内容正文:
第十章 浮力
第1节 浮力
第2节 阿基米德原理
第3节 物体的浮沉条件及应用
第十章 浮力
第1节 浮力
知识点一 什么是浮力
1.定义:浸在液体(或气体)中的物体受到向上的力叫做浮力。
2.方向:竖直向上。
注1:“浸在”包括“部分浸入”(如图甲)和完全浸入(浸没)(如图乙)两种情况,也就是说浸在液体内部和浮在液体表面的物体都受到浮力,浸在气体中的物体也受到浮力。
注2:一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的浮力;无论物体的形状如何,怎样运动,只要是浸入液体或气体中(除物体下表面与容器底紧密接触外),都会受到液体或气体竖直向上的浮力。
无论液体如何放置,浸入液体中的物体的形状如何、物体是否运动等,浮力的方向总是竖直向上。
3.称重法测浮力
(1)用弹簧测力计测出物体的重力G;
(2)把物体挂在弹簧测力计下,然后把物体浸在液体中,读出弹簧测力计的示数F拉;
(3)物体所受的浮力大小F浮=G-F拉。
如右图所示,物体的重力G=3.6N,如图乙所示,物体浸在水中时弹簧测力计的示数为F拉=3.0N,则物体所受的浮力F浮=G-F拉=3.6N-3.0N=0.6N。
注: 称重法测浮力的受力分析
如右图所示,物体浸在水中时,受到三个力的作用——重力G、弹簧测力计的拉力F拉和浮力F浮,其中重力方向竖直向下,弹簧测力计的拉力和浮力的方向都是竖直向上的,根据力的平衡条件可知,物体处于静止状态,则物体受到的向上的力与物体受到的向下的力大小相等,即F浮+F拉=G,所以F浮=G-F拉。
知识点二 浮力产生的原因
1.探究浮力产生的原因
我们以浸没在液体中的长方体为例进行探究,浸没在液体中的长方体的六个面分别受到液体的压强和压力,我么来对比一下。(如右图所示)
位置
前、后两个面
左、右两个面
上下两个面
深度
相等
相等
上浅下深
压强
相等
相等
上小下大
压力
F前、F后是一对平衡力,合力为0
F左、F右是一对平衡力,合力为0
F向下<F向上,
F差=F向上-F向下
总结归纳:浮力是液体对物体向上和向下的压力差产生的,即F浮=F向上-F向下。
2.根据浮力产生的原因,我们应了解两种特殊情况。
(1)当物体部分浸入液体中时,如图甲所示,上表面不受液体压力时,则F浮=F向上。
(2)若浸没在液体中的物体下表面和容器底紧密接触,如图乙所示,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,只受向下的压力,如在水中的桥墩、深陷在淤泥中的沉船等不受水的浮力。
知识点三 决定浮力大小的因素
实验探究:浮力的大小跟哪些因素有关。
实验目的
不变量和变化量
图示
现象
分析
探究浮力的大小与物体浸没的深度关系
同一物体浸没在液体中的体积相同,液体密度相同,使物体浸没在液体中的深度不同
乙、丙两种情况下弹簧测力计的示数相同
根据F浮=G-F拉,物体所受浮力相同,说明浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关
探究浮力的大小与物体浸在液体中的体积的关系
液体的密度相同,同一物体,浸在液体中的体积(排开液体的体积)不同
乙、丙两种情况下弹簧测力计的示数不同
根据F浮=G-F拉,物体所受浮力不同,说明物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关
探究浮力的大小与液体密度的关系
物体浸在液体中的体积(物体排开液体的体积)相同,同一物体,液体的密度不同
乙、丙两种情况下弹簧测力计的示数不同
根据F浮=G-F拉,物体在水和酒精中所受浮力不同,说明受到的浮力大小与液体的密度有关
探究浮力的大小与物体密度的关系
物体的体积相同,浸没在液体中的体积(排开液体的体积)相同,液体的密度相同,物体的密度不同
两种情况下弹簧测力计的示数差相同
弹簧测力计的示数差相同,即两物体所受的浮力大小相同,说明物体所受到的浮力大小与物体的密度无关
实验结论:物体在液体中所受浮力的大小,跟它浸在液体的体积有关,跟液体的密度有关。物体浸在液体中的体积越大,液体的密度越大,物体所受浮力就越大。
第2节 阿基米德原理
知识点一 浮力的大小
1.实验探究:浮力的大小跟排开液体所受重力的关系。
【提出问题】物体受浮力的大小跟它排开的液体所受的重力有什么样的定量关系呢?
【设计实验与制订计划】
(1)浸在液体中的物体所受浮力的大小可以用弹簧测力计测出:先测出物体所受的重力G,再读出物体浸在液体中时弹簧测力计的示数F拉,两者之差就是浮力的大小。
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