内容正文:
第14讲 浮力
一、知识点梳理
1、浮力
(1)定义:一切浸在液体(或气体)中的物体都受到液体(或气体)对它竖直向上托的力,叫浮力。
(2)方向:竖直向上。
(3)浮力产生的原因:以液体为例,浸入液体中的物体上下表面受到的压力差,F浮=F下-F上。
2、影响浮力大小的因素
(1)实验课题:探究浮力的大小跟哪些因素有关。
(2)实验方法:控制变量法。
(3)实验步骤如图:
(4)实验分析:
①比较图B和C可知,物体受到的浮力大小与排开液体的体积有关。
②比较图C和E可知,物体受到的浮力大小与液体的密度有关。
③比较图C和图D可知,浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
④图E中物体受到浮力大小为0.8N。
⑤比较图C和E可知,水对杯底部的压强大于酒精对杯底部的压强。
(5)实验结论:物体在液体中所受到浮力的大小,跟浸在液体中的体积有关,跟液体的密度有关。物体浸在液体中的体积越大,液体的密度就越大,物体所受浮力就越大。
3、探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
(1)实验步骤:
①测出小桶的重力G1。
②测出物体所受重力G2。
③当物体浸没在液体中时,读出弹簧测力计的读数为G3。
④测出小桶和物体排开的水的总重力G4。
(2)实验结论:物体所受到的浮力跟它排开液体所受的重力相等即G2-G3=G4-G1。
4、阿基米德原理
(1)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到的重力。
(2)公式:F浮=G排液=ρ液gV排液。
(3)注意事项:
①G排液是物体排开的液体的重力,而不是物体自身的重力。
②ρ液是指物体的密度,而不是物体的密度。
③V排液是排开液体的体积,不一定等于物体的体积。
解读:在应用阿基米德原理时应注意:①“浸在”包含两种情况:一是物体有一部分浸在液体中,此时V排=V浸入<V物;二是物体全部没入液体中,此时V排=V浸入=V物。
②“浮力的大小等于物体排开液体所受的重力”,这里要注意浮力本身是力,只能和力相等,很多同学常把这句话说成“浮力大小等于物体排开液体的体积”。力和体积不是同一物理量,不具有可比性;这里所受的重力,不是物体所受的重力,而是被排开液体所受的重力。
③由F浮=ρ液gV排,可以看出,浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积两个因素有关,而跟物体本身的体积、密度、形状,与在液体中是否运动,液体的多少等因素无关。
④阿基米德原理也适用于气体。浸没在气体里的物体受到浮力的大小,等于它排开的气体所受的重力。即F浮=G排=ρ气gV排。
二、课堂练习
1.下列关于浮力的说法正确的是( )
A.只有浸在液体里的物体才受到浮力,在空气中的物体不受浮力
B.乒乓球和玻璃球,浸在水中,乒乓球受到浮力,玻璃球不受浮力
C.物体浸在液体中,由于受到浮力,物体的重力要变小
D.铁球浸没在水中缓慢下沉时,弹簧测力计示数不变,说明铁球所受浮力不变
2.两手分别拿着一小木块和一大石块,把它们都浸没到水中,同时松开手,小木块上浮,大石块下沉,则它们受到的浮力( )
A.因为木块上浮,所以木块受到的浮力较大 B.因为石块下沉,所以石块受到的浮力较小
C.因为木块体积较小,所以木块受到的浮力较大 D.因为石块体积较大,所以石块受到的浮力较大
3.两个相同的烧杯中分别装满了两种不同的液体,把甲乙两球轻轻放入两杯液体,最后处于如图9所示状态。甲、乙排开的液体的重力相等。甲乙所受浮力相比( )
A.甲所受浮力更大 B.乙所受浮力更大
C.甲、乙所受浮力一样大 D.不知道液体密度无法比较浮力大小
4. 小聪利用如图所示的器材对浮力大小与哪些因素有关进行了以下探究:
①选择器材a、c、d、e探究浮力的大小是否与物体浸在液体中的体积有关。
②选择器材a、d、e、f探究浮力的大小是否与液体的密度有关。
③选择器材a、b、d、e探究浮力的大小是否与物体的密度有关。
小聪在上述过程中采用的研究方法主要是( )
A.比值法 B.等效法 C.控制变量法 D.估算法
5. 如图所示,一个边长为10cm的正方体竖直悬浮在某液体中,上表面受到液体的压力F1为5N,下表面受到液体的压力F2为13N。下列说法错误的是( )
A. 正方体受到的浮力为8N
B. 液体的密度为0.8×103kg/m3
C. 正方体上表面到液面的距离h=5cm
D. 液体对物体下表面的压强为1.3×103Pa
6.体积相同的铁球、铝块和木块,浸在液体中的情况如图所示,则比较它们受到的浮力( )
A.铝球受到的浮力最大 B.木块受到的浮力最大