第1节 浮力（大单元教学课件）物理人教版2024八年级下册

第十章 浮力 第一节 浮力 【大单元教学】2024-2025学年八年级物理下册同步备课系列（人教版2024） 1. 通过实验，认识浮力，知道浮力的方向是竖直向上的. 2. 探究并了解浮力的大小与物体浸在液体中的体积和液体的密度有关； 3. 了解浮力产生的原因，知道测量浮力的方法. 学习目标 情境导入 第1节 浮力 死海，一个独特的自然奇观，位于约旦河谷，因其极高的盐度而闻名于世。在死海里游泳的人，竟能自由畅游,即使是不会游泳的人,也总是浮在水面上,不用担心会被淹死。 思考：死海里的人为什么会浮在水面上？ 本节课，我们来学习人浮在海绵上的原因——浮力。 【视频欣赏】 知识点1：浮力 1. 现象探究 知识点1：浮力 现象 水中的木块 原因 气球放飞后，飞向高空 在空气中的氢气球受到空气对其向上托举的力 气球 现象 原因 按在水中的木块，松手后，木块上浮 浸在水中的木头受到水向上的托力 1. 现象探究 知识点1：浮力 现象 原因 轮船漂浮在海面上 漂浮于海面的轮船，承受着海水对其有向上的托力。 现象 原因 在水中搬石头感觉轻一点 浸在水中的石头受到水对其向上托的力 海面上的轮船 搬水中的石头 2. 浮力的定义 一切浸在液体（或气体）中的物体均受到液体（或气体）对其有一个竖直向上的力，这个力就叫做浮力。 归纳总结 知识点1：浮力 浸没在液体或气体中的物体会受到液体或气体对其有向上托的力。 “浸在”包括“部分浸入”和“全部浸入（即浸没）”两种情况，也就是说浸没在液体内部和浮在液体表面的物体都受到浮力的作用。 知识点1：浮力 【例1】如图所示情景中没有受到浮力的物体是（　　） A．  遨游的“天宫一号” B．航行的“辽宁号” C．下潜的“蛟龙号”  D. 上升的热气球 D．空中上升的热气球，由于受到空气的浮力而升空，故D不符合题意。 C．下潜的“蛟龙号”在水中尽管下沉，但仍然受到浮力，故C不符合题意； B．浮力是浸在液体（或气体）中的物体受到液体（或气体）向上托起的力，航行的“辽宁号”受到水的向上托起的力，即受到浮力，故B不符合题意； 【详解】A．太空中没有空气，所以太空中遨游的“天宫一号”没有受到浮力，故A符合题意； A 知识点1：浮力 3. 浮力的方向： 无论物体的形状如何、是否运动，也无论液体（静止的液体）如何放置，浸在液体中的物体受到的浮力的方向总是竖直向上的。 F浮 F浮 竖直向上 （1）浮力的施力物体：液体（或气体）。 （2）浮力的受力物体：浸在液体（或气体）中的物体。 4. 浮力的施力物体与施力物体 【视频演示】 步骤1：在弹簧测力计下悬挂一个铝块，读出测力计的示数F1 ，即铝块的重力为 G1=G=1N G1=1N 知识点1：浮力 5. 实验：测量浸没在水中铝块受到的浮力 G1 G F1=G 力学分析 对铝块受力分析，利用二力平衡，得：G1=G G2 知识点1：浮力 弹簧测力计示数变小，则说明浸没在水中的铝块受到了水的浮力作用。 步骤2：把铝块浸没在水中，发现弹簧测力计的示数为 G2=1.4N G G2+F浮=G 力学分析 对铝块受力分析，利用力的平衡，得：G2+F浮=G F浮 G2=0.6N 知识点1：浮力 步骤3：改变铝块浸入水中的深度，看看示数是否发生变化 。 与步骤2 相比，弹簧秤的示数没有发生变化，则说明浮力的大小与浸在液体中的深度无关。 G2=0.6N 知识点1：浮力 实验结论： （1）浸没在水中的铝块受到了浮力的作用，浮力的大小等于前后两次弹簧测力计示数之差。 （2）浸没在水中的铝块所受浮力的大小,跟铝块所达到的深度没有关系。 知识点1：浮力 【视频讲解：测量铝块浸没在水中所受到的浮力】 知识点1：浮力 浮力的测量方法——称重法 将物体浸在液体中静止时，对物体进行受力分析，如图乙所示，弹簧测力计拉力为F示，物体重力为G，则F浮=G-F示。因此，只要测出物体的重力G和物体浸在液体中时弹簧测力计的示数F´，即可由F浮=G-F示，可求出物体在液体中时所受浮力的大小。 G F示 G 甲图 乙图 知识点1：浮力 【例2】一重为6N的物体挂在弹簧测力计下，将它全部浸没在酒精中时，测力计示数是如图所示，则物体受到的浮力是      N，浮力的方向       。 【详解】[1]由图可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，弹簧测力计的示数为3.8N，即物体此时受到的拉力为3.8N，根据称重法可知物块受到的浮力 竖直向上 2.2 知识点2：浮力产生的原因 知识点2：浮力产生的原因 我们以浸在液体中的长方体为研究对象探究浮力产生的原因。浸没在液体中的长方体的六个面分别受到液体对其的压力。 1. 探究：浮力产生的原因 F1 F2 F浮=F向上-F向下 【总结归纳】浮力产生的原因：液体（或气体）对物体向上、向下压力差产生的，即：F浮=F向上-F向下=F下表面-F上表面 F浮=F下表面-F上表面 【例3】如图所示，一个长方体浸没在水中，其上表面受到水的压力为4N，下表面受到的压力为7N，则长方体受到水的浮力为（　　） A．3N B．4N C．7N D．11N 知识点2：浮力产生的原因 【详解】长方体受到水的浮力为 F浮＝F下表面﹣F上表面＝7N﹣4N＝3N 故A符合题意，BCD不符合题意。 A 知识点2：浮力产生的原因 2. 两种特殊情况下浮力的计算 （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， 与杯底紧密接触 F浮=0 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 F浮=F向上 例如：桥墩、拦河坝等，它们的下部跟河床紧密黏合，下表面没有水，向上的压力为零，不具备浮力产生的条件，所以物体不受到浮力。 根据浮力产生的原因，如果物体下表面没有水存在，就没有向上的压力，所以便不会产生浮力。 知识点2：浮力产生的原因 知识点2：浮力产生的原因 【例4】如图所示，洗手盆底部的出水口寒着橡胶制成的水堵头，则正确的是（　　） A．水堵头不受水的压力作用，但受到水的浮力作用 B．水堵头不受水的压力作用，也不受水的浮力作用 C．水堵头受水的压力作用，不受水的浮力作用 D．此时水堵头受到非平衡力的作用 【详解】ABC．洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头，受到水向下的压力，但水堵头的下表面没有水，没有受到水向上的压力，所以水堵头不受浮力，故AB错误，C正确； D．水堵头静止，处于平衡状态，所以此时水堵头受到平衡力的作用，故D错误。 C 知识点2：浮力产生的原因 【例5】如图所示，Q为一铜制零件，其上部为边长L=0.3m的立方体，下部为边长l=0.2m的立方体，Q的下表面与容器底面完全粘合，且水面正好与Q的上表面相平，则容器底部所受压强为           Pa，零件受到的浮力为          N。 150  5×103      [2]因为下部立方体的下表面与容器底面完全粘合，所以水没有产生向上的压力；上部立方体的下表面积的一部分（与水接触）受到向上的压力，所以 上部立方体的下表面受到的压强 p=ρgh＇=ρgL=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3000Pa 水面正好与Q的上表面相平，则零件上表面没有受到水向下的压力，由浮力产生的原因可知该零件受到的浮力为 F浮=F向上=pS=3000Pa×0.05m2=150N 【详解】[1]容器的水平高度为h=L+l=0.3m+0.2m=0.5m 容器底部所受压强为 知识点3：浮力大小的决定因素 浮力产生的原因我们知道了，那么浮力的大小跟哪些因素有关？ 日常的生活经验能使我们对浮力大小的因素产生很多猜想…… 知识点3：浮力大小的决定因素 经验1:用手把一个拧紧盖子的空矿泉水瓶压入水中，矿泉水瓶浸入的体积越大越费力 猜想1:浮力的大小与物体浸在液体中的体积有关 经验2:鸡蛋在纯水中会下沉，在浓盐水中却能漂浮 猜想2:浮力的大小与液体的密度有关. 经验3:木头在水中漂浮，铁块却在水中下沉. 猜想3:浮力的大小与浸在液体中的物体的密度有关。 实验思路： 根据以上猜想，浮力的大小可能与浸在液体中物体的体积、液体的密度、物体的密度等因素有关。运用控制变量法,保持其他因素不变，逐次探究浮力的大小与每一个因素的关系。 知识点3：浮力大小的决定因素 圆柱体 弹簧测力计 实验器材： 弹簧测力计、圆柱体、酒精、水、盐水、体积相等的铝块与铁块等。 铝块 铁块 知识点3：浮力大小的决定因素 （1）探究浮力大小与物体浸没的深度的关系 把弹簧测力计悬挂的铝块缓慢浸没水中，并分别停在不同的深度，观察并记录弹簧测力计的示数。 1.2N 1.8N 1.2N 在空气中 1.2N 知识点3：浮力大小的决定因素 实验过程： 浸没在液体 中的深度h 较浅 较深 更深 重力G / N 1.8 1.8 1.8 弹簧测力计 示数F/ N 1.2 1.2 1.2 浮力F浮/ N 记录数据，计算浮力: 0.6 0.6 0.6 实验结论 浮力的大小跟物体浸没液体中的深度无关。 归纳实验结论 知识点3：浮力大小的决定因素 (2)探究浮力大小与物体浸在液体中的体积的关系 部分浸入 大部分浸入 完全浸入 在空气中 用弹簧测力计提着柱状物体缓慢浸入水中，逐渐增大浸在水中的体积，读取弹簧测力计的示数并记录。 1.8N 1.4N 1.1N 1.6N 知识点3：浮力大小的决定因素 30 物体浸在液体 中的体积V 较小 较大 浸没 重力G / N 1.8 1.8 1.8 弹簧测力计 示数F/ N 1.6 1.4 1.1 浮力F浮/ N 记录数据，计算浮力: 0.2 0.4 0.7 浮力的大小跟物体浸在液体的体积有关，同种液体，物体浸在液体中的体积越大，浮力越大。 实验结论 知识点3：浮力大小的决定因素 (3)探究浮力大小与液体密度的关系 酒精 水 把悬挂在弹簧测力计下的物块先后浸没在酒精、水、盐水中，观察并记录弹簧测力计的示数。 1.2N 0.9N 1.1N 1.8N 知识点3：浮力大小的决定因素 液体种类 酒精 水 盐水 重力G / N 1.8 1.8 1.8 弹簧测力计 示数F/ N 1.2 1.1 0.9 浮力F浮/ N 记录数据，计算浮力: 0.6 0.7 0.9 浮力的大小跟液体的密度有关，在浸入液体的体积相同时，液体的密度越大，浮力越大。 实验结论 知识点3：浮力大小的决定因素 （4）探究浮力大小与物体密度的关系 把体积相等的铝块、铁块悬挂在弹簧测力计下端，分别浸没在水中，观察并记录弹簧测力计的示数。 空气中 铝块 1.6N 水 铝块 0.6N 空气中 4.8N 铁块 水 3.8N 铁块 知识点3：浮力大小的决定因素 固体种类 铝块 铁块 重力G / N 1.6 4.8 弹簧测力计示数F/ N 0.6 3.8 浮力F浮/ N 记录数据，计算浮力: 1.0 1.0 物体的密度不同、体积相同，浸没在同一液体中，两种情况下弹簧测力计的示数差相等，即浮力相等。 浮力的大小跟固体的密度无关，在浸入同种液体的体积相同时，所受浮力相等。 实验结论 知识点3：浮力大小的决定因素 知识点3：浮力大小的决定因素 【视频演示：探究浮力的大小跟那些因素有关】 液体的密度ρ液 决定浮力F浮大小的因素 浸在液体的体积V浸 物体在液体中所受的浮力大小，跟它浸在液体中的体积有关、跟液体的密度有关。 物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大，浮力就越大。 实验 结论 知识点3：浮力大小的决定因素 知识点3：浮力大小的决定因素 【例6】在探究“浮力的大小与什么因素有关”的实验中，张亮同学的实验步骤如图所示（水的密度为1.0×103kg/m3，g取10N/kg）。 （1）金属块在步骤B中受到的浮力为 N； （2）通过步骤B和C可以探究浮力的大小与 的关系，通过步骤C和D可以发现浮力的大小与物体浸没的深度 （选填“有关”或“无关”）； F浮＝G－F＝8N﹣7N＝1N 1 浸入液体的体积 无关 知识点3：浮力大小的决定因素 （3）若步骤B中挂钩下的细线突然断了，金属块在下沉过程中，所受浮力将______ （选填“不变”“变大”“先不变后变大”或“先变大后不变”）。 （4）张亮根据此实验数据还测出了该金属块的密度为 kg/m3。 不变 金属块完全浸没在水中时受到的浮力为F浮'＝G﹣F'＝8N﹣6N＝2N 金属块的体积 金属块的密度 浮力的概念 影响因素 称重法测浮力 液体的 越大，浮力越大 产生的原因 浮力的测量 物体上、下表面存在 浸在液体（或气体）中的物体受到 的力，这个力叫做浮力. 浸入液体的 越大，浮力越大 浮力 竖直向上 压力差 F浮=G-F示 体积 密度 课堂小结 C 课堂练习 1．下图情景中没有受到浮力的物体是（　　） A. 水面航行的辽宁舰 C．浸在水中的桥墩 D. 空中飞行的飞艇 B. 安逸地浮在水面的天鹅 浸在水中的桥墩由于底面埋在淤泥下，没有与水接触，因此桥墩没有受到水对其向上的压力，根据浮力产生的原因可知桥墩不受浮力作用，故C符合题意 2．如下图所示，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物体一定受浮力作用 B．B物体一定受浮力作用 C．C部分一定受浮力作用 D．D部分一定受浮力作用 C 课堂练习 D．由图可知，D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D物体上下表面没有产生压力差，故D物体不受浮力的作用，故D错误，符合题意。 C．由图可知，水对C物体上下表面产生了向上的压力差，故C物体受浮力的作用，故C正确，不符合题意； B．由图可知，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物体上下表面产生了向上的压力差，故B物体也受浮力的作用，故B正确，不符合题意； 【详解】A．由图可知，水对A物体上下表面产生了向上的压力差，故A物体一定受浮力的作用，故A正确，不符合题意； 3．如图所示的甲、乙、丙三个物体，底部均与容器底紧密接触。若向容器内缓慢注水，则（　　） A．甲、乙、丙均未受到浮力 B．甲物体受到浮力 C．乙物体受到浮力 D．甲、乙、丙均受到浮力 C 课堂练习 【详解】甲物体为上小下大，底部均与容器底密切接触，所以下表面没有受到水竖直向上的压力，根据浮力的产生原因可知，甲物体没有受到的浮力作用；乙物体上大下小，物体下表面跟容器的底部紧密接触，没有受到水竖直向上的压力，所以乙物体的中间竖直的部分没有受到浮力的作用，但水对乙物体的侧面产生向上的压力，所以根据浮力的产生原因可知，乙物体的侧面部分受到浮力的作用；丙物体为长方体，下表面跟容器的底部紧密接触，所以，长方体的下表面没有受到水竖直向上的压力，根据浮力的产生的原因可知，丙物体没有受到的浮力作用，故C符合题意，ABD不符合题意。 4．如图所示，用细绳将一个物体系在容器底部。若物体所受浮力为6N，上表面受到水向下的压力为7N，则物体下表面受到水向上的压力为（　　） A．4N B．6N C．13N D．7N C 课堂练习 【详解】根据浮力产生的原因：F浮=F向上﹣F向下 则物体下表面受到水向上的压力为F向上=F浮+F向下=6N+7N=13N 5．如图所示，重为7牛的金属块A静止在水面下，弹簧测力计的示数为4牛，则金属块A所受浮力为 牛。剪断连接金属块的细线，金属块下沉过程中，其上表面受到水的压强将 ，水对金属块向上、向下的压力差将 。（后两空选填“变大”“变小”“不变”） 3 课堂练习 变大 不变 [2]剪断连接金属块的细线，金属块下沉，金属块上表面浸在水中的深度h变大，根据可知，其上表面受到水的压强变大。 【详解】[1]金属块静止在水面下，根据称重法可知，金属块受到的浮力为 [3]金属块下沉时，金属块排开水的体积不变，根据阿基米德原理可知，金属块受到的浮力大小不变，由浮力产生的原因 可知，物体受到向上和向下的压力差将不变。 9 课堂练习 6．浸没在水中的物体，受到水对它向上、向下的压力分别为15牛、6牛，其受到浮力的大小为 牛。增大物体在水中的深度，水对物体向上的压力将 ，物体受到向上和向下的压力差将 （后两空均选填“变大”“不变”或“变小”）。 [3]因为物体浸没在水中，排开液体的体积不变，根据，液体密度和g不变，V排不变，所以浮力大小不变，即物体受到向上和向下的压力差不变。 变大 不变 [2]根据液体压强公式，当增大物体在水中的深度时，液体密度和g不变，深度h增大，所以水对物体向上的压强增大，而物体在水中某一位置的受力面积不变，根据，可知水对物体向上的压力将变大。 【详解】[1]根据浮力产生的原因：浸在液体中的物体受到向上和向下的压力差就是浮力。已知物体受到水向上的压力为15牛，向下的压力为6牛，那么浮力 6 课堂练习 7．如图甲所示，烧杯中盛有水，将悬挂在弹簧测力计下的圆柱体从水面上方缓慢浸入水中，弹簧测力计示数F与圆柱体下表面下降高度h的关系如图乙所示。该圆柱体完全浸没在水中时受到的浮力大小为____N。 【详解】由图乙可知，圆柱体在空中时弹簧测力计的示数F=9N，由二力平衡条件可知，圆柱体的重力G=F=9N 圆柱体浸没时弹簧测力计的示数F′=3N，由称重法可得，该圆柱体浸没在水中时受到的浮力F浮=G-F′=9N-3N=6N 8．小浦用一个弹簧测力计竖直悬空拉着一个物体，此时弹簧测力计的示数为3N。他将物体浸没在水中，此时弹簧测力计的示数变为2N，则浮力的大小是 N，方向为 。 竖直向上 课堂练习 【详解】[1][2]由题意可知，物体的重力为3N，将物体浸没在水中，此时弹簧测力计的示数变为2N，物体受到竖直向上的浮力，由称重法可知，浮力的大小 1 8 课堂练习 9．如图所示，用细杆将重为3N的正方体小木块压入水中并保持静止，此木块上表面受到水的压力为7N，下表面受到水的压力为15N，则木块受到浮力大小是 N，浮力的方向是 ，细杆对木块的压力大小是 N。 【详解】[1][2]木块受到浮力的方向是竖直向上的；浸没水中木块受到的浮力等于上、下两个表面的压力差，即F浮=F下－F上=15N-7N=8N [3]木块处于静止状态，木块受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力、竖直向下的细杆的压力的作用，木块受力平衡，则细杆对木块的压力大小为F=F浮－G=8N-3N=5N 竖直向上 5 课堂练习 10．【探究名称】探究浮力大小与哪些因素有关。 【证据】实验小组同学先后按照下图所示的步骤进行探究。 【解释】 (1)从图中可知，物块的重力为 N； (2)比较D和E可以得出结论：浮力大小与 有关； 4.8 液体密度 (3)比较 和 可以得出结论：当物块完全浸没后，浮力大小与物块所处深度无关； C D 【交流】 (4)本实验采用的研究方法是 ； (5)根据图中数据可计算出：①物块完全浸没于水中时所受的浮力为 N；②物块的密度为 。（，g取10N/kg） 课堂练习 控制变量法 0.6 （5）[1]由A、C两图可知，物块完全浸没于水中所受浮力为 [2]物体的质量为 物体浸没后排开液体的体积等于物体的体积，则物体的体积为 物块的密度为 课后作业 作业 内容 同步作业 完成课后“练习与应用”作业 自主安排 配套同步分层作业 52 2025 Thank you for watching! 谢谢观看 $$