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第九章浮力第一节认识浮力体验浮力活动1:如图所示,水面上自由自在的鸭子、按入水中的乒乓球向上运动,节日里放飞的氢气球。活动2:如图所示,把附有橡皮膜的铁丝圆柱体浸没在水中某一深度,观察橡皮膜各个面凹陷的程度。活动3:如图所示,将石块分别放在手上和水中,观察弹簧测力计示数的变化。(1)在活动1中,水面上自由自在的鸭子、按入水中的乒乓球向上运动,节日里放飞的氢气球都受到方向的力。(2)在活动2中,甲图左右两个面凹陷程度(选填“相同”或“不同”),乙图上、下两个面的凹陷程度(选填“相同”或“不同”)。(3)在活动3中,乙图弹簧测力计示数与甲图相比(选填“变大”或“变小”),说明手对石块有(选填“竖直向上”或“竖直向下”)的托力;丙图弹簧测力计示数与甲图相比(选填“变大”或“变小”),说明水对石块有(选填“竖直向上”或“竖直向下”)的力。提示:(1)向上(2)相同不同(3)变小竖直向上变小竖直向上1.什么是浮力?浮力的方向是什么?2.测浮力大小的方法是什么?3.浮力产生的原因是什么?探究1浮力结合“体验”中的活动,思考以下问题:1.由活动可知,空气对氢气球,水对石块都有向上的托力,我们把这个托力叫,方向。参考答案:浮力竖直向上2.画出下列物体所受浮力的示意图:提示:浮力的方向都是竖直向上的。参考答案:探究2液体和气体的浮力1.探究液体的浮力:(1)石块浸在水中下沉,是否受到浮力的作用?提示:无论是下沉的物体还是上浮的物体,都受到浮力的作用参考答案:受到浮力的作用(2)测量石块受到的浮力的大小,①石块受到的重力G=N;②将石块浸没在水中,弹簧测力计的示数F=N;③则水对石块的浮力F浮==。即浸在液体中物体受到的浮力等于物体的与物体在水中对弹簧测力计的拉力之。这种测浮力的方法叫称重法。提示:石块受到了一个向上的浮力,所以弹簧测力计的示数会变小,这个变小的量就是浮力的大小。参考答案:①2.2②1.2③G-F1.0N重力差2.探究空气的浮力:(1)实验设计:①如图甲所示,将充足气的篮球和套扎在气针尾部的气球一起挂在杠杆右端,调整杠杆左端钩码的悬挂位置,使杠杆在位置平衡。②如图乙所示:将扎在气球上的气针头插入篮球气门内,气球随即膨胀,杠杆还处于原来的平衡状态吗?(2)分析论证:乙图中杠杆为什么左边向下偏?。由此得出结论______________________。提示:气球充气前后的区别:充气后受到了空气对它向上的浮力,正是这个力使杠杆发生偏转。参考答案:(1)①水平②不再处于平衡状态(2)充气后的气球受到了竖直向上的浮力气体对浸在其中的物体有竖直向上的浮力探究3浮力产生的原因把一个立方体放入水中,如图,结合图形思考以下问题并分析浮力产生的原因。1.浸没在水中的立方体六个表面都受到压力吗?提示:根据液体内部压强的规律,液体内部向各个方向都有压强,所以立方体的各个表面都会受到来自水的压强,因而也都受到压力。参考答案:都受压力。2.浸没在水中的立方体六个表面受到的压力大小一样吗?如果不同有什么特点?提示:根据液体内部压强特点,在同一深度处液体向各个方向的压强相等而且压强随着深度的增加而增大;因此,如图所示,立方体前、后两面以及左、右两面同一深度处的压力是相等的,上、下表面由于深度的不同而压强不同,上表面受到的压力要小于下表面受到的压力。参考答案:不一样立方体前、后两面以及左、右两面同一深度处的压力是相等的,上、下表面由于深度的不同压强不同,上表面受到的压力要小于下表面受到的压力。3.综上所述,浮力产生的原因是。提示:浸没在液体或气体中的物体前、后和左、右表面同一深度处受到的压力大小相等,方向相反合力为零,由于上、下表面的压力大小不同会产生压力差,于是产生了浮力。参考答案:由液体或气体对浸在其中的物体向上和向下的压力差产生的。4.浸在液体中的物体是否都受浮力,试举例说明。提示:当物体与容器底面密切接触,物体的底面受不到液体向上的压力,它只受到液体作用于物体表面向下的压力,所以这个物体不受浮力。参考答案:不是。当物体与容器底面完全接触时,物体底面不受液体向上的压力,故不受浮力。一、浮力1.概念:液体和气体对浸在其中的物体产生的_________的托力。2.方向:_________。3.施力物体:_____或_____。4.产生原因:由于液体(或气体)对物体_____和_____的压力差产生的。二、浮力的大小1.测量(称重法):F浮=_____。2.压力差法:F浮=_________(上下表面压力差)。竖直向上竖直向上液体气体向上向下G-F'F向上-F向下【拓展延伸】同一物质间是否存在浮力作用没有其他物体的时候,只要有密度差,热水和冷水间也是有浮力作用的,否则无法发生热对流。热对流的产生是由于热水密度比较小,被冷水的浮力推上来,虽然冷水和热水并不是两种物质。热量除了对流之外,还有扩散、辐射等多种传播方式,某些加热器位于上部的“热得快”能加热到底部的水是很正常的,水导热本来就是很快的。即使流体中没有其他物体,只要有密度差、有引力,就有浮力现象。考点称重法测浮力【典例】如图所示,某物块用细线系在弹簧测力计下,在空气中称时示数是15N,浸没在水中称时示数是5N,则此时物块受到水的浮力为N,浮力的方向,施力物体是,物块在液体中下沉时(选填“受到”或“不受”)浮力的作用。【思路导引】【精讲精析】本题考查学生对称重法测浮力的了解与掌握,物体所受到的浮力等于物体在空气中的重力减去在液体中弹簧测力计的示数,所以物体受到的浮力F浮=15N-5N=10N,物体在液体中无论上浮还是下沉都受到浮力,浮力的方向总是竖直向上的。答案:10竖直向上水受到【方法归纳】计算浮力的方法(1)称重法:测出物体的重力、弹簧测力计在水中的示数,求出差值就是浮力。(2)压力差法:对于形状规则的正方体、长方体或圆柱体,浸入液体中时受到的浮力利用F浮=F向上-F向下求解。1.乒乓球漂在水面上,乒乓球所受浮力的施力物体是()A.空气B.乒乓球C.水D.盛水容器【解析】选C。本题考查的是对液体浮力的认识。浸在液体中的物体都受到液体对它竖直向上的浮力,乒乓球漂在水面上,所以乒乓球所受浮力的施力物体是水。2.浸入水中的乒乓球会浮上来,在空气中的氢气球会上升,它们都受到了浮力,结合以上实例分析下列有关浮力的产生的描述正确的是()A.液体(或气体)对物体有压力B.液体(或气体)对物体有压力差C.液体(或气体)有质量D.物体对液体(或气体)有压力【解析】选B。本题考查的是浮力产生的原因。解答此题的关键是求浸在液体(或气体)中的物体受到的液体(或气体)对它产生的压力的合力,从而找出浮力产生的原因,其合力F合=F下-F上。由此可知物体受到液体(或气体)对它的上、下表面的压力的合力,这个合力就叫浮力。这就是浮力产生的原因。故选B。3.在一密闭的真空玻璃罩里挂着一个灵敏的弹簧测力计,弹簧测力计下挂一个体积较大的物体,物体静止,现将玻璃罩下的开关打开,让空气进入,则此时()A.弹簧测力计的示数仍不变B.弹簧测力计的示数将增大C.弹簧测力计的示数将减小D.弹簧测力计的示数可能增大也可能减小【解析】选C。本题考查的是浮力的知识。打开开关,空气进入时,物体受到空气向上的浮力,故弹簧测力计的示数变小,故选C。4.(2013·义乌中考)5月2日,中国香港,世界上最大的橡皮鸭在维多利亚港亮相。吸引众多观众目光。这只橡皮鸭高16.5m,长19.2m,质量超过600kg。(1)要使橡皮鸭“站立”起来。需要往里面充入大量空气。充完气后橡皮鸭内部空气的压强(选填“大于”“等于”或“小于”)外部大气压。(2)橡皮鸭能浮在海面上,是由于受到的作用。【解析】本题综合考查大气压强和浮力。充气后橡皮鸭内的气体压强大于大气压强,橡皮鸭能浮在海面上,是由于受到浮力的作用。答案:(1)大于(2)浮力5.小陆同学利用称重法探究金属块在液体中所受浮力的大小,测量过程及示数如图所示,则金属块所受重力为N。金属块在液体中受到浮力的大小为N。【解析】本题考查的是称重法测浮力。由题图可知,金属块的重力G=2.2N,F'=2N,根据F浮=G-F'可以得出F浮=2.2N-2N=0.2N。答案:2.20.26.(2013·凉山中考)如图所示,一烧杯静止在斜面上,烧杯内的水面上漂着一小球。请在图中作出烧杯对斜面的压力F压和小球受到的浮力F浮的示意图。【解析】本题考查力学基本作图及对力的三要素的理解。弹力、重力、摩擦力、压力、浮力的作图是力学中的常考内容,重点考查力的三要素中的方向、作用点两个方面。浮力作图较易,压力的受力物体应是斜面,故作用点应在斜面上,方向应垂直斜面指向右下。答案:7.浸在液体里的物体要受到液体对它的浮力的作用,那么,浮力是如何产生的呢?物理上研究问题往往从最简单的问题入手。设想有一个边长为L的正方体浸没在密度为ρ的液体中,如图所示。由于前后两侧面(左右两侧面)在液体中的深度相等,受到的液体的压强也相等,因此受到的压力相等,作用效果相互抵消。而上下两表面却不同:上表面受到的液体压强为p上=,受到的压力为F上=;下表面受到的液体压强为p下=,受到的压力为F下=。因此液体会对正方体产生一个向上的和向下的压力的差F差=。实际上,这个压力差就是液体对正方体的浮力。【解析】本题考查的是浮力产生的原因。假设边长为L的正方体,浸没在液体中,正方体的上表面距液体表面的深度为h。这时正方体的六个表面都受到液体的压力作用如图所示。这时,正方体的前后两侧面(左右两侧面),处在液体的同一深度处。则h前=h后(h左=h右),由p=ρ液gh可得:p前=p后(p左=p右)。即前后两侧面(左右两侧面)在液体中受到的液体的压强也相等。由F=pL2可得:F前=F后(F左=F右)。即前后两侧面(左右两侧面)在液体中受到的压力相等,是平衡力,合力为零,作用效果相互抵消。而上、下表面有所不同,上表面所处的深度为h,则上表面受到的压强为p上=ρgh,受到的压力为F上=p上L2=ρghL2;下表面所处的深度为h+L,则下表面受到的液体压强为p下=ρg(h+L),受到的压力为F下=p下L2=ρg(h+L)L2。因此液体会对正方体产生一个向上的和向下的压力,两力不相等,压力差F差=F下-F上=ρgL3。实际上,这个压力差就是液体对正方体的浮力。答案:ρghρghL2ρg(h+L)ρg(h+L)L2ρgL3找找你容易错在哪里深入桥下的桥墩受浮力吗?【学生自答】受浮力【教师点评】错误之处:没有理解浮力产生的原因【正确答案】桥墩由于底面埋在地下,下面没有水,因此桥墩没有受到水对其向上的压力,故桥墩不受浮力作用。