科学探究：浮力的大小 【知识精讲+典例特训】教科版 八年级物理下册备课精研课件

10.3科学探究：浮力的大小

这是一个流传久远的传说：古希腊有一位伟大的科学家，叫阿基米德他在洗澡时发现，身体越往水下浸，从盆中溢出的水越多，感到身体越轻。通过进一步研究，阿基米德发现了浮力的规律。

浸入液体或气体中的物体所受浮力的大小与哪些因素有关呢？一、浮力大小与什么因素有关1．提出问题：浮力大小与什么因素有关2．猜想与假设：（1）猜想1：浮力大小可能与物体的体积有关。船运载货物的多少与船的大小有关（2）猜想2：浮力大小可能与物体的密度有关。石块沉入水底木块漂在水面（3）猜想3：浮力大小可能与浸入液体的深度有关。在沙滩玩水时，越往深处走觉得身体越轻在沙滩玩水时，越往浅处走觉得身体越重（4）猜想4：浮力大小可能与液体的密度有关。人在淡水中会下沉，但在死海中却能漂浮于海面（5）猜想5：浮力大小可能与浸入液体的体积（排开液体的体积）有关。阿基米德洗澡时身体越往水下浸，溢出水越多，感到身体越轻。3．设计实验：（1）科学方法：控制变量法。（2）实验器材：S=8cm2，h铝=h铁=5cm，h大铁块=7.5cm，V铝=V铁=40cm3，V大铁块=60cm3（3）实验步骤：①用测力计分别测量三个金属块的重力；G铝=1.0NG铁=3.2NG大铁块=4.6N②用测力计分别吊着两个铁块浸入水中相同体积，分别读出拉力、计算浮力。用以探究浮力与__________的关系；铁块受到的浮力：F浮=G－F铁=3.2N－2.8N=0.4N大铁块受到的浮力：F浮＇=G－F铁=4.6N－4.2N=0.4N结论：浮力的大小与物体的体积无关。F铁=2.8NF大铁块=4.2N物体的体积③用测力计分别吊着体积相同的铝块和铁块浸没在水中相同深度，分别读出拉力、计算浮力。用以探究浮力与__________的关系；铁块受到的浮力：F浮=G－F铁=3.2N－2.8N=0.4N铝块受到的浮力：F浮＇=G－F铁=1.0N－0.6N=0.4N结论：浮力的大小与物体的密度无关。F铝=0.6NF铁=2.8N物体的密度④用测力计吊着小铁块浸没在水中，改变浸没在水中的深度，分别读出拉力、计算浮力。用以探究浮力与__________的关系；铁块刚刚浸没时受到的浮力：F浮=G－F铁=3.2N－2.8N=0.4N铁块浸没水中较深时受到的浮力：F浮＇=G－F铁=3.2N－2.8N=0.4N结论：浮力的大小与物体浸入液体的深度无关。F铁=2.8NF铁=2.8N浸入液体深度⑤用测力计吊着小铁块分别浸没在水和盐水中相同深度，分别读出拉力、计算浮力。用以探究浮力与__________的关系；铁块刚刚浸没时受到的浮力：F浮=G－F铁=3.2N－2.8N=0.4N铁块浸没水中较深时受到的浮力：F浮＇=G－F铁＇=3.2N－2.6N=0.6N结论：浮力的大小与液体的密度有关。F铁＇=2.6NF铁=2.8N液体密度⑥用测力计吊着大铁块浸入水中，并改变浸入水中的体积，分别读出拉力、计算浮力。用以探究浮力与___________的关系；大铁块未浸没时受到的浮力：F浮=G－F铁=4.6N－4.2N=0.4N大铁块刚刚浸没时受到的浮力：F浮＇=G－F铁＇=4.6N－4.0N=0.6N结论：浮力的大小与排开液体的体积有关。F铁＇=4.0NF铁=4.2N浸入液体体积（4）设计统计实验数据的方法：试验次数物体物体体积/cm³浸入体积/cm³物体密度/（g/cm³）浸入深度/cm液体物体重力/N拉力/N浮力/N1铁块40407.95水3.22.80.42大铁块60407.95水4.64.20.43铝块40402.75水1.00.60.44铁块40407.97.5水3.22.80.45铁块40407.95盐水3.22.60.66大铁块60607.97.5水4.64.00.64．进行实验：5．分析论证：

物体所受浮力的大小与物体浸在（排开）液体的体积、液体的密度有关系。与物体的ρ物、V物、m物、形状、浸没的深浅h、液体的多少…都无关！讨论：浮力的大小与ρ液、V排有关，ρ液·V排等于什么？

浮力与排开液体受到的重力有无关系呢？二、阿基米德原理1．实验探究：浮力大小与排开液体的关系（1）实验方案：用弹簧测力计分别测出物块在水中受到的浮力和被它排开的液体的重力，比较二者大小的关系。（2）实验器材：小石块、弹簧测力计、溢水杯、小桶、烧杯、细线。（3）实验步骤：①用测力计分别测出石块和小桶的重力为G石和G桶；②用烧杯将溢杯装满水，用测力计吊着小石块浸没在水中的同时用小桶盛接从溢水杯中溢出的水，读出测力计的示数为F；③用测力计测出小桶和水的总重力为G总；④计算并比较F浮=G石－F，G排=G总－G桶，比较F浮和G排的大小。（4）进行实验：（5）分析论证：2．阿基米德原理：浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力，浮力的大小等于它排开液体所受到的重力。3．公式：F浮=G排（1）F浮=m排g

；（2）F浮=ρ液V排g；4．单位：ρ液—kg/m3；

V排—m3；g—N/kg小石块重力/N弹簧测力计示数/N浮力/N小桶重力/N小桶、水总重力/N溢出水重力/N4.03.62.63.00.40.45．注意公式：F浮=ρ液V排g中的V排（1）部分浸入时，V排=V浸≠V物；（2）全部浸没时，V排=V浸=V物；（3）V排的单位必须用m3。6．计算液体的密度计算排开液体的体积7．无论物体是漂浮、悬浮还是沉在液体中，它所受的浮力都等于排开的液体所受到的重力。8．阿基米德原理对气体同样适用：F浮=ρ气V排g。部分浸入全部浸没讨论：某同学用测力计吊着物体做探究浮力的大小与深度的关系时，得到了浮力与深度的关系图像，如图所示。该同学得出了：物体浸入液体中时受到的浮力与深度成正比的结论。该结论是否正确？9．浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积有关。与ρ物、V物、m物、形状、浸没的深浅h、液体的多少…都无关！讨论：如图所示，用测力计吊起一只装满水的小塑料袋（袋内不留空气），逐渐浸入水中，弹簧测力计示数怎样变化？这袋水完全浸入水中时，测力计的示数是多少？受到的浮力是多少？你从这个实验中得到了什么启示？

如果把袋中的水换成相同体积、相同形状的固体，水对这块固体的浮力与着袋水的重力有何关系？

水对这块固体的浮力等于袋中水所受的重力，即等于固体排开的水所受到的重力。阿基米德原理的推导F向上=p1S=ρ液gh1SF向下=p2S=ρ液gh2SF浮=F向上-F向下

=ρ液gh1S-ρ液gh2S

=ρ液gS（h1-h2）

=ρ液gV排

=G排液10．计算浮力的方法总结：①称重法：F浮=G物－F；②原因法（压力差法）：F浮=F向上－F向下；③状态法：漂浮和悬浮时：F浮=G物；④原理法：F浮=G排，F浮=m排g；⑤公式法：F浮=ρ液V排g。11．计算浮力的步骤：①判断物体静止后所处的状态（漂浮、悬浮还是沉底）；②分析物体受力情况，画出受力示意图，根据力的平衡列出等式．例题1：

一个重10N的石块，放入盛满水的烧杯中，溢出水0.6kg。求：石块受的浮力.（g=10N/kg)解：由阿基米德原理得：

石块受到的浮力：F浮=G

排=m排

g=0.6kg×10N/kg=6N

答：石块受浮力为6N练习：质量为300g的物体全部浸没在盛满水的容器中，溢出的水是100g，那么物体所受到的浮力是多少？（g=10N/kg)例题2：边长为3cm，密度为2×103kg/m3的一个立方体橡皮泥块，浸没在水中，受到的浮力是多少？如果把这块橡皮泥捏成一只小船，浮在水面，小船所受浮力是多少？（g=10N/kg）解：当橡皮泥块浸没在水中时，排开水的体积V排=2.7×10-5m3

由F浮=ρ液V排g得：

橡皮泥块受到的浮力：

F浮=ρ液V排g=1×103kg/m3×2.7×10-5m3×10N/kg=0.27N当橡皮泥小船漂浮在水面上时，由F浮=G橡得：此时受到的浮力： F浮=ρ泥V泥g=2×103kg/m3×2.7×10-5m3×10N/kg=0.54N

采用“空心”的办法能增大可供利用的浮力，据此人们利用密度大于水的钢铁制造出了轮船。练习2：一个小球放入量筒的水中，水面由80mL上升到120mL(未溢出)。求：小球受的浮力。（g=10N/kg)练习3：质量5.4kg的实心铝球，将它浸没在水中，则铝球受到的浮力是多大?(ρ铝=2.7×103kg/m3,g=10N/kg)例题3：一金属块挂弹簧测力计下，示数为2.7N，把它完全浸没在水中时，弹簧测力计示数为1.7N。（g＝10N/kg)求：（1）F浮；（2）V金属；（3）ρ金属。（4）若再把它完全浸没在某液体中时，弹簧测力计示数为1.9N。求：ρ液体。

解：金属块受到的浮力F浮=G－F=2.7N－1.7N=1N

由F浮

=ρ液V排g得，金属块的体积：

金属块的密度：

金属块在液体中受到的浮力F浮＇=G－F＇=2.7N－1.9N=0.8N

由公式F浮

=ρ液V排g得，液体的密度：练习4：用一弹簧测力计挂着一实心圆柱体，圆柱体的底面刚好与水面接触(未浸入水)如图甲，然后将其逐渐浸入水中，如图乙是弹簧测力计示数随圆柱体逐渐浸入水中的深度变化情况，求：(1)圆柱体受的最大浮力。(2)圆柱体刚浸没时下表面受到的液体压强。(3)圆柱体的密度。(g取10N/kg)

解：由题知：物体的重力G=2N圆柱体受到的最大浮力F浮=G－F最小=2N－1.4N=0.6N由图知：圆柱体刚浸没时下表面浸入水中深度h=0.12m