内容正文:
第十章 压强和浮力
第4节 浮力
学习目标
1、了解浮力的概念及方向;知道浮力产生的原因。
2、理解浮力的大小与什么因素有关。
3、会利用称重法,测量、计算浮力。
4、知道浮力的大小跟排开液体所受重力的关系。
5、理解阿基米德原理;能利用阿基米德原理求浮力、体积、密度。
02
预习导学
1、浮力产生的原因
(1)浮力:浸在液体或气体里的物体受到液体或气体竖直向上的托力叫做浮力。
(2)浮力的产生原因:物体下表面受到向上的压力大于物体上表面受到的向下的压力。
(3)浮力方向:竖直向上,施力物体是液(气)体。
2、探究影响浮力大小因素的实验
【实验目的、原理、方法】
①实验目的:探究影响浮力大小的因素。
②实验原理:F浮=G-F读。
③实验方法:称重法、控制变量法。
【实验器材】弹簧测力计、水、盐水、细线、烧杯、小石块。
【器材作用】
①弹簧测力计:测量拉力。
②细线:连接实验器材。
③小石块、金属块:实验对象。
④水、盐水:改变液体密度。
⑤烧杯:盛装液体。
【实验步骤】
步骤①用弹簧测力计测量石块在空气中的重力。
步骤②把石块慢慢浸入水中,直至石块完全没入水中,并观察弹簧测力计读数变化。
步骤③把水换成盐水,重复步骤②。
步骤④把小石块换成金属块重复上面三个步骤。
步骤⑤记录数据,整理器材。
【实验结论及应用】
(1)浮力大小跟浸入液体(水)中的体积有关。
(2)浸入液体中的体积一定时,浮力大小跟物体所在深度无关。
(3)比较步骤二、三可知,浸入液体中的体积一定时,浮力大小跟液体密度有关,密度大的浮力大。
3、阿基米德原理及应用
(1) 阿基米德原理:浸入液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。
(2)公式表示:。
(3)液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而与物体的质量、体积、重力、形状 、浸没的深度等均无关。
(4)适用条件:液体(或气体)。
4、浮力大小的计算
浮力大小的计算方法:
(1)两次称量求差法 F浮=F1-F2。
(2)二力平衡法 F浮=G物。
(3)阿基米德原理法 F浮=G排。
03
考向释疑
考向一:浮力产生的原因
【重点释疑】
理解上下表面的压力差利用总结的公式解题:F浮=F下表面-F上表面。
【例题精讲】(2024•南安市校级开学)下列情景中,没有受到浮力的物体是( )
A.大桥的桥墩 B.升空的氮气球
C.水面上的海豚 D.码头上的游轮
【巩固训练】(2023春•江西月考)在一个口径略小于乒乓球直径的玻璃瓶中装满水,在瓶口放一个乒乓球,用手握住倒立后放手,如图所示,乒乓球没有掉落下来。下列说法正确的是( )
A.乒乓球受到重力、水的压力和大气压力的作用
B.乒乓球受到的重力与大气压力是一对平衡力
C.乒乓球没有掉落,是因为它不受重力的作用
D.乒乓球没有掉落,是因为它受到水的浮力的作用
考向二:探究影响浮力大小因素的实验
【重点释疑】
探究浮力大小的实验关系时,根据控制变量法的思想。控制变量法:物理学中对于多因素(多变量)的问题,常常采用控制因素(变量)的方法,把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物的影响,分别加以研究,最后再综合解决,这种方法叫控制变量法。
【例题精讲】(2024•二道区校级开学)利用如图所示的装置探究“浮力的影响因素”:
(1)a、b两图中,弹簧测力计示数的变化量等于物体所受 的大小。
(2)对比a、b、c三图,说明浮力大小与 有关。
(3)对比 三图,可以探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度是否有关。
(4)对比a、b、e三图,可以得出浮力大小与液体密度有关的结论。这一分析是 (选填“正确”或“错误”)的,理由是 。
(5)小致继续设计了如图f所示的装置测量木块的密度:往容器中缓慢加水,当木块的一半体积浸入水中时,拉力传感器的示数为F1;继续往容器中加水,当木块完全浸没时,拉力传感器的示数为F2。若水的密度为ρ水,则木块的密度ρ木= (请用F1、F2、ρ水来表示)。
【巩固训练】(2024•南岗区校级开学)小华用一个弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯(分别装有一定量的水和盐水),探究浮力大小与哪些因素有关,并提出了如下猜想:
猜想一:可能与物体浸没在液体中的深度有关;
猜想二:可能与物体排开液体的体积有关;
猜想三:可能与液体的密度有关。为了验证上述猜想,她按照图中顺序用弹簧测力计吊着金属块,做了如下实验:
(1)当金属块浸没在盐水中时,金属块受到的浮力大小为