第十章 浮力（单元复习课件）-【上好课】八年级物理下册同步高效课堂（人教版2024）

第十章 浮力 我国的智能船舶“明远”号矿砂船最大载质量为40万吨。这么大的货船通过国际港口时如何计量实际的载质量呢?工作人员通常是通过读取货船浸入海水中的深度来测量的。你知道这样测量的道理吗? 实际上，这是利用了浮力的知识。本章我们一起开始学习浮力。 八年级下册 •人教版 单元复习 1. 说明: ppt使用高质量视频，资源比较大，本ppt约90MB. ………………………………………………………………………………………… 2. 视频资源：本ppt共有90张、4段视频，可根据需要选择点播. 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》 ④动画讲解—《利用图象解决浮力计算》 …………………………………………………………………………………… 3. 免责声明：视频版权归原作者，如涉及版权问题，请联系删除。 致 老师同学 第1节 浮力 01 第2节 阿基米德原理 02 第3节 物体的浮沉条件及应用 03 第十章 浮力 单元复习 第4节 跨学科实践：制作微型密度计 04 本章内容结构 第十章 浮力 单元复习 用弹簧测力计 测量浮力的大小 阿基米德原理 F浮=G排 物体的浮沉条件 浮力产生的原因 浮力大小与哪些因素有关 制作微型密度计 测量 浮力 应用 分析 探究 跨学科实践 本章视频集锦 第十章 浮力 单元复习 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》 ④动画讲解—《利用图象解决浮力计算》 求浮力的几种方法 第十章 浮力 单元复习 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 第十章 浮力 单元复习 知识一 浮力 1. 浮力的概念 浸在液体（或气体）中的物体受到向上的力，这个力叫作浮力，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 浮力是由于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而产生的，其大小等于压力差，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. 研究浮力产生的原因 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为零，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 决定浮力大小的因素 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 决定浮力大小的因素 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C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D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 决定浮力大小的因素 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 决定浮力大小的因素 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 决定浮力大小的因素 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 决定浮力大小的因素 实验结论： 物体在液体中所受浮力的大小，与它排开液体的体积有关，与液体的密度有关；物体排开液体的体积越大，液体的密度越大，所受的浮力就越大。 典例剖析 一、称重法求浮力 【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 典例剖析 一、称重法求浮力 【例题2】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 （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 典例剖析 一、称重法求浮力 典例剖析 一、称重法求浮力 理解称重法求物体浮力的方法 称重法求物体浮力时，我们记录空气中弹簧测力计的示数和物体浸在水中时弹簧测力计的示数，然后作差来求浮力，而往往忽略了这个差的含义，实际上物体受到的浮力大小就等于弹簧测力计前后两次示数的变化量。 F浮=F1-F2=⊿F 典例剖析 二、浮力产生的原因 【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。 典例剖析 二、浮力产生的原因 【例题4】如图所示，将两端扎有绷紧程度相同的橡皮膜的玻璃圆筒浸没在水中，当玻璃圆筒沿水平方向放置时，水对玻璃圆筒两端橡皮膜的压力F向左 F向右；当玻璃圆筒沿竖直方向放置时，水对玻璃圆筒两端橡皮膜的压力F向上 F向下（前两空选填“大于”“等于”或“小于”），通过以上实验可知，浮力产生的原因是液体对物体的上下两个表面有 ，若玻璃圆筒沿竖直方向放置时，上端的橡皮膜受到的压力为8N，下端的橡皮膜受到的压力为18N，则玻璃圆筒受到的浮力为 N。 10 等于 大于 压力差 典例剖析 二、浮力产生的原因 玻璃圆筒沿水平方向放置时，水对玻璃圆筒两端橡皮膜的深度相同，由 p=ρ液 gh 可知，液体压强相同，受力面积相同，由p=F/S 可知，水对玻璃圆筒两端橡皮膜的压力相同。 当玻璃圆筒沿竖直方向放置时，因为橡皮膜下表面的深度比较深，由 p=ρ液 gh 可知，则橡皮膜下表面受到的液体压强比较大，由p=F/S 可知，受到的向上的压力比较大。 通过以上实验可知，浮力产生的原因是液体对物体的上下两个表面有压力差，且向上的压力大于向下的压力，故产生向上的浮力。 玻璃圆筒受到的浮力为 典例剖析 二、浮力产生的原因 理解浮力产生的原因 浮力是由于液体对物体向上和向下的压力差产生的，若物体没有受到液体向上的压力，则物体不受浮力，如图所示。 与杯底 紧密接触 典例剖析 三、探究影响浮力大小的因素 【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 典例剖析 三、探究影响浮力大小的因素 【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 典例剖析 三、探究影响浮力大小的因素 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。 典例剖析 三、探究影响浮力大小的因素 【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　 典例剖析 三、探究影响浮力大小的因素 （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 　 典例剖析 三、探究影响浮力大小的因素 （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。 典例剖析 三、探究影响浮力大小的因素 （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 典例剖析 三、探究影响浮力大小的因素 探究实验用到的方法 1. 转换法：在探究过程中，我们通过弹簧测力计示数的变化情况来反映物体所受浮力的变化情况，应用了“转换法”。 2. 比较法：在探究过程中，我们通过比较物体在不同条件下所受的浮力，从而分析得到影响浮力大小的因素，这里应用了“比较法”。 3. 控制变量法：探究浮力的大小与液体的密度、浸入液体中的体积和浸入液体的深度这几个量的关系时，液体的密度、浸入液体中的体积和浸入液体的深度这几个量是实验中的“变量”，在检验浮力与其中某一个量的关系时，必须使其他量保持不变，或者确认浮力跟这些量无关。 第2节 阿基米德原理 第十章 浮力 单元复习 知识一 探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 （1）实验器材： 弹簧测力计、物体、溢水杯、小桶、细线、水、盐水. （2）称重法测浮力： F浮=F2-F3 设计实验 （3）溢水法测排开液体所受的重力： G排=F4-F1 知识一 探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 （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溢水杯的水中，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。 进行实验与收集数据 （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 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，浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。 F浮= G排= m排g= ρ液 gV排 知识二 阿基米德原理 3. 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 4. 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 知识二 阿基米德原理 5. 理论推导阿基米德原理 如图所示，设竖直在液体中长方体的底面积为S、高为h，液体密度为ρ液，长方体上、下表面所处的深度及受力情况。根据浮力产生的原因和液体内部压强的规律可得，物体上、下表面受到的压力 F1＝p1S＝ρ液 gh1S F2=p2S=ρ液 gh2S 由浮力产生的原因知，长方体所受的浮力大小 F浮=F2-F1= ρ液 gh2S -ρ液 gh1S =ρ液 ghS =ρ液 gV体 物体排开的液体所受重力大小 G排= ρ液 gV排 =ρ液 gV体 所以 F浮=G排 即浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。 典例剖析 一、探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 【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。 典例剖析 一、探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 【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 典例剖析 一、探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 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。 典例剖析 一、探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 【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 典例剖析 一、探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 （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。 典例剖析 一、探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 实验注意事项 1. 实验中，能否先测出物体浸在水中后的拉力，然后再将物体拿出测出受到的重力?为什么? 如果这么做，当物体从水中拿出时，物体上会沾有一部分水珠，测量物体的重力会变大，会使测量的浮力变大，故不可以这么做。 2. 在测量排开液体的重力时，能否先测排开的水与小桶的总重力，再倒出水测空桶的重力?为什么? 桶内的水不能全部倒净，内壁会附有水珠，这样会使测出的G排偏小，故不可以这么做。 典例剖析 二、阿基米德原理 【例题4】一个实心球形物体，用弹簧测力计在空气中称重时，测力计的示数为14N ；当把物体的一半体积浸入水中时，测力计的示数为8N 。把物体从测力计上取下投入水中静止时，物体受到的浮力是（　　） A．5N B．7N C．14N D．12N 把物体一半体积浸入水中时，测力计的示数为6N， 浮力F浮=G﹣F示=14N﹣8N=6N； 根据阿基米德原理F液=ρ水gV排可知，物体全部浸没水中时浮力 F浮′=2F浮=2×6N=12N； 浮力F浮小于物体的重力G，故物体下沉，物体此时受到的浮力：F浮′=12N。 D 典例剖析 二、阿基米德原理 【例题5】如图甲，弹簧测力计下挂一长方体物体，将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降，然后将其逐渐浸入水中，图乙是弹簧测力计示数F与物体下降高度h变化关系的图像，则下列说法中错误的是（g取10N/kg）（　　） A．物体的重力是9N B．物体刚浸没时下表面受到水的压力时4N C．物体的体积是400cm3 D．物体受到的最大浮力是5N D 典例剖析 二、阿基米德原理 A．由图像知，当h＝0时，弹簧测力计示数为9N，此时物体在空气中， 则G＝F拉＝9 N，故A正确，不符合题意； C．由F浮=ρ液gV排可得物体的体积 故C正确，不符合题意； D．由图像可知，物体完全浸没后排开水的体积不再改变，受到的浮力不再改变，此时受到的浮力最大，物体浸没时拉力为5N，物体受到的最大浮力F浮＝G-F＝9N-5N＝4N，故D错误，符合题意； B．物体刚浸没时，上表面受到水的压力为0，则下表面受到水的压力F下＝F浮＝4 N，故B正确，不符合题意。 故选D. 典例剖析 二、阿基米德原理 【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 典例剖析 二、阿基米德原理 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 典例剖析 二、阿基米德原理 【例题7】如图所示，是小华同学测量某种液体密度的过程，请你根据实验数据，求： （1）小石块的质量； （2）小石块的体积； （3）液体的密度。 （1）由图可知，G石=3N，由G=mg得小石块的质量 （2）由图可知，小石块浸没在水中受到的浮力为 F浮水=G石-F示水=3N-2N=1N 因为小石块浸没在水中，由F浮=G排=ρ液gV排得，小石块的体积为 小石块浸没在液体中受到的浮力为 F浮液=G石-F示液=3N-2.2N=0.8N 由F浮=G排=ρ液gV排得液体的密度为 典例剖析 二、阿基米德原理 正确理解阿基米德原理 1. 物体“浸在液体中”包括“全部浸入（浸没）”和“部分浸入”两种情况，无论物体是浸没还是部分浸入，在液体中都受到浮力。 2. G排是物体排开液体的重力，而不是物体自身的重力。 3. ρ液是指液体的密度，而不是物体的密度。浸在同种液体中，排开液体体积相同的各种不同材料的物体，无论空心还是实心，所受浮力大小都相等。 4. V排是排开液体的体积，不一定等于物体的体积。 ①当物体浸没在液体中时，V排=V物，物体体积不变，排开液体体积也不变，浮力大小与深度无关; ②当物体只有一部分浸入液体中时，V排<V物，当物体逐渐浸入液体中时，排开液体的体积增大，物体所受浮力也增大。 典例剖析 二、阿基米德原理 第3节 物体的浮沉条件及应用 第十章 浮力 单元复习 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 3. 增大或减小浮力的方法 ①增大液体的密度； ②增大物体排开液体（或气体）的体积。 ①减小液体的密度； ②减小物体排开液体（或气体）的体积。 增大或减小 浮力的方法 增大浮力的两种方法 减小浮力的两种方法 知识一 物体的浮沉条件 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。如一艘轮船，它的排水量是1×104 t，说明此船满载时，货物质量和船身质量之和为1×104t。 m排= m船+ m物 1. 轮船 知识二 浮力的应用 2. 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下潜时，在两侧的水舱内充入水，艇重增大，重力大于浮力，潜艇就会下沉。 ②当水舱充水后潜水艇所受的重力等于浮力时，它可以悬浮在水中。 ③当用压缩空气将水舱里的水排出一部分时，潜水艇变轻，从而上浮。 知识二 浮力的应用 3. 气球和飞艇 （1）气球：气球里充的是密度小于空气的气体，气球受到的浮力大于自身的重力，气球会上升，可以飘在空中。 （2）飞艇：为了能定向航行，人们还制成了飞艇：在大气囊下面装了带螺旋桨的发动机和载人、装货的吊篮。 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。 4. 密度计 典例剖析 一、物体的浮沉条件 【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。 典例剖析 一、物体的浮沉条件 【例题2】将新鲜度不同的甲、乙两鸡蛋放入水中，静止时的状态如图所示，下列说法正确的是（　　） A．若甲、乙体积相等，甲受到的浮力小 B．若甲、乙质量相等，甲受到的浮力小 C．向杯中加盐水后，乙受到的浮力变大 D．向杯中加酒精后，乙受到的浮力变大 B 典例剖析 一、物体的浮沉条件 A．若甲、乙体积相等，乙排开液体的体积小，根据公式F浮=ρ液gV排可知，乙受到的浮力比甲小，故A错误； B．若甲、乙质量相等，由G=mg可知，甲、乙重力相等，乙漂浮，浮力等于重力，甲沉底，浮力小于重力，则甲受到的浮力小，故B正确； C．原来乙漂浮，说明乙密度小于水的密度，加入盐水后，液体密度变大，乙密度依旧小于液体密度，仍然漂浮，乙受到的浮力仍然等于重力，故乙受到的浮力不变，故C错误； D．向杯中加酒精，液体密度会变小，乙会下沉一些，可能漂浮或悬浮，此时浮力仍然等于重力；也可能沉底，此时浮力小于重力，浮力变小；故乙受到的浮力不会变大，故D错误。 故选B。 典例剖析 一、物体的浮沉条件 【例题3】小京洗水果时，发现体积较小的桔子漂浮在水面上，而体积较大的芒果却沉在水底，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．桔子的密度大于芒果的密度 B．桔子受到的浮力大于它受到的重力 C．桔子受到的重力小于芒果受到的重力 D．桔子受到的浮力大于芒果受到的浮力 C 典例剖析 一、物体的浮沉条件 A．由浮沉条件得，桔子的密度小于水的密度，芒果的密度大于水的密度，因此桔子的密度小于芒果的密度，故A错误； B．桔子受到的浮力等于它受到的重力，故B错误； CD．桔子体积小于芒果体积，桔子排开水的体积小于桔子的体积，芒果排开水的体积等于芒果的体积，则桔子排开水的体积小于芒果排开水的体积，由F浮=ρ液gV排得，桔子受到的浮力小于芒果受到的浮力，桔子受到的浮力等于它受到的重力，芒果受到的浮力小于它受到的重力，则桔子受到的重力小于芒果受到的重力，故C正确，D错误。 故选C。 典例剖析 一、物体的浮沉条件 【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。 典例剖析 一、物体的浮沉条件 （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 典例剖析 一、物体的浮沉条件 浮沉条件总结 典例剖析 二、浮力的应用 【例题5】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 典例剖析 二、浮力的应用 【例题6】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 典例剖析 二、浮力的应用 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. 典例剖析 二、浮力的应用 【例题7】在物理做中学实践活动中，活动小组用橡皮泥做“船”浮在水面上，并探究橡皮泥“船”的装载能力。他们用一块体积为20cm3的橡皮泥做成一只“船”，放入水中漂浮，试着向其中添加物体，发现最多只能装载25g的物体，如图所示。查阅资料知道橡皮泥的密度为1.5×103kg/m3。已知水的密度为1.0×103kg/m3，g取10N/kg，求： （1）将这块橡皮泥浸没在水中时所受的浮力为多少？ （2）这只橡皮泥“船”装载最多物体时受到的浮力为多少？ （3）该小组同学想提高橡皮泥“船”的 装载能力，请你帮助他们提出一条合理化的建议。 典例剖析 二、浮力的应用 （1）V橡皮泥=20cm3=2.0×10-5m3 橡皮泥浸没在水中时所受的浮力 F浮=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2.0×10-5m3 =0.2N （2）橡皮泥质量为 m=ρ橡皮泥V=1.5×103kg/m3×2.0×10-5m3=0.03kg 橡皮泥的重力为G橡皮泥=mg=0.03kg×10N/kg=0.3N 物体的重力为G物=m物g=0.025kg×10N/kg=0.25N 对整体进行受力分析，这只橡皮泥“船”装载最多物体时，浮力为 Fʹ浮=G橡皮泥+G物=0.3N+0.25N=0.55N （3）如果要提高橡皮泥“船”的装载能力，根据阿基米德原理 F浮=ρ液gV排，我们可以通过增大水的密度或者减少船身重量或者增大船的体积等方式来提高船的装载能力。 第4节 跨学科实践：制作微型密度计 第十章 浮力 单元复习 知识一 微型密度计的设计 1. 设计思路 （1）测量时要使酒精不溢出需设计哪个量? （2）密度计质量设计多少合适? （3）要精确地测量密度需设计哪个量? （4）标度杆直径多少比较合适? （5）标度杆质量不到1g怎么办? （6）配重的标度杆怎样才能漂浮? （7）浮子的体积多大合适? 知识一 微型密度计的设计 （1）测量时要使酒精不溢出需设计的物理量 自制密度计放入盛酒精的小瓶后，可能会触碰瓶底，还可能会使酒精溢出。另外，它漂浮在不同密度的酒精中时，作为标度杆的吸管因直径太大，可能会造成液面在吸管上的位置变化很小，使我们难以判断酒精密度的大小。 解决方法：根据F浮=ρ酒精gV排和二力平衡条件F浮=G密度计可知，密度计所受浮力的大小等于它所受的重力，浮力的大小决定了排开酒精的体积；吸管（标度杆）的直径影响了液面在吸管上位置的变化。 看来，要设计符合要求的密度计，应该着重考虑两个因素： 一个是密度计的质量，另一个是标度杆的直径。 知识一 微型密度计的设计 （2）估算密度计的质量 对于100 mL的小瓶酒精来说，若用微型密度计测量时排开1~2 mL的酒精，一般不会导致酒精溢出。 计算1~2 mL酒精的质量（取1mL） 可以取1g。 根据物体的漂浮条件可知，我们设计的微型密度计的质量也应为1g左右。 知识一 微型密度计的设计 设标度杆的横截面积为S，设定A、B间的长度为4mm。 ①如图甲，当酒精液面位于标度杆A时，ρ酒精=0.86g/cm3 则 V排A=mg/ρ酒精g=m/ρ酒精=1g/（0.86g/cm3）=1.163cm3 ②如图乙，当酒精液面位于标度杆B时，ρ'酒精=0.88g/cm3 V排B=mg/ρ'酒精g=m/ρ'酒精=1.137cm3 VAB=V排A-V排B=1.163cm3-1.137cm3=0.026cm3 根据VAB=ShAB，即=S×0.4cm 所以标度杆的横截面积约S=0.07cm2， 根据S=πr2 即 0.07cm2=3.14r2 可得标度杆的直径约为3mm。 （3）估算标度杆的直径 知识一 微型密度计的设计 （4）设计微型密度计的结构 为了使微型密度计能在酒精中竖直漂浮，需要在标度杆下部增加配重（如绕一些铜丝），但绕铜丝后的标度杆放在酒精中会下沉，因此还要在标度杆上固定一个浮子来增大浮力。 这样，微型密度计由标度杆、浮子和配重三部分组成，配重位于最下方，浮子位于上方。 知识一 微型密度计的设计 （5）估算浮子的体积（直径） 计算密度计排开酒精的体积，酒精的密度取0.86g/cm3 标度杆的体积 8cm=0.56 假设测量时标度杆一半左右露出液面（忽略重叠部分体积） 浮子的体积=0.88 若浮子为球形，根据V=（4/3）πr，则直径大约1.2cm。 注意浮子的形状不一定为球形，使用其他形状的浮子也可以。 知识二 微型密度计的制作 1. 选择材料 （1）浮子：可以用小泡沫塑料球作为浮子，也可以截一段稍粗点的塑料管，将其两头封口作为浮子。 （2）标度杆：直径约为3 mm的细塑料管、做棉签的实心塑料杆以及细的圆珠笔芯等，都可以用来做标度杆。 （3）配重：可以在实心塑料杆下端缠上若干圈铜丝，或者在空心的细塑料管下端插入一段粗铁丝作为配重。改变铜丝或铁丝的长度就可以调节配重。 铜丝 知识二 微型密度计的制作 2. 制成作品 （1）组装器材 用制作棉签的实心塑料杆（直径约为3 mm）作为标度杆，塑料杆中部套一个直径约1.2 cm的泡沫塑料球作为浮子，下端绕有铜丝作为配重，初步做成一个微型密度计。 （2）调节配重 把这个密度计漂浮在水中调节配重。改变铜丝的长度，使密度计在水中漂浮时浮子浸没在水中，水面上方露出一段标度杆。 知识二 微型密度计的制作 （3）标记刻度 把调好配重的微型密度计放入标准消毒酒精中。待微型密度计静止时，依据液面的位置在标度杆上做一个记号。最后，用4mm宽的彩色胶布中心对着记号贴在塑料杆上，微型密度计就做好了。 用微型密度计测量小瓶酒精的密度 典例剖析 一、微型密度计的设计与制作 【例题1】小玲自己制作简易密度计，测出了盐水的密度。 实验器材：刻度尺、圆柱形竹筷、细铅丝、烧杯、水、待测盐水。 （1）实验步骤： ①在竹筷的一端缠上适量的细铅丝，制成简易密度计； ②用刻度尺测出竹筷的长度L； ③把密度计放入盛水的烧杯中，静止后用刻度尺测出竹筷露出液面的长度h1。 ④小玲接下来的操作是：___________。 （2）把密度计从水中拿出再放到盐水中，受到的浮力的大小将______； （3）密度计是利用_________条件工作的。被测液体的密度越大，密度计排开液体的体积______（填“越大”或“越小”） （4）用测得的物理量符号表示盐水密度的表达式：ρ盐水=_____（不计铅丝体积） 漂浮 越小 不变 见解析 典例剖析 一、微型密度计的设计与制作 （1）把密度计放入盛盐水的烧杯中，静止后用刻度尺测出液面上竹筷的长度h2。 （2）密度计在水中和盐水中均处于漂浮状态，浮力与重力相等，因此密度计在水中与在盐水中所受的浮力相等。 （3）密度计在液体中处于漂浮状态，浮力与重力相等且不变，根据 F浮=ρ液gV排，当液体密度越大时，排开液体的体积越小。 （4）在水中时 ） 在盐水中时） 因为浮力相等，所以 即盐水密度为 （2）小华用另一根长度相同且较细的吸管制作了等质量的密度计，如图乙，直接将小明的刻度线和相应密度值标在自己制作的密度计上，若用小华的密度计来测量液体密度，测量值比真实值偏 。 典例剖析 一、微型密度计的设计与制作 【例题2】如图甲是小明用粗细均匀吸管制成的简易密度计。 （1）竖直漂浮在水中时，水面位于图中A 处，图中AB间距离为10cm，则A 处应标为 g/cm3，将该密度计漂浮在酒精中，所受的浮力 于在水中所受的浮力，它浸入酒精中的深度为 cm；（酒精密度为0.8g/cm3） 12.5 等于 1 小 典例剖析 一、微型密度计的设计与制作 （1）将密度计放入水中，A处与水面相平，故说明此时密度计在A处显示的密度值应该为水的密度，A处应标为1g/cm。 密度计漂浮在水中和酒精中，所受浮力大小等于其重力大小，由于密度计质量不变，则其在酒精中所受浮力等于在水中受到的浮力， 由此可得 ρ水gh水S=ρ酒精gh酒精S 故 （2）小华的密度计较细，等质量较细的密度计，横截面积小，漂浮在液体中受到的浮力不变，排开液体的体积不变，则放在液体中时，浸入液体中的深度应该大一些，若现直接按小明的刻度线标注，测量值比真实值偏小。 Lavf59.27.100 $$