专题02 浮力（期中复习课件）八年级物理下学期新教材沪科版（五四学制）

沪科版（五·四学制） 八年级下学期 期中考点大串讲 专题02 浮力 01 02 03 04 05 CONTENTS 浮沉的条件及应用 浮力 阿基米德原理 PART ONE 浮力 G F浮 浸在液体或气体中的物体受到的向上的力， 称为浮力。 浮力的方向：竖直向上 浮力的施力物体：液体或气体 归纳 当乒乓球静止于水面时,浮力和重力是一对平衡力,由二力平衡的条件可知,浮力的方向与重力的方向相反,即浮力的方向竖直向上. 1、液体内部存在压强，而且深度不同，其压强不同。 2、浸没在液体中的长方体两个相对的侧面所受液体的压力相互平衡，对物体水平方向的受力没有影响。 3、长方体下表面处于更深的位置，上、下表面的受力面积相同，所以，液体对长方体向上的压力F₂大于液体对它向下的压力F1。 4、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，这就是浮力产生的原因。 在游泳池中，人们站在水里慢慢下蹲至即将被浸没的过程中，池底对脚的支持力会减小。 F浮=F2–F1 浮力产生的原因 5、对于漂浮在水面的物体，上表面不受水的压力，下表面受到水向上的压力，物体受到的水的作用力向上。航空母舰受到巨大的重力却能浮于水面，这与它受到水对其向上的作用力有关。F浮=F2–0 如图所示，取一个塑料矿泉水瓶， 用剪刀剪去底部。将瓶口朝下，放入一个乒乓球，同时向瓶中缓慢注水，发现有少量水从乒乓球与瓶口的缝隙漏出，乒乓球不会上浮；拧上瓶盖，乒乓球会上浮。解释你观察到的现象。 通过上述实验发现，当乒乓球下方的水不断漏出时，尽管乒乓球浸在水中，但下表面并不受到水对它向上的压力，所以不会形成水对乒乓球的浮力，乒乓球无法上浮。 此实验证明了浮力产生的原因是浸没在液体中的物体，其上下表面受到的压力差产生的。同时，也说明了如果浸在液体中的物体下表面如果不受液体的压力，该物体就不会受到浮力的作用。 想一想：浸在液体中的物体都会受到浮力吗？ 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。 与杯底紧密接触 F浮=0 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。 图示 受力面 深度 压强 压力 原因   前、后 相等 相等 F前=F后,二者是 一对平衡力 液体(或气体) 对浸在其中的 物体产生的向 上的压力差 左、右 相等 相等 F左=F右,二者是 一对平衡力 上、下 h上<h下 p上<p下 F上<F下,F浮=F下-F上 浮力产生的原因深入分析 如图 7-1-6 所示，在弹簧测力计下悬挂金属块 A，此时弹簧测力计示数 F1 等于金属块 A 受到的重力大小；将金属块 A 浸没在水中，弹簧测力计示数为 F2 。比较 F1 与 F2 。 称重法测浮力 由上述实验可以看出，物体浸没在水中后， 弹簧测力计示数变小，说明物体受到浮力。根据物体的平衡条件，物体受到的竖直向下的重力大小 G 应该等于竖直向上的浮力大小 F浮和弹簧测 力计对物体的拉力大小F2 之和，即 G = F2 + F浮， 又因为重力大小与F1相等，所以浮力F浮 = F1-F2。 浸入 浸没 浸在 概念分析—浸没与浸在 将漂浮在水面的泡沫塑料缓慢压入水中，泡沫塑料浸入水中的体积增大,感到越来越费力，表明泡沫塑料受到的浮力增大。与水相比，盐水密度更大，鸡蛋能浮在盐水中，表明鸡蛋在盐水受到的浮力更大。根据对以上现象的观察和思考，影响浮力大小的因素可能是物体浸入液体中的体积及液体的密度。 探究浮力大小与哪些因素有关 提出问题 器材 现有以下实验器材供选用： 水、浓盐水、容器、金属块、弹簧测力计、天平、刻度尺。本实验无需使用的器材是天平 。 搜集证据 方案 ①图 7-1-7（a）（b）表示探究浮力大小是否和浸入液体中的体积有关的大致过程。根据图 7-1-7（a）（b），写出相应的探究方案。 实验方案①：用弹簧测力计挂着金属块从空气中缓慢地浸入液体中，直至全部浸没，观察弹簧测力计的示数变化。 现象：弹簧测力计的示数逐渐增大（从金属块底部浸入液体开始） ②图 7-1-7（b ）（c）表示探究浮力大小是否和浸入液体中的深度有关的大致过程。根据图 7-1-7（b ）（c）写出相应的探究方案。 实验方案②：在实验方案①的基础上，继续向下移动，在没有触碰到杯底前，观察弹簧测力计的示数变化。 现象：弹簧测力计的示数不变 ③图 7-1-7（c）（d）表示探究浮力大小是否和液体的密度有关的大致过程。根据图 7-1-7（c）（d），写出相应的探究方案。 实验方案③：将杯中的水更换为食盐水，重复实验方案①、②的步骤观察弹簧测力计的示数变化。 现象：从金属块底部浸入液体开始，弹簧测力计的示数逐渐增大，且变化量比实验方案①大；后面完全浸没也是随着深度的增大，弹簧测力计的示数不变。 记录 根据以上方案，所观察到的现象是如上所述。 分析 根据实验现象，影响浮力大小的因素是物体浸入液体中的体积和液体的密度。   结论 由上述实验现象的记录可得，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。 作出解释 PART TWO 阿基米德原理 将物体浸入一杯水中，杯中水面会上升，如 果这杯水原先是满的，水就会溢出，显然，物体浸入水中的体积即物体排开水的体积。液体密度一定时，物体排开液体的体积越大，排开液体的重力越大。因此，浸入液体的物体所受浮力的大小与排开液体的重力大小可能有关。 如图 7-2-2 所示，在溢水杯中盛入适量的水，使水面与出水口相平，在杯中放入一个物体，物体排开的水就会从出水口流出到烧杯中，烧杯中的水的重力即为物体排开水的重力。 如图 7-2-3 所示，往溢水杯中注满水。用力传感器 A 悬挂一物体，用另一力传感器 B 悬挂杯子。将物体逐渐浸入到溢水杯中， 观察力传感器 A 与 B 示数的变化， 猜想浮力大小与排开水的重力的关系。 阿基米德原理 1.内容：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的重力大小。 阿基米德 2.公式： F浮=G排 3.适用范围：液体和气体 4.对原理的理解: ①物体“浸在液体里”包括“全部浸入（即浸没）”（V排=V浸=V物）和“部分浸入”（V排=V浸<V物）两种情况。 ②浮力的大小等于被物体排开的液体受到的重力。 F浮=G排=m排g= ρ液 g V排 ③阿基米德原理表明，浮力大小只和 ρ液 、V排有关，与物体的形状、密度、浸没在液体中的深度及物体在液体中是漂浮、悬浮、沉在水底、还是运动等因素无关。 r液——液体的密度； (单位：kg/m3) V排——物体排开的液体的体积；(单位：m3) 我们也可以从浮力的本质出发，推导出阿基米德原理。如图 7-2-5 所示，在密度为 ρ液的液体中悬吊一个底面积为 S、高度为 h 的长方体，长方体上表面距水面 h1 ，下表面距水面 h2。 液体对长方体上、下两个表面的压力差就是物体所受浮力。即 PART THREE 浮沉的条件及应用 F浮 G 上浮 上浮：F浮＞G 悬浮：F浮= G 下沉：F浮＜G 漂浮是上浮的最终状态：F浮=G 沉底是下沉的最终状态： F浮+N支=G F浮 G 沉底 N支 F浮 G 悬浮 F浮 G 漂浮 F浮 G 下沉 最终 最终 1、浮力与重力的关系 受力情况 所处状态 备注 F浮= G 漂浮 V物＞V排 悬浮 V物=V排 F浮＞ G 上浮 直至露出水面，浮力逐渐减小，最终变为漂浮 F浮＜G 下沉 下沉至容器底部 小结 大量实验表明： 浸没在液体中的物体受到重力和浮力作用： 如果浮力大小大于重力大小，物体上浮； 如果浮力和重力大小相等，二力平衡，物体悬浮在液体中； 如果浮力大小小于重力大小，物体下沉。 漂浮于液面的物体，处于平衡状态，其浮力和重力大小相等。 物体的浮沉条件 物体的浮沉条件 图解 物体的浮沉条件 取一枚新鲜鸡蛋,放在清水中观察它在水中沉浮的情况.向水中慢慢加些盐,并轻轻搅拌,观察到鸡蛋怎样运动？如果再加些清水,又会发生什么现象？ 浓盐水 水 现象：鸡蛋放在清水中先是沉底；加盐后，鸡蛋上浮直至漂浮在水面上；再加清水后，鸡蛋又下沉直至沉底。 分析：鸡蛋受到的重力不变。根据阿基米德原理ρ液变大，浮力变大了，鸡蛋的状态会发生变化。 演示实验：盐水浮鸡蛋 视频演示 F浮＞G 2、物体密度与液体密度间的关系 浮力：F浮= ρ液gV排 重力：G = ρ物gV物 根据浮沉条件进行比较： 上浮：ρ液＞ρ物 悬浮：ρ液= ρ物 下沉：ρ液＜ρ物 F浮＜G F浮= G 漂浮：Ρ液＞ ρ物 沉底：Ρ液＜ ρ物 浸没： V排= V物 (1)相同点：都是静止的平衡状态，受力特点相同：F浮＝G物． (2)不同点： ①悬浮是物体完全浸没在液体中。 V排＝V物；对于实心物体： ρ物＝ρ液。 ②漂浮是部分浸没，V排<V物。 对于实心物体： ρ物<ρ液。 漂浮：F浮＝G 悬浮：F浮＝G 3.悬浮和漂浮的比较： 装有适量水的小玻璃瓶瓶口朝下，漂浮在矿泉水瓶内的水中，矿泉水瓶内留有少量空气，拧紧瓶盖使其密封。小玻璃瓶（含瓶内的水和空气）称为浮沉子 （图 7-3-3 ）。 浮沉条件的应用 挤压矿泉水瓶，观察浮沉子的浮沉情况。 挤压矿泉水瓶，水进入小玻璃瓶，浮沉子下 沉；松手后，水排出小玻璃瓶，浮沉子上浮。 潜水艇的浮潜原理与浮沉子类似。 图7-3-4 是潜水艇的横截面示意图，潜水艇的内舱与外壳之间有一个水舱，水舱通过阀门与外界相连。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；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。潜水艇通过这个方法改变自身所受的重力，实现在水中的浮潜。 载人潜水器“奋斗者号”（图 7-3-1 ）配有 4 块压载铁，总质量约 2 t。入水时，由于重力大小大于浮力大小，“奋斗者号”下沉。当“奋斗 者号”完成作业时，它会释放压载铁开始上浮。 万一“奋斗者号”失去动力，压载铁会自动脱离，使“奋斗者号”上浮以避免危险。 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。 感谢观看 THANK YOU FOR WATCHING $$