内容正文:
2025-2026学年沪科版八年级物理
《第九章浮力第一节认识浮力》精品讲义
(
一.学习
目标
1.知道浮力的定义,能准确说出浮力的方向。会用弹簧测力计测量物体受到的浮力大小。
理解浮力产生的原因。
2.通过实验探究,体验浮力的存在,培养观察和分析实验现象的能力。借助受力分析,推导浮力的测量方法,提升逻辑推理能力。
3.感受浮力在生活中的应用,激发对物理现象的探究兴趣。培养合作探究、实事求是的科学态度。
4.建立
“
从现象到本质
”
的思维模式,通过实验归纳浮力的特点。运用受力分析的方法解决浮力相关问题,形成严谨的物理思维。
)
(
二.重点难点
1.重点
(1)浮力的概念和方向。
(2)用弹簧测力计测量浮力的方法(称重法)。
2.难点
(1)浮力产生的原因(液体对物体上下表面的压力差)。
(2)对称重法测浮力的原理理解和实际应用。
)
三.课前预习
1.浸在液体或气体中的物体,受到液体或气体对它____的力,这个力叫做浮力,浮力的方向总是__________的。
【答案】:向上;竖直向上
2.用弹簧测力计测浮力时,先测出物体在空气中的重力G,再将物体浸入液体中,读出测力计的示数F示,则物体受到的浮力F浮 =_________。
【答案】:G - F示
3.浮力产生的原因是液体对物体上下表面的_________,即F浮= F向上 - F向下。
【答案】:压力差
4.不仅液体能产生浮力,______也能产生浮力,例如氢气球升空就是受到了空气的浮力。
【答案】:气体
四.课堂探秘
万吨巨轮在水中为什么不下沉(图9-1)?热气球为什么能腾空而起?
这些现象都与浮力有关。那么,什么是浮力?浮力产生的原因是什么?让我们一起学习相关内容。
(一)什么是浮力
1.探究:浮力的存在
(1)实验操作:
①将乒乓球放入水中,观察乒乓球的浮沉状态;
②用手将石块压入水中,感受手对石块的作用力;
③用弹簧测力计悬挂铁块,先测铁块重力,再将铁块浸入水中,观察测力计示数变化。
(2)现象分析:
①乒乓球浮在水面,说明受到向上的力;
②压石块时手感受到向下的阻力,说明水对石块有向上的力;
③铁块浸入水中后,测力计示数变小,说明铁块受到向上的浮力。
【结论】:浸在液体中的物体都会受到液体对它竖直向上的浮力。
2.浮力的定义
(1)定义:浸在液体或气体中的物体受到液体或气体对它竖直向上的力,这个力叫做浮力。
(2)理解:
①浮力的施力物体是液体或气体,受力物体是浸在其中的物体。
②无论物体是漂浮、悬浮还是下沉,只要浸在液体或气体中(部分浸入或完全浸入),都会受到浮力(只有物体与容器底部紧密接触,下表面不受液体压力时除外)。
③气体也能产生浮力,比如氢气球升空、热气球漂浮,都是受到了空气的浮力。
3.浮力的方向
(1)探究:浮力的方向
①用两个橡皮碗、细线、乒乓球和盛水大烧杯,做成如下图所示装置:
乒乓球因受浮力而向上拉细线,故细线应该显示浮力方向,浮力是什么方向呢?答:竖直向上。
②将装置倾斜,如下图:
【结论】:浮力方向竖直向上,跟重力方向相反。
(2)理解:
①“竖直向上”是指与水平面垂直向上,并非垂直于物体表面,比如斜放入水中的木块,浮力依然竖直向上,而非垂直于木块的表面。
②浮力的方向与物体所受重力的方向(竖直向下)相反,因此浸在液体中的物体,弹簧测力计的示数会比在空气中小,就是因为浮力抵消了一部分重力。
(二)称重法探究浮力
1.探究液体的浮力
如图所示,在弹簧测力计下悬挂石块,读出弹簧测力计的示数。把石块浸入水中,观察弹簧测力计的示数是如何变化的。用手托起石块,再次观察弹簧测力计示数的变化。
为什么石块浸入水中和被手托起时,弹簧测力计示数会有变化?思考水和手对石块产生了什么作用。
【解析】(1)弹簧测力计示数变化情况:
①石块浸入水中时:弹簧测力计的示数变小;
②用手托起石块时:弹簧测力计的示数也变小。
(2)示数变化的原因及力的作用分析:
①石块浸入水中时,石块浸在水中,会受到水对它竖直向上的浮力,浮力抵消了一部分石块的重力,因此弹簧测力计对石块的拉力减小,示数变小。
水对石块的作用:施加了浮力(本质是水对石块上下表面的压力差)。
②用手托起石块时,手对石块施加了竖直向上的托力,托力同样抵消了一部分石块的重力,弹簧测力计的拉力随之减小,示数变小。手对石块的作用:施加了向上的托力。
总结:水的浮力和手的托力都能抵消石块的部分重力,使弹簧测力计的拉力减小,因此示数都会变小。
2.探究空气的浮力
将充足气的篮球和套有气针的气球一起挂于杆左端,调整杆右端钧码的悬挂位置,使杆处于水平平衡状态。然后将气针头插入篮球的气门内,气球随即膨胀,杆逐渐发生倾斜。这是为什么?
【解析】(1)初始状态:充足量气的篮球和套有气球的气球一起挂于杠杆左端,调整钩码位置后杠杆水平,说明此时杠杆左右两端的力矩(力×力臂) 平衡。
(2)气球膨胀后:将气针插入篮球气门,篮球内的气体进入气球,气球体积变大,排开空气的体积随之增大。根据阿基米德原理,气球受到的空气浮力会增大。
(3)杠杆失衡:杠杆左端受到的向下的拉力等于篮球与气球的总重力减去它们受到的空气浮力,浮力增大后,左端向下的拉力减小,左端力矩变小,而右端钩码的力矩不变,因此杠杆左端会上翘,杆逐渐发生倾斜。
简单来说:气球膨胀后排开空气的体积变大,受到的空气浮力增大,使杠杆左端的向下拉力减小,导致杠杆失去平衡而倾斜。
(三)浮力产生的原因
浮力产生的原因是什么呢?
如图所示,一个立方体浸没(全部浸人)在水中,它的上、下、前、后、左、右六个表面都受到水的压力。立方体的左右、前后两侧面受到的压力是大小相等、方向相反的,即受力平衡;而上、下两个表面,由于深度不同,水的压强不同,因而受到水的压力也不相等。下表面受到水向上的压力大于上表面受到水向下的压力,向上和向下这两个在水中压力之差就等于水对立方体的浮力。
分析可知,浮力是因液体对浸在其中的物体有压力差而产生的。
【经典例题】
例1.关于浮力,下列说法正确的是()
A. 只有漂浮的物体才受到浮力 B. 浮力的方向总是竖直向下
C. 浸在液体中的物体,受到的浮力等于重力 D. 浮力是液体对物体向上的压力差
【答案】:D
【解析】:浸在液体或气体中的物体都受浮力,A错误;浮力方向竖直向上,B错误;只有漂浮或悬浮的物体,浮力才等于重力,C错误;浮力是液体对物体上下表面的压力差,D正确。
例2.如图所示,用细绳将一物体系在容器底部,若物体所受的浮力为10 N,上表面受到水向下的压力为4 N,则物体下表面受到水向上的压力为( )
A.4 N B.6 N C.7 N D.14 N
【答案】:D
【解析】:根据浮力产生的原因,浮力等于物体下表面受到的向上压力与上表面受到的向下压力之差,公式为:F浮= F向上- F向下;已知F浮= 10N,F向下=4N,变形可得:
F向上= F浮+ F向下= 10N + 4N= 14N
例3.如图所示,将一个乒乓球放入剪成漏斗状的可乐瓶,将瓶口堵住,乒乓球半径稍大于瓶口半径,向瓶内倒水,对乒乓球所受力的分析正确的是( )
A.重力、压力、支持力 B.浮力、压力、支持力
C.重力、支持力、浮力 D.重力、浮力、压力
【答案】A
【解析】:由题图可知,乒乓球的下表面没有水,不受水对它向上的压力,所以乒乓球没有上下表面的压力差,没有受到水的浮力作用,它只受到水向下的压力、瓶口的支持力和自身的重力。
例4.如图,这是“天宫课堂”上的神奇实验——消失的浮力。王亚平老师用吸管将一个乒乓球压入水中,当吸管离开乒乓球后,乒乓球竟然浸没在水中静止不动。下列说法正确的是( )
A.在太空环境中,乒乓球失重后其质量也会发生变化
B.吸管推乒乓球入水时,乒乓球对吸管没有力的作用
C.乒乓球在水杯中静止后其下表面不受水的压力
D.乒乓球在水杯中静止后不具有惯性
【答案】.C
【解析】:质量是物体的一种属性,其大小与物体的位置无关,在太空环境中,乒乓球失重后其质量不变,故A错误;乒乓球原来静止,吸管推乒乓球入水时,乒乓球由静止到运动,吸管对乒乓球有力的作用,由于力的作用是相互的,乒乓球对吸管也有力的作用,故B错误;太空中的物体处于失重状态,水的重力为零,水对其中的乒乓球的压强为零、压力为零,乒乓球在水杯中静止后其下表面不受水的压力,故C正确;物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性,乒乓球在水杯中静止后仍具有惯性,故D错误。
例5.某物块浸没在水中时,下表面受到水的压力为 2.3 N,上表面受到水的压力为 1.5 N,则该物体受到的水的浮力为 N,方向为 。
【答案】:0.8N;竖直向上。
【解析】根据浮力产生的原因:F浮 = F下 - F上,代入数据可得:F浮 = 2.3N- 1.5N= 0.8N
浮力的方向为竖直向上。
例6.将质量为2 kg 的物体挂在弹簧测力计上,当物体浸在水中时,弹簧测力计的示数为11.2 N,则此时物体受到浮力为 N,方向为 ,施力物体是 。(g取10 N/kg)
【答案】:8.8N;竖直向上;水。
【解析】首先计算物体的重力:G = mg = 2kg×10N/kg=20N,根据称重法测浮力:F浮 = G - F示= 20N- 11.2N= 8.8N;浮力的方向为竖直向上;该浮力的施力物体是水。
例7.如图所示,将重为20 N的物体浸没在水中,弹簧测力计的示数减小了5 N,则物体受到的浮力为 N;若它在水中静止不动,上表面受到水的压力为14.7 N,则下表面受到水的压力为 N,方向为 ;当它浸没在水中所处的深度增加时,它上下表面受到的水的压力差将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】:5;竖直向上;19.7;不变。
【解析】弹簧测力计示数减小的数值等于物体受到的浮力,因此浮力为5N,方向竖直向上。
由浮力产生的原因F浮 = F下 - F上,变形可得F下 = F浮 + F上 = 5N+ 14.7N = 19.7N;当物体浸没在水中的深度增加时,上下表面的深度差不变,根据△p = ρg△h,压强差不变,再由F = pS可知,上下表面受到的压力差不变。
例8.称重法测浮力,如图所示是认识浮力的探究实验。
(1)将物体悬挂在弹簧测力计下端,如图甲所示实验,物重G=______N。
(2)当用手向上托物体时,如乙实验所示,手对物体向上的托力F=______N。
(3)当物体浸入水后,如丙实验所示。将丙实验与甲、乙实验对照,说明水对物体也有向上的托力,即浮力。水对物体的浮力F浮=_________N。
(4)该实验是通过___________________物理方法,建立起浮力概念的。
(5)对图丙中的物体进行受力分析后再结合力的平衡知识可得F浮=_________ 。
【答案】:(1)4(2)2(3)3(4)类比(5)G - F示
【解析】(1)求物重G,从图甲中弹簧测力计的示数可直接读出,物重G = 4N(弹簧测力计分度值为0.2N,指针指在4N刻度处)。(2)求手的托力F 图乙中弹簧测力计示数为2N,物体受重力G、手的托力F和测力计拉力F拉,且G = F + F拉,因此:F = G - F拉= 4N - 2N = 2N,(3)求浮力F浮,图丙中弹簧测力计示数为1N,根据称重法测浮力F浮 = G - F示,可得:F浮 = 4N - 1N= 3N;(4)该浮力概念的建立方法,该实验通过类比的物理方法,将手的托力与水的浮力类比,建立浮力的概念。(5)受力分析推导F浮;对浸没在水中的物体进行受力分析:物体受竖直向下的重力G、竖直向上的浮力F_浮和弹簧测力计的拉力F_示,三者满足平衡关系G = F浮 + F示,因此推导可得:F浮 = G - F示。
五.课堂检测
(一).选择题
1.2025年广西白龙珍珠湾海洋牧场投放近千万只蚝苗,生蚝笼通过浮力球悬浮在海中,浮力球对生蚝笼的浮力方向是( )
A. 竖直向下 B. 竖直向上 C. 沿绳索方向 D. 水平向右
【答案】:B
【解析】:浮力的方向始终是竖直向上的,与物体的放置方式、受力情况无关,浮力球对生蚝笼的浮力方向也遵循这一规律,故选B。
2.2026年某航天任务中,航天员在太空舱内将一个物体放入特制液体中,下列关于物体所受浮力的说法正确的是( )
A. 太空舱内处于失重状态,物体不受浮力 B. 物体一定受到竖直向上的浮力
C. 浮力的施力物体是物体本身 D. 浮力大小等于物体的重力
【答案】:A
【解析】:浮力是液体对物体上下表面的压力差产生的,太空舱内失重时,液体无法产生压强,也就没有压力差,故物体不受浮力;B错误,失重状态下无浮力;C错误,浮力施力物体是液体;D错误,与浮沉条件无关且失重时不成立,故选A。
3.探究浮力实验时,小青将重为6 N的长方体铝块浸在水中,如图所示,铝块上表面刚好与水面相平,此时弹簧测力计示数为2.8 N,长方体铝块下表面受水的压力为 ( )
A.8.8 N B.2.8 N C.3.2 N D.6 N
【答案】.C
【解析】:浮力等于物体上下表面所受的压力之差,物体上表面均无液体,所以下表面所受的压力F=F浮=G-F示=6 N-2.8 N=3.2 N,故选C。
4.宋·朱熹《泛舟》中“艨艟巨舰一毛轻”描述了春水上涨后大船漂浮的情景,大船受到的浮力方向是( )
A. 沿水流方向 B. 竖直向上 C. 垂直于船底 D. 斜向上
【答案】:B
【解析】:无论物体是漂浮、悬浮还是下沉,浮力的方向始终是竖直向上的,与物体的运动状态无关,故选B。
5.唐·孟郊《浮石亭》中“崔巍漂来时”描述了浮石漂浮的现象,浮石受到的浮力产生的原因是( )
A. 浮石的重力变小 B. 水对浮石向上的托力
C. 水对浮石上下表面的压力差 D. 浮石的密度小于水
【答案】:C
【解析】:浮力产生的本质是液体对物体上下表面的压力差,A、D与浮力产生原因无关,B是浮力的表现形式而非本质,故选C。
6.物理实验课上,将一个长方体物体浸入水中,测得其下表面受到水的压力为9N,上表面受到水的压力为3N,则该物体受到的浮力为( )
A. 3N B. 6N C. 9N D. 12N
【答案】:B
【解析】:浮力产生的原因是上下表面的压力差,公式为F浮= F向上- F向下,代入数据得F浮= 9N - 3N= 6N,故选B。
7.小明将一个乒乓球压入水中,松手后乒乓球上浮,在上浮过程中,乒乓球受到的浮力方向是( )
A. 竖直向上 B. 斜向上 C. 沿运动方向 D. 竖直向下
【答案】:A
【解析】:浮力的方向始终是竖直向上,与物体的运动状态(上浮、下沉或静止)无关,故选A。
8.课堂上,老师用弹簧测力计测量钩码重力后,将钩码浸入水中,发现测力计示数变小,原因是钩码受到了( )
A. 竖直向上的浮力 B. 竖直向下的重力 C. 水平向右的拉力 D. 竖直向下的浮力
【答案】:A
【解析】:浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力,浮力抵消了一部分重力,导致弹簧测力计的拉力减小、示数变小,故选A。
9.小丽将一个边长为5cm的正方体木块浸入水中,上表面受到水的压力为2N,下表面受到水的压力为6N,则木块受到的浮力为( )
A. 2N B. 4N C. 6N D. 8N
【答案】:B
【解析】:根据浮力产生的原因,浮力等于上下表面的压力差,即F浮 = 6N- 2N= 4N,故选B。
10.科学小组做实验:将气球吹胀后挂在弹簧测力计下,测得重力为0.3N,再将气球浸没在水中,测力计示数为0.1N,气球受到的浮力为( )
A. 0.1N B. 0.2N C. 0.3N D. 0.4N
【答案】:B
【解析】:利用称重法计算浮力,F浮= G - F示= 0.3N- 0.1N= 0.2N,故选B。
11.一正方体浸没在水中,上表面与水面相平,下列说法中正确的是( )
A.它的上、下表面都受到水的压强,其中上表面受到的压强较大
B.它的上、下表面都受到水的压力,两表面受到的压力相等
C.它的上表面受到的压力向上,下表面受到的压力向下
D.它的下表面受到的压强较大,下表面受到的压力向上
【答案】D
【解析】上表面不受水的压强,下表面所受压强较大,A 错误;物体上表面与水面相平,故 上表面不受水的压力,B 错误;物体上表面受到的压力向下,下表面受到的压力向上,C 错误; 下表面所受压强要大于上表面,且下表面所受压力向上,D 正确。故选 D。
12.王老师用自制教具演示了如下实验:将一只去盖、去底的饮料瓶的瓶口朝下,把乒乓球放入 瓶内并注水,看到有少量水从瓶口流出,此时乒乓球静止(如图所示),然后用手堵住瓶口,一 会儿乒乓球浮起来了,以下分析正确的是( )
A.乒乓球在图中位置静止时没有受到水的浮力作用
B.乒乓球上浮过程中,受到的浮力始终不变
C.乒乓球上浮过程中,受到的液体压强保持不变
D.乒乓球在图中位置静止,是由于受到大气压的作用
【答案】:A
【解析】:图中乒乓球静止时,球的下方没有水,所以不受水的浮力作用,A 正确;乒乓球上 浮过程中,逐渐露出水面时,受到的浮力变小,B 错误;乒乓球上浮过程中,距离水面的深度 h 变小,受到的液体压强变小,C 错误;乒乓球静止时,受重力、水的压力和支持力,在这三个力 的作用下处于平衡状态,D 错误。故选 A。
13.如图所示,体积相同的甲、乙、丙、丁四个小球放在水中静止,其中受到浮力的小球有( )
A.只有甲球 B 只有甲、乙、丙球
B. C.甲、乙、丙、丁四个球都受浮力 D.条件不足,无法判断
【答案】.C
【解析】:根据题图可知,甲、乙、丙、丁四个小球均受到浮力的作用。故选 C。
14、一个盛有盐水的容器中悬浮着一个鸡蛋,容器放在斜面上,如图所示.图上画出了几个力的方向,你认为鸡蛋所受浮力的方向应是( )
A. F1 B. F2 C. F3 D. F4
【答案】.C
【解析】:鸡蛋悬浮在液体中,此时鸡蛋上、下表面受到的压力不同,这个压力差就是鸡蛋所受浮力,因浮力的方向总是竖直向上的,所以F3正确;故选C.
15.如图所示,一边长为10 cm的实心正方体浸没在某液体中静止,已知h1=10 cm,其上表面受到液体向下的压力F1=8 N,下列说法正确的是(g取10 N/kg) ( )
A.正方体的密度为1.0×103 g/cm3 B.正方体受到的重力为10 N
C.正方体受到的浮力8 N D.正方体下表面受到液体的压强为2×103 Pa
【答案】:C
【解析】:已知正方体边长a = 10cm= 0.1m,h0 = 10cm = 0.1m,上表面受到液体向下的压力F向下= 8N,g = 10N/kg。计算正方体上下表面的面积S = a2 = (0.1m)2 = 0.01m2,分析液体密度上表面的深度h0 = 0.1m,根据p=F/S和p =ρgh,可得:ρ=0.8g/cm3因此选项A错误。计算正方体受到的浮力正方体下表面的深度h = h0 + a = 0.1m+ 0.1m = 0.2m,下表面受到的液体压力:F向上=ρghS = 800kg/m3 ×10N/kg×0.2m×0.01m2 = 16N,浮力F浮 = F向上- F向下= 16N}- 8N= 8N,因此选项C正确。分析正方体的重力正方体静止在液体中,未明确是悬浮还是沉底,无法直接确定重力大小,选项B错误。计算正方体下表面受到的液体压强
p下=ρgh = 800kg/m3×10N/kg×0.2m= 1600Pa选项D错误。
(二).填空题
16.2025年美国科研团队成功测试风暴监测浮标,浮标漂浮在海面上时,受到海水施加的______力,其方向总是______,该力的施力物体是______。
【答案】:浮;竖直向上;海水
【解析】:浸在液体中的物体受液体施加的浮力,浮力方向始终竖直向上,施力物体是液体(此处为海水),符合浮力的基本定义。
17.2026年我国新型海洋探测器潜入深海,探测器下表面受到的海水压力______上表面受到的压力,这个压力差就是______,其方向与______方向相反。
【答案】:大于;浮力;重力
【解析】:浮力产生的原因是液体对物体上下表面的压力差,下表面深度大、压力大,压力差即为浮力,浮力方向竖直向上,与竖直向下的重力方向相反。
18.2025年英国在大西洋部署海洋观测浮标,浮标浸在海水中的部分会受到浮力,该力的本质是海水对浮标上下表面的______,方向______,若用弹簧测力计测量浮标重力为5N,浸入水中后示数为3N,则浮力大小为______N。
【答案】:压力差;竖直向上;2
【解析】:浮力的本质是液体对物体的压力差,方向竖直向上;根据称重法F浮 = G - F示,计算得5N - 3N= 2N。
19.宋·宋太宗《缘识》中“轻浮力不任”提及浮力,诗中所指的浮力施力物体是______或______,方向______,其核心特性是竖直向上。
【答案】:液体;气体;竖直向上
【解析】:浮力的施力物体可以是液体或气体,无论哪种介质,浮力的方向始终是竖直向上的,符合浮力的定义范围。
20.传统龙舟赛中,龙舟漂浮在水面上,龙舟受到的浮力方向______,施力物体是______,若测量龙舟上某木块的浮力,用弹簧测力计测得木块在空气中重力为6N,浸入水中后示数为4N,则木块受到的浮力为______N。
【答案】:竖直向上;水;2
【解析】:浮力方向竖直向上,施力物体是水;根据称重法F浮= G - F示,计算得6N- 4N= 2N。
21.物理实验课上,小明用弹簧测力计悬挂石块,在空气中示数为7N,将石块部分浸入水中后示数为5N,则石块受到的浮力为______N,浮力的方向______,该力的施力物体是______。
【答案】:2;竖直向上;水
【解析】:根据称重法F浮= G - F示,计算得7N- 5N= 2N;浮力方向竖直向上,施力物体是水,符合浮力的测量与基本特性。
22.科学小组做“气球浮力”实验,将吹胀的气球挂在弹簧测力计下,在空气中示数为0.4N,浸没在水中后示数为0.1N,则气球受到的浮力为______N,浮力的方向______,产生该浮力的原因是水对气球______的压力差。
【答案】:0.3;竖直向上;上下表面
【解析】:由称重法计算得0.4N- 0.1N= 0.3N;浮力方向竖直向上,本质是水对气球上下表面的压力差,气体浸在液体中也受浮力。
23.课堂上,老师演示“乒乓球上浮”实验,用手将乒乓球压入水中,乒乓球受到的浮力方向______,施力物体是______,若乒乓球上表面受到水的压力为1N,下表面受到水的压力为3N,则浮力大小为______N。
【答案】:竖直向上;水;2
【解析】:浮力方向始终竖直向上,施力物体是水;根据浮力产生的原因F浮= F向上- F向下,计算得3N- 1N= 2N。
24.小明在游泳池游泳时,身体浸在水中感到轻飘飘的,是因为受到了______的浮力,该力的方向______,若用称重法测量某物体的浮力,需先测物体在空气中的______,再测其浸入水中后的测力计示数。
【答案】:水;竖直向上;重力
【解析】:人浸在水中受水的浮力,方向竖直向上;称重法测浮力的步骤是先测物体重力G,再测浸入液体后的示数F示,即F浮 = G - F示。
25.物理课上,将边长为10cm的正方体木块浸入水中,测得其上表面受到水的压力为4N,下表面受到水的压力为9N,则木块受到的浮力为______N,浮力的方向______,该力的施力物体是______。
【答案】:5;竖直向上;水
【解析】:根据压力差法F浮= F向上 - F向下,计算得9N - 4N= 5N;浮力方向竖直向上,施力物体是水,符合浮力的本质与定义。
(三).解答题
26、如图有一边长为a正方体直立浸没在水中,正方体的各个侧面受到水的压力相互抵消,但其上下底面所受到水的压力大小不同,已知正方体上、下表面在水中深度分别为h1=10cm、h2=20cm.问:(g=10N/kɡ ρ水=1.0×103 kg/m3 )
求:(1)正方体上表面受到液体对其向下压力的大小;
(2)正方体下表面受到液体对其向上压力的大小;
(3)正方体上、下表面受到液体对其向上、向下压力两者之差。
【答案】:(1)10;(2)20;(3)10.
【解析】:正方体直立浸没在水中,上表面深度是10cm,下表面深度是20cm,正方体的边长是a=20cm-10cm=10cm.
正方体一个表面的面积S=a2=10cm×10cm=100cm2=0.01m2.
(1)p向下=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa.由p=F/S得,F向下=p向下•S=1000Pa×0.01m2=10N.
(2)p向上=ρ水gh'=1.0×103 kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa.
由p=F/S得,F向上=p向上•S=2000Pa×0.01m2=20N.
(3)△F=F向上-F向下=20N-10N=10N.
27.阅读短文,回答问题。
2025年海洋风暴监测浮标的浮力应用探秘
2025年9月,美国国家海洋和大气管理局(NOAA)联合科研团队成功在罗德岛州纳拉甘西特湾部署了新型风暴监测浮标,该浮标能实时收集海浪数据,为沿海风暴预警提供关键支持 。这款“波浪骑士”浮标通过卫星通信每30分钟向科研人员传输一次数据,其核心工作原理离不开浮力的支撑——浮标主体浸在海水中,下方配备了流线型传感器舱,整体设计确保其能稳定漂浮在海面并承受风暴中的巨浪冲击。
浮标外壳采用耐腐蚀的轻质材料,当它完全静止在海面上时,浸入海水的体积保持稳定。科研人员在测试阶段,用弹簧测力计测量了浮标主体的重力,在空气中的示数为1200N,将其部分浸入海水中后,测力计示数变为800N。同时,通过压力传感器检测发现,浮标下表面受到的海水压力明显大于上表面,这一压力差成为维持浮标稳定状态的关键。该浮标不仅能监测波浪强度,还能配合卫星数据评估沿海自然防护设施的抗风暴能力,为应对海平面上升提供科学依据。值得注意的是,即使在风速极大的风暴天气中,浮标受到的浮力方向也始终保持不变,确保了数据采集的稳定性。
(1)浮标受到的海水浮力方向是______,其施力物体是______。
(2)根据阅读材料中的数据,浮标部分浸入海水中时受到的浮力大小为( )
A. 400N B. 800N C. 1200N D. 2000N
(3)浮标能受到浮力的根本原因是( )
A. 浮标的材料密度较小 B. 海水对浮标上下表面的压力差
C. 卫星通信的牵引力 D. 海浪对浮标的冲击力
(4)若将浮标完全浸没在海水中,其受到的浮力方向与部分浸入时相比( )
A. 变为竖直向下 B. 保持竖直向上不变
C. 变为沿海浪方向 D. 随浸入深度增大而倾斜
(5)实验中测量浮标浮力所采用的方法是______,该方法的原理是浮力等于物体在空气中的重力与______的差值。
【答案】(1)竖直向上;海水 (2)A (3)B (4)B (5)称重法;浸入液体中弹簧测力计的示数
【解析】(1)浮力的方向是固定不变的竖直向上,与物体的浸入状态、外界环境无关;浮力是浸在液体中的物体受到的液体的作用力,因此施力物体是海水,符合浮力的基本定义。
(2)根据称重法测浮力的公式F浮= G - F示,代入材料中数据G = 1200N、F示= 800N,计算得F浮= 1200N- 800N= 400N,故选A。(3)浮力产生的本质是液体对物体上下表面的压力差,材料中明确提到“浮标下表面受到的海水压力明显大于上表面”,这正是浮力产生的根本原因;A选项与浮力产生原因无关,C、D选项并非浮力的产生因素,故选B。(4)浮力的方向始终是竖直向上的,无论物体是部分浸入还是完全浸没,无论外界环境如何变化,这一特性都不会改变,故选B。(5)材料中通过测量物体在空气中的重力和浸入液体后的测力计示数来计算浮力,该方法为称重法;其核心原理是浮力等于物体在空气中的重力与浸入液体中弹簧测力计示数的差值,即F浮= G - F示。
六.课后作业
(一)完成知识清单
1.浸在______或______中的物体,受到液体或气体对它______的力,这个力叫做浮力。
2.浮力的方向总是______的,与物体所受______的方向相反。
3.测量浮力的常用方法是______,其计算公式为F浮= ______(用字母表示),其中G是物体在空气中的重力,F示是物体浸入液体中弹簧测力计的示数。
4.浮力产生的原因是液体(或气体)对物体______的压力差,公式表达为F浮= ______(用字母表示),其中F向上是下表面受到的压力,F向下是上表面受到的压力。
5.不仅液体能产生浮力,______也能产生浮力,例如氢气球升空就是受到了______的浮力。
6.浸在液体中的物体,即使处于下沉状态,也______(选填“会”或“不会”)受到浮力(物体与容器底部紧密接触除外)。
7.用弹簧测力计测某物体重力为10N,将其浸入水中后示数为6N,则物体受到的浮力为______N。
8.一个正方体物体浸在水中,上表面受到水的压力为3N,下表面受到水的压力为8N,则该物体受到的浮力为______N。
9.浮力的施力物体是______或______,受力物体是浸在其中的物体。
10.当物体浸在液体中时,弹簧测力计示数变小,原因是物体受到了液体施加的______,该力抵消了部分物体的______。
【答案】1.液体;气体;竖直向上 2.竖直向上;重力 3.称重法;G - F示 4.上下表面;F向上- F向下 5.气体;空气 6.会 7.4 8.5 9.液体;气体 10.浮力;重力
(二)强化训练
一.选择题
1.2025年新型深海探测仪投入使用,其外壳浸没在海水中时,下表面受到的海水压力大于上表面,这一压力差的作用效果是( )
A. 产生竖直向上的浮力 B. 产生竖直向下的重力
C. 使探测仪的密度变小 D. 使海水的压强增大
【答案】:A
【解析】:浮力产生的根本原因是液体对物体上下表面的压力差,下表面压力大于上表面时,压力差方向竖直向上,即为浮力,故选A。
2.2026年国际帆船赛事中,帆船漂浮在海面上,下列关于帆船所受浮力的施力物体的说法正确的是( )
A. 帆船本身 B. 海水 C. 空气 D. 地球
【答案】:B
【解析】:浮力是浸在液体或气体中的物体受到的液体或气体的作用力,帆船浸在海水中,所受浮力的施力物体是海水,故选B。
3.如图所示,为避免压坏反射面板,在维修“中国天眼”时,用一个直径固定的氦气球将维修工人吊起,利用氦气球浮力抵消维修工人自身的大部分体重,减少对反射面板的压力,甚至形成“零重力”,下列对维修过程描述正确的是( )
A. “零重力”是指维修工人所受重力为零
B. B.“零重力”时浮力与总重力大小相等
C.上升时维修工人和氦气球所受的浮力变大
D.下降时维修工人和氦气球排开气体所受重力变小
【答案】B
【解析】:把氦气球和维修工人看作是一个整体,整体处于悬浮状态,受到的浮力等于总重力,形成“零重力”,其所受重力不变,故A错误、B正确;用一个直径固定的氦气球将维修工人吊起,则维修工人和氦气球排开空气的体积不变,根据F浮=ρ空气gV排可知,无论上升还是下降,维修工人和氦气球所受的浮力大小不变,则维修工人和氦气球排开气体所受重力不变,故C、D错误。
4.古人“见窾木浮而知为舟”,利用空心木头能漂浮的特性制作船只,木头受到的浮力的施力物体是( )
A. 木头 B. 水 C. 船上的人 D. 空气
【答案】:B
【解析】:木头浸在水中,受到水对它的向上的浮力,施力物体是水,受力物体是木头,故选B。
5.传统龙舟赛中,龙舟漂浮在水面上,用弹簧测力计测量龙舟上某块木块的重力为5N,将木块浸入水中后测力计示数为3N,则木块受到的浮力为( )
A. 2N B. 3N C. 5N D. 8N
【答案】:A
【解析】:根据称重法测浮力公式F浮= G - F示,代入数据得F浮= 5N- 3N= 2N,故选A。
6.科学课上“绿豆跳舞”实验:将绿豆放入雪碧中,绿豆吸附气泡后上浮,气泡对绿豆的浮力方向是( )
A. 竖直向上 B. 竖直向下 C. 沿气泡上升方向 D. 任意方向
【答案】:A
【解析】:浮力的方向是固定的竖直向上,与气泡的运动方向无关,气泡对绿豆的浮力也遵循这一规律,故选A。
7.小明用弹簧测力计测量一个石块的重力,示数为6N,将石块部分浸入水中后,测力计示数变为4N,此时石块受到的浮力为( )
A. 2N B. 4N C. 6N D. 10N
【答案】:A
【解析】:称重法测浮力的核心是浮力等于物体在空气中的重力与浸入液体中测力计示数之差,即F浮= 6N- 4N= 2N,故选A。
8.课堂上老师演示:将乒乓球放入倒置的漏斗中,向漏斗内吹气,乒乓球不下落,此时乒乓球受到的空气浮力方向是( )
A. 水平向左 B. 竖直向上 C. 竖直向下 D. 沿气流方向
【答案】:B
【解析】:气体产生的浮力方向与液体产生的浮力方向一致,均为竖直向上,与气流方向无关,故选B。
9.小红用弹簧测力计悬挂一个铝块,在空气中的示数为7N,将铝块完全浸没在酒精中,测力计示数为5N,铝块受到的浮力大小为( )
A. 2N B. 5N C. 7N D. 12N
【答案】:A
【解析】:根据称重法F浮= G - F示,代入数据计算得F浮= 7N- 5N= 2N,故选A。
10. 关于浮力,下列说法正确的是( )
A. 只有漂浮的物体才受到浮力 B. 浮力的方向总是竖直向上
C. 浸在液体中的物体,浮力大小一定等于重力 D. 下沉的物体不受浮力
【答案】:B
【解析】:A错误,浸在液体或气体中的物体无论浮沉都受浮力(特殊情况除外);B正确,浮力方向始终竖直向上;C错误,只有漂浮或悬浮时浮力才等于重力,且题目不涉及浮沉条件;D错误,下沉物体也受浮力,只是浮力小于重力,故选B。
11.小明在游泳池中游泳,身体浸在水中时受到的浮力,其施力物体是( )
A. 小明自己 B. 水 C. 空气 D. 游泳池底部
【答案】:B
【解析】:小明浸在水中,受到水对他向上的浮力,施力物体是水,受力物体是小明,故选B。
12.物理课上,将一个圆柱体物体挂在弹簧测力计下,在空气中示数为8N,将其浸入某种液体中后示数为6N,则物体受到的浮力为( )
A. 2N B. 6N C. 8N D. 14N
【答案】:A
【解析】:根据称重法测浮力的公式F浮= G - F示,代入数据得F 浮= 8N- 6N = 2N,故选A。
13、如图所示,圆锥体重为G,悬浮在水中时受到水对它向上的压力为F1,向下的压力为F2这两个力之间的关系是( )
A. F1>F2 B. F1=F2 C. F1<F2 D. 无法判断
【答案】:A
【解析】:A因为物体悬浮即静止状态,所以物体受力平衡;
又因为物体竖直向上受到水对物体向上的压力、竖直向下受到水对物体向下的压力和重力作用,并且竖直向上的力等于竖直向下的力,所以上下表面受到的压力差等于物体的重力.所以F1>F2.故选A.
14.如图所示,一薄壁圆柱形容器盛有水,用弹簧测力计竖直吊着重为8 N的实心物块A浸在水中,物块A处于静止状态,与A未浸入水中相比较,下列说法正确的是 ( )
A.物块A受到的浮力等于8 N B.水对容器底部的压力增加的量小于8 N
C.水对容器底部的压力保持不变 D.容器对水平地面的压力增加了8 N
【答案】:B
【解析】:由图示可知,测力计的示数不为零,所以物块所受的浮力应小于物块所受的重力8 N,故A错误;水对容器底部压力的增加量等于浮力的大小,小于8 N,故B正确,C错误;容器对水平地面的压力增加量也等于浮力,小于8 N,故D错误。
15如图所示,有一个重力为G的长方体浸没在液体中,其受到的浮力为F浮,液体对长方体向下和向上的压力分别为F1和F2。下列说法正确的是 ( )
A.长方体只有上下表面受到液体压力
B.F1和F2的大小关系是F1>F2
C.F1、F2和F浮的大小关系是F2-F1=F浮
D.若物体浸没于更深的位置,与图示位置相比,F1、F2大小均不变
【答案】:C
【解析】:长方体的六个表面都会受到液体压力,故A错误;液体内部压强的大小与深度有关,深度越深,压强越大,根据F=pS可知,F2>F1,故B错误;根据浮力产生的原因可知,浮力等于物体上下表面的压力差,即浮力为F浮=F2-F1,故C正确;若物体浸没于更深的位置,受到的压强增大,受力面积不变,受到的压力增大,F1、F2大小均变大,故D错误。
二.填空题
16.2026年国际海事会议展示了新型救生浮具,该浮具能让遇险者漂浮在海面上,是因为浮具受到了______的浮力,浮力的方向______,施力物体与受力物体分别是______和浮具。
【答案】:海水;竖直向上;海水
【解析】:浮具浸在海水中,受海水施加的竖直向上的浮力,施力物体是海水,受力物体是浮具,符合浮力的施力与受力物体定义。
17.2025年我国自主研发的“海巡浮标”投入使用,其外壳完全浸没在海水中时,上表面受到海水压力为100N,下表面受到海水压力为150N,则浮标受到的浮力为______N,浮力的方向______,产生该浮力的原因是______。
【答案】:50;竖直向上;上下表面的压力差
【解析】:根据浮力产生的原因F浮 = F向上- F向下,计算得150N- 100N= 50N,浮力方向竖直向上,本质是上下表面的压力差。
18.2026年航天任务中,航天员在特制液体舱内做浮力实验,将物体浸入液体后,弹簧测力计示数变小,说明物体受到了______,该力的方向______,其施力物体是______。
【答案】:浮力;竖直向上;液体
【解析】:浸在液体中的物体受竖直向上的浮力,浮力会抵消部分重力,使弹簧测力计示数变小,施力物体是液体,符合浮力的基本特性。
19.宋·朱熹《泛舟》中“艨艟巨舰一毛轻”描述了大船漂浮的情景,大船受到的浮力方向是______,施力物体是______,该力产生的根本原因是水对船______的压力差。
【答案】:竖直向上;水;上下表面
【解析】:浮力方向始终竖直向上,施力物体是水;浮力的本质是液体对物体上下表面的压力差,与物体漂浮状态无关。
20.唐·孟郊《浮石亭》中“崔巍漂来时”描写了浮石漂浮的现象,浮石受到的浮力施力物体是______,方向______,若用称重法测量,浮力大小等于浮石在空气中的重力与浸入水中后______的差值。
【答案】:水;竖直向上;弹簧测力计示数
【解析】:浮石浸在水中,受水施加的竖直向上的浮力;称重法测浮力的核心是F浮 = G - F示,即重力与测力计示数的差值。
21.古人“见窾木浮而知为舟”,利用空心木头造船,木头漂浮时受到的浮力方向______,施力物体是______,该浮力的本质是______的压力差。
【答案】:竖直向上;水;木头上下表面
【解析】:木头浸在水中,受水施加的竖直向上的浮力,浮力的本质是水对木头上下表面的压力差,与木头是否空心无关。
22.先秦《菩萨蛮·发愿》中“水面上秤锤浮”虽为假设,但秤锤若能浮在水面,会受到______的浮力,该力的方向______,产生该力的原因是水对秤锤______的压力差。
【答案】:水;竖直向上;上下表面
【解析】:浸在水中的物体无论能否实际漂浮,若受浮力,其方向必为竖直向上,施力物体是水,本质是上下表面的压力差。
23.科学课“绿豆跳舞”实验中,绿豆吸附气泡后在雪碧中上浮,气泡对绿豆的浮力方向______,施力物体是______,若忽略气泡重力,浮力大小等于绿豆在液体中受到的向上与向下的______。
【答案】:竖直向上;液体(雪碧);压力差
【解析】:浮力方向始终竖直向上,施力物体是液体(雪碧);浮力的本质是物体上下表面受到的液体压力差,与物体是否吸附气泡无关。
24.小红用弹簧测力计测量铝块的浮力,先测得铝块在空气中的重力为8N,将铝块完全浸没在酒精中后,测力计示数为6N,则铝块受到的浮力为______N,浮力的方向______,该实验运用的测量方法是______。
【答案】:2;竖直向上;称重法
【解析】:由称重法F浮= G - F示,计算得8N- 6N= 2N;浮力方向竖直向上,该方法为浮力测量的核心方法——称重法。
25.课堂实验中,将长方体物体浸入水中,发现弹簧测力计示数变小,说明物体受到了______,该力的方向______,若物体下表面受到的水压力大于上表面,其压力差的大小______物体受到的浮力大小。
【答案】:浮力;竖直向上;等于
【解析】:弹簧测力计示数变小是因为物体受竖直向上的浮力;浮力的本质是上下表面的压力差,因此压力差大小等于浮力大小。
三.解答题
26.如图所示,一正方体边长为10 cm,浸没在水中,上表面到水面的深度为5 cm。求:(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
(1)上表面受到水的压强和压力;
(2)下表面受到水的压强和压力;
(3)正方体在水中受到的浮力。
解:(1)上表面受到水的压强:p1=ρ水gh1=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×5×10-2 m=500 Pa
上表面受到水的压力:F1=p1S=500 Pa×10×10×10-4 m2=5 N
(2)下表面受到水的压强:p2=ρ水gh2=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×15×10-2 m=1500 Pa
下表面受到水的压力:F2=p2S=1500 Pa×10×10×10-4 m2=15 N
(3)正方体在水中受到的浮力:F浮=F2-F1=15 N-5 N=10 N
27.阅读短文,回答问题。
古诗中的浮力智慧与学生实验探究
宋代理学家朱熹在《观书有感·其二》中写道:“昨夜江边春水生,艨艟巨舰一毛轻。向来枉费推移力,此日中流自在行。”诗句描绘了春水上涨后,原本搁浅的大型战船变得像羽毛一样轻盈,在江水中自在航行的情景。从物理学角度来看,战船之所以能“一毛轻”,正是因为受到了水的浮力——春江水涨后,战船浸入水中的体积增大,受到的浮力也随之变化,但其浮力的方向始终未变。
2025年4月,黄山二中举办了八年级数字化物理实验创新比赛,其中“探究浮力本质”的实验项目引起广泛关注 。参赛学生用数字化力传感器和压力传感器进行实验:首先用传感器测量木块在空气中的重力为5N,将木块缓慢浸入水中,实时记录传感器的示数变化,发现木块浸入水中后,传感器的拉力示数逐渐变小;同时,压力传感器检测到木块下表面受到的水的压力为7N,上表面受到的水的压力为2N。通过数据分析,学生们明确了浮力与压力差的关系。
实验结束后,学生们结合朱熹的诗句展开讨论:诗句中的“艨艟巨舰”浸在水中时,其受到的浮力施力物体与实验中木块受到的浮力施力物体相同,且浮力的产生原因也完全一致。这场将传统文化与数字化实验相结合的活动,让学生们深刻体会到了物理知识的古今贯通,也加深了对浮力核心概念的理解。
(1)诗句中“艨艟巨舰”受到的浮力方向是______,实验中木块受到的浮力施力物体是______。
(2)根据实验数据,木块受到的浮力大小为( )
A. 2N B. 3N C. 5N D. 7N
(3)木块浸入水中后,传感器拉力示数变小的原因是( )
A. 木块的重力变小 B. 木块受到竖直向上的浮力 C. 水的密度变小 D. 压力传感器的干扰
(4)下列关于浮力产生原因的说法,与实验结论一致的是( )
A. 浮力是物体的重力产生的 B. 浮力是水对物体的吸引力
C. 浮力是水对物体上下表面的压力差 D. 浮力是物体排开水的重力
(5)若将实验中的木块换成诗句中的“艨艟巨舰”,其受到的浮力方向与木块相比______,产生浮力的根本原因______。
【答案】(1)竖直向上;水 (2)B (3)B (4)C (5)保持不变;相同(或都是水对物体上下表面的压力差)
【解析】(1)无论古代的战船还是实验中的木块,浸在水中时受到的浮力方向均为竖直向上,这是浮力的固有特性;浮力的施力物体是液体(此处为水),与物体的大小、形状无关。
(2)根据浮力产生的原因F浮= F向上- F向下,代入实验数据F向上= 7N、F向下= 2N,计算得F_浮= 7N- 2N= 3N,故选B。(3)木块的重力是自身属性,不会因浸入水中而改变,A错误;木块浸入水中后受到竖直向上的浮力,浮力抵消了一部分重力,导致传感器的拉力示数变小,B正确;实验中水温不变,水的密度不变,C错误;压力传感器用于测量压力,不会干扰拉力示数,D错误,故选B。(4)实验中通过测量木块上下表面的压力差得出了浮力大小,说明浮力的产生原因是水对物体上下表面的压力差,与选项C一致;A、B、D选项均不符合浮力产生的本质,故选C。(5)浮力的方向始终是竖直向上的,与物体的种类、大小无关,因此战船与木块受到的浮力方向保持不变;两者都浸在水中,浮力的产生原因都是水对物体上下表面的压力差,因此根本原因相同。
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2025-2026学年沪科版八年级物理
《第九章浮力第一节认识浮力》精品讲义
(
一.学习
目标
1.知道浮力的定义,能准确说出浮力的方向。会用弹簧测力计测量物体受到的浮力大小。
理解浮力产生的原因。
2.通过实验探究,体验浮力的存在,培养观察和分析实验现象的能力。借助受力分析,推导浮力的测量方法,提升逻辑推理能力。
3.感受浮力在生活中的应用,激发对物理现象的探究兴趣。培养合作探究、实事求是的科学态度。
4.建立
“
从现象到本质
”
的思维模式,通过实验归纳浮力的特点。运用受力分析的方法解决浮力相关问题,形成严谨的物理思维。
)
(
二.重点难点
1.重点
(1)浮力的概念和方向。
(2)用弹簧测力计测量浮力的方法(称重法)。
2.难点
(1)浮力产生的原因(液体对物体上下表面的压力差)。
(2)对称重法测浮力的原理理解和实际应用。
)
三.课前预习
1.浸在液体或气体中的物体,受到液体或气体对它____的力,这个力叫做浮力,浮力的方向总是__________的。
2.用弹簧测力计测浮力时,先测出物体在空气中的重力G,再将物体浸入液体中,读出测力计的示数F示,则物体受到的浮力F浮 =_________。
3.浮力产生的原因是液体对物体上下表面的_________,即F浮= F向上 - F向下。
4.不仅液体能产生浮力,______也能产生浮力,例如氢气球升空就是受到了空气的浮力。
四.课堂探秘
万吨巨轮在水中为什么不下沉(图9-1)?热气球为什么能腾空而起?
这些现象都与浮力有关。那么,什么是浮力?浮力产生的原因是什么?让我们一起学习相关内容。
(一)什么是浮力
1.探究:浮力的存在
(1)实验操作:
①将乒乓球放入水中,观察乒乓球的浮沉状态;
②用手将石块压入水中,感受手对石块的作用力;
③用弹簧测力计悬挂铁块,先测铁块重力,再将铁块浸入水中,观察测力计示数变化。
(2)现象分析:
①乒乓球浮在水面,说明受到向上的力;
②压石块时手感受到向下的阻力,说明水对石块有向上的力;
③铁块浸入水中后,测力计示数变小,说明铁块受到向上的浮力。
【结论】:浸在液体中的物体都会受到液体对它竖直向上的浮力。
2.浮力的定义
(1)定义:浸在液体或气体中的物体受到液体或气体对它竖直向上的力,这个力叫做浮力。
(2)理解:
①浮力的施力物体是液体或气体,受力物体是浸在其中的物体。
②无论物体是漂浮、悬浮还是下沉,只要浸在液体或气体中(部分浸入或完全浸入),都会受到浮力(只有物体与容器底部紧密接触,下表面不受液体压力时除外)。
③气体也能产生浮力,比如氢气球升空、热气球漂浮,都是受到了空气的浮力。
3.浮力的方向
(1)探究:浮力的方向
①用两个橡皮碗、细线、乒乓球和盛水大烧杯,做成如下图所示装置:
乒乓球因受浮力而向上拉细线,故细线应该显示浮力方向,浮力是什么方向呢?答:竖直向上。
②将装置倾斜,如下图:
【结论】:浮力方向竖直向上,跟重力方向相反。
(2)理解:
①“竖直向上”是指与水平面垂直向上,并非垂直于物体表面,比如斜放入水中的木块,浮力依然竖直向上,而非垂直于木块的表面。
②浮力的方向与物体所受重力的方向(竖直向下)相反,因此浸在液体中的物体,弹簧测力计的示数会比在空气中小,就是因为浮力抵消了一部分重力。
(二)称重法探究浮力
1.探究液体的浮力
如图所示,在弹簧测力计下悬挂石块,读出弹簧测力计的示数。把石块浸入水中,观察弹簧测力计的示数是如何变化的。用手托起石块,再次观察弹簧测力计示数的变化。
为什么石块浸入水中和被手托起时,弹簧测力计示数会有变化?思考水和手对石块产生了什么作用。
2.探究空气的浮力
将充足气的篮球和套有气针的气球一起挂于杆左端,调整杆右端钧码的悬挂位置,使杆处于水平平衡状态。然后将气针头插入篮球的气门内,气球随即膨胀,杆逐渐发生倾斜。这是为什么?
(三)浮力产生的原因
浮力产生的原因是什么呢?
如图所示,一个立方体浸没(全部浸人)在水中,它的上、下、前、后、左、右六个表面都受到水的压力。立方体的左右、前后两侧面受到的压力是大小相等、方向相反的,即受力平衡;而上、下两个表面,由于深度不同,水的压强不同,因而受到水的压力也不相等。下表面受到水向上的压力大于上表面受到水向下的压力,向上和向下这两个在水中压力之差就等于水对立方体的浮力。
分析可知,浮力是因液体对浸在其中的物体有压力差而产生的。
【经典例题】
例1.关于浮力,下列说法正确的是()
A. 只有漂浮的物体才受到浮力 B. 浮力的方向总是竖直向下
C. 浸在液体中的物体,受到的浮力等于重力 D. 浮力是液体对物体向上的压力差
例2.如图所示,用细绳将一物体系在容器底部,若物体所受的浮力为10 N,上表面受到水向下的压力为4 N,则物体下表面受到水向上的压力为( )
A.4 N B.6 N C.7 N D.14 N
例3.如图所示,将一个乒乓球放入剪成漏斗状的可乐瓶,将瓶口堵住,乒乓球半径稍大于瓶口半径,向瓶内倒水,对乒乓球所受力的分析正确的是( )
A.重力、压力、支持力 B.浮力、压力、支持力
C.重力、支持力、浮力 D.重力、浮力、压力
例4.如图,这是“天宫课堂”上的神奇实验——消失的浮力。王亚平老师用吸管将一个乒乓球压入水中,当吸管离开乒乓球后,乒乓球竟然浸没在水中静止不动。下列说法正确的是( )
A.在太空环境中,乒乓球失重后其质量也会发生变化
B.吸管推乒乓球入水时,乒乓球对吸管没有力的作用
C.乒乓球在水杯中静止后其下表面不受水的压力
D.乒乓球在水杯中静止后不具有惯性
例5.某物块浸没在水中时,下表面受到水的压力为 2.3 N,上表面受到水的压力为 1.5 N,则该物体受到的水的浮力为 N,方向为 。
例6.将质量为2 kg 的物体挂在弹簧测力计上,当物体浸在水中时,弹簧测力计的示数为11.2 N,则此时物体受到浮力为 N,方向为 ,施力物体是 。(g取10 N/kg)
例7.如图所示,将重为20 N的物体浸没在水中,弹簧测力计的示数减小了5 N,则物体受到的浮力为 N;若它在水中静止不动,上表面受到水的压力为14.7 N,则下表面受到水的压力为 N,方向为 ;当它浸没在水中所处的深度增加时,它上下表面受到的水的压力差将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
例8.称重法测浮力,如图所示是认识浮力的探究实验。
(1)将物体悬挂在弹簧测力计下端,如图甲所示实验,物重G=______N。
(2)当用手向上托物体时,如乙实验所示,手对物体向上的托力F=______N。
(3)当物体浸入水后,如丙实验所示。将丙实验与甲、乙实验对照,说明水对物体也有向上的托力,即浮力。水对物体的浮力F浮=_________N。
(4)该实验是通过___________________物理方法,建立起浮力概念的。
(5)对图丙中的物体进行受力分析后再结合力的平衡知识可得F浮=_________ 。
五.课堂检测
(一).选择题
1.2025年广西白龙珍珠湾海洋牧场投放近千万只蚝苗,生蚝笼通过浮力球悬浮在海中,浮力球对生蚝笼的浮力方向是( )
A. 竖直向下 B. 竖直向上 C. 沿绳索方向 D. 水平向右
2.2026年某航天任务中,航天员在太空舱内将一个物体放入特制液体中,下列关于物体所受浮力的说法正确的是( )
A. 太空舱内处于失重状态,物体不受浮力 B. 物体一定受到竖直向上的浮力
C. 浮力的施力物体是物体本身 D. 浮力大小等于物体的重力
3.探究浮力实验时,小青将重为6 N的长方体铝块浸在水中,如图所示,铝块上表面刚好与水面相平,此时弹簧测力计示数为2.8 N,长方体铝块下表面受水的压力为 ( )
A.8.8 N B.2.8 N C.3.2 N D.6 N
4.宋·朱熹《泛舟》中“艨艟巨舰一毛轻”描述了春水上涨后大船漂浮的情景,大船受到的浮力方向是( )
A. 沿水流方向 B. 竖直向上 C. 垂直于船底 D. 斜向上
5.唐·孟郊《浮石亭》中“崔巍漂来时”描述了浮石漂浮的现象,浮石受到的浮力产生的原因是( )
A. 浮石的重力变小 B. 水对浮石向上的托力
C. 水对浮石上下表面的压力差 D. 浮石的密度小于水
6.物理实验课上,将一个长方体物体浸入水中,测得其下表面受到水的压力为9N,上表面受到水的压力为3N,则该物体受到的浮力为( )
A. 3N B. 6N C. 9N D. 12N
7.小明将一个乒乓球压入水中,松手后乒乓球上浮,在上浮过程中,乒乓球受到的浮力方向是( )
A. 竖直向上 B. 斜向上 C. 沿运动方向 D. 竖直向下
8.课堂上,老师用弹簧测力计测量钩码重力后,将钩码浸入水中,发现测力计示数变小,原因是钩码受到了( )
A. 竖直向上的浮力 B. 竖直向下的重力 C. 水平向右的拉力 D. 竖直向下的浮力
9.小丽将一个边长为5cm的正方体木块浸入水中,上表面受到水的压力为2N,下表面受到水的压力为6N,则木块受到的浮力为( )
A. 2N B. 4N C. 6N D. 8N
10.科学小组做实验:将气球吹胀后挂在弹簧测力计下,测得重力为0.3N,再将气球浸没在水中,测力计示数为0.1N,气球受到的浮力为( )
A. 0.1N B. 0.2N C. 0.3N D. 0.4N
11.一正方体浸没在水中,上表面与水面相平,下列说法中正确的是( )
A.它的上、下表面都受到水的压强,其中上表面受到的压强较大
B.它的上、下表面都受到水的压力,两表面受到的压力相等
C.它的上表面受到的压力向上,下表面受到的压力向下
D.它的下表面受到的压强较大,下表面受到的压力向上
12.王老师用自制教具演示了如下实验:将一只去盖、去底的饮料瓶的瓶口朝下,把乒乓球放入 瓶内并注水,看到有少量水从瓶口流出,此时乒乓球静止(如图所示),然后用手堵住瓶口,一 会儿乒乓球浮起来了,以下分析正确的是( )
A.乒乓球在图中位置静止时没有受到水的浮力作用
B.乒乓球上浮过程中,受到的浮力始终不变
C.乒乓球上浮过程中,受到的液体压强保持不变
D.乒乓球在图中位置静止,是由于受到大气压的作用
13.如图所示,体积相同的甲、乙、丙、丁四个小球放在水中静止,其中受到浮力的小球有( )
A.只有甲球 B 只有甲、乙、丙球
B. C.甲、乙、丙、丁四个球都受浮力 D.条件不足,无法判断
14、一个盛有盐水的容器中悬浮着一个鸡蛋,容器放在斜面上,如图所示.图上画出了几个力的方向,你认为鸡蛋所受浮力的方向应是( )
A. F1 B. F2 C. F3 D. F4
15.如图所示,一边长为10 cm的实心正方体浸没在某液体中静止,已知h1=10 cm,其上表面受到液体向下的压力F1=8 N,下列说法正确的是(g取10 N/kg) ( )
A.正方体的密度为1.0×103 g/cm3 B.正方体受到的重力为10 N
C.正方体受到的浮力8 N D.正方体下表面受到液体的压强为2×103 Pa
(二).填空题
16.2025年美国科研团队成功测试风暴监测浮标,浮标漂浮在海面上时,受到海水施加的______力,其方向总是______,该力的施力物体是______。
17.2026年我国新型海洋探测器潜入深海,探测器下表面受到的海水压力______上表面受到的压力,这个压力差就是______,其方向与______方向相反。
18.2025年英国在大西洋部署海洋观测浮标,浮标浸在海水中的部分会受到浮力,该力的本质是海水对浮标上下表面的______,方向______,若用弹簧测力计测量浮标重力为5N,浸入水中后示数为3N,则浮力大小为______N。
19.宋·宋太宗《缘识》中“轻浮力不任”提及浮力,诗中所指的浮力施力物体是______或______,方向______,其核心特性是竖直向上。
20.传统龙舟赛中,龙舟漂浮在水面上,龙舟受到的浮力方向______,施力物体是______,若测量龙舟上某木块的浮力,用弹簧测力计测得木块在空气中重力为6N,浸入水中后示数为4N,则木块受到的浮力为______N。
21.物理实验课上,小明用弹簧测力计悬挂石块,在空气中示数为7N,将石块部分浸入水中后示数为5N,则石块受到的浮力为______N,浮力的方向______,该力的施力物体是______。
22.科学小组做“气球浮力”实验,将吹胀的气球挂在弹簧测力计下,在空气中示数为0.4N,浸没在水中后示数为0.1N,则气球受到的浮力为______N,浮力的方向______,产生该浮力的原因是水对气球______的压力差。
23.课堂上,老师演示“乒乓球上浮”实验,用手将乒乓球压入水中,乒乓球受到的浮力方向______,施力物体是______,若乒乓球上表面受到水的压力为1N,下表面受到水的压力为3N,则浮力大小为______N。
24.小明在游泳池游泳时,身体浸在水中感到轻飘飘的,是因为受到了______的浮力,该力的方向______,若用称重法测量某物体的浮力,需先测物体在空气中的______,再测其浸入水中后的测力计示数。
25.物理课上,将边长为10cm的正方体木块浸入水中,测得其上表面受到水的压力为4N,下表面受到水的压力为9N,则木块受到的浮力为______N,浮力的方向______,该力的施力物体是______。
(三).解答题
26、如图有一边长为a正方体直立浸没在水中,正方体的各个侧面受到水的压力相互抵消,但其上下底面所受到水的压力大小不同,已知正方体上、下表面在水中深度分别为h1=10cm、h2=20cm.问:(g=10N/kɡ ρ水=1.0×103 kg/m3 )
求:(1)正方体上表面受到液体对其向下压力的大小;
(2)正方体下表面受到液体对其向上压力的大小;
(3)正方体上、下表面受到液体对其向上、向下压力两者之差。
27.阅读短文,回答问题。
2025年海洋风暴监测浮标的浮力应用探秘
2025年9月,美国国家海洋和大气管理局(NOAA)联合科研团队成功在罗德岛州纳拉甘西特湾部署了新型风暴监测浮标,该浮标能实时收集海浪数据,为沿海风暴预警提供关键支持 。这款“波浪骑士”浮标通过卫星通信每30分钟向科研人员传输一次数据,其核心工作原理离不开浮力的支撑——浮标主体浸在海水中,下方配备了流线型传感器舱,整体设计确保其能稳定漂浮在海面并承受风暴中的巨浪冲击。
浮标外壳采用耐腐蚀的轻质材料,当它完全静止在海面上时,浸入海水的体积保持稳定。科研人员在测试阶段,用弹簧测力计测量了浮标主体的重力,在空气中的示数为1200N,将其部分浸入海水中后,测力计示数变为800N。同时,通过压力传感器检测发现,浮标下表面受到的海水压力明显大于上表面,这一压力差成为维持浮标稳定状态的关键。该浮标不仅能监测波浪强度,还能配合卫星数据评估沿海自然防护设施的抗风暴能力,为应对海平面上升提供科学依据。值得注意的是,即使在风速极大的风暴天气中,浮标受到的浮力方向也始终保持不变,确保了数据采集的稳定性。
(1)浮标受到的海水浮力方向是______,其施力物体是______。
(2)根据阅读材料中的数据,浮标部分浸入海水中时受到的浮力大小为( )
A. 400N B. 800N C. 1200N D. 2000N
(3)浮标能受到浮力的根本原因是( )
A. 浮标的材料密度较小 B. 海水对浮标上下表面的压力差
C. 卫星通信的牵引力 D. 海浪对浮标的冲击力
(4)若将浮标完全浸没在海水中,其受到的浮力方向与部分浸入时相比( )
A. 变为竖直向下 B. 保持竖直向上不变
C. 变为沿海浪方向 D. 随浸入深度增大而倾斜
(5)实验中测量浮标浮力所采用的方法是______,该方法的原理是浮力等于物体在空气中的重力与______的差值。
六.课后作业
(一)完成知识清单
1.浸在______或______中的物体,受到液体或气体对它______的力,这个力叫做浮力。
2.浮力的方向总是______的,与物体所受______的方向相反。
3.测量浮力的常用方法是______,其计算公式为F浮= ______(用字母表示),其中G是物体在空气中的重力,F示是物体浸入液体中弹簧测力计的示数。
4.浮力产生的原因是液体(或气体)对物体______的压力差,公式表达为F浮= ______(用字母表示),其中F向上是下表面受到的压力,F向下是上表面受到的压力。
5.不仅液体能产生浮力,______也能产生浮力,例如氢气球升空就是受到了______的浮力。
6.浸在液体中的物体,即使处于下沉状态,也______(选填“会”或“不会”)受到浮力(物体与容器底部紧密接触除外)。
7.用弹簧测力计测某物体重力为10N,将其浸入水中后示数为6N,则物体受到的浮力为______N。
8.一个正方体物体浸在水中,上表面受到水的压力为3N,下表面受到水的压力为8N,则该物体受到的浮力为______N。
9.浮力的施力物体是______或______,受力物体是浸在其中的物体。
10.当物体浸在液体中时,弹簧测力计示数变小,原因是物体受到了液体施加的______,该力抵消了部分物体的______。
(二)强化训练
一.选择题
1.2025年新型深海探测仪投入使用,其外壳浸没在海水中时,下表面受到的海水压力大于上表面,这一压力差的作用效果是( )
A. 产生竖直向上的浮力 B. 产生竖直向下的重力
C. 使探测仪的密度变小 D. 使海水的压强增大
2.2026年国际帆船赛事中,帆船漂浮在海面上,下列关于帆船所受浮力的施力物体的说法正确的是( )
A. 帆船本身 B. 海水 C. 空气 D. 地球
3.如图所示,为避免压坏反射面板,在维修“中国天眼”时,用一个直径固定的氦气球将维修工人吊起,利用氦气球浮力抵消维修工人自身的大部分体重,减少对反射面板的压力,甚至形成“零重力”,下列对维修过程描述正确的是( )
A. “零重力”是指维修工人所受重力为零
B. B.“零重力”时浮力与总重力大小相等
C.上升时维修工人和氦气球所受的浮力变大
D.下降时维修工人和氦气球排开气体所受重力变小
4.古人“见窾木浮而知为舟”,利用空心木头能漂浮的特性制作船只,木头受到的浮力的施力物体是( )
A. 木头 B. 水 C. 船上的人 D. 空气
5.传统龙舟赛中,龙舟漂浮在水面上,用弹簧测力计测量龙舟上某块木块的重力为5N,将木块浸入水中后测力计示数为3N,则木块受到的浮力为( )
A. 2N B. 3N C. 5N D. 8N
6.科学课上“绿豆跳舞”实验:将绿豆放入雪碧中,绿豆吸附气泡后上浮,气泡对绿豆的浮力方向是( )
A. 竖直向上 B. 竖直向下 C. 沿气泡上升方向 D. 任意方向
7.小明用弹簧测力计测量一个石块的重力,示数为6N,将石块部分浸入水中后,测力计示数变为4N,此时石块受到的浮力为( )
A. 2N B. 4N C. 6N D. 10N
8.课堂上老师演示:将乒乓球放入倒置的漏斗中,向漏斗内吹气,乒乓球不下落,此时乒乓球受到的空气浮力方向是( )
A. 水平向左 B. 竖直向上 C. 竖直向下 D. 沿气流方向
9.小红用弹簧测力计悬挂一个铝块,在空气中的示数为7N,将铝块完全浸没在酒精中,测力计示数为5N,铝块受到的浮力大小为( )
A. 2N B. 5N C. 7N D. 12N
10. 关于浮力,下列说法正确的是( )
A. 只有漂浮的物体才受到浮力 B. 浮力的方向总是竖直向上
C. 浸在液体中的物体,浮力大小一定等于重力 D. 下沉的物体不受浮力
11.小明在游泳池中游泳,身体浸在水中时受到的浮力,其施力物体是( )
A. 小明自己 B. 水 C. 空气 D. 游泳池底部
12.物理课上,将一个圆柱体物体挂在弹簧测力计下,在空气中示数为8N,将其浸入某种液体中后示数为6N,则物体受到的浮力为( )
A. 2N B. 6N C. 8N D. 14N
13、如图所示,圆锥体重为G,悬浮在水中时受到水对它向上的压力为F1,向下的压力为F2这两个力之间的关系是( )
A. F1>F2 B. F1=F2 C. F1<F2 D. 无法判断
14.如图所示,一薄壁圆柱形容器盛有水,用弹簧测力计竖直吊着重为8 N的实心物块A浸在水中,物块A处于静止状态,与A未浸入水中相比较,下列说法正确的是 ( )
A.物块A受到的浮力等于8 N B.水对容器底部的压力增加的量小于8 N
C.水对容器底部的压力保持不变 D.容器对水平地面的压力增加了8 N
15如图所示,有一个重力为G的长方体浸没在液体中,其受到的浮力为F浮,液体对长方体向下和向上的压力分别为F1和F2。下列说法正确的是 ( )
A.长方体只有上下表面受到液体压力
B.F1和F2的大小关系是F1>F2
C.F1、F2和F浮的大小关系是F2-F1=F浮
D.若物体浸没于更深的位置,与图示位置相比,F1、F2大小均不变
二.填空题
16.2026年国际海事会议展示了新型救生浮具,该浮具能让遇险者漂浮在海面上,是因为浮具受到了______的浮力,浮力的方向______,施力物体与受力物体分别是______和浮具。
17.2025年我国自主研发的“海巡浮标”投入使用,其外壳完全浸没在海水中时,上表面受到海水压力为100N,下表面受到海水压力为150N,则浮标受到的浮力为______N,浮力的方向______,产生该浮力的原因是______。
18.2026年航天任务中,航天员在特制液体舱内做浮力实验,将物体浸入液体后,弹簧测力计示数变小,说明物体受到了______,该力的方向______,其施力物体是______。
19.宋·朱熹《泛舟》中“艨艟巨舰一毛轻”描述了大船漂浮的情景,大船受到的浮力方向是______,施力物体是______,该力产生的根本原因是水对船______的压力差。
20.唐·孟郊《浮石亭》中“崔巍漂来时”描写了浮石漂浮的现象,浮石受到的浮力施力物体是______,方向______,若用称重法测量,浮力大小等于浮石在空气中的重力与浸入水中后______的差值。
21.古人“见窾木浮而知为舟”,利用空心木头造船,木头漂浮时受到的浮力方向______,施力物体是______,该浮力的本质是______的压力差。
22.先秦《菩萨蛮·发愿》中“水面上秤锤浮”虽为假设,但秤锤若能浮在水面,会受到______的浮力,该力的方向______,产生该力的原因是水对秤锤______的压力差。
23.科学课“绿豆跳舞”实验中,绿豆吸附气泡后在雪碧中上浮,气泡对绿豆的浮力方向______,施力物体是______,若忽略气泡重力,浮力大小等于绿豆在液体中受到的向上与向下的______。
24.小红用弹簧测力计测量铝块的浮力,先测得铝块在空气中的重力为8N,将铝块完全浸没在酒精中后,测力计示数为6N,则铝块受到的浮力为______N,浮力的方向______,该实验运用的测量方法是______。
25.课堂实验中,将长方体物体浸入水中,发现弹簧测力计示数变小,说明物体受到了______,该力的方向______,若物体下表面受到的水压力大于上表面,其压力差的大小______物体受到的浮力大小。
三.解答题
26.如图所示,一正方体边长为10 cm,浸没在水中,上表面到水面的深度为5 cm。求:(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
(1)上表面受到水的压强和压力;
(2)下表面受到水的压强和压力;
(3)正方体在水中受到的浮力。
27.阅读短文,回答问题。
古诗中的浮力智慧与学生实验探究
宋代理学家朱熹在《观书有感·其二》中写道:“昨夜江边春水生,艨艟巨舰一毛轻。向来枉费推移力,此日中流自在行。”诗句描绘了春水上涨后,原本搁浅的大型战船变得像羽毛一样轻盈,在江水中自在航行的情景。从物理学角度来看,战船之所以能“一毛轻”,正是因为受到了水的浮力——春江水涨后,战船浸入水中的体积增大,受到的浮力也随之变化,但其浮力的方向始终未变。
2025年4月,黄山二中举办了八年级数字化物理实验创新比赛,其中“探究浮力本质”的实验项目引起广泛关注 。参赛学生用数字化力传感器和压力传感器进行实验:首先用传感器测量木块在空气中的重力为5N,将木块缓慢浸入水中,实时记录传感器的示数变化,发现木块浸入水中后,传感器的拉力示数逐渐变小;同时,压力传感器检测到木块下表面受到的水的压力为7N,上表面受到的水的压力为2N。通过数据分析,学生们明确了浮力与压力差的关系。
实验结束后,学生们结合朱熹的诗句展开讨论:诗句中的“艨艟巨舰”浸在水中时,其受到的浮力施力物体与实验中木块受到的浮力施力物体相同,且浮力的产生原因也完全一致。这场将传统文化与数字化实验相结合的活动,让学生们深刻体会到了物理知识的古今贯通,也加深了对浮力核心概念的理解。
(1)诗句中“艨艟巨舰”受到的浮力方向是______,实验中木块受到的浮力施力物体是______。
(2)根据实验数据,木块受到的浮力大小为( )
A. 2N B. 3N C. 5N D. 7N
(3)木块浸入水中后,传感器拉力示数变小的原因是( )
A. 木块的重力变小 B. 木块受到竖直向上的浮力 C. 水的密度变小 D. 压力传感器的干扰
(4)下列关于浮力产生原因的说法,与实验结论一致的是( )
A. 浮力是物体的重力产生的 B. 浮力是水对物体的吸引力
C. 浮力是水对物体上下表面的压力差 D. 浮力是物体排开水的重力
(5)若将实验中的木块换成诗句中的“艨艟巨舰”,其受到的浮力方向与木块相比______,产生浮力的根本原因______。
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