内容正文:
专题10 浮力
1.通过实验,认识浮力;
2.探究并了解浮力大小与哪些因素有关;
3.知道阿基米德原理,能运用物体的浮沉条件说明生产生活中的有关现象。
1.定义:浸在液体或气体中的物体受到向 的力,这个力叫做浮力。
2.方向: 向上。
3.产生原因:液体(或气体)内部存在压强,而且深度不同,压强不同,浸在液体(或气体)中的物体上下表面受到液体(或气体)对它的 不同(简单概括:浸在液体或气体中的物体上下表面存在着一个向上的压力差)。即F浮=F2-F1(如下图所示)。
注意 浸在水中的物体与容器底部紧密接触,且接触处无水渗入(即不受水对其有向上的压力)时,浸在水中的物体不受浮力。(如图,甲不受浮力,乙受浮力。)
4.测量方法:如下图所示,用弹簧测力计分别测出物体在空气中的示数G物和物体浸入液体后弹簧测力计的示数F示,两者之差即为物体所受的浮力F浮=G物-F示。
5.影响因素:物体在液体中所受的浮力大小,跟它浸在液体中的 有关,跟液体的 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 。
注意 浮力与物体的重量、形状、密度、浸没的深度均无关。
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的 。
2.表达式: 。
推导式: ,其中ρ液指的是液体的密度,单位是kg/m3;V排指的是排开液体的体积,单位是m3。
变形式:物体排开液体的体积 ;液体密度 。
注意 (1)阿基米德原理也适用于气体;(2)“浸在”有两层含义:物体浸没在液体中,;物体部分浸入液体中,。
1.物体的浮沉条件
上浮
下沉
悬浮
漂浮
沉底
F浮 G物
F浮 G物
F浮 G物
F浮 G物
F浮 + FN G物
实心体
ρ液 ρ物
ρ液 ρ物
ρ液 ρ物
ρ液 ρ物
ρ液 ρ物
处于动态(运动状态改变),受非平衡力作用
可停留液体中任意深度
上浮过程的最终状态
下沉过程的最终状态
处于静态,受平衡力作用
2.物体浮沉条件的应用
轮船
采用 的办法增大排开水的体积来增大浮力,从而实现漂浮在水面上;轮船的大小用 表示,轮船排水量=轮船满载时货物的质量+船身质量。
拓展
轮船始终漂浮在水面上,F浮=G,当它从内陆河中驶入海中,受到的浮力是不变的,由于海水的密度大于河水的密度,它排开海水的体积小于排开河水的体积,所以它要上浮一些。
潜水艇
潜水艇在水面下潜行时,浸没在水中的潜水艇排开水的体积不变,它受到的浮力也 。通过向水舱中充水或排水改变 ,实现上浮和下潜的。
热气球和飞艇
内充密度 外部空气密度的气体,靠空气浮力升空。
密度计
原理:根据物体 时F浮=G,及阿基米德原理制成的。
特点:浸入液体的体积越小,说明液体的密度越 ,其示数越 。
注意
密度计刻度越往上示数越大,且刻度间隔不均匀。
3.计算浮力的方法
方法
图示
公式
适用范围
称重法
F浮=G物-F ′
已知物体的重力和物体浸在液体中弹簧测力计的示数
压力差法
F浮=F向上-F向下= F2-F1
已知物体上、下表面所受的压力
原理法
F浮=G排=ρ液gV排
任何物体(在计算时要统一单位,清楚物体是浸没还是部分浸入)
平衡法
F浮=G物=m物g
物体在液体中处于悬浮或漂浮时
实验一 探究浮力的大小与哪些因素有关
实验目的
探究浮力的大小与哪些因素有关
实验图
实验器材
弹簧测力计、物体(不吸水、密度比液体密度大)、细绳、烧杯、水、盐水
实验设计与分析
(1)控制变量法:①探究浮力大小和排开液体体积的关系时,控制液体密度不变,改变漫入的体积(图b、c);②探究浮力大小和液体密度的关系时,控制排开液体体积不变,改变液体密度(图c、e);③探究浮力大小和浸没深度的关系时,控制排开液体的体积和液体密度不变,改变浸没的深度(图c、d)
(2)浮力的计算方法:F浮=G物-F示
(3)浮力的方向与大小判断:竖直向上,弹簧测力计示数变小时,浮力变大
(4)绘制液体密度一定时,浮力F和物体浸人的深度h的关系图像
(5)物体所受浮力的大小与物体本身的形