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(共58张PPT)
第八章　浮力
课标链接 1.通过实验,认识浮力。(物理观念)
2.探究浮力大小与哪些因素有关。(科学探究)
3.知道阿基米德原理,运用物体的浮沉条件说明生产、生活中的一些现象。(科学思维)
必备知识夯基础
考点 1
浮力
考点清单
定义 浸在液体中的物体受到向上的力叫作浮力
方向 竖直向上
浮力的 测量
F浮=G-F示
产生 原因 浸没在液体中的物体,其上、下表面受到液体对它的压力不同,这就是浮力产生的原因
影响 因素 物体浸在液体中的体积越大,液体的密度越大,浮力就越大
教材素材再利用
1.如图所示,把一个长方体浸没在密度为ρ的液体中,上、下表面分别距液面的距离为h1和h2,因为液体内部存在压强,所以长方体各表面都受到液体的压力。分析图中长方体的受力情况,其受到浮力的原因是上、下表面存在压力差,浮力的方向为竖直向上,浮力的大小F浮=F2-F1。
考点 2
阿基米德原理
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)“浸在液体里的物体”包含两种状态:一是浸没;二是物体的一部分浸入液体里,另一部分露在液面以上
(2)G排是指被物体排开的液体受到的重力,还可推导出F浮=G排=m排g=ρ液gV排,m排指物体排开的液体的质量
公式 F浮=G排 公式中的 各物理量 的单位
公式 变形式 求液体密度:ρ液=, 求排开液体的体积:V排= (3)V排指物体排开液体的体积,当浸没时,V排=V物;当物体只有一部分浸入液体里时,则
V排=V浸适用 范围 对液体和气体都适用。用于气体产生的浮力计算时,ρ液要改为ρ气 考点 3
物体的浮沉条件及其应用
1.物体的浮沉条件
上浮 下沉 悬浮 漂浮 沉底

F浮>G F浮ρ液>ρ物 ρ液<ρ物 ρ液=ρ物 ρ液>ρ物 ρ液<ρ物
2.浮力的应用
(1)轮船:采用空心的办法增大可利用的浮力。
(2)潜水艇:靠改变自身重力的方法实现上浮或下潜。
(3)密度计:在任何液体中都处于漂浮状态,静止时浸入液体的体积越大,所测液体的密度就越小。
教材素材再利用
2.如图所示,将同一个新鲜鸡蛋依次轻放入盛有水和浓盐水的烧杯中,看到鸡蛋在水中下沉,在浓盐水中悬浮,则ρ水<ρ盐水;鸡蛋在浓盐水和水中所受的浮力F盐水>F水。(均选填“>”“=”或“<”)。
3.如图所示,当潜水艇浸没在水中并下潜时所受的浮力不变;潜水艇是通过改变自身重力来实现上浮和下沉的;当水舱充水时,自身重力增大而下沉;当水舱排水时,自身重力减小而上浮。
4.如图甲、乙所示的自制简易密度计是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的。将其放入盛有不同液体的两个烧杯中,静止时所处位置如图所示,则甲液体的密度小于乙液体的密度,密度计在甲液体中受到的浮力等于在乙液体中受到的浮力。(均选填“大于”“小于”或“等于”)
考向突破增知能
考向 1
阿基米德原理
命题角度
例1小亮同学在测量浮力时发现:金属块浸没在密度不同的液体中,弹簧测力计示数不同。于是,他用弹簧测力计和重力为4 N、体积为1×10-4 m3的金属块组装成密度计,通过将金属块浸没在不同液体中静止,来探究液体密度与
弹簧测力计示数的对应关系。
(1)如图所示,金属块浸没在水中静止时,受到的浮力是多少
(2)若将此时弹簧测力计指针所指刻度标为1.0×103 kg/m3,这条刻度线
的刻度值是多少
(3)该液体密度计的零刻度标在　　　 N处。这个液体密度计所能测
量的液体密度值不能超过　　　　　 kg/m3。(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
答案:(1)1 N　(2)3 N　(3)4　4×103
解析:(1)金属块浸没在水中,V排=V金=1×10-4 m3,金属块受到的浮力为
F浮=ρ水V排g=1.0×103 kg/m3×1×10-4 m3×10 N/kg=1 N。
(2)若将此时弹簧测力计指针所指刻度标为1.0×103 kg/m3,这条刻度线的刻度值是F示=G金-F浮=4 N-1 N=3 N。
(3)当该液体密度计的示数为0时,金属块应未浸入液体中,则这条刻度线的刻度值为F示'=G金=4 N;当金属块浸没在液体中测力计的示数为0时,所测量液体密度最大,此时F示″=G金-F浮″=0,则F浮″=G金=4 N,此时液体的
密度ρ液==4×103 kg/m3。
对应练1用密度为0.4×103 kg/m3的泡沫制作长2 m、宽1.5 m、厚30 cm的长方体简易浮桥,该浮桥在河水中的最大承载质量为　　　 kg(ρ河水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg),此浮桥空载时分别放到海水和河水中,下表面受到的压强分别为p海和p河,则p海　　　　(选填“>”“<”或“=”)p河。
答案:540　=
考向 2
物体的浮沉条件及其应用
例2放在水平桌面上的两个相同的烧杯中装有不同浓度的盐水,其中一杯是饱和的。盐水中的实心小球是用同种材料制作的。小球静止时情况如图所示,此时小球1、小球2受到的浮力分别记为F1、F2。向两个烧杯中分别加入少许质量相等的盐后(盐的体积忽略不计),发现小球1依然静止在烧杯底,小球2仍处于漂浮状态。此时小球1、小球2受到的浮力分别记为F1'、F2'。整个过程温度不变,可推断出(　　)
A.F1'>F1,F2'>F2,F1'F1,F2'=F2,F1'=F2'
C.F1'>F1,F2'=F2,F1'答案:C
解析:已知实心小球是用同种材料制作的,即小球密度ρ相等;由题图可知,小球1的体积比小球2的小,即V1F1;由于小球1依然静止在烧杯底,说明增大后的浮力F1'方法归纳　充分理解物体的浮沉条件,对于浮沉条件中的四种情况能够明确物体所受力及物体密度和液体密度的大小关系,在解决具体问题时一定要找到几种状态下的相同物理量,这是解决此类问题的关键。
对应练2在《浮力》单元复习课上,学生们用溢水杯和弹簧测力计测量鸡蛋的密度。如图甲所示,先把鸡蛋缓慢放入盛满水的溢水杯中,鸡蛋沉底,测得溢出水的重力为G1;如图乙所示,再把同一个鸡蛋缓慢放入盛满盐水的溢水杯中,鸡蛋漂浮,测得溢出盐水的重力为G2。下列说法正确的是(　　)
A.鸡蛋在水中和盐水中受到的浮力分别为F1和F2,它们的关系是F1>F2
B.鸡蛋的体积为
C.鸡蛋的密度为ρ水
D.鸡蛋的密度为ρ盐水
答案:B
考向 3
浮力的综合计算
例3小丽想测一测家中空食品盒在水中漂浮时的装载质量。她将水平桌面上一个高为10 cm、底面积为200 cm2、所受重力为2 N的圆柱形平底空食品盒放入装水的桶中,桶中水足够深,食品盒下表面始终与水面平行。
ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。求:
(1)空食品盒在水平桌面上时,对桌面的压强;
(2)空食品盒放入装水的桶中后,浸入水中的深度;
(3)空食品盒在水中漂浮时能够装载的最大质量。
答案:(1)100 Pa　(2)0.01 m　(3)1.8 kg
解析:(1)空食品盒在水平桌面上时,对桌面的压力F=G=2 N,空食品盒在水平桌面上时,对桌面的压强
p==100 Pa。
(2)根据物体的浮沉条件可知,空食品盒漂浮在水中时受到的浮力F浮=G=2 N
由F浮=ρ液gV排可知,空食品盒排开水的体积
V排==2×10-4 m3
由V=Sh可知,空食品盒浸入水中的深度
h==0.01 m。
(3)当食品盒的上表面刚好与水面相平时,食品盒受到的浮力最大,此时食品盒排开水的体积
V排'=Sh'=200 cm2×10 cm=2 000 cm3=0.002 m3
食品盒受到的最大浮力
F浮'=ρ水gV排'=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.002 m3=20 N
根据物体的漂浮条件可知,此时空食品盒和装载物体的最大总重力
G总大=F浮'=20 N
空食品盒能够装载的最大重力
G物大=G总大-G=20 N-2 N=18 N
由G=mg可知,能够装载的最大质量m大==1.8 kg。
对应练3如图所示,某同学用阿基米德原理测量一种未知液体的密度,他把底面积为10 cm2的圆柱体物块,用细绳悬挂在弹簧测力计上,读出示数后,将物块放入盛有该液体的容器中,浸入液体中的深度h=10 cm,容器底面积为40 cm2,g取10 N/kg。求:
(1)物块所受的浮力;
(2)液体的密度;
(3)物块浸入前后,液体对容器底的压强变化量。
答案:(1)0.8 N (2)0.8×103 kg/m3 (3)200 Pa
实验突破
探究浮力的大小跟哪些因素有关
试验点 1
【设计与进行实验】
1.弹簧测力计的使用和读数
2.用称重法测量浮力F浮=G-F
3.物体体积的选取:体积稍大的物体
4.液体体积的选取:能测出物体排开液体的最大体积,且物体没有接触到容器底部
5.控制变量法的应用
(1)探究浮力的大小与物体浸在液体中体积的关系
操作:用弹簧测力计提着同一物体,使物体浸入同种液体中的体积不同
结论:物体浸在液体中的体积越大,所受的浮力越大
(2)探究浮力的大小与液体密度的关系
操作:用弹簧测力计提着同一物体,让它分别浸没于不同密度的液体的同一深度
结论:液体的密度越大,物体所受的浮力越大
(3)探究浮力的大小与物体浸在液体中的深度的关系
操作:用弹簧测力计提着同一物体,让它分别浸没于同种液体的不同深度
结论:物体所受浮力的大小与物体浸在液体中的深度无关
6.补充或设计实验步骤
【分析数据,总结结论】
7.实验图像的绘制与分析
8.通过表格数据或现象,总结实验结论
物体在液体中所受浮力的大小,跟它浸在液体中的体积、液体密度有关;物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大,浮力就越大。
【交流与反思】
9.实验时选用了不同液体并进行了多次实验的目的(得出普遍规律,一次实验具有偶然性)
10.物体浮沉条件的应用:(1)计算物体密度;(2)物体浮沉状态的判断
11.实验误差分析
12.实验设计及评估
13.密度、压强、浮力相关判断及计算
例1在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中:
(1)观察弹簧测力计的零刻度线、　　　和分度值。调零时,弹簧测力计应在　　　　(选填“竖直”或“水平”)方向上调零。
(2)如图甲所示,在弹簧测力计下悬挂一个高为6 cm的长方体物块(可塑),测出重力。将它缓慢浸入水中,记录悬停在A、B、C、D、E这五个位置时弹簧测力计的示数和深度h。请根据实验数据,在图乙中画出物块所受浮力 F浮随h变化的图像。
甲
乙
(3)分析图像可知:浸没前,h增加,F浮　　　　　　;浸没后,h增加,
F浮　　　　　　。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
(4)若把此物块捏成高为6 cm的圆锥体,重复上述实验。两次实验所得的
F浮随h变化的图像　　　　(选填“相同”或“不同”)。
(5)若继续探究浮力的大小与液体密度的关系,还需添加一种材料:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案:(1)量程　竖直
(2)如图所示
(3)变大　不变
(4)不同
(5)不同密度的液体
探究浮力的大小与物体排开液体所受重力的关系
试验点 2
【设计与进行实验】
1.物体的选择:物体的重力不能超出弹簧测力计的量程,密度大于水,不吸水
2.弹簧测力计的使用与读数
3.正确使用溢水杯:溢水杯中的液体要达到溢水口,以保证排开的液体全部流入小桶
4.用称重法计算浮力F浮=G-F示
5.实验设计:实验步骤补充与排序:先分别测出空桶所受的重力和物体所受的重力,再将物体浸没在液体中读出弹簧测力计的示数,最后测出桶与排出液体所受的总重力
6.分析数据,总结结论
浸在液体中的物体受到的浮力大小等于它排开液体所受的重力。
【交流与反思】
7.多次实验的目的及操作:使结论更具有普遍性;由浸没改为浸在,换用不同的液体、不同的物体等
8.物体密度小于液体密度时,可以采用定滑轮置于溢水杯底部,来改变拉力的方向
9.分析F示-h图像:随着物体慢慢浸入液体,弹簧测力计的示数减小,当物体浸没在液体中后,继续下沉(不接触杯底),弹簧测力计的示数不变
10.实验误差分析
11.当物体浸没时,利用阿基米德原理计算物体的体积(V=)
12.密度、压强、浮力相关判断与计算
例2(1)复习“验证阿基米德原理”实验时,小明设计了如下表所示的实验数据记录表格。
①请把表格第一行中缺少的Ⅰ、Ⅱ两部分内容补充完整:Ⅰ　　　　;Ⅱ　　　　。
次数 物体所受的重力/N 物体在水中时弹簧测力计的示数/N Ⅰ 小桶和排开水所受的总重力/N 小桶所受的重力/N Ⅱ
1
2
3
…
②验证完阿基米德原理后,小明继续深入探究时发现还可以利用其中一次的实验数据(如图所示)和水的密度算出所用物体的密度,则物体密度
ρ物=　　　　kg/m3(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)。
(2)科技制作小组在一次课外实践活动中,用一根装有适量配重的长饮料吸管,使其能竖直漂浮在水中,制成了简易密度计。为了能准确地在吸管上标注出不同液体密度所对应的刻度,则必须测量的量是(　　)
A.吸管的总长度
B.容器中水的深度
C.吸管浸入水中的长度
D.吸管及配重的重力
答案:(1)①物体受到的浮力/N　物体排开水所受的重力/N　②2.5×103　(2)C
解析:(1)①阿基米德原理内容:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力大小等于物体排开液体受到的重力,所以实验过程中,需要记录物体受到的浮力F浮、物体排开水所受的重力G排,所以Ⅰ处为物体受到的浮力/N,Ⅱ处为物体排开水所受的重力/N;②由称重法可知,物体在水中受到的浮力
F浮=G-F示=2.5 N-1.5 N=1 N,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排知,物体的体积V=V排==1×10-4 m3,物体的密度为ρ物==2.5×103 kg/m3;
(2)因为密度计是漂浮在液体中,所受浮力等于本身所受的重力,则有
F浮水=F浮液=G管,由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可得,ρ水gSh水=ρ液gSh液=G管,故ρ液=ρ水;h水是吸管浸入水中的长度,h液是吸管浸入液体中的长度,所以需要测量吸管浸入水中的长度。
方法归纳　实验验证阿基米德原理,最终验证的是浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。这里浮力的大小用弹簧测力计测量,F浮=G-F拉。方法是控制变量法,浮力大小与液体密度和排开液体的体积有关。有时在实验中也会涉及物体或液体密度的测量,注意不变的物理量仍然是解决问题的关键。
多维训练培素养
1.某导弹驱逐舰从海洋驶入河流时,受到的浮力和吃水深度的变化是(ρ海水>ρ河水,忽略驱逐舰自重的变化)(　　)
A.浮力变大 B.浮力不变
C.吃水深度变小 D.吃水深度不变
答案:B
2.将乒乓球压入水底,松手后乒乓球上浮过程中经过位置1和位置2,最终在位置3静止,如图所示。则乒乓球(　　)
A.在位置1时处于悬浮状态,受到的浮力等于自身重力
B.从位置1至位置2的过程中,受到的浮力逐渐变大
C.从位置1至位置2的过程中,受到水的压强逐渐变大
D.在位置3时受到的浮力小于在位置1时受到的浮力
答案:D
3.把一块石头和一个西红柿同时放入水中,它们静止时西红柿漂在水面上,而石头沉入了水底,如图所示。比较石头和西红柿在水中受到的浮力大小,结论是(　　)
A.石头受到的浮力更大些
B.西红柿受到的浮力更大些
C.石头和西红柿受到的浮力一样大
D.无法比较石头和西红柿受到的浮力大小
答案:A
4.关于轮船,下列说法不正确的是(　　)
A.钢铁制作成轮船,是采用“空心技术”,增大了排开液体的体积,增大了浮力
B.在海面上航行时,所受浮力等于轮船的重力
C.轮船从河里驶入海里,虽然它受到的浮力不变,但它将会上浮一些
D.向停靠在港口的轮船加装货物时,轮船始终处于漂浮状态,这个过程中浮力大小不变
答案:D
5.【跨学科试题】在学校举办的“自主创新实验”活动中,创新小组制作了如图所示的沉船打捞模型,用注射器通过胶管向“浮筒”中充气或从“浮筒”中抽气,就可以使“浮筒”上浮或下沉。若将“浮筒”从如图所示的位置上浮直至露出水面,从而带动沉船上浮(胶管在水中
的体积变化忽略不计),下列分析正确的是(　　)
A.“浮筒”上浮过程中所受的浮力逐渐变大
B.“浮筒”露出水面过程中排开水的重力逐渐变小
C.“浮筒”上浮过程中“沉船”底部受到水的压强保持不变
D.当“浮筒”处于悬浮状态时向外抽气,其所受重力等于浮力
答案:B
6.在传统农耕文化中,劳动人民一般采用“盐水选种”的方法挑选种子,下列说法正确的是(　　)
A.种子上浮过程中盐水对种子的压强变大
B.漂浮的种子受到的浮力大于自身重力
C.下沉的种子密度比盐水的密度大
D.沉底的种子只受到重力和支持力
答案:C
7.三个相同的容器内分别盛有不同的液体,现将三个完全相同的小球轻轻放入容器中,小球静止后的状态如图所示,各容器中液面均与容器口相平,下列判断正确的是(　　)
A.小球受到的浮力F乙>F丙>F甲
B.液体的密度ρ甲>ρ丙>ρ乙
C.液体对容器底部的压强p甲>p乙=p丙
D.容器对桌面的压强p乙'>p丙'>p甲'
答案:D
8.(2024·贵州中考)泡茶时可以欣赏到茶叶在水中浮沉“起舞”。如图所示,冲泡茶叶时,部分茶叶表面附着气泡使其排开水的体积增大,由于浮力大于重力而　　　　;茶叶充分吸水后由于其密度　　　　水的密度而下沉。
答案:上浮　大于
9.放在水平桌面上的两个完全相同的容器内装有适量的水,将A、B两个体积相同的实心物体分别放入容器内,待物体静止后,如图所示,物体受到的浮力FA　　　FB,物体的密度ρA　　　ρB(两空均选填“>”“<”或“=”)。
答案:<　<
10.验证阿基米德原理的实验设计如图所示,
(1)图丁的弹簧测力计示数应为　　　 N;
(2)图　　　　实验步骤可以省略;
(3)通过实验得到了阿基米德原理,其内容的文字表述是:　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案:(1)3.4　(2)甲　(3)浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体所受的重力
11.(2024·贵州中考)如图甲所示,将两实心正方体金属块A和B(mA=mB,VA答案:如图所示
12.(2025·贵州六盘水模拟)小明在老师指导下利用装洗涤剂的瓶子等物品,制作了如图所示的简易活塞式抽水机。将瓶口朝下浸入水中后,多次拉动筷子带动塑料片上下运动,无法将水抽上来。小明请教老师后,老师仔细观察了抽水机的组装情况,指导小明沿着筷子倒入少量水后,继续上下拉动筷子,水就被抽上来了。请从物理学的角度分析第一回抽不出水的原因。
答案:原因可能是塑料片与瓶壁之间密封不严,装置漏气。
13.如图甲所示,一弹簧测力计下挂一圆柱体,将圆柱体从水面上方某一高度处匀速下降,然后将圆柱体逐渐浸入水中,整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h的关系如图乙所示。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)当圆柱体刚好全部浸没时,求圆柱体下表面受到的水的压强。
(2)求圆柱体完全浸没后受到的浮力。
(3)求圆柱体的密度。
答案:(1)300 Pa　(2)2 N　(3)3×103 kg/m3
14.已知某潜艇的水上排水量为16 600 t,水下排水量为18 700 t,海水的密度取1×103 kg/m3,g取10 N/kg,问:
(1)当该潜艇下潜到200 m深处时,海水对它的压强为多少
(2)该潜艇在水下航行时,所受的浮力为多少
(3)该潜艇在水面航行时,露出水面的体积是多少
答案:(1)2×106 Pa　(2)1.87×108 N
(3)2.1×103 m3
解析:(1)当该潜艇下潜到200 m深处时,海水对它的压强为
p=ρ海水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×200 m=2×106 Pa。
(2)由阿基米德原理可得,水下航行所受的浮力为
F浮下=G排下=m排下g=18 700×103 kg×10 N/kg=1.87×108 N。
(3)由ρ=可得,该潜艇在水面上航行时排开水的体积为
V排上==1.66×104 m3
该潜艇的体积为V=V排下==1.87×104 m3
该潜艇在水面航行时露出水面的体积为
V露=V-V排上=1.87×104 m3-1.66×104 m3=2.1×103 m3。

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