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第九章 浮力
9.1 浮力
在日常生活中，我们经常能看到物体在水中和空气中的浮沉现象。如图9-1-1所示，不会游泳的儿童落水会有生命危险，但用了救生圈就能提升安全性；钢板会沉入海底，而钢铁制成的万吨巨轮却能浮在海面上；热气球能腾空而起，而瘪了的气球就会落下。产生这些现象都是因为浮力。
图9-1-1 与浮力有关的物理现象。
(a)用救生圈的儿童能在水中不下沉
图9-1-1 与浮力有关的物理现象。
(b) 用钢铁制成的万吨巨轮能浮在海面上
图9-1-1 与浮力有关的物理现象。
(c) 热气球能腾空而起
浮 力
什么是浮力 我们先通过实验来认识一下。
比较金属块在空气和水中称量时弹簧测力计的示数
(1)如图9-1-2所示，在弹簧测力计下挂一个小金属块，此时弹簧测力计的示数是_________N。
3
(2)再将小金属块浸没到水中，此时，弹簧测力计的示数是__________N。
比较两次测量结果可以发现，小金属块浸入水中时，弹簧测力计的示数_________了。这表明水对浸在其中的物体具有竖直向上的托力。如果换用其他液体进行实验，也会得到同样的结果吗
小
换用其他液体，也会得到同样的结果
进一步的实验表明，浸在液体中的物体会受到液体竖直向上的托力，这个托力就叫做浮力 (buoyancy force)。
在上面的实验中，浮力的大小等于弹簧测力计两次示数的差值。
浮力产生的原因
浮力是怎样产生的 下面我们一起来讨论。
讨论浮力产生的原因
如图9-1-3所示，假设在水中取一个长方体作为研究对象，请用学过的液体压强的知识讨论以下问题。
(1)长方体左、右两个侧面的对应部分在水中的深度相同，因而水的压强也相等，两个侧面的面积又相等由此可知，长方体左、右两个侧面受到的压力大小相等方向相反，其合力为零。
(2)长方体前、后两个侧面受到液体压力的情况跟左、右两个侧面的受力情况是否一样
一样
(3)比较长方体的上表面和下表面受到的水的压力 F上和 F下，哪个大 为什么 请分析浮力产生的原因。
F上＜F下，因为同种液体内，液体压强随深度的增加而增大，所以 p上＜p下，根据 F＝pS 可知，当 S上＝S下 时，F上＜F下。
根据上面的讨论可知：
浮力是由于液体对物体向上和向下的压力差产生的。
决定浮力大小的因素
那么，物体所受浮力的大小与哪些因素有关呢
探究浮力大小与哪些因素有关
● 猜想与假设
一些同学根据生活经验，提出了如下猜想：
(1)浮力的大小可能与物体浸入液体的体积大小有关。
(2)浮力的大小可能与物体浸入液体的深度有关。
(3)浮力的大小可能与液体的密度有关。
● 获取与处理信息
如图 9-1-4 所示，在弹簧测力计下挂一个铁块，依次把它缓缓地浸入水中不同位置，比较它受到的浮力的大小。
(1)从位置1→2→3的过程中，观察弹簧测力计示数的变化。
变大
(2)从位置3→4的过程中，弹簧测力计的示数是否变化
(3)将铁块分别浸没在清水和浓盐水中比较两种情况下弹簧测力计示数的大小。
分析实验现象，归纳总结影响浮力大小的因素。
不变
浓盐水中弹簧测力计的示数小
上述实验现象表明：
浸在液体中的物体受到的浮力的大小，与物体浸人液体的体积有关，与液体的密度也有关；浸没在同种液体中的物体所受浮力则与物体在液体中所处的深度无关。
游泳者感觉到潜入水中时比浮在水面游泳时受到的浮力大，其原因是什么
潜入水中时比浮在水面游泳时浸入水中的体积大，所以潜入水中时受到的浮力大。
1.弹簧测力计下悬挂一个物体，在空气中称量时弹簧测力计的示数如图甲所示，把物体浸在水中时弹簧测力计的示数如图乙所示，下列说法正确的是( )
A.物体浸在水中所受浮力为 3.2N
B.物体浸在水中所受浮力为 2.2N
C.物体浸在水中所受拉力为 2.2N
D.物体浸在水中所受拉力为 1.0N
C
2. 如图所示，底面积为 0.02 m2 的长方体木块静止在水面上，木块下表面浸入水中的深度是 0.05 m。g 取 10 N/kg，则：
(1)木块下表面所受水的压力为____________。
(2)木块受到的浮力大小为____________。
10 N
10 N
3.李凯同学在探究“影响浮力大小的因素”时做了如图所示的实验，请你根据李凯的实验探究回答下列问题：
(1)比较图______和图_______________，说明浸在液体中的物体会受到液体对物体的浮力作用。
a
b(或c、d、e)
(2)比较图b和图c可得到的结论是___________________________ ____________________________________________________。
物体受到的浮力大小跟物体浸入液体的体积有关
(3)比较图c和图d，可知浸没在同种液体中的物体所受浮力跟物体浸人液体中的深度__________(选填“无关”或“有关”)。
无关
(4)在图d与图e中保持了__________________不变，研究_______与 _________的关系，得到的结论是_______________________ ___________________________________，这种方法叫_____________。在已学过的物理实验中还有很多实验用到这种方法，请你举一例：________________________。
物体浸入液体的体积
浸在液体中的物体受到的浮力跟液体密度有关
浮力
液体密度
控制变量法
探究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关
自我评价与作业
1.在如图9-1-5 所示的大鱼和小鱼的争论中，_______鱼的说法正确。这是因为两条鱼浸没在水中，它们所受浮力的大小与____________________有关，而与__________________无关。
大
排开液体的体积
浸没的深度
2.在如图9-1-6所示的实验中，将铁块浸入水中，设铁块下底面与水面间的距离为 h，则水对铁块的浮力 F浮 与 h 的关系应是：当铁块由水面进入水中时，随着 h 的增大，F浮________；当铁块全部浸入水中后，随着 h 的增大， F浮________。
增大
不变
3.在探究“浮力大小与哪些因素有关”的问题时，某小组做了如图9-1-7所示的一系列实验，请从中选出一些图，针对某一因素进行探究，并通过分析弹簧测力计的示数，说明探究结果。
探究的问题是_________________________________________ _________________________________________________。
浸在液体中的物体受到浮力的天小与物体排开液体的体积的关系
实验步骤中所对应的图的顺序是___________________ (填图中的序号)。
(a)(b)(c)
探究的结果是_________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
浸在液体中的物体受到浮力的大小与物体排开液体的体积有关，且排开液体的体积越大，受到的浮力越大(实验还有其他选择，符合题意且合理即可)
4.请设计一个实验方案，证明物体在空气中也受到浮力的作用。有条件的话，请动手做一做。
能验证物体在空气中受到浮力的例子很多，如：
(1)用氢气球做实验，松手后，氢气球会上升，说明空气对氢气球有浮力的作用。
(2)可以用弹簧测力计、木块、玻璃罩、抽气机做实验，将木块挂在弹簧测力计下面，并一起放人玻璃罩中盖严，然后用抽气机抽气，发现弹簧测力计示数变大，说明空气对木块有浮力的作用。
将一个打足气的篮球和一个套扎在气针上的未充气的气球一起悬挂在杠杆的一端。调节杠杆另一端的钩码，使杠杆呈水平状态。将气针插入篮球的气孔中，篮球中的部分空气就充入气球中，这时，杠杆挂钩码的一端下降了(图 9-1-8)。
根据这个实验现象，你能得到什么启示

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