第七章 浮力（单元复习课件）-【上好课】八年级物理下册同步高效课堂（沪科版·五四学制·上海2024）

第七章 浮力 八年级下册 •沪教版 五四•学制 考古发现，在良渚文化时期人们已经使用独木舟。从独木舟到现代大型船舶，人类已成功实现水面航行。潜水艇、热气球等发明，则使人类可以在水下和空中遨游。这些发明以及相关技术的发展都与浮沉条件密不可分。本章我们将学习与浮力相关的知识。 通过本章内容的学习，你将认识浮力，知道阿基米德原理；经历探究影响浮力大小因素的过程；能用物体的浮沉条件说明日常生活中的有关现象，感悟科学对技术进步和社会发展的积极影响。 浮力 01 阿基米德原理 02 浮沉的条件及应用 03 第七章 浮力（复习） 第七章 浮力（复习） 本章思维导图 第七章 浮力（复习） 本章视频集锦 ①动画讲解—《验证阿基米德原理》 ②动画讲解—《探究浮力的大小跟哪些因素有关》 ③动画讲解—《利用浮力称量法测密度》 第七章 浮力（复习） 求浮力的几种方法 称重法 压力差法 公式法 平衡法 浮力大小等于物体重力减去浸在液体中时测力计的示数. 浮力的大小等于物体受到液体对它上、下表面的压力之差. 浮力的大小等于物体所排开的液体受到的重力大小. 物体漂浮或悬浮时，浮力与重力是平衡力，大小相等. F浮=G-F F浮=F向上-F向下 F浮= G排= ρ液 gV排 F浮= G物 第1节 浮力 01 第七章 浮力（复习） 知识一、浮力 1. 浮力的概念 浸在液体或气体中的物体受到的向上的力，称为浮力，常用字母F浮表示。 2. 浮力的方向：竖直向上。 3. 称重法求浮力的方法 （1）测量物体在空气中受的重力G=F1 （2）物体浸在水中弹簧测力计的拉力F2 （3）浮力的大小等于弹簧测力计示数的变化量： F浮=F1-F2 知识一、浮力 4. 运用力的平衡条件求浮力 浸没在水中的铝块受到三个力：重力G、弹簧测力计的拉力F拉和浮力F浮。 在这三个力的作用下铝块处于平衡状态。把F拉和F浮的合力设为F合，这样就可以认为铝块受F合和G两个力的作用。 因为铝块静止，故所受力为平衡力，即 F合=G，又因为F合=F拉+F浮，所以 F浮=G–F拉 F浮 F拉 G 知识二、浮力产生的原因 位置 前、后两面 左、右两面 上、下两面 深度 压强 压力 浸没在液体中的物体，其上、下表面受到液体对它的压力不同，两者的合力向上，这就是浮力产生的原因。浮力大小等于压力差，即 F浮=F2-F1 相等 相等 相等 相等 上浅下深 上小下大 F前、F后是 一对平衡力， 合力为0 F左、F右是 一对平衡力，合力为0 F1˂F2， F差=______ 1. 探究浮力产生的原因 F2-F1 以浸没在液体中的长方体为例进行探究，如图所示，长方体的六个面分别受到液体的压强p=pgh和压力F=pS。 知识二、浮力产生的原因 2. 两种特殊情况 （1）当物体部分浸入液体中时，如图所示，上表面不受液体压力，则浮力的大小F浮=F向上 。 （2）若浸没在液体中的物体下表面和容器底紧密接触，如图所示，则液体对物体向上的压力F=0，物体将不受浮力的作用，只受向下的压力。如在水中的桥墩、拦河坝等。 与杯底 紧密接触 知识三、探究浮力大小与哪些因素有关 1. 探究浮力大小与物体浸没的深度的关系 ①如图A所示，用弹簧测力计测量出物体的重力； ②将物体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数（如图B所示）； ③改变物体在水中浸没的深度，读出弹簧测力计的示数（如图C与D）； ④记录数据，计算浮力。 实验结论：浮力的大小跟物体浸没液体中的深度无关. 知识三、探究浮力大小与哪些因素有关 2. 探究浮力大小与物体排开液体的体积的关系 ①如图A所示，用弹簧测力计测量出物体的重力； ②如图B所示，把物体小部分体积浸入水中，读出弹簧测力计的示数； ③如图CD所示，增加物体浸在水中的体积，读出弹簧测力计的示数； ④如图E所示，把物体浸没水中，读出弹簧测力计的示数。 ⑤记录数据，计算浮力。 实验结论：浮力的大小跟物体排开液体的体积有关，同种液体，物体排开液体的体积越大，浮力越大. 知识三、探究浮力大小与哪些因素有关 3. 探究浮力大小与液体密度的关系 ①用弹簧测力计测量出物体A的重力G； ②将物体A分别浸没在水、酒精和盐水中，读出弹簧测力计的示数； ③记录数据，计算浮力。 实验结论：浮力的大小跟液体的密度有关，在排开液体的体积相同时，液体的密度越大，浮力越大. 知识三、探究浮力大小与哪些因素有关 4. 探究浮力大小与物体密度的关系 ①用弹簧测力计分别测出体积相等的铜块、铝块的重力； ②把铜块、铝块分别悬挂在弹簧测力计下端浸没在水中，观察并记录弹簧测力计的示数； ③记录数据，计算浮力。 实验结论：浮力的大小跟固体的密度无关，在排开同种液体的体积相同时，所受浮力相等. 知识三、探究浮力大小与哪些因素有关 5. 探究浮力大小与物体的形状的关系 ①如图（a），用弹簧测力计测出橡皮泥的重力； ②如图（b），将一块橡皮泥浸没在水中，读出弹簧测力计的示数； ③如图（c），将同一块橡皮泥捏成实心五边体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数； ④如图（d），将同一块橡皮泥捏成实心球体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数。 实验结论：浮力的大小跟物体的形状无关，在排开同种液体的体积相同时，所受浮力相等。 知识三、探究浮力大小与哪些因素有关 通过大量的实验发现： 浮力的大小与物体浸入液体中的体积及液体的密度有关。液体的密度一定时，物体浸入液体的体积越大，浮力越大。物体浸入液体的体积一定时，液体的密度越大，浮力越大。 跟踪练习 【例题1】用弹簧测力计悬挂一重为10N的A物体浸没在水中，如图所示，弹簧测力计的示数为2.5N，A物体所受浮力大小为_____ N，A物体上表面受到水的压力为1N，下表面受到水的压力____N；向水中加盐溶解后，A物体受到的浮力将____（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 称重法测浮力知 浮力产生原因F浮=F下-F 所以下表面受到的液体压力为 F下=F浮+F上=7.5N+1N=8.5N 向水中加盐时，排开水的体积不变，盐水的密度变大，由F浮=ρ液gV排可知受到的浮力变大。 7.5 变大 8.5 跟踪练习 【例题2】如图所示，重为5N的木块A，在水中处于静止状态，此时绳子的拉力为3N，若绳子突然断了，木块A在没有露出水面之前，所受合力的大小和方向是（　　） A．5N，竖直向下 B．3N，竖直向上 C．2N，竖直向上 D．8N，竖直向下 图中A物体受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力、竖直向下的拉力，在这三个力作用下处于平衡状态，则 若绳子突然断了，A物体不受拉力，木块A在没有露出水面之前，则此时物体受到的合力为 方向竖直向上，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。 B 跟踪练习 【例题3】如图所示，A、B是自由移动的物体，C、D是容器自身凸起的一部分，现往容器里注入一些水。则一定不受浮力的是（　　） A．A B．B C．C D．D AD．由图可知，水对A、D物体上、下表面都产生了压力差，故A、D物体都受浮力的作用，故AD不符合题意； B．B物体上表面没有受到水的压力，但下表面受到水的压力，因此水对B物体上、下表面会产生向上的压力差，故B物体一定受浮力的作用； C．C物体上表面受到水的压力，但下表面没有受到水的压力，因此水对C物体上、下表面没有产生向上的压力差，故C物体一定不受浮力的作用。 C 故选C。 跟踪练习 【例题4】学习了阿基米德原理，小明想到一种只用弹簧测力计测量金属块密度的方法。先用弹簧测力计测出金属块的重力是0.85N，再把金属块浸没到水中，静止时，弹簧测力计的示数是0.75N。求： （1）金属块浸没在水中受到的浮力； （2）金属块的体积； （3）金属块的密度。 0.1N 8.5×103kg/m3 1×10-5m3 跟踪练习 （1）金属块受到的浮力F浮=G-F=0.85N-0.75N=0.1N （2）根据阿基米德原理，金属块完全浸没在水中时，排开的水的体积 因金属块浸没在水中，故金属块的体积V物=V排=1.0×10-5m3 （3）根据G=mg，金属块的质量 金属块的密度 跟踪练习 【例题5】如图是一次实验情景。根据图示可以知道，该同学这次操作的目的是（　　） A．探究物体所受浮力大小与其浸入深度的关系 B．说明物体所受浮力的大小跟排开液体的体积大小有关 C．探究物体所受浮力大小与液体密度的关系 D．验证阿基米德原理F浮=G排 由图知，物体都完全浸没在液体中，所以排开的液体体积相同，一种液体是水、另一种是盐水，因为两液体的密度不同，所以它们所受的浮力不同。根据控制变量法的思想，所以该同学这次操作的目的是：探究物体所受浮力大小与液体的密度的关系。故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。 C 跟踪练习 【例题6】如图所示，甲、乙、丙、丁是用同一金属块探究浮力大小跟哪些因素有关的实验。下列分析不正确的是（　　）A．图乙中金属块受到的浮力大小为0.6N B．利用甲、乙、丙，可以探究浮力的大小与物体浸在液体中的体积的关系 C．利用甲、乙、丙，可以探究浮力的大小与物体浸没在液体中深度的关系 D．利用甲、丙、丁，可以探究浮力的大小与液体密度的关系 C 跟踪练习 A．乙图金属块浸在水中时，根据称重法测浮力可知，受到浮力的大小为F浮=G-F乙=2.2N-1.6N=0.6N，故A正确，不符合题意； BC．根据甲、乙、丙可知，物体浸在液体的体积不同，弹簧测力计的示数不同，故所受浮力不同，所以可以探究浮力的大小与物体浸在液体中的体积的关系；若要探究浮力的大小与物体浸没在液体中深度的关系，应再设置一组实验，让物体浸没但处在不同深度，观察弹簧测力计示数，比较浮力大小，故B正确，不符合题意，C错误，符合题意； D．根据甲、丙、丁可知，同一个物体浸没在不同液体中，排开的液体的体积相同，液体的密度不同，弹簧测力计示数不同，故浮力不同，所以可以探究浮力的大小与液体密度的关系，故D正确，不符合题意。故选C。 跟踪练习 【例题7】小明同学在探究影响浮力大小的因素时，做了如图所示的实验。请你根据小明的实验探究回答下列问题。 （1）在本实验中，浮力的大小是通过_________________的变化来反映的。B实验中，物体受到的浮力为________； （2）做B、C、D三次实验，可以得出的结论是：在液体的_______相同时， ___________________越大，物体受到的浮力越大； 物体排开液体的体积 1N 密度 弹簧测力计示数　 跟踪练习 （3）做___________三次实验，是为了探究浮力的大小与物体浸没深度是否有关； （4）在小明实验的基础上，根据有关实验数据，可以计算出F中盐水的密度为_________ g/cm3。（g=10N/kg） C、D、E 1.2 　 跟踪练习 （1）本实验采用的是称重法测浮力的原理，浮力的大小是通过弹簧测力计示数的变化来反映的。由图A知，物体的重力G为8N，由图B知弹簧测力计的示数F为7N，B实验中，物体受到的浮力为F浮=G-F=8N-7N=1N （2）由图可知，B、C、D三次实验中，液体的密度相同，物体排开液体的体积不同，可以得出的结论是：在液体的密度相同时，物体排开液体的体积越大，物体受到的浮力越大。 （3）要探究浮力的大小与物体浸没深度是否有关，控制液体的密度和物体排开液体的体积相同，改变物体浸入液体的深度，做C、D、E三次实验可以达到目的。 跟踪练习 （4） 由图A、C可知，物体在水中受到的浮力为 F浮水=G-F水=8N-6N=2N 由图A、C，根据公式F浮=ρ液gV排可知，物体的体积为 由图A、F可知，物体在盐水中受到的浮力为 F浮盐水=G-F盐水=8N-5.6N=2.4N 盐水的密度为 第2节 阿基米德原理 02 第七章 浮力（复习） 知识一、探究浮力大小与排开水的重力的关系 （1）进行实验 ①测量物体所受浮力的大小 将物体逐渐浸入到溢水杯中，通过力传感器A前后两次示数之差可求物体所受的浮力大小。即：F浮=FA1-FA2 ②测量物体排开水的重力大小 通过力传感器B前后两次示数之差可求出物体排开水的重力的大小。即： G排=FB1-FB2 1. 探究浮力大小与排开水的重力的关系（主要器材为力传感器） 知识一、探究浮力大小与排开水的重力的关系 （2）记录 次数 物体未浸入水中时 力传感器A的示数 FA1/N 物体浸入水中时 力传感器A的示数 FA2/N 物体未浸入水中时力传感器B的示数 FB1/N 物体浸入水中时 力传感器B的示数 FB2/N 1 2.04 0.92 1.04 2.16 2 3 （3）分析计算 物体所受浮力大小：F浮=FA1-FA2=2.04N-0.92N=1.12N 物体排开水的重力大小：G排=FB2-FB1=2.16N-1.04N=1.12N （4）实验结论： F浮=G排 知识一、探究浮力大小与排开水的重力的关系 实验结论 浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开液体重力的大小。 大量实验表明： （1）图甲，测出小桶的重力F1。 （2）图乙，测出小石块受的重力F2。 （3）图丙，将小石块慢慢地浸入水中，读出弹簧测力计的示数F3。 （4）图丁，测出小桶和排开的水所受的总重力F4。 （5）计算石块受到的浮力F浮= F2-F3 （6）计算排开的水所受重力G排=F4-F1 结论：浸入水中的物体所受浮力的大小等于它排开的水所受的重力，即 F浮= G排 2. 探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系（常规方案） 知识一、探究浮力大小与排开水的重力的关系 知识二、阿基米德原理 1. 阿基米德原理内容： 2. 数学表达式： 浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开液体重力的大小。 F浮= G排= m排g= ρ液 gV排 知识二、阿基米德原理 公式中各物理量的意义及单位 ρ液表示液体的密度，单位：千克/米3（kg/m3） V排表示排开液体的体积，单位：米3（m3） g表示9.8牛/千克（N/kg） F浮表示物体受到的浮力，单位：牛（N） 各物理量全部采用国际单位制。 F浮= G排= m排g= ρ液 gV排 知识二、阿基米德原理 3. 对于阿基米德原理的理解 ①影响浮力大小的因素：由公式F浮＝ρ液 gV排可知：浮力F浮的大小只和 ρ液和V排有关，与物体的体积、形状、密度、浸没在液体中的深度及物体在液体中的运动状态等因素无关。 ②适用范围：该定律也适用于气体，物体在气体中所受浮力的大小也可用F浮＝ρ气 gV排计算。 ③求液体密度、排开液体的体积公式： 知识二、阿基米德原理 ④理解“浸在液体中的物体” 浸在液体中的物体”包括两种情况：一是物体全部浸入液体中，如图中B物体，也叫浸没；二是一部分体积浸入液体中，如图中A物体 。 物体浸没时：V排=V浸=V物； 物体部分浸入时：V排=V浸<V物。 不论物体是浸没还是部分浸入在液体里都受到浮力，都遵循阿基米德原理。 B浸没 A部分浸入 跟踪练习 【例题1】在“探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”实验中，小芳同学设计的实验步骤如图所示，按照A、B、C、D的顺序进行测量。小华认为，为了减小实验误差，可以进一步优化实验步骤，他将A、B、C、D重新排序。你认为小华的测量顺序应该是_________ ，此实验得出的结论是 ______________ 。 物体浸在液体中所受的浮力等于它排开的液体所受的重力 DABC 解析：在这个探究中，应先测出空小桶的重力，再测物体的重力，然后将物体浸入溢水杯的水中，用小桶接住排出的水，最后测出小桶和接入水的总重力。所以重新排序应为：DABC。 此实验的结论是：物体浸在液体中所受的浮力等于物体排开的液体所受的重力。 跟踪练习 【例题2】进行验证阿基米德原理的实验，操作过程如图所示。图中F1、F2、F3、F4分别表示对应的弹簧测力计示数。下列说法正确的是（　　） A．F2<F1表明物体受到的重力减小了 B．物体排开水的体积大于物体的体积 C．若F1-F2=F4-F3，说明本次实验结果符合阿基米德原理 D．如果实验中物体没有完全浸没水中，不能验证“阿基米德原理” C 跟踪练习 由图可知，溢水杯中装满水；F1表示物体的重力，F2为物体浸在水中时测力计的示数，F3表示小烧杯的重力，F4表示物体排开水和小烧杯的总重力。 A．由于物体放入水后受重力、浮力和拉力的作用处于静止，由力的平衡条件可得F2=F1﹣F浮，由于本实验中物体的重力是不变的，所以F2<F1，是因为物体受到了浮力作用，故A错误； B．物体全部浸没，排开水的体积等于物体的体积，故B错误； C．由图知，物块排开的液体受到重力G排=F4﹣F3，因为F浮=G-F示=F1-F2，若F1-F2=F4-F3，则表明物体受到的浮力等于其排开液体受到的重力，说明本次实验结果符合阿基米德原理，故C正确； D．阿基米德原理适用于任何情况下物体受到的浮力与物体排开液体受到的重力关系。如果实验中物体没有完全浸没水中，物体受到的浮力减小，物体排开水的重力也减小，物体浸在水中的体积大小不影响阿基米德原理的验证，故D错误。故选C。 跟踪练习 【例题3】在探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”实验中，小明同学进行了如图所示的操作。  （1）石块浸没在水中时受到的浮力F浮= N； （2）比较 两步骤可得出石块排开水所受的重力G排，通过实验数据发现，浮力大小与物体排开的液体所受的重力是相等的； （3）另外一个小组进行实验后，发现F浮≠G排，在排除误差因素的情况下，出现这个结果的原因不可能是 ； A．整个实验过程中，弹簧测力计都没有校零 B．步骤③中，石块浸没后，碰触到溢水杯底部 C．步骤③中溢水杯刚开始未装满水 A 0.4 ②④ 跟踪练习 （1）由①和③可知石块浸没在水中时受到的浮力F浮=G石-F=3N-2.6N=0.4N （2）由②和④可知石块排开水所受的重力 G排=G总-G杯=2.2N-1.8N=0.4N，所以F浮=G排 （3）A．若弹簧测力计都没有校零，那么四次测量结果都应加上测量前弹簧测力计示数，那么所得浮力与排开水的重力大小应不变，故A符合题意； B．步骤③中，石块浸没后，碰触到溢水杯底部，则导致F减小，由称重法可知浮力增大，得出错误结论F浮≠G排，故C不符合题意； C．步骤③中最初溢水杯中的水未装至溢水口，则石块排开水的只有一部分溢出到桶中，排开水的重力G排减小，得出错误结论F浮≠G排，故D不符合题意。 故选A。 跟踪练习 【例题4】用如图所示的实验装置验证阿基米德原理。 （1）下面是他们填写的实验报告，请帮他们填写完整。 实验目的：研究浸在液体中的物体受到的浮力与它 排开液体所受重力的关系。 实验器材：量筒、水、金属块、弹簧测力计、细线。 实验步骤：①在弹簧测力计下挂一金属块，记下测力计的示数F1，则G金= 。 ②在量筒中盛适量的水，按图示记下水面的示数V1。 ③将金属块完全浸没水中，记下此时弹簧测力计的示数F2，则F浮= 。 （2）若阿基米德原理成立，则F浮与（V2-V1）应满足的关系为 。 （3）甲同学实验后，乙同学用方木块替换金属块悬挂在弹簧测力计下端。记下弹簧测力计的示数F1，将方木块缓慢进入水中，弹簧测力计的示数变为零。则木块处于 状态，此时，木块受到的浮力F= 。 F1 F1 F1- F2 F浮=ρ水（V2-V1）g 漂浮 跟踪练习 （1）在弹簧测力计下挂一块金属块，记下测力计的示数F1，由二力平衡得G金=F1 将金属块完全浸没水中，记下此时弹簧测力计的示数F2，由二次称重法得，此时金属块受到的浮力为F浮=F1- F2 （2）若阿基米德原理成立，即F浮=G排 由G=mg=ρVg得 F浮=ρ水V排g=ρ水（V2-V1）g （3）甲同学实验后，乙同学用方木块替换金属块悬挂在弹簧测力计下端。记下弹簧测力计的示数F1，将方木块缓慢进入水中，弹簧测力计的示数变为零，此时，木块受到的浮力 F=G=F1 木块的密度小于水的密度，则此时木块处于漂浮状态。 【例题5】上课时，老师带来了形状相同、质量不同的A、B两支密度计，但没携带电子天平。为了比较两密度计的质量大小，小明先后把两密度计放入装有水的柱形容器内，记录了静止时水面的位置，如图所示。（取放过程中水的损失忽略不计）请根据相关信息判定两密度计的质量大小关系并说明理由____________ 。 跟踪练习 见解析 由图知，两密度计在两杯水中都处于漂浮状态，则浮力都等于密度计的重力；由图知密度计排开水的体积关系为V排A大于V排B，液体密度相同，根据 F浮=G=ρ水V排g可知密度计A受到的浮力大，则密度计A的重力大，即GA>GB，由G=mg知密度计A的质量大于密度计B的质量。 跟踪练习 【例题6】如图所示，某物块用细线系在弹簧测力计下，在空气中测量时示数是4N，浸没在水中测量时示数是1N，则此时物块受到水的浮力为 N，如果物块继续下沉，此物块所受到的浮力 （选填“增大”“减小”或“不变”），已知水的密度为1.0×103kg/m3，则物块的密度为 kg/m3。（结果保留2位小数） 1.33×103 不变 3 跟踪练习 物体浸没在水中时受到三个力的作用，拉力、浮力和重力，这三个力处于平衡状态，所以物块浸没在水中受到浮力F浮=G-F=4N-1N=3N 因物块浸没以后排开水的体积等于物体的体积，所以继续下沉时排开水的体积不变，由F浮=ρ水gV排可知，物块所受的浮力不变。 物块浸没以后排开水的体积等于物体的体积，由F浮=ρ水gV排可知，物块的体积为 由G=mg可得，物块的质量为 则物块的密度为 m=0.4kg 第3节 浮沉的条件及应用 03 第七章 浮力（复习） 知识一、物体的浮沉条件 若F浮＞G，则上浮 若F浮=G， 则悬浮 若F浮<G， 则下沉 若ρ物< ρ液，则上浮 若ρ物=ρ液， 则悬浮 若ρ物＞ρ液，则下沉 判断物体浮沉 的两种方法 比较浮力和 重力的大小 比较物体密度和液体密度 1. 物体的浮沉条件 知识一、物体的浮沉条件 2. 物体三种状态的受力分析 ①漂浮时： 受到重力G与浮力F浮的作用，根据二力平衡条件知，这两个力是一对平衡力 F浮=G ②悬浮时： 受到重力G与浮力F浮 的作用，根据二力平衡条件知，这两个力是一对平衡力 F浮=G ③沉底时： 受到重力G、浮力F浮 与支持力F支的作用，这三个力平衡，故 F浮=G-F支 知识二、浮力的应用 1. 改变物体浮沉状态的方法 浸入液体中的物体： （1）如果所受重力减小，当重力小于浮力时，物体会上浮； （2）如果所受重力等于浮力时，物体会悬浮； （3）如果所受重力增大，当重力大于浮力时，物体会下沉。 知识二、浮力的应用 （1）轮船的漂浮原理 把轮船做成“空心”体后放在水里，虽然它所受的重力没有改变，但是排开的水较多，因而受到较大的浮力，所以能漂浮在水面上。 （2）轮船的排水量 表示轮船的大小，指轮船装满货物时排开水的质量，等于轮船和货物的总质量。m排= m船+ m物 2. 轮船 （3）轮船的“吃水线” 为了航行安全，轮船的船体上标有多条水平横线，叫“吃水线”，如图所示。“吃水线”对应的是轮船在不同水域、不同季节承载最大载重时浸入水中的深度。 知识二、浮力的应用 3. 潜水艇 （1）潜水艇的沉浮原理 潜水艇浸没在水里时，排开水的体积不变，所受浮力基本不变，只能靠改变自身重力实现浮沉的。 （2）潜水艇的浮沉分析 ①阀门打开，海水进入水舱，潜水艇所受重力增大，当重力大小大于浮力大小时，潜水艇下沉。 ②用压缩空气把水舱内的水排出，潜水艇所受重力减小，当重力大小小于浮力大小时，潜水艇上浮. ③海水进入水舱，潜水艇重等于同体积的水重时，它可以悬浮在水中。 知识二、浮力的应用 4. 气球和飞艇 热气球和飞艇等在空气中也会受到很大的浮力。热气球内由燃烧器加热的空气和飞艇中充的氦气的密度都比外面空气的密度小，内外气体的密度差导致浮力大小大于重力大小而使热气球和飞艇得以升空。 知识二、浮力的应用 （1）原理：密度计放在液体中都是漂浮的，因此受到的浮力始终等于它受到的重力F浮=G，并且不变。 根据 F浮=ρ液gV排可知，F浮不变，把它放在密度比较大的液体里，它浸入液体的体积小，上浮一些；把它放在密度比较小的液体里，浸入液体的体积就大，下沉一些。 密度计的刻度不均匀，从下往上的示数是越来越小的。 （2）金属粒的作用：密度计玻璃管中金属粒的作用是降低重心，提高密度计的稳定性，使密度计在液体中能够保持竖直状态。 5. 密度计 跟踪练习 【例题1】将重6N的物体浸没在装满水的杯中，溢出了2N的水。关于物体受到的浮力大小和最终的状态，判断正确的是（　　） A．6N 漂浮 B．2N 漂浮 C．2N 沉底 D．4N 沉底 C 把物体浸没在盛满水的溢水杯中，排开的水重，根据阿基米德原理可知：物体受到的水的浮力 因为浮力小于重力，所以物体沉底。故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。 跟踪练习 【例题2】2023年4月，我国东部战区组织了环台岛军事演习，这是对“台独”分裂势力与外部反华势力勾连挑衅的严重警告，是捍卫国家主权和领土完整的必要行动。如图所示为参加演习的我国辽宁号航空母舰，当战斗机从军舰上起飞后（　　） A．舰体略上浮，受到浮力不变 B．舰体略上浮，受到浮力变小 C．舰体略下沉，受到浮力不变 D．舰体略下沉，受到浮力变大 当战斗机从军舰上起飞后，航空母舰的重力减小，处于漂浮状态，浮力等于重力，所以舰体受到的浮力减小，由F浮=ρ液gV排 可知，液体的密度不变，排开液体的体积减小，舰体略上浮，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。 B 跟踪练习 【例题3】物块浸没在液体中，受到液体对它向上、向下的压力分别为15牛、5牛，其受到浮力的大小为 _____牛；物块所受浮力与重力的合力大小为12牛，它所受重力的大小为_____牛。重力为10牛的水对漂浮的物体所产生的浮力大小____________10牛（选填“一定小于”、“一定等于”或“可能大于”）。 根据图中轮船上的“吃水线”排列情况，可以判断：印度洋海水密度_______北大西洋海水密度（选填“大于”、“等于”或“小于”），同一艘轮船从印度洋开往北大西洋，它所受浮力_______（选填“变大”、“不变”或“变小”），船体将_______（选填“上浮”或“下沉”）。 10 22 可能大于 小于 不变 上浮 跟踪练习 由浮力产生的原因可知，物体受到浮力F浮=F向上-F向下=15N-5N=10N 物块浸没在液体中，说明重力大于或等于浮力，且浮力和重力的方向相反，因物块所受浮力与重力的合力大小为12N，则有G-F浮=12N 所以物块的重力G=12N+F浮=12N+10N=22N 由阿基米德原理可知，物体所受的浮力的大小取决于液体的密度和物体排开液体的体积，与液体的多少无关，重力为10牛的水对漂浮的物体所产生的浮力大小可能小于10N，可能等于10N，可能大于10N。 轮船漂浮，轮船受到的浮力都等于轮船受到的重力，重力不变，浮力不变，由图知北大西洋载重线低，印度洋载重线高，在印度洋轮船排开海水的体积较大，根据F浮=ρ液gV排可知，印度洋海水密度小于北大西洋海水的密度。 同一艘轮船从印度洋开往北大西洋，处于漂浮状态，浮力等于重力，重力不变，浮力不变，北大西洋载重线低，排开海水的体积变小，船体将上浮。 跟踪练习 【例题4】如图所示，将边长为20cm的正方体放入水中，正方体浸入水中的深度为10cm，已知水的密度为1×103kg/m3 ，g=10N/kg。求： （1）水对正方体下表面的压强； （2）正方体受到的浮力； （3）正方体的密度。 跟踪练习 （1）正方体浸入水中的深度为10cm，则水对正方体下表面受到的压强 p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×10×10-2m=1×103Pa （2）正方体受到的浮力 F浮=ρgV排=1×103kg/m3×10N/kg×20×10-2m×20×10-2m×10×10-2m=40N （3）正方体漂浮在水面上，根据浮沉条件可知，浮力大小等于重力大小，所以G=F浮=40N 则正方体的质量 正方体的密度 跟踪练习 【例题5】如图（a）所示，放置在水平地面上的薄壁柱形容器甲内盛有0.2米深的水，空薄壁柱形容器乙漂浮在容器甲内的水面上。甲容器的底面积为5×10-2米2，乙容器的底面积为2×10-2米2，质量为2千克，体积为1×10-3米3的柱体丙放在水平地面上。求： （1）水对甲容器底部的压强p水； （2）柱体丙的密度ρ丙； （3）如图（b）所示，现将柱体丙轻轻地放入乙容器内，乙容器仍漂浮在水面上且水未溢出。求丙放入前后，水对甲容器底部压强的增加量⊿p水。 跟踪练习 （1）水对甲容器底部的压强为 p水=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000pa （2）柱体丙的密度为 （3）将柱体丙放入乙容器前后，乙容器均漂浮，浮力等于重力，则增加的浮力为 根据力的相互作用，水对甲容器底部压力的增加量为 ⊿F=⊿F浮=20N 则水对甲容器底部压强的增加量为 跟踪练习 【例题6】如图所示，足够高轻质薄壁圆柱形容器甲，底面积为0.5×10-2m2，其中装有质量为1.5kg的金属颗粒。薄壁圆柱形容器乙，底面积为2×10-2m2，其中装有0.4m深的水。 （1）求乙容器中水的质量m水。 （2）若将容器甲竖直插入乙容器中，甲容器漂浮在水面上，如图（b）所示，水不溢出。求甲容器受到的浮力F浮。 （3）将水从乙容器中缓缓抽出。为使甲容器始终漂浮在水面上，且一直处于竖直状态。问：最多抽出质量为 kg的水（本小题直接写出答案即可）。 3.5 跟踪练习 （1）乙容器中水的体积V水=S容h水=2×10-2m2×0.4m=8×10-3m3 乙容器中水的质量 m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×8×10-3m3 =8kg （2）因为容器甲轻质，且漂浮在水中，由浮沉条件知道，甲容器受到的浮力 F浮=m金g=1.5kg×9.8N/kg=14.7N （3）容器甲竖直插入乙容器中，排开水的体积 没入水中的深度 水面高度的变化 此时甲容器底部距离乙容器底部的距离 所以，为使甲容器始终漂浮在水面上，且一直处于竖直状态，最多抽出水的深度是甲容器底部以下的深度，即h，这些水的质量是 跟踪练习 【例题7】测量液体密度的仪器叫做密度计，将其插入被测液体中，待静止后直接读取液面处的刻度值（如图甲）。图乙和图丙是自制的简易密度计，它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的。将其放入盛有不同液体的两个烧杯中，它会竖直立在液体中。若密度计在图乙和图丙中浸入液体的体积之比为5:2，下列说法正确的是（　　） A．密度计在图乙和图丙中所受浮力之比为5:2 B．该密度计在液体中处于悬浮状态 C．图乙和图丙中液体密度之比为5:2 D．若图乙中液体为水，则图丙中的液体 密度为2.5×103kg/m3 D 跟踪练习 AB．同一密度计测量不同液体的密度时，都处于漂浮状态，密度计受到的浮力始终等于自身的重力，所以密度计在图乙和图丙中所受浮力相等，即浮力之比为1:1，故AB错误； CD．密度计在图乙和图丙中所受浮力相等，由F浮=ρ液gV排可知液体的密度和排开液体的体积成反比，已知密度计在图乙和图丙中浸入液体的体积之比为5:2，所以图乙和图丙中液体密度之比为2:5；若图乙中液体为水，则图丙中的液体密度为 故C错误，D正确。 故选D. 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