2022－2023学年八年级物理下册《点拨》(北师版)：学生实验：探究-影响浮力大小的因素

第五节学生实验：探究——影响浮力大小的因素第八章压强与浮力逐点导讲练课堂小结作业提升学习目标课时讲解1课时流程2浮力探究影响浮力大小的因素探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系阿基米德原理知识点知1－讲感悟新知1浮力1.定义浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)对它向上托的力。(1)“浸在”包括“部分浸入”和“全部浸入(浸没)”两种情况，如图1所示，也就是说浮在液体表面和浸没在液体内部的物体都受到浮力的作用。知1－讲感悟新知(2)浸在气体中的物体也受到浮力的作用。(3)施力物体——液体(或气体)，受力物体——浸在液体(或气体)中的物体。2.方向竖直向上。知1－讲感悟新知3.称重法测浮力(1)称重法测浮力的实验步骤(如图2所示)：①用弹簧测力计测出物体所受的重力G；②将挂在弹簧测力计下的物体浸在液体中，读出弹簧测力计的示数F；③物体受到液体对它的浮力F浮=G－F。知1－讲感悟新知(2)称重法测浮力的原理：如图3所示，将物体浸在液体中时，物体受到竖直向下的重力G、竖直向上的弹簧测力计的拉力F

和浮力F浮的作用而处于静止状态，则有G=F+F浮，即F浮=G－F。知1－讲感悟新知拓展视野1.氢气球离开手后会飞上天空就是因为受到空气浮力的作用。2.一种测量氢气球受到的空气浮力的方法：(1)排尽一个大气球内部的空气，测出气球的重力G球；知1－讲感悟新知(2)将适量的氢气充入气球，并用细线扎紧气球口，按图6甲所示的方法测出拉力的大小F

拉；知1－讲感悟新知(3)氢气球受力如图6乙所示，可见氢气球所受浮力F浮=F拉+G球+G氢(细线重力和摩擦忽略不计)。知1－讲感悟新知4.浮力产生的原因以浸没在液体中的长方体为研究对象，探究浮力产生的原因。知1－讲感悟新知位置深度压强压力前后两个面相等相等F

向前、F向后是一对平衡力，合力为零左右两个面相等相等F

向左、F

向右是一对平衡力，合力为零上下两个面h上﹤

h下p上﹤p下F向下<F

向上，浮力就是F

向上和F向下的差结论：浮力实质上就是物体受到液体对它向上和向下的压力差(合力)，即F浮=F向上－F向下。知1－讲感悟新知说明(1)当物体部分浸入液体中时，上表面没有受到液体的压力，此时浮力等于下表面受到的液体对物体向上的压力，即F浮=F向上，如图5甲所示。知1－讲感悟新知(2)若浸在液体中的物体下表面和容器底紧密接触，则液体对物体向上的压力F向上为零，物体将不受浮力的作用，但会受到液体对物体向下的压力，如图乙所示。知1－讲感悟新知浮力的产生原因：如图7所示，将两端蒙上绷紧程度相同的橡皮膜的玻璃筒浸没在水中，甲中两橡皮膜凹陷程度相同，乙中上面的橡皮膜凹陷程度比下面的小，乙图能够说明浮力的产生原因。感悟新知知1－练[中考·内江]如图8所示是物体浸入水中前后弹簧测力计示数的示意图。由此可知，物体的质量为_______

kg，物体受到的浮力为_________

N。(g取10N/kg)例10.41感悟新知知1－练解题秘方：物体的质量可用公式计算，物体受到的浮力可用公式F浮=G－F计算。解析：由图可知物体所受重力G=4N，则物体的质量=0.4kg。由图可知物体浸入水中后弹簧测力计的示数F=3N，则物体受到的浮力F浮=G－F=4N－3N=1N。感悟新知知1－练方法技巧利用“称重法”求浮力的解题思路：明确物体所受的重力G↓明确物体浸在液体中时弹簧测力计的示数F↓物体受到的浮力F浮=G－F知识点探究影响浮力大小的因素知2－讲感悟新知21.提出问题浮力的大小与什么因素有关？2.猜想与假设浮力的大小可能跟排开液体的体积和液体的密度有关。知2－讲感悟新知3.设计实验利用控制变量法，结合称重法测浮力，分别研究浮力与每个因素的关系。4.进行实验(1)将一个圆柱体浸入某种液体中，逐渐改变圆柱体浸在液体中的体积，比较浮力的大小变化；(2)将同一个圆柱体浸没在不同液体中，比较浮力的大小变化。知2－讲感悟新知5.实验结论浮力的大小跟物体排开液体的体积和液体的密度有关。在液体密度相同时，排开液体的体积越大，物体受到的浮力越大；在排开液体的体积相同时，液体的密度越大，物体受到的浮力越大。知2－讲感悟新知深度理解●物体排开液体的体积就等于物体浸入液体中的体积，因为浸入液体中的物体排开了本来处于这一位置的液体。●浮力的大小与物体的密度、物体的形状、物体的体积、物体浸没在液体中的深度无关，只跟物体排开液体的体积和液体的密度有关。感悟新知知2－练[中考·怀化]某同学按照如图9所示的操作探究影响浮力大小的因素。例2知2－练感悟新知解题秘方：浮力的大小可利用“称重法”测量，实验过程中应结合控制变量法分析。感悟新知知2－练(1)物体受到的重力为________N。4解析：弹簧测力计提着物体静止在空气中时的示数等于物体受到的重力，即G=4N。感悟新知知2－练(2)物体全部浸没在水中时，受到的浮力是________N。1解析：由A、C两图可知，物体浸没在水中受到的浮力F浮水=G－FC=4N－3N=1N。感悟新知知2－练(3)由________两图可得出结论：物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关。B、C解析：探究物体受到的浮力大小与物体排开液体体积的关系时，应控制液体的密度相同，改变排开液体的体积，故应选B、C两图进行比较。感悟新知知2－练(4)由________两图可得出结论：物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。C、D解析：探究物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中深度的关系时，应控制液体的密度、排开液体的体积相同，改变浸没的深度，故应选C、D两图进行比较。感悟新知知2－练(5)由D、E两图可得出结论：物体受到的浮力大小与液体的________有关。密度解析：物体浸没在水中受到的浮力F

浮水=G－FD=4N－3N=1N，物体浸没在酒精中受到的浮力F

浮酒=G－FE=4N－3.2N=0.8N。可见，在排开液体的体积相同的情况下，液体的密度不同，物体受到的浮力不同，故物体受到的浮力大小与液体的密度有关。知2－练感悟新知方法点拨1.称重法：F浮=G物－F拉。2.影响浮力大小的因素有两个，在探究时应采用控制变量法，即先保证一个因素不变，然后探究物体所受浮力与另一个因素的关系。知2－练感悟新知3.物体浸没前，浮力大小随着深度的增加而增大，是因为物体排开液体的体积增大；物体浸没后，浮力的大小不变，是因为物体排开的液体体积不变化，与浸没的深度无关。浮力的大小随深度变化的图像如图10所示。知2－练感悟新知4.液体密度相同时，物体所受浮力与物体排开液体体积的关系如图11所示；物体排开液体体积相同时，物体所受浮力与液体密度的关系如图12所示。知识点探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系知3－讲感悟新知31.提出问题物体所受浮力的大小与物体排开液体所受重力之间存在怎样的定量关系？2.猜想与假设浮力的大小可能等于物体排开液体所受的重力。知3－讲感悟新知3.制订计划与设计实验用称重法测出物体在液体中所受的浮力F浮，同时测出物体此时排开液体的重力G排，通过比较F浮和G排得出两者之间的数量关系。4.实验器材弹簧测力计、小石块、细线、溢水杯、小桶等。知3－讲感悟新知5.实验装置图如图13所示。知3－讲感悟新知6.进行实验(1)用细线将空小桶系好，挂在弹簧测力计下，测出其所受的重力G桶；(2)用细线将小石块系住，挂在弹簧测力计下，测出小石块所受的重力G石；(3)将溢水杯装满水，再将小桶放在溢水杯的溢水口下，使溢出的水刚好能流入小桶；知3－讲感悟新知(4)将小石块慢慢放入水中，读出此时弹簧测力计的示数F，则小石块受到的浮力F浮=G石－F；(5)测出小桶和排开的水所受的总重力G

总，则排开的水所受的重力G排=G总－G桶；(6)比较F浮和G排，得出结论；(7)换用不同质量的小石块，重复上述实验步骤，再做几次，并将实验数据填入表格中。知3－讲感悟新知实验次数G

桶/NG

石/NF/NG

总/NF浮/NG

排/N11.02.01.02.01.01.021.02.81.42.41.41.431.03..61.82.81.81.8知3－讲感悟新知7.得出结论物体在液体中受到的浮力大小与它排开的液体所受的重力大小相等。知3－讲感悟新知实验细节1.为了减小测量G排的误差，应先测G桶，再测G总。2.注入溢水杯中的水的液面必须达到溢水口，只有这样，物体排开的水才会全部溢出，才能准确测出物体排开的水所受的重力。3.将物体浸入溢水杯中时，手不要晃动，应等水不再流出，弹簧测力计保持静止后再读数。为了使实验更加精确，可把弹簧测力计固定在铁架台上。4.换用不同质量(或体积)的石块进行多次实验的目的是使实验结论更具普遍性。感悟新知知3－练[中考·云南]某实验小组探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”。例3解题秘方：F浮利用“称重法”测量，G排利用“差值法”测量。感悟新知知3－练(2)实验步骤如图14(a)所示，甲、乙、丁、戊中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4。由图甲和丁可知物体受到的浮力F

浮=________。F1－F3(1)弹簧测力计使用前要先进行_________。调零感悟新知知3－练(3)以下选项中若________成立，则可以得出浮力的大小与排开液体所受重力的关系。A.F1－F2=F3－F4B.F1－F3=F4－F2C.F3－F2=F1－F4B感悟新知知3－练(4)另一小组利用两个相同的弹簧测力计A

和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋(质量忽略不计)对实验进行改进，装置如图(b)所示。向下移动水平横杆，使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中，观察到A

的示数逐渐________，B的示数逐渐________，且A、B

示数的变化量________(选填“相等”或“不相等”)。变小变大相等感悟新知知3－练解析：在改进的实验中，向下移动水平横杆，重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中，重物排开水的体积逐渐变大，其所受浮力逐渐变大，弹簧测力计A

的示数逐渐变小，重物排开的水都流入薄塑料袋中，流入薄塑料袋中的水逐渐增多，所以弹簧测力计B的示数逐渐变大。因为物体所受浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力，所以A、B示数的变化量相等。感悟新知知3－练(5)比较两种实验方案，改进后的优点是________(多选)。A.弹簧测力计A

的示数就是物体所受浮力的大小B.实验器材生活化，弹簧测力计固定、示数更稳定C.能同步观察弹簧测力计A、B

示数的变化BC感悟新知知3－练解析：在改进的实验中，弹簧测力计A

的示数F=G－F浮，故A错误；实验器材生活化、弹簧测力计固定、示数更稳定、能同步观察弹簧测力计A、B

示数的变化，故B、C正确。知3－练感悟新知方法技巧评价实验操作过程，可以从以下角度进行：1.看实验操作过程中仪器的使用是否存在错误；2.看其操作过程的设计是否能减小实验误差；3.对于要进行多次实验的，是否按要求进行了多次实验；4.对于运用控制变量法的实验，是否按要求改变了相关的变量进行探究；5.看其是否有严谨、科学的实验态度等。感悟新知知3－练1.小鹭做探究“浮力的大小与排开水所受重力关系”实验的步骤如图5所示。感悟新知知3－练(1)小鹭处理数据时，发现实验步骤有所遗漏。遗漏的步骤为______________________。若将遗漏的步骤标注为d，则最合理的实验步骤依次为________(用实验步骤对应的字母表示)。测量空桶所受的重力dabc感悟新知知3－练(2)实验步骤a、b、c

、d中，弹簧测力计的示数依次为Fa、Fb、Fc、Fd。若这些示数之间的关系满足_________________(用式子表示)，则可证明，浸入液体中的物体所受浮力的大小等于物体排开的液体所受重力的大小。Fa－Fb＝Fc－Fd知识点阿基米德原理知4－讲感悟新知41.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)阿基米德原理不仅适用于液体，也适用于气体。(2)原理阐明了浮力三要素：浮力作用在浸在液体(或气体)中的物体上，方向竖直向上，大小等于物体排开的液体(或气体)所受到的重力。知4－讲感悟新知2.公式F浮=G排=ρ

液gV排。符号物理量单位F浮浮力NG排排开的液体所受的重力Nρ液液体的密度kg/m3g常量N/kgV排排开液体的体积m3知4－讲感悟新知3.公式理解(1)公式F

浮=ρ液gV

排明确揭示了浮力的大小只与液体的密度ρ液和物体排开液体的体积V排有关。(2)V

排表示物体排开液体的体积，当物体浸没时V排=V物，当物体部分浸入液体中时V排<V物。(3)由公式F浮=G排=ρ

液gV排还可以推导出F浮=G排=m排g，m排指物体排开液体的质量。知4－讲感悟新知深度理解阿基米德原理的理论证明：如图16所示，浸没在液体中的长方体上表面受到液体向下的压力F向下=p向下S=ρ

液h1