内容正文:
第十章 浮力(原卷版)
一、知识网络
二、知识点概览
★知识点一:浮力
1.认识浮力
(1)现象探究:
实验一:将乒乓球压入水中,放手后观察乒乓球的运动情况
现象:放手后,乒乓球浮起。
现象分析:放在水中的乒乓球浮起是因为水中的乒乓球受到水对它向上的力。
实验二:将干木块放入水中放手后,观察木板的状态。
现象:木块浮在水面。
现象分析:木块能浮在水面是因为木块受到重力和水对它向上托起的力。
归纳总结:浸在液体中的物体会受到液体对它向上托起的力。
(2)浮力:浸在液体中的物体受到向上的力,这个力叫浮力。
(3)方向:总是竖直向上的。
2.浮力的测量
(1)器材:弹簧测力计、铝块、烧杯、水、细线。
(2)测量过程:
①用弹簧测力计测出铝块在空气中的重力G;
②用弹簧测力计测出铝块浸在水中的拉力F拉;
③铝块受到的浮力
对铝块浸在水中进行受力分析(如上图)可知,物体在竖直方向受到竖直向下的重力G和竖直向上的拉力和浮力,据二力平衡可得:。
3.浮力产生的原因
(1)下面以浸没在液体中的立方体为例,通过分析它的受力情况来研究物体在液体中受到浮力的原因。
图示
位置
深度
压强
压力
前后两个面
相等
相等
F向前和F向后是一对平衡力
左右两个面
相等
相等
F向左和F向右是一对平衡力
上下两个面
h1小于h2
p向下小于p向上
F向下小于F向上,
归纳:浸没在液体中的物体,其上、下表面受到的液体对它的压力不同,这就是浮力产生的原因。
浮力的大小等于液体对物体向上和向下的压力差,即,且浮力的方向与重力方向相反,总是竖直向上的。
(2)关于浮力的两个特殊位置
①如图甲所示,当物体部分浸入液体时,物体的上表面不受液体的作用,则F浮=F向上。
②如图乙所示,当物体浸没在液体中,并且物体的下表面与容器底部紧密接触时,物体的下表面不受液体的作用,即F浮为0,此时物体不受浮力的作用。如:水中的桥墩、陷在淤泥中的物体等都不受浮力的作用。沉底的物体,下表面不与容器底密合时受到浮力。
★知识点二: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
【提出问题】
浮力的大小跟哪些因素有关?
【猜想与假设】
(1)浮力的大小可能跟物体浸在液体中的深度、体积有关。
(2)浮力的大小可能跟液体的密度有关。
(3)浮力的大小可能跟物体的密度有关。
【设计实验】
取弹簧测力计、体积相同的铁球和铜球、盛有相同体积盐水和水的烧杯,利用称重法测量不同情况下铁球或铜球受到的浮力,来验证猜想。
【进行实验与收集数据】
(1)探究浮力的大小跟物体浸没在液体中的深度的关系
按下图所示,测出铁球的重力和浸没在相同液体中的不同深度时弹簧测力计的拉力,并记录在表格中。
实验结果:
浸没深度
小球重力G/N
拉力/N
浮力/N
结论
较浅
8
7
1
浮力的大小跟物体浸没在液体中的深度无关。
较深
8
7
1
(2)探究浮力的大小跟物体浸在液体中的体积的关系
按下图所示,测出铁球的重力和浸在相同液体中体积不同时弹簧测力计的拉力,并记录在表格中。
实验结果:
浸入体积
小球重力G/N
拉力/N
浮力/N
结论
较小
8
7.6
0.4
浮力的大小跟物体浸在液体中的体积有关,物体浸在液体中的体积越大,物体所受的浮力就越大。
较大
8
7.2
0.8
全部
8
7
1
(3)探究浮力的大小跟液体的密度的关系
按下图所示,测出铁球的重力和浸没在密度不同的液体中时弹簧测力计的拉力,并记录在表格中。(注意铁球浸没的深度相同)
实验结果:
液体密度
小球重力G/N
拉力/N
浮力/N
结论
小
8
7
1
浮力的大小跟液体的密度有关,液体的密度越大,物体所受的浮 力就越大
大
8
6.8
1.2
(4)探究浮力的大小跟物体的密度的关系
按下图所示,分别测出体积相同的铜球和铁球的重力以及浸没在水中时弹簧测力计的拉力,并记录在表格中。(注意浸没的深度相同)
实验结果:
物体密度
小球重力G/N
拉力/N
浮力/N
结论
小
9
8
1
浮力的大小跟物体的密度无关
大
8
7
1
【实验结论】
物体在液体中所受的浮力的大小,跟它浸在液体中的体积和液体的密度有关。物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大,物体所受的浮力就越大。
【注意事项】
(1)在探究过程中,应注意沿竖直方向拉弹簧测力计,并且物体不能与容器底部或侧壁相接触。
(2)读数时,应等弹簧测力计示数稳定后再读数。
(3)实验时烧杯内的液体体积要适中,应以能浸没物体又不溢出液体为准。
(4)探究过程中,把物体浸入液体时要缓慢,以免溅出液体。
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