内容正文:
浮力
精准突破:
知识点一 浮 力
1.浮力定义:浸在液体(或气体)里的物体,受到液体(或气体)向上托的力叫浮力。
实验:放入水中的木块放手后,木块从水里浮上来,最后浮在水面上静止不动。提问:在水里浮上来和浮在水面上的木块受几个力的作用?施力物体是什么?浮力的方向如何?
小结:从水里浮上来的木块受到竖直向下的 ,施力物体是 。还受到竖直向上的 ,施力物体是 。上浮过程中木块受非平衡力的作用,浮力 重力。木块浮在水面静止不动时,受到竖直向下的 和竖直向上的 。木块在平衡力的作用下保持静止状态。可见,从水里浮上来的物体和浮在水面上的物体都受到浮力。
注意:
①浮力的方向总是_______________的;
②一切浸入液体的物体,都受到液体对它竖直向上的浮力,特别注意在液体中上浮、下沉的物体都受到浮力;
2.浮力的测量方法:
先用弹簧测力计在空气中测出物体重G,再用弹簧测力计测出物体浸在液体中的重 G´,弹簧测力计两次示数的差就是浸在液体中的物体所受的浮力大小,即 F浮=_______________。
3.浮力产生的原因根据液体压强的特点可知,物体下表面受到的液体向上的压力比上表面受到向下的压力__________,这就是物体受到浮力的原因,即_______________________,可见浮力并不是一种新的性质的力。
注意:
(1)当物体漂浮时,所受浮力的大小等于下表面所受的水的压力大小,当侧面为竖直面的物体地面与水没有接触时,物体受到的浮力为0;
(2)浸在液体中的物体不一定都受到浮力。
(3)浮力的本质是液体对物体各个表面压力的合力,因此在分析物体的受力情况时,浮力和液体压力不能同时考虑。
知识点二 阿基米德原理
1.阿基米德原理 ,这就是著名的阿基米德原理。
2.公式:F浮=G排;推导公式:F浮= 。
3.适用范围:适用于液体和气体。
注意:
①原理中所说的“浸入液体里的物体”包含两种状态:一是物体的全部体积都浸入液体里,即物体浸没在液体里;二是物体的一部分浸入液体里,另一部分露在液面以上;
②G排是指被物体排开液体所受的重力,表示物体受到的浮力大小等于被物体排开的液体重力,即 F 浮=G排;
③V排是表示被物体排开的液体的体积,当物体全部浸没在液体里时,V 排=V 物;当物体只有一部分浸入液体里时,则 V 排<V 物;
④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这两个因素有关,而跟物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度、在液体中是否运动,液体的多少等因素无关;
⑤阿基米德原理也适用于气体,但公式中ρ液应该为ρ气。
例3.为了验证阿基米德原理,小明准备了以下器材:弹簧测力计、小铁块、木块、一个盛有水的烧杯、一根绳子、一个小桶。
小明的实验步骤如下,请你将空白处补充完整。
1.用弹簧测力计测出空小桶的重力G0。在弹簧测力计下挂小铁块,记下小铁块的重力G1;2.按照如图所示放置烧杯,使水正好不溢出;
3.将铁块逐渐浸入烧杯的水中,则弹簧测力计的示数将________,铁块排开的水从溢水管流到小桶中;当小铁块完全浸没时,记录下弹簧测力计的示数F;
4.用弹簧测力计测出排出的水和小桶的总重G2;
5.利用公式:__________________________,算出小铁块所受的浮力;
6.利用公式:__________________________,算出小铁块排开的水的重力;
7.比较所得的实验数据发现F浮_____G排这就是著名的阿基米德原理.
知识点三 物体的浮沉条件
1. 根据F浮与G的关系判断物体浮沉
①F浮>G,物体 ;
②F浮<G,物体 ;
③F浮 = G,物体 或 。
2. 根据ρ液与ρ物的关系判断物体的浮沉
①ρ液>ρ物,物体 ;
②ρ液=ρ物,物体 ;
③ρ液<ρ物,物体 。
上浮
下沉
悬浮
漂浮
沉底
F浮>G
F浮<G
F浮 = G
F浮 = G
F浮 + F支= G
ρ液>ρ物
ρ液<ρ物
ρ液=ρ物
V排=V物
ρ液>ρ物
V排<V物
ρ液<ρ物
处于动态(运动状态不断变化),受非平衡力
可以停留在液体中的任何深度