式:F浮=G排=ρ液gV排。
3.应用范围:阿基米德原理既适用于液体也适用于气体。
4.“浸在”的含义包括两种情况:(1)物体浸没在液体里,V排=V物;(2)物体只有一部分浸入液体里,此时V排5.通过F浮=ρ液gV排可以得出,物体所受到的浮力仅仅与液体的密度和排开的液体的体积有关,与物体的重力、密度、体积等无关。
跟踪练习1在学习浮力时,老师在课堂上将空矿泉水瓶慢慢压入水中,直到完全浸入。下列对矿泉水瓶受到的浮力分析不正确的是(　　)
A.矿泉水瓶受到水对它竖直向上的浮力
B.浮力的大小等于它的重力
C.排开水的体积越大,受到的浮力越大
D.浸没前,压入越深,受到的浮力越大
B
解析:将空矿泉水瓶压入水中的过程中,瓶子排开了水,所以瓶子受到水对它竖直向上的浮力,故A正确。空矿泉水瓶放入水中会处于漂浮状态,浮力等于它的重力;现将空矿泉水瓶压入水中,排开水的体积增大,受到的浮力增大,所以此时浮力大于它的重力,故B错误。排开水的体积越大,根据阿基米德原理可知其受到的浮力越大,故C正确。浸没前,压入水中越深,排开水的体积越大,根据阿基米德原理可知其受到的浮力越大,故D正确。
【点拨】 本题考查物体所受浮力的大小与排开水的体积的关系,在解题时应抓住关键,不能被题目条件所干扰。由阿基米德原理可知,物体所受浮力的大小等于物体排开水的重力,则在矿泉水瓶浸入水中的过程中,根据排开水的体积的变化可知浮力的变化。
跟踪练习2人体的密度和水的密度差不多,一个重力为500 N的中学生,在空气中(ρ空=1.29 kg/m3,g取10 N/kg)受到的浮力约为(　　)
A.0.5 N B.0.65 N C.5 N D.6.5 N
B
解析:由G=mg可知,中学生的质量m==50 kg,由ρ=可知,中学生的体积约为V==0.05 m3,中学生在空气中受到的浮力约为F浮=ρ空gV=1.29 kg/m3×10 N/kg×0.05 m3=0.645 N,故B符合题意。
【点拨】 本题考查重力公式、密度公式,以及阿基米德原理的应用,难度不大。
根据G=mg求出中学生的质量,根据密度公式求出中学生的体积,根据阿基米德原理求出中学生在空气中受到的浮力。
二、阿基米德原理的应用
表达式:F浮=G排=ρ液gV排。
变形公式:V排=,ρ液=。
跟踪练习3如图所示,底面积为200 cm2的薄壁圆柱形容器装有深度为15 cm的液体。弹簧测力计的挂钩上挂着质量为3 kg、密度为2 g/cm3的正方体物块,物块浸没在液体中静止(液体未溢出)时,弹簧测力计的示数为12 N。求:
(1)物块受到的浮力;
(2)液体的密度。
答案:(1)18 N (2)1.2×103 kg/m3
解析:(1)物块的重力为G=mg=3 kg×10 N/kg=30 N,物块浸没在液体中静止(液体未溢出)时,弹簧测力计的示数为12 N,则物块受到的浮力为
F浮=G-F=30 N-12 N=18 N。
(2)物块的密度ρ=2 g/cm3=2×103 kg/m3,则物块的体积为
V==1.5×10-3 m3
物块浸没在液体中,则物块排开液体的体积为V排=V=1.5×10-3 m3
由F浮=ρ液gV排可得,液体的密度为
ρ液==1.2×103 kg/m3。
【点拨】 (1)先根据G=mg求出物块的重力,然后根据称重法求出物块受到的浮力;
(2)先根据密度公式求出物块的体积,物块浸没在液体中,则物块排开液体的体积等于自身的体积,然后根据阿基米德原理求出液体的密度。
本课结束

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