内容正文:
第八章 浮 力
第一节 浮 力
一、浮力
1.定义:浸在 中的物体都会受到液体 的力。
2.施力物体: 或气体。
3.方向: 。
4.产生原因: 。
5.称重法求浮力: 。
液体或气体
向上
液体
竖直向上
物体上、下表面受到液体或气体的压力差
F浮=G-F
[注意] (1)浸在液体和气体中的物体都受浮力。(2)将物体挂在弹簧测力计上,然后浸在液体中,弹簧测力计减小的示数就等于物体受到的浮力。(3)浸在液体中的物体,由于物体下表面受到的压力大于上表面受到的压力,产生的压力差就等于浮力。
二、物体的浮沉条件
1.上浮,如图甲所示,F浮 G。
2.下沉,如图乙所示,F浮 G。
3.悬浮,如图丙所示,F浮 G。
4.漂浮,如图丁所示,F浮 G。
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[注意] (1)悬浮是指物体全部浸入液体中且只受重力和浮力而保持平衡状态。(2)实心物体的浮沉可以通过比较物体密度和液体密度大小来判断。
浮力
[典例1]如图所示,将一重为 8 N 的物块用细线系在弹簧测力计的挂钩上,将它浸没在水中静止,弹簧测力计示数为5 N,则物块受到的浮力是 N,浮力的方向是 。
3
竖直向上
物体浸在液体中,弹簧测力计的示数为F,则重力G、弹簧测力计的示数F和浮力F浮三者的关系是F浮=G-F,这三个量知道两个可求另 一个。
[针对训练1] 2022年4月16日,“神舟十三号”载人飞船返回舱成功着陆。图甲是航天员在空间站做的乒乓球浮力消失实验,图乙为某物理老师做的浮力实验,关于液体浮力,下列说法错误的是( )
A.浮力是物体受到液体对它向上的压力
B.液体内部存在向各个方向的压强,是由于液体受重力,且有流动性
C.图甲,液体对乒乓球没有压力差,因此浮力消失
D.图乙,乒乓球受到液体压力,因此受到浮力作用
A
解析:物体受到液体(或气体)对它的上、下表面的压力的合力,这个合力就叫浮力;液体内部向各个方向都有压强,是由于液体受到重力且液体有流动性;在中国空间站微重力环境中,图甲中乒乓球所受重力几乎为零,乒乓球悬停处于平衡状态,因此水对乒乓球的浮力几乎为零,即乒乓球所受压力及压力差都为零;图乙实验中,漂浮的乒乓球处于平衡状态,因此乒乓球受到水向上的压力,即为乒乓球所受浮力,和重力大小相等,方向相反。
[针对训练2]如图所示,A、B是能自由移动的物体,C、D是容器自身凸起的一部分。现往容器里注入一些水,则下列说法错误的是( )
A.A物体一定受浮力的作用
B.B物体一定受浮力的作用
C.C物体一定不受浮力的作用
D.D物体一定不受浮力的作用
D
物体的浮沉条件
[典例2]将一实心物体挂在弹簧测力计上,待其静止时弹簧测力计的示数为7.2 N,当把物体的三分之一浸在水中时,弹簧测力计的示数变为5.2 N,此时物体受到的浮力为 N。如果弹簧测力计不拉着物体,物体在水中会 (选填“上浮”“下沉”或“悬浮”),你判断的依据是 。
2
下沉
物体浸没在水中受到的浮力小于重力
解析:由题意可知,物体的重力G=7.2 N,当把物体的三分之一浸在水中时,弹簧测力计的示数F示=5.2 N,此时物体受到的浮力F浮=G-F示= 7.2 N-5.2 N=2 N,当物体全部浸入水中时,受到的浮力为3×2 N= 6 N<7.2 N,故浮力小于重力,如果弹簧测力计不拉着物体,物体在水中将会下沉。
物体浮沉的判断
(1)F浮>G物→物体上浮→最终漂浮→F浮′=G物。
(2)F浮<G物→物体下沉→最终沉底→F浮+F支=G物。
(3)F浮=G物→物体悬浮→可停留在液面下的任何位置。
[针对训练3]一个重为2 N的木块,浸没在水中时受到的浮力为3 N,则它将 (选填“上浮”“下沉”或“悬浮”),木块静止后受到的浮力为 N。
上浮
2
解析:木块的重力为2 N,浸没在水中时受到的浮力为3 N,浮力大于重力,则木块要上浮;待木块静止时,漂浮在水面上,此时木块所受的浮力等于木块的重力,F浮=G=2 N。
1.下列物体中不受浮力作用的是( )
A.深入河底的桥墩 B.正在水中下沉的石头
C.漂浮在水面的木头 D.在河中游泳的人
2.下列关于浮力的说法正确的是( )
A.浮力都是由水产生的
B.在不同液体中浮力的方向不同
C.只要物体浸入液体中,就一定会受到浮力的作用
D.沉在水底的石块所受浮力的施力物体是水
A
D
3.一只鸭子漂浮在水面上,此时,它受到了 对它产生的向上的浮力;一条金鱼在水里游泳,此时,它 (选填“受到”或“不受”)浮力作用。
水
受到
4.如图所示,质地均匀的实心木球漂浮在水面上,作出木球所受浮力的示意图。
答案:如图所示
5.如图所示是认识浮力的探究实验。
(1)将物体悬挂在弹簧测力计下端,如甲实验所示,物重G= N。
(2)当用手向上托物体时,如乙实验所示,手对物体向上的托力F=
N。
5
3
(3)当物体浸入水中后,如丙实验所示。将丙实验与甲、乙实验对照,说明水对物体也有向上的托力,即浮力,水对物体的浮力F浮= N。
(4)该实验中建立浮力概念时,所采用的物理方法是 。
2
类比法
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