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第8课时浮力1.定义:一切浸入液体或气体中的物体,都受到液体或气体对它托起的力,叫作浮力。2.方向:。施力物体:液体或气体。图8-13.产生原因:液体或气体对物体上、下表面的压力不相等,并且向上的压力大于向下的压力,向上、向下的即为浮力,即F浮=F向上-F向下。4.测量浮力:演示实验如图8-1所示,则图中物体所受的浮力为F浮=。考点知识聚焦考点一浮力向上竖直向上压力差F1-F21.影响浮力大小的因素:液体对物体的浮力大小与液体的、物体浸入液体的有关,与物体的质量、体积、重力、形状、浸没的深度等均。2.阿基米德原理:阿基米德原理演示实验如图8-2所示。图8-2(1)内容:浸在液体中的物体受到的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的。(2)公式:,还可以用公式F浮=。阿基米德原理既适用于,也适用于。公式中单位:ρ液表示液体密度,单位是kg/m3,V排表示物体排开液体的体积,单位是m3。考点知识聚焦考点二浮力的大小密度体积无关竖直向上重力F浮=G排ρ液gV排液体气体上浮下沉悬浮漂浮沉底F浮GF浮GF浮GF浮GF浮+N=Gρ液ρ物ρ液ρ物ρ液ρ物,V排V物ρ液ρ物,V排V物ρ液ρ物处于动态(运动状态不断改变),受非平衡力作用可以停留在液体的任何深度处是“上浮”过程的最终状态是“下沉”过程的最终状态处于静态,受平衡力作用考点知识聚焦考点三浮沉条件====考点知识聚焦1.轮船的工作原理:要将密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的物体,必须把它做成的,使它能够排开更多的水。2.潜水艇的工作原理:潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身来实现的。3.气球和飞艇:气球是利用空气的浮力升空的。气球里充的是密度于空气的气体,如:氢气、氦气或热空气。为了能定向航行而不随风飘荡,人们把气球发展成为飞艇。考点四物体浮沉条件的应用空心重力小1.压力差法:F浮=(浮力产生的原因)。2.称重法:把物体挂在弹簧测力计上,测出物体的重力G,再把物体浸入液体中,记下此时弹簧测力计的示数F,那么物体受到的浮力F浮=。3.阿基米德原理法:F浮==。4.平衡法:当物体处于漂浮或悬浮状态时,浮力大小等于物体的重力大小,F浮=。考点知识聚焦考点五浮力计算F向上-F向下G-FG排ρ液gV排G物例1如图8-3所示,一个重20N的正方体物块浸没在水中,其上表面受到水向下的压力为15N,下表面受到水向上的压力为24N,则此时该物块受到的浮力大小为N,方向,物块所受合力为N,弹簧测力计的示数为N。图8-3热点考向探究探究一浮力的理解及其应用9竖直向上011例2如图8-4所示,一艘轮船装上货物后,发现船身下沉了一些,则它受到的浮力(选填“变大”“变小”或“不变”)。当轮船由河水密度小的长江驶入海水密度大的东海后,它受到的浮力(选填“变大”“变小”或“不变”),船身相对于水面将(选填“上浮”“下沉”或“不变”)一些。图8-4热点考向探究[解析]轮船漂浮在水面上,则F浮=G船,轮船在装上货物后,轮船的总重力变大,所以轮船受到水的浮力也变大;当轮船由长江驶入东海后,还是漂浮,F浮=G船,此过程轮船受到的重力不变,所以轮船受到的浮力也不变;又因为F浮=ρ液gV排,ρ河水ρ海水,所以排开河水的体积大于排开海水的体积,所以船将上浮一些。变大不变上浮热点考向探究【变式1】关于物体受到的浮力,下列说法正确的是()A.漂在水面的物体比沉在水底的物体受到的浮力大B.物体排开水的体积越大受到的浮力越大C.没入水中的物体在水中的位置越深受到的浮力越大D.物体的密度越大受到的浮力越小B热点考向探究【变式2】[2018·宜春模拟]思佩同学为探究力之间的关系做了如图8-5所示的实验,将弹簧测力计下端吊着的铜块逐渐浸入台秤上盛水的烧杯中,直至刚好没入水中(不接触容器,无水溢出)。在这个过程中,弹簧测力计的示数,台秤的示数。(均选填“变大”“变小”或“不变”)图8-5变小变大【变式3】潜水艇对保卫我国的南海起着重要的作用。如图8-6所示,潜水艇在水中处于悬浮状态,此时其所受浮力与重力的大小关系为F浮(选填“”“”或“=”)G。当压缩空气将水舱中的水排出一部分时,潜水艇将(选填“上浮”“下沉”或“悬浮”)。图8-6热点考向探究=[解析]根据潜水艇处于悬浮状态得出浮力等于重力;潜水艇的工作原理是改变自身的重力实现浮沉,排出一部分水之后,重力小于浮力,则潜水艇将上浮。上浮例3甲、乙、丙三个实心球体积相等,在水中静止时的位置如图8-7所示,则球受到水的浮力最大,球的密度最小。图8-7热点考向探究探究二浮力大小的相关比较甲[解析]由题图可知,丙球排开水的体积最大,由阿基米德原理F浮=ρ水gV排可知,丙球受到的浮力最大甲球受到的浮力最小;甲、乙、丙三个实心球在水中是漂浮或悬浮的,则G物=F浮,所以甲球的重力最小,即m甲最小,由ρ=𝑚𝑉可知甲球的密度最小。丙热点考向探究例4[2018·江西]如图8-8所示,在已调好的天平的两个托盘上放上两个一模一样装满水的桶,其中右桶上漂着一小块木块,下列关于天平会向哪边倾斜的说法正确的是()图8-8A.天平不倾斜B.向左盘倾斜C.向右盘倾斜D.无未能判断A热点考向探究【变式1】如图8-9所示,一个鸡蛋恰能悬浮在盐水中,则下列说法正确的是()A.鸡蛋受到的浮力大小等于鸡蛋受到的重力B.盐水对鸡蛋向上和向下的压力差等于零C.盐水对容器底部增加的压力等于鸡蛋受到的重力D.鸡蛋在盐水中浸入得越深,受到的浮力越大图8-9A热点考向探究【变式2】如图8-10甲所示,烧杯里盛有6℃的水,小球在水中恰好悬浮。经研究发现,水的密度随温度的变化如图乙所示。现在烧杯四周放上大量的冰块,在烧杯内水的温度下降到0℃的过程中,假设小球的体积始终不变,关于小球的浮沉情况判断正确的是()图8-10A.先下沉后上浮B.先上浮后下沉C.浮力变小,一直下沉D.浮力变大,一直上浮B例5如图8-11所示,密度为0.6×103kg/m3、边长为10cm的正方体木块静止在某液体的表面上时,刚好有一半的体积露出液面,则该液体的密度为kg/m3,此时木块的下表面受到液体向上的压力为N。(g取10N/kg)图8-11热点考向探究探究三浮力的相关计算1.2×103[解析]木块漂浮在某液体的表面上,则F浮=G木,即ρ液gV排=ρ木V木g,ρ液g12×V木=ρ木V木g,则ρ液=2ρ木=2×0.6×103kg/m3=1.2×103kg/m3。由压力差法F浮=F向上-F向下,木块漂浮,所以下表面所受压力F向上=F浮+F向下=F浮=G木=m木g=ρ木V木g=0.6×103kg/m3×(0.1m)3×10N/kg=6N。6例6林红同学利用称重法探究金属块在水中所受浮力大小,测量过程及示数如图8-12甲、乙所示,实心物体A所受的浮力为N,物体A的体积是m3。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)图8-12热点考向探究2×10-42[解析]物体A排开水的体积V排=𝐹浮𝜌水𝑔=2N1×103kg/m3×10N/kg=2×10-4m3。因为物体A浸没水中,所以物体A的体积VA=V排=2×10-4m3。例7[2017·江西]如图8-13所示,将边长为5cm的实心正方体木块轻轻地放入装满水的溢水杯中,木块静止时,从杯中溢出水的质量为0.1kg。求:(g取10N/kg)图8-13(1)木块受到的浮力。(2)木块的密度。(3)木块下底面受到水的压强。热点考向探究解:(1)木块受到的浮力F浮=G排=m排g=0.1kg×10N/kg=1N。(2)正方体木块的体积V木=(0.05m)3=1.25×10-4m3。木块漂浮,则G木=F浮=1N,m木=𝐺木𝑔=1N10N/kg=0.1kg,所以木块的密度ρ木=𝑚木𝑉木=0.1kg1.25×10-4m3=0.8×103kg/m3。(3)由于木块漂浮,根据浮力产生的原因可知,木块下表面受到的水的压力F=F浮=1N,木块的底面积S=(0.05m)2=0.0025m2,木块下表面受到的水的压强p=𝐹𝑆=1N0.0025m2=400Pa。【变式2】如图8-14甲所示,林红同学将一个圆柱形容器放在水平桌面上,容器中竖立放着一个均匀实心正方体M。然后慢慢向容器中加水,在加水的过程中,M对容器底的压强p与所加水的质量m的关系如图乙所示,在整个过程中水没有溢出,且M的底面始终与容器中的水面平行,当M漂浮在水面上时,露出水面的高度为10cm。求:(已知ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)图8-14(1)圆柱体M的高度。(2)圆柱形容器的底面积。热点考向探究热点考向探究解:(1)由题图乙可知,当没有加水时,M对容器底部的压强p0=1×103Pa,压力为FM,设M的底面积为S,则GM=FM=p0S;当加入2kg的水时,设M浸入水中的深度为h1,M对容器底部的压强为0Pa,此时M恰好漂浮,则F浮=GM,ρ水gV排=p0S,ρ水gSh1=p0S,即1.0×103kg/m3×10N/kg×Sh1=1×103Pa×S,解得h1=0.1m=10cm,M的高度h=h1+h露=10cm+10cm=20cm。(2)当加入2kg的水时,水的体积V水=𝑚水𝜌水=2kg1.0×103kg/m3=2×10-3m3=2000cm3,这些水在容器中的底面积S'=𝑉水ℎ1=2000cm310cm=200cm2,正方体M的底面积S=(20cm)2=400cm2,圆柱形容器的底面积S容=S'+S=200cm2+400cm2=600cm2。热点考向探究实验突破突破1探究浮力的大小跟哪些因素有关【考点归纳】(1)弹簧测力计的使用和读数。(2)用称重法计算浮力,即F浮=G-F。(3)控制变量法:探究浮力大小与物体排开液体体积的关系、探究浮力大小与液体密度的关系、探究浮力大小与物体浸入液体深度的关系(无关)。热点考向探究(4)实验时选用不同液体进行多次实验,是因为一次实验具有偶然性,要寻找普遍规律。(5)阿基米德原理的相关计算(计算固体、液体的密度,判断浮力大小的变化)。(6)正确理解F-h关系图像(通过图像可求物体的重力、浮力、密度、高度等)。(7)物体在液体中所受浮力的大小,跟它排开液体的体积有关,跟液体的密度有关。物体排开液体的体积越大,液体的密度越大,物体所受的浮力就越大。热点考向探究例1学习了“认识浮力”后,爱动脑筋的小冬提出了问题:浸在液体中的物体受到浮力的大小与哪些因素有关呢?经过思考,他从学校实验室找来了弹簧测力计、烧杯、一个金属块、水和盐水等器材,设计并进行了如图8-15所示的探究实验。图8-15热点考向探究(1)金属块在图丁中受到的浮力为N。(2)分析丙、丁两图知道:当金属块浸没水中后,所受浮力的大小与它浸入水的深度(选填“有关”或“无关”)。因为此时金属块浸入水中的没有发生变化。(3)小冬(选填“能”或“不能”)利用图乙和戊探究浮力的大小与液体密度有关,理由是。(4)综合上述实验得到的结论是:浸在液体中的物体受到浮力的大小与和有关。(5)根据收集到的实验数据,小冬还计算出了金属块的密度为kg/m3。(g取10N/kg)1无关体积不能没有控制排开液体的体积相同液体密度物体排开液体的体积2.8×103实验拓展(6)该实验主要运用的科学探究方法是。(7)本实验中盐水的密度为kg/m3。(8)如图8-16所示,林红同学绘制了弹簧测力计对金属块的拉力和金属块所受浮力随浸入水中深度变化的曲线;分析图线可知:描述金属块所受浮力的变化情况的图线是(选填“a”或“b”);该金属块浸没水中后所受浮力大小与金属块所处的深度(选填“有”或“无”)关。图8-16热点考向探究1.1×103无控制变量法a热点考向探究实验突破突破2探究浮力的大小跟物体排开液体所受重力的关系【考点归纳】(1)弹簧测力计的使用和读数。(2)溢水杯的正确使用:液体达到溢水口,确保V排=V物。若液面低于溢水口,则测出的G排将小于F浮。(3)用称重法计算浮力,即F浮=G-F。(4)实验步骤的合理安排:为减小误差,先测空桶的重力G0,再测桶和排开液体的总重G总,