内容正文:
第十章 浮力
第1节 浮力
学习目标
1.了解浮力的概念和产生原因,理解浮力的方向是竖直向上的。
2.学习并掌握利用称重法测量浮力的大小。
3.通过实验探究和观察法了解浮力的产生和变化,知道影响浮力大小的因素,培养学生的实验操作能力和观察力。
4.结合生活实际培养学生的兴趣,通过学习过程中的合作与交流,培养学生的交流意识、合作精神。
5.培养学生的归纳总结并表达能力,同时树立学生合作意识,使学生具有积极进取与勤于思考精神,进而培养学生物理素养。
02
预习导学
1.浮力
(1)定义:浸在液体或气体里的物体受到 的力,这个力称为浮力。
(2)方向: 。
(3)施力物体: 。
2、浮力产生的原因:
(1)推导
如图所示,液体对上表面的压力:F1= = , 方向:
液体对下表面的压力F2= = , 方向:
因为h1 h2,所以F1 F2,因此物体总存在 的压力差。
(2)浮力产生的原因:浸在液体(气体)中的物体,其受到液体(气体)向上的压力 向下的压力,因此浮力的方向总是 的。
(3)公式:F浮=F向上-F向下
(4)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 浮力,乙 浮力(填受/不受)。
3、探究浮力的大小跟哪些因素有关——控制变量法
(1) 探究浮力与物体浸在液体中体积的关系(ABC):在同一液体中,物体浸在液体中的体积越大,所受到的浮力 。
(2)探究浮力与物体浸没后深度的关系(ACD):浮力的大小与物体浸没在同种液体中的深度 。
(3) 探究浮力与液体密度的关系(ACE):物体排开液体体积一定时,液体密度越大,浮力 。
(4)结论:物体在液体中所受的浮力大小,跟它浸在液体中的体积 ,跟液体的密度 。物体浸在液体中的体积 、液体的密度 ,物体所受浮力就越大。
03
考向释疑
考向一:浮力
【重点释疑】
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。
【例题精讲】
例1.(2023下·河北石家庄·八年级石家庄市第四十中学校考期中)以下事例中没有受到浮力的物体是( )
A.遨游的空间站
B.航行的福建舰
C.下潜的“奋斗者”号
D.上升的热气