《浮力》备课讲义

第十章浮力第1节浮力知识点1:浮力概念浸在液体中的物体受到向上的力叫浮力产生原因以浸没在水中的正方体为例,正方体的六个面分别受到液体的压强和压力位置深度压强面积压力图示前后两个面相等相等相等F前、F后是平衡力,大小相等左右两个面相等相等相等F左、F右是平衡力,大小相等上下两个面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上方向竖直向上公式F浮=F下-F上F浮=G-F如图所示,F上:物体上表面受到的液体压力;F下:物体下表面受到的液体压力如图所示,物体受三个力:重力G、弹簧测力计拉力F和浮力F浮,因为物体静止,所以受平衡力,此时拉力F和浮力F浮的二力之和与重力G平衡,即F+F浮=G,F浮=G-F适用于形状规则的物体,且物体下表面与容器底不密合适用于密度大于液体密度的物体拓展延伸

浮力产生的两种特殊情况:

(1)当物体的一部分浸入液体中时,如图1(a)所示,上表面受到液体向下的压力为0,则F浮=F下。图1(2)若浸在液体中的物体下表面与容器底部密合,如图1(b)所示,则液体对物体向上的压力为零,物体不受浮力的作用,只受向下的压力。【例】下列物体没有受到浮力作用的是()A.在水中嬉戏的小鸭B.在蓝天飞翔的老鹰C.深海潜游的鲸鱼D.深入河底的桥墩答案：D点拨：浮力产生的原因是浸在液体中的物体上、下表面存在压力差。桥墩由于埋在地下,故下表面没有与水接触,因此桥墩没有受到水对其向上的压力,桥墩不受浮力作用。知识点2:探究浮力的大小跟哪些因素有关提出问题浮力的大小跟哪些因素有关呢?假设猜想[猜想一]浮力的大小跟物体排开液体的体积有关;[猜想二]浮力的大小跟物体浸入液体的深度有关;[猜想三]浮力的大小跟液体的密度有关。实验设计探究[思考]1.如何测出浮力的大小?2.该实验如何采用控制变量法设计步骤?[实验设计方案]实验目的:探究影响浮力大小的因素。实验器材:弹簧测力计、水、盐水、物体、烧杯。实验步骤:(1)用弹簧测力计测出物体的重力G,如图2A所示;图2(2)将物体悬挂于弹簧测力计下端,部分浸入水中,读出弹簧测力计的示数为F1,如图2B所示;(3)将物体浸没入水中,读出弹簧测力计的示数为F2(F2<F1),如图2C所示;(4)让物体浸没在水中,改变物体在水中的深度,读出弹簧测力计的示数仍为F2,如图2D所示;(5)将物体浸没在盐水中,读出弹簧测力计的示数为F3(F3<F2),如图2E所示。分析论证

实验现象及数据如下表:实验步骤液体种类浸入体积浸没深度弹簧测力计示数浮力(2)水部分浸入F1G-F1(3)水完全浸没浅F2G-F2(4)水完全浸没深F2G-F2(5)盐水完全浸没深F3G-F3分析步骤(2)、(3)可知:物体浸入水中的体积越大,弹簧测力计的示数越小,即受到的浮力越大,由此得出:物体受到的浮力跟物体浸入水中的体积有关,液体的密度相同时,浸入的体积越大,受到的浮力越大;分析步骤(3)、(4)可知:改变物体浸没在水中的深度,弹簧测力计的示数不变,即受到的浮力不变,由此得出:物体受到的浮力跟物体浸没入水中的深度无关;分析步骤(4)、(5)可知:物体浸没在液体中的体积相同时,液体的密度越大,弹簧测力计的示数越小,即受到的浮力越大,由此得出:物体受到的浮力跟液体的密度有关,物体浸入液体中的体积相同时,液体的密度越大,受到的浮力越大。综上所述:物体受到的浮力跟液体的密度和物体浸入液体的体积有关,跟物体浸没入液体的深度无关。实验点拨

1.本实验中计算浮力的大小时,采用公式:F浮=G-F。2.在实验中应采用“控制变量法”设计实验步骤:探究浮力的大小跟ρ液的关系时,应控制V排相同;探究浮力的大小跟V排的关系时,应控制ρ液相同。3.浮力的大小只跟液体密度和物体排开液体的体积这两个因素有关,而跟物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度、在液体中是否运动等因素无关。【例】某同学在“探究浮力大小跟什么因素有关系”时,做了如图3所示的实验。图3次数1234G/N3.653.603.50F/N0(1)请你将表格内容填写完整。(2)由实验数据可以得出:浸在液体中的物体所受的浮力与有关系。

(3)实验中他采用了的研究方法。

解：(1)如下表所示:次数1234G/N4.03.653.603.50F/N00.350.400.50(2)液体的密度(3)控制变量点拨：从题图上看出,当物体不受浮力时,弹簧测力计示数即物体重力为4N;当物体浸没在液体中时,物体所受的浮力应是重力与弹簧测力计示数之差,从而得出表格中2、3、4次浮力F的值。实验过程中,物体均浸没在三种不同液体中,保持了排开液体的体积相等,改变了液体的种类,这是采用了控制变量的思想。考点1:判断浮力的变化【例1】如图4所示,将一铁块慢慢提起离开水面的过程中,铁块所受浮力的变化情况是(填“增大”“不变”或“减小”);若某时刻h=5cm,铁块的底面积以1.0×10-2

m2计,则此时铁块受到的浮力大小是N。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103

kg/m3)

图4答案：减小;5点拨：浮力的大小跟液体的密度和物体排开液体的体积有关。本题中,水的密度不变,铁块排开水的体积逐渐减小,所以浮力逐渐减小;下表面所受压强:p=ρgh=1000kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa;铁块所受浮力F浮=F下=pS=500Pa×1.0×10-2

m2=5N。考点2:探究浮力的大小跟哪些因素有关【例2】在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中,某小组同学用如图5所示的装置,将同一物体分别逐渐浸入到水和酒精中,为了便于操作和准确收集数据,用升降台调节溢水杯的高度来控制物体排开液体的体积,他们观察并记录了弹簧测力计的示数及排开液体的体积,实验数据记录在下表中:图5液体种类序号物体重力G物(N)弹簧测力计示数F(N)物体受到浮力F浮(N)排开液体体积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)分析表中数据,实验所用物体的重力为N,第1次实验中物体所受的浮力F浮=N。(2)分析比较实验序号1、2和3(或4、5和6)可初步得出结论:当液体的密度相同时,排开液体的体积越,浸在液体中的物体受到的浮力越大。

(3)分析比较实验序号可初步得出结论:当排开液体的体积相同时,液体的密度越大,浸在液体中的物体受到的浮力越大。

(4)本实验在探究“浮力的大小与哪些因素”有关时,选用了不同液体并进行了多次实验,其目的是为了(填字母序号)。

A.寻找普遍规律

B.取平均值减小误差答案：(1)2;0.5(2)大(3)1、4(或2、5或3、6)(4)A点拨：(1)分析表中数据可知,实验所用物体的重力为2N;第一次实验中物体所受的浮力F浮=G-F=2N-1.5N=0.5N;(2)分析比较实验序号1、2和3(或4、5和6)可知:液体的密度相同,物体浸入液体中的体积越大,弹簧测力计的示数越小,即物体所受的浮力变大,故可得结