《浮力》備課講義

第十章浮力第1節(jié)浮力知識點(diǎn)1:浮力概念浸在液體中的物體受到向上的力叫浮力產(chǎn)生原因以浸沒在水中的正方體為例,正方體的六個(gè)面分別受到液體的壓強(qiáng)和壓力位置深度壓強(qiáng)面積壓力圖示前后兩個(gè)面相等相等相等F前、F后是平衡力,大小相等左右兩個(gè)面相等相等相等F左、F右是平衡力,大小相等上下兩個(gè)面h上<h下p上<p下相等F上=p上S;F下=p下S;F浮=F下-F上方向豎直向上公式F浮=F下-F上F浮=G-F如圖所示,F上:物體上表面受到的液體壓力;F下:物體下表面受到的液體壓力如圖所示,物體受三個(gè)力:重力G、彈簧測力計(jì)拉力F和浮力F浮,因?yàn)槲矬w靜止,所以受平衡力,此時(shí)拉力F和浮力F浮的二力之和與重力G平衡,即F+F浮=G,F浮=G-F適用于形狀規(guī)則的物體,且物體下表面與容器底不密合適用于密度大于液體密度的物體拓展延伸

浮力產(chǎn)生的兩種特殊情況:

(1)當(dāng)物體的一部分浸入液體中時(shí),如圖1(a)所示,上表面受到液體向下的壓力為0,則F浮=F下。圖1(2)若浸在液體中的物體下表面與容器底部密合,如圖1(b)所示,則液體對物體向上的壓力為零,物體不受浮力的作用,只受向下的壓力。【例】下列物體沒有受到浮力作用的是()A.在水中嬉戲的小鴨B.在藍(lán)天飛翔的老鷹C.深海潛游的鯨魚D.深入河底的橋墩答案：D點(diǎn)撥：浮力產(chǎn)生的原因是浸在液體中的物體上、下表面存在壓力差。橋墩由于埋在地下,故下表面沒有與水接觸,因此橋墩沒有受到水對其向上的壓力,橋墩不受浮力作用。知識點(diǎn)2:探究浮力的大小跟哪些因素有關(guān)提出問題浮力的大小跟哪些因素有關(guān)呢?假設(shè)猜想[猜想一]浮力的大小跟物體排開液體的體積有關(guān);[猜想二]浮力的大小跟物體浸入液體的深度有關(guān);[猜想三]浮力的大小跟液體的密度有關(guān)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)探究[思考]1.如何測出浮力的大小?2.該實(shí)驗(yàn)如何采用控制變量法設(shè)計(jì)步驟?[實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案]實(shí)驗(yàn)?zāi)康?探究影響浮力大小的因素。實(shí)驗(yàn)器材:彈簧測力計(jì)、水、鹽水、物體、燒杯。實(shí)驗(yàn)步驟:(1)用彈簧測力計(jì)測出物體的重力G,如圖2A所示;圖2(2)將物體懸掛于彈簧測力計(jì)下端,部分浸入水中,讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)為F1,如圖2B所示;(3)將物體浸沒入水中,讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)為F2(F2<F1),如圖2C所示;(4)讓物體浸沒在水中,改變物體在水中的深度,讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)仍為F2,如圖2D所示;(5)將物體浸沒在鹽水中,讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)為F3(F3<F2),如圖2E所示。分析論證

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)如下表:實(shí)驗(yàn)步驟液體種類浸入體積浸沒深度彈簧測力計(jì)示數(shù)浮力(2)水部分浸入F1G-F1(3)水完全浸沒淺F2G-F2(4)水完全浸沒深F2G-F2(5)鹽水完全浸沒深F3G-F3分析步驟(2)、(3)可知:物體浸入水中的體積越大,彈簧測力計(jì)的示數(shù)越小,即受到的浮力越大,由此得出:物體受到的浮力跟物體浸入水中的體積有關(guān),液體的密度相同時(shí),浸入的體積越大,受到的浮力越大;分析步驟(3)、(4)可知:改變物體浸沒在水中的深度,彈簧測力計(jì)的示數(shù)不變,即受到的浮力不變,由此得出:物體受到的浮力跟物體浸沒入水中的深度無關(guān);分析步驟(4)、(5)可知:物體浸沒在液體中的體積相同時(shí),液體的密度越大,彈簧測力計(jì)的示數(shù)越小,即受到的浮力越大,由此得出:物體受到的浮力跟液體的密度有關(guān),物體浸入液體中的體積相同時(shí),液體的密度越大,受到的浮力越大。綜上所述:物體受到的浮力跟液體的密度和物體浸入液體的體積有關(guān),跟物體浸沒入液體的深度無關(guān)。實(shí)驗(yàn)點(diǎn)撥

1.本實(shí)驗(yàn)中計(jì)算浮力的大小時(shí),采用公式:F浮=G-F。2.在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采用“控制變量法”設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟:探究浮力的大小跟ρ液的關(guān)系時(shí),應(yīng)控制V排相同;探究浮力的大小跟V排的關(guān)系時(shí),應(yīng)控制ρ液相同。3.浮力的大小只跟液體密度和物體排開液體的體積這兩個(gè)因素有關(guān),而跟物體本身的體積、密度、形狀、在液體中的深度、在液體中是否運(yùn)動等因素?zé)o關(guān)。【例】某同學(xué)在“探究浮力大小跟什么因素有關(guān)系”時(shí),做了如圖3所示的實(shí)驗(yàn)。圖3次數(shù)1234G/N3.653.603.50F/N0(1)請你將表格內(nèi)容填寫完整。(2)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出:浸在液體中的物體所受的浮力與有關(guān)系。

(3)實(shí)驗(yàn)中他采用了的研究方法。

解：(1)如下表所示:次數(shù)1234G/N4.03.653.603.50F/N00.350.400.50(2)液體的密度(3)控制變量點(diǎn)撥：從題圖上看出,當(dāng)物體不受浮力時(shí),彈簧測力計(jì)示數(shù)即物體重力為4N;當(dāng)物體浸沒在液體中時(shí),物體所受的浮力應(yīng)是重力與彈簧測力計(jì)示數(shù)之差,從而得出表格中2、3、4次浮力F的值。實(shí)驗(yàn)過程中,物體均浸沒在三種不同液體中,保持了排開液體的體積相等,改變了液體的種類,這是采用了控制變量的思想?？键c(diǎn)1:判斷浮力的變化【例1】如圖4所示,將一鐵塊慢慢提起離開水面的過程中,鐵塊所受浮力的變化情況是(填“增大”“不變”或“減小”);若某時(shí)刻h=5cm,鐵塊的底面積以1.0×10-2

m2計(jì),則此時(shí)鐵塊受到的浮力大小是N。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103

kg/m3)

圖4答案：減小;5點(diǎn)撥：浮力的大小跟液體的密度和物體排開液體的體積有關(guān)。本題中,水的密度不變,鐵塊排開水的體積逐漸減小,所以浮力逐漸減小;下表面所受壓強(qiáng):p=ρgh=1000kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa;鐵塊所受浮力F浮=F下=pS=500Pa×1.0×10-2

m2=5N?？键c(diǎn)2:探究浮力的大小跟哪些因素有關(guān)【例2】在探究“浮力大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中,某小組同學(xué)用如圖5所示的裝置,將同一物體分別逐漸浸入到水和酒精中,為了便于操作和準(zhǔn)確收集數(shù)據(jù),用升降臺調(diào)節(jié)溢水杯的高度來控制物體排開液體的體積,他們觀察并記錄了彈簧測力計(jì)的示數(shù)及排開液體的體積,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在下表中:圖5液體種類序號物體重力G物(N)彈簧測力計(jì)示數(shù)F(N)物體受到浮力F浮(N)排開液體體積V排(cm3)水(ρ水=1.0g/cm3)121.55021.01.010030.51.5150酒精(ρ酒精=0.8g/cm3)421.60.45051.20.810060.81.2150(1)分析表中數(shù)據(jù),實(shí)驗(yàn)所用物體的重力為N,第1次實(shí)驗(yàn)中物體所受的浮力F浮=N。(2)分析比較實(shí)驗(yàn)序號1、2和3(或4、5和6)可初步得出結(jié)論:當(dāng)液體的密度相同時(shí),排開液體的體積越,浸在液體中的物體受到的浮力越大。

(3)分析比較實(shí)驗(yàn)序號可初步得出結(jié)論:當(dāng)排開液體的體積相同時(shí),液體的密度越大,浸在液體中的物體受到的浮力越大。

(4)本實(shí)驗(yàn)在探究“浮力的大小與哪些因素”有關(guān)時(shí),選用了不同液體并進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn),其目的是為了(填字母序號)。

A.尋找普遍規(guī)律

B.取平均值減小誤差答案：(1)2;0.5(2)大(3)1、4(或2、5或3、6)(4)A點(diǎn)撥：(1)分析表中數(shù)據(jù)可知,實(shí)驗(yàn)所用物體的重力為2N;第一次實(shí)驗(yàn)中物體所受的浮力F浮=G-F=2N-1.5N=0.5N;(2)分析比較實(shí)驗(yàn)序號1、2和3(或4、5和6)可知:液體的密度相同,物體浸入液體中的體積越大,彈簧測力計(jì)的示數(shù)越小,即物體所受的浮力變大,故可得結(jié)