1.3 水的浮力学案-2024—2025学年浙教版科学八年级上册

第3节　水的浮力 知识点1　浮力 1．概念：液体(或气体)会对浸入其中的物体产生一个____的力，这个力就是浮力。 2．浮力产生的原因(以液体为例)：液体内部存在压强，所以物体浸在液体中，前后、左右、上下都受到了液体的压力，前后、左右的压力可以相互抵消，而物体下表面受到的向上的压力大于上表面受到的向下的压力，物体总体受到一个竖直向上的托力，这就是浮力。 注：当浸在液体中的物体下表面与容器紧密接触时，物体不受浮力，如桥墩。 3．浮力的施力物体：____。 4．浮力的受力物体：浸入液体(或气体)中的物体。 5．浮力的方向：____。 6．浮力的作用点：浸入液体(或气体)的物体上。 知识点2　阿基米德原理 1．阿基米德原理的内容 浸在液体里的物体，受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。其表达式为：F浮＝____＝____。 2．对阿基米德原理的理解 (1)ρ液是指____密度，而不是浸入液体的物体的密度。 (2)V排液是物体浸入液体时____，而不是液体的总体积，也不是物体的体积。当物体完全浸入液体中(即浸没)时，V排液恰好等于物体本身的体积V物；当物体部分浸入液体中时，V排液<V物。(注：V排液有可能大于V物) (3)浮力大小只跟物体排开液体的体积和液体的密度有关，而与物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度无关，也与物体是否在液体中运动、液体的多少等因素无关。 (4)阿基米德原理也适用于气体。浸在气体中的物体所受的浮力大小等于它排开的气体所受的重力，用公式表示为F浮＝G排气＝ρ气gV排气。 知识点3　物体浮沉的条件 比较浮力与重力的大小关系来判断物体的浮沉状态。 (1)上浮和漂浮：物体浸没在液体中时，所受浮力是最大值。当____时(如图甲所示)，合力方向竖直向上，物体在液体中向上运动——上浮，随着物体不断上升，最终物体将有一部分体积开始露出液面，物体所受的浮力也就随之减小，一直减小到F浮＝G物时，物体所受浮力与重力的合力为零，就不再上浮，此时物体处于平衡状态，将____在液面上(如图乙所示)。 (2)悬浮：物体浸没在液体中，当____时(如图丙所示)，物体可以停留在液面下任何位置，随时都能保持平衡状态。 (3)下沉和沉底：物体浸没在液体中，当____时(如图丁所示)，物体所受重力与浮力的合力的方向竖直向下，物体将向下运动——下沉，直至容器底部对物体产生一定的支持力为止，这时物体在重力、浮力、支持力的作用下而处于平衡状态，下沉运动就此结束，物体静止在容器底部(如图戊所示)。 说明　物体在液体中，最终会出现三种状态：漂浮、悬浮、沉底，它们的特点如下表。 状态 漂浮 悬浮 沉底 力的关系 F浮＝G F浮＝G F浮＜G 体积关系 V排液＜V物 V排液＝V物 V排液＝V物 密度关系 ρ物＜ρ液 ρ物＝ρ液 ρ物＞ρ液 知识点4　物体浮沉条件的应用 1．密度计 密度计是测量液体密度的工具。它是一根上部标有刻度，形状特殊的玻璃管，管下部的玻璃泡内装入小铅丸或汞，用它测液体密度时，它所受的浮力总是____它受到的重力。 测量液体的密度时，由于液体的密度不同，同一密度计的重力相同，所受浮力相同，根据F浮＝ρ液gV排液可知，当底面积不变时，液体的密度越大，浸入液体中的深度越小，故密度计的刻度值“____”。 2．轮船 轮船是用密度大于水的钢铁制成的，采用“空心”的办法使它排开更多的水，增大浮力，从而漂浮在水面上。 3．潜水艇 潜水艇的两侧有水舱，当水舱中充满水时，潜水艇受到的重力大于浮力，就逐渐潜入水中；当压缩空气将水舱里的水排出一部分，潜水艇____，它受到的重力小于浮力时，就会浮出水面，如下图所示。潜水艇浸没在水中时，所受浮力不变，当从水舱排出水使F浮＞G时，潜水艇上浮；当向水舱中充水时，潜水艇自身____，增大到F浮＝G时，可悬浮于某一位置航行；当向水舱中再充水至F浮＜G时，潜水艇下潜。 知识点5　浮力的计算方法 1．称重法：把物体挂在弹簧测力计上，记下弹簧测力计的示数为F1，再把物体浸入液体，记下弹簧测力计的示数为F2，则F浮＝____。 2．平衡法：物体悬浮或漂浮时，物体处于平衡状态，由二力平衡条件知____。 说明　悬浮和漂浮是不同的两种状态，悬浮时是浸没在液体中，V排液＝V物；漂浮时，V排液＜V物。 3．公式法：根据阿基米德原理：F浮＝G排液，而G排液＝m排液g＝____，普遍适用于计算任何形状物体受到的浮力。 4．压力差法：物体浸在液体中，下表面受到的向上的压力大于上表面受到的向下的压力，物体总体受到一个竖直向上的托力，这个力就是浮力，所以可以根据压力差来求浮力。F浮＝___。 易错点1　物体浸没液体后，F浮大小与液面高度变化无关 【例1】如图所示，将一挂在弹簧测力计下的圆柱体金属块缓慢浸入水中(水足够深)，在圆柱体接触容器底之前，图中能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体下表面到水面的距离h的关系的图像是( ) A．　　　B． C． D． 【易错说明】圆柱体逐渐浸入水中的过程中，浸入水中越深，它排开水的体积越大受到的浮力越大，弹簧测力计的示数越小；浸没后，它排开水的体积不变，受到的浮力不变，则弹簧测力计的示数也不变。故弹簧测力计的示数是先变小后不变。 易错点2　浮沉条件和阿基米德原理的灵活应用 【例2】小明分别拿着体积相同的木块和石块，把它们都浸没到水中，同时松开手时，他看到木块上浮，石块下沉，在木块未露出水面前，下列说法正确的是( ) A．木块受到的浮力等于自身重力 B．石块受到的浮力等于自身重力 C．木块受到的浮力等于石块受到的浮力 D．木块受到的浮力大于石块受到的浮力 【易错说明】体积相同的木块和石块，把它们都浸没到水中，则他们所受到的浮力大小相等，所以选项C正确、D错误。松开手后木块上浮，说明木块所受的浮力大于其自身重力，故A错误。石块下沉，说明石块所受的浮力小于其自身重力，故B错误。 1．关于浮力、浮沉条件，下列说法中正确的是( ) A．轮船从海里行驶到河里所受浮力减小 B．浸没在液体中的物体所受浮力的大小随深度的增加而增大 C．阿基米德原理只适用于浸在液体中的物体，不适用于气体中的物体 D．潜水艇从大海海面下潜行到长江中受到的浮力将变小 2．从深水处走向海岸沙滩的游泳者受到的浮力的变化情况是( ) A．浮力增大 B．浮力减小 C．浮力不变 D．浮力先增大后减小 3．放有适量水的烧杯置于水平桌面上。将一木块浸没到水中一定深度后撤去外力，木块开始上浮，如图所示，最后漂浮，且有五分之二体积露出水面。下列叙述中，错误的是( ) A.在露出水面之前，木块所受浮力不变 B．在露出水面之前，木块所受浮力大于木块的重力 C．木块在浸没和漂浮两种情况下，水对烧杯底的压强相等 D．木块的密度为0.6克/厘米3 4．如图所示，有甲、乙两支相同的未点燃的普通蜡烛，其中乙下端插入一根小铁钉，置于水中均能直立漂浮在水面上，露出长度分别为L1、L2，当把蜡烛水面以上部分全截掉后剩余部分( ) A．甲、乙均还会重新露出水面 B．甲还会重新露出水面，乙不会 C．甲还会重新露出水面，乙无法确定 D．均无法判断是否会重新露出水面 5．如图是我国自主研发的第一艘航母“山东舰”在海上进行科目训练的场景。下列说法正确的是( ) A.战斗机从甲板上起飞后，航母受到的浮力变小 B．航母能浮在海面上是因为它受到的浮力大于它的总重力 C．甲板上的战斗机受到的重力与战斗机对甲板的压力是一对平衡力 D．甲板上的战斗机受到的重力与甲板对战斗机的支持力是一对相互作用力 6．如图所示，水平桌面上有A、B两个相同的容器，内装质量相同的水，分别放入质量相同的甲、乙两个小球，两球在水中分别处于漂浮和悬浮状态。关于放入小球后两容器内液面高度的说法中正确的是( ) A．A容器内液面高 B．两容器内液面一样高 C．B容器内液面高 D．两容器内液面的高低要看甲球浸入水中的体积有多大 7．海权握，国则兴。建设一支强大海军是实现中国梦的有力保障，潜水艇是海军的战略重器。如图所示是我国海军某舰队的“强国号”潜水艇在海水中悬浮、上浮、漂浮的训练过程。下列对此潜水艇分析正确的是( ) A.悬浮和漂浮时受到的浮力相等 B．漂浮时排开的海水所受的重力最小 C．上浮过程中所受浮力逐渐变大 D．漂浮时潜水艇底部所受海水压强最大 8．如图所示，设想一个立方体浸没在水中，立方体左右两个面受到压力的合力为____N；上下两个面由于深度的不同，导致水的压强不同，立方体受到水的压力因而不同。若下表面受到水向上的压力为F2，上表面受到水向下的压力为F1，则立方体受到的浮力为____。 9．为了验证阿基米德原理，小明在一只塑料袋(塑料袋很轻很薄)中装入大半袋水，用弹簧测力计测出盛有水的塑料袋所受重力的大小。再将塑料袋慢慢浸入水中，观察到测力计的示数变____，说明盛水的塑料袋排开____越大，受到的浮力越大。继续将塑料袋慢慢浸入水中，当观察到____的现象时，弹簧测力计的示数为零，由此验证了阿基米德原理。小华准备将塑料袋装满水做同样的实验，操作时发现，塑料袋尚未完全浸入水中弹簧测力计的示数已为零，这是____的缘故。 10．如图甲所示，水平放置的方形容器里有一个重为8 N、边长为10 cm的立方体物块M，M与容器底部不密合。以5 mL/s的恒定水流向容器内注水，容器中水的深度h随时间t的变化关系如图乙所示。请解答下列问题：(g取10 N/kg) (1)当t＝140 s时，物块M在水中处于____(填“沉底”“悬浮”或“漂浮”)状态。 (2)当t＝140 s时，水对容器底部的压力大小是多少？ (3)图乙中a的值是多少？ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第3节　水的浮力 知识点1　浮力 1．概念：液体(或气体)会对浸入其中的物体产生一个__向上__的力，这个力就是浮力。 2．浮力产生的原因(以液体为例)：液体内部存在压强，所以物体浸在液体中，前后、左右、上下都受到了液体的压力，前后、左右的压力可以相互抵消，而物体下表面受到的向上的压力大于上表面受到的向下的压力，物体总体受到一个竖直向上的托力，这就是浮力。 注：当浸在液体中的物体下表面与容器紧密接触时，物体不受浮力，如桥墩。 3．浮力的施力物体：__液体(或气体)__。 4．浮力的受力物体：浸入液体(或气体)中的物体。 5．浮力的方向：__竖直向上__。 6．浮力的作用点：浸入液体(或气体)的物体上。 知识点2　阿基米德原理 1．阿基米德原理的内容 浸在液体里的物体，受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。其表达式为：F浮＝__G排液__＝__ρ液gV排液__。 2．对阿基米德原理的理解 (1)ρ液是指__液体__密度，而不是浸入液体的物体的密度。 (2)V排液是物体浸入液体时__排开液体的体积__，而不是液体的总体积，也不是物体的体积。当物体完全浸入液体中(即浸没)时，V排液恰好等于物体本身的体积V物；当物体部分浸入液体中时，V排液<V物。(注：V排液有可能大于V物) (3)浮力大小只跟物体排开液体的体积和液体的密度有关，而与物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度无关，也与物体是否在液体中运动、液体的多少等因素无关。 (4)阿基米德原理也适用于气体。浸在气体中的物体所受的浮力大小等于它排开的气体所受的重力，用公式表示为F浮＝G排气＝ρ气gV排气。 知识点3　物体浮沉的条件 比较浮力与重力的大小关系来判断物体的浮沉状态。 (1)上浮和漂浮：物体浸没在液体中时，所受浮力是最大值。当__F浮>G物__时(如图甲所示)，合力方向竖直向上，物体在液体中向上运动——上浮，随着物体不断上升，最终物体将有一部分体积开始露出液面，物体所受的浮力也就随之减小，一直减小到F浮＝G物时，物体所受浮力与重力的合力为零，就不再上浮，此时物体处于平衡状态，将__漂浮__在液面上(如图乙所示)。 (2)悬浮：物体浸没在液体中，当__F浮＝G物__时(如图丙所示)，物体可以停留在液面下任何位置，随时都能保持平衡状态。 (3)下沉和沉底：物体浸没在液体中，当__F浮<G物__时(如图丁所示)，物体所受重力与浮力的合力的方向竖直向下，物体将向下运动——下沉，直至容器底部对物体产生一定的支持力为止，这时物体在重力、浮力、支持力的作用下而处于平衡状态，下沉运动就此结束，物体静止在容器底部(如图戊所示)。 说明　物体在液体中，最终会出现三种状态：漂浮、悬浮、沉底，它们的特点如下表。 状态 漂浮 悬浮 沉底 力的关系 F浮＝G F浮＝G F浮＜G 体积关系 V排液＜V物 V排液＝V物 V排液＝V物 密度关系 ρ物＜ρ液 ρ物＝ρ液 ρ物＞ρ液 知识点4　物体浮沉条件的应用 1．密度计 密度计是测量液体密度的工具。它是一根上部标有刻度，形状特殊的玻璃管，管下部的玻璃泡内装入小铅丸或汞，用它测液体密度时，它所受的浮力总是__等于__它受到的重力。 测量液体的密度时，由于液体的密度不同，同一密度计的重力相同，所受浮力相同，根据F浮＝ρ液gV排液可知，当底面积不变时，液体的密度越大，浸入液体中的深度越小，故密度计的刻度值“__上小下大__”。 2．轮船 轮船是用密度大于水的钢铁制成的，采用“空心”的办法使它排开更多的水，增大浮力，从而漂浮在水面上。 3．潜水艇 潜水艇的两侧有水舱，当水舱中充满水时，潜水艇受到的重力大于浮力，就逐渐潜入水中；当压缩空气将水舱里的水排出一部分，潜水艇__重力减小__，它受到的重力小于浮力时，就会浮出水面，如下图所示。潜水艇浸没在水中时，所受浮力不变，当从水舱排出水使F浮＞G时，潜水艇上浮；当向水舱中充水时，潜水艇自身__重力增大__，增大到F浮＝G时，可悬浮于某一位置航行；当向水舱中再充水至F浮＜G时，潜水艇下潜。 知识点5　浮力的计算方法 1．称重法：把物体挂在弹簧测力计上，记下弹簧测力计的示数为F1，再把物体浸入液体，记下弹簧测力计的示数为F2，则F浮＝__F1－F2__。 2．平衡法：物体悬浮或漂浮时，物体处于平衡状态，由二力平衡条件知__F浮＝G物__。 说明　悬浮和漂浮是不同的两种状态，悬浮时是浸没在液体中，V排液＝V物；漂浮时，V排液＜V物。 3．公式法：根据阿基米德原理：F浮＝G排液，而G排液＝m排液g＝__ρ液gV排液__，普遍适用于计算任何形状物体受到的浮力。 4．压力差法：物体浸在液体中，下表面受到的向上的压力大于上表面受到的向下的压力，物体总体受到一个竖直向上的托力，这个力就是浮力，所以可以根据压力差来求浮力。F浮＝__F向上－F向下__。 易错点1　物体浸没液体后，F浮大小与液面高度变化无关 【例1】如图所示，将一挂在弹簧测力计下的圆柱体金属块缓慢浸入水中(水足够深)，在圆柱体接触容器底之前，图中能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体下表面到水面的距离h的关系的图像是( A ) A．　　　B． C． D． 【易错说明】圆柱体逐渐浸入水中的过程中，浸入水中越深，它排开水的体积越大受到的浮力越大，弹簧测力计的示数越小；浸没后，它排开水的体积不变，受到的浮力不变，则弹簧测力计的示数也不变。故弹簧测力计的示数是先变小后不变。 易错点2　浮沉条件和阿基米德原理的灵活应用 【例2】小明分别拿着体积相同的木块和石块，把它们都浸没到水中，同时松开手时，他看到木块上浮，石块下沉，在木块未露出水面前，下列说法正确的是( C ) A．木块受到的浮力等于自身重力 B．石块受到的浮力等于自身重力 C．木块受到的浮力等于石块受到的浮力 D．木块受到的浮力大于石块受到的浮力 【易错说明】体积相同的木块和石块，把它们都浸没到水中，则他们所受到的浮力大小相等，所以选项C正确、D错误。松开手后木块上浮，说明木块所受的浮力大于其自身重力，故A错误。石块下沉，说明石块所受的浮力小于其自身重力，故B错误。 1．关于浮力、浮沉条件，下列说法中正确的是( D ) A．轮船从海里行驶到河里所受浮力减小 B．浸没在液体中的物体所受浮力的大小随深度的增加而增大 C．阿基米德原理只适用于浸在液体中的物体，不适用于气体中的物体 D．潜水艇从大海海面下潜行到长江中受到的浮力将变小 2．从深水处走向海岸沙滩的游泳者受到的浮力的变化情况是( B ) A．浮力增大 B．浮力减小 C．浮力不变 D．浮力先增大后减小 3．放有适量水的烧杯置于水平桌面上。将一木块浸没到水中一定深度后撤去外力，木块开始上浮，如图所示，最后漂浮，且有五分之二体积露出水面。下列叙述中，错误的是( C ) A.在露出水面之前，木块所受浮力不变 B．在露出水面之前，木块所受浮力大于木块的重力 C．木块在浸没和漂浮两种情况下，水对烧杯底的压强相等 D．木块的密度为0.6克/厘米3 4．如图所示，有甲、乙两支相同的未点燃的普通蜡烛，其中乙下端插入一根小铁钉，置于水中均能直立漂浮在水面上，露出长度分别为L1、L2，当把蜡烛水面以上部分全截掉后剩余部分( A ) A．甲、乙均还会重新露出水面 B．甲还会重新露出水面，乙不会 C．甲还会重新露出水面，乙无法确定 D．均无法判断是否会重新露出水面 5．如图是我国自主研发的第一艘航母“山东舰”在海上进行科目训练的场景。下列说法正确的是( A ) A.战斗机从甲板上起飞后，航母受到的浮力变小 B．航母能浮在海面上是因为它受到的浮力大于它的总重力 C．甲板上的战斗机受到的重力与战斗机对甲板的压力是一对平衡力 D．甲板上的战斗机受到的重力与甲板对战斗机的支持力是一对相互作用力 6．如图所示，水平桌面上有A、B两个相同的容器，内装质量相同的水，分别放入质量相同的甲、乙两个小球，两球在水中分别处于漂浮和悬浮状态。关于放入小球后两容器内液面高度的说法中正确的是( B ) A．A容器内液面高 B．两容器内液面一样高 C．B容器内液面高 D．两容器内液面的高低要看甲球浸入水中的体积有多大 7．海权握，国则兴。建设一支强大海军是实现中国梦的有力保障，潜水艇是海军的战略重器。如图所示是我国海军某舰队的“强国号”潜水艇在海水中悬浮、上浮、漂浮的训练过程。下列对此潜水艇分析正确的是( B ) A.悬浮和漂浮时受到的浮力相等 B．漂浮时排开的海水所受的重力最小 C．上浮过程中所受浮力逐渐变大 D．漂浮时潜水艇底部所受海水压强最大 8．如图所示，设想一个立方体浸没在水中，立方体左右两个面受到压力的合力为__0__N；上下两个面由于深度的不同，导致水的压强不同，立方体受到水的压力因而不同。若下表面受到水向上的压力为F2，上表面受到水向下的压力为F1，则立方体受到的浮力为__F2－F1__。 9．为了验证阿基米德原理，小明在一只塑料袋(塑料袋很轻很薄)中装入大半袋水，用弹簧测力计测出盛有水的塑料袋所受重力的大小。再将塑料袋慢慢浸入水中，观察到测力计的示数变__小__，说明盛水的塑料袋排开__水的体积__越大，受到的浮力越大。继续将塑料袋慢慢浸入水中，当观察到__袋内水面与烧杯中的水面相平__的现象时，弹簧测力计的示数为零，由此验证了阿基米德原理。小华准备将塑料袋装满水做同样的实验，操作时发现，塑料袋尚未完全浸入水中弹簧测力计的示数已为零，这是__塑料袋接触到容器底__的缘故。 10．如图甲所示，水平放置的方形容器里有一个重为8 N、边长为10 cm的立方体物块M，M与容器底部不密合。以5 mL/s的恒定水流向容器内注水，容器中水的深度h随时间t的变化关系如图乙所示。请解答下列问题：(g取10 N/kg) (1)当t＝140 s时，物块M在水中处于__漂浮__(填“沉底”“悬浮”或“漂浮”)状态。 (2)当t＝140 s时，水对容器底部的压力大小是多少？ (3)图乙中a的值是多少？ (2)解：t＝140 s时，容器内的水重为：G水＝ρ水gV水＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×5×10－6 m3/s×140 s＝7 N 此时水对容器底部的压力大小为：F＝G物＋G水＝8 N＋7 N＝15 N (3)解：物块M漂浮时F浮＝G物＝8 N。此时，F浮＝ρ水gV排＝ρ水gSha＝8 N 所以，ha＝ ＝ ＝0.08 m＝8 cm 答：(2)t＝140 s时，水对容器底部的压力大小为15 N。(3)a的值为8。 学科网（北京）股份有限公司 $$