第7章 浮力（复习课件）物理新教材沪科版（五四学制）八年级下册

第7章 浮力 八年级下册•沪科版 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。 单元复习 致老师同学 视频资源 制作 ppt所用视频资源根据教学内容进行精选，均进行了 高质量编辑，故资源比较大，课件大小约80MB. 视频资源 清单 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7章 浮力 浮力 01 阿基米德原理 02 浮沉的条件及应用 03 目录 第7章 浮力 思维导图 第7章 浮力 视频集锦 第7章 浮力 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》 求浮力的几种方法 第7章 浮力 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7章 浮力 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 浸没在水中的物体受到三个力：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物体处于平衡状态。把F拉和F浮的合力设为F合，这样就可以认为物体受F合和G两个力的作用。 因为物体静止，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 影响浮力大小的因素： 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。 题型一、称重法求浮力 【例题1】有一个实心球形物体，用弹簧测力计在空气中称重时，测力计的示数为12N；当把物体整个浸入水中时，测力计的示数为5N。把物体从弹簧测力计上取下投入水中静止时，物体受到的浮力是（　　） A．7N B．5N C．14N D．12N A 典例解析 【解析】由题知，物体重为G＝12N，把物体整个浸入水中时，测力计的示数为5N，则此时物体受到的浮力为F浮=G-F=12N-5N=7N 因为F浮＜G，所以把物体从弹簧测力计上取下投入水中静止时，物体沉底，与原来整个物体浸入水中相比，V排不变（等于V物），根据F浮＝ρ水gV排 可知物体受到的浮力不变，所以物体静止时受到的浮力仍然为7N，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 题型一、称重法求浮力 【例题2】如图所示，把重2.5N的石块挂在弹簧测力计上，将石块浸没在水中，弹簧测力计示数变为1.5N。下列有关说法正确的是（ ） A．石块所受浮力方向竖直向下 B．石块浸没在水中受到的浮力为1N C．石块上、下表面受到的压力差为1.5N D．石块下表面受到的压力为2N B 典例解析 题型一、称重法求浮力 典例解析 【解析】A．重力的方向竖直向下，浮力的方向竖直向上，故A错误； B．对物体进行受力分析，可知 ，所以石块浸没在水中受到的浮力为 故B正确； C．浮力等于物体上、下表面受到的压力差，所以石块上、下表面受到的压力差为 故C错误； D．根据 可知，石块上下表面的表面积未知，石块所处的深度未知，所以无法求出石块下表面受到的压力，故D错误。 故选B 。 题型一、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 方法技巧 题型二、浮力产生的原因 典例解析 【例题3】“天宫课堂”第一课上，王亚平做了一个有关浮力的实验。在太空中，乒乓球并没有像在地面一样浮在水面，而是停留在了水中，如下图所示。下列有关该现象的解释，正确的是（ ） A．乒乓球受到的浮力方向向下 B．乒乓球受到的浮力等于重力 C．浮力和重力没有关系 D．在太空中浮力消失了 【解析】浮力产生的原因：物体受到向上的压力大于向下的压力，存在压力差产生了浮力；在太空中水和乒乓球处于完全失重状态，水不会对浸入其中的物体产生压力，所以在太空失重环境下浮力消失，故D正确，ABC错误。故选D。 D 题型二、浮力产生的原因 典例解析 【例题4】如图所示，用细绳吊着柱体浸没在水中，柱体所受浮力为F浮，柱体上、下表面受到水的压力分别为F向下、F向上，下列关系式一定成立的是（　　） A．F浮<F向下 B．F浮<F向上 C． F浮>F向下 D．F浮>F向上 B 【解析】BD．浮力产生的原因就是浸在液体中的物体受到的向上和向下的压力差，因此，该柱体所受浮力为F浮=F向下-F向上 故F浮<F向上。故B符合题意，D不符合题意； AC．因物体上表面距离液面的深度未知，受到的向下的压力大小也无法确定，故物体所受浮力与受到的向下的压力大小关系无法确定，故AC不符合题意； 故选B。 题型二、浮力产生的原因 方法技巧 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 题型三、探究影响浮力大小的因素 典例解析 【例题5】小丽和小红在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验时，操作如下： （1）图甲是小丽把一个饮料罐慢慢按入水中，感觉所需用力越来越大，由此猜想“浮力的大小可能与排开水的体积有关”，根据图乙所示实验步骤的_________三图可以验证她的猜想_______（选填“是”或“否”）正确； （2）通过观察A、B、E三图，得出了“浮力的大小与液体密度有关”的结论，你认为这样得出结论是否合理：______（选填“是”或“否”），请你说出理由_________； A、B、C 见解析 是 否 题型三、探究影响浮力大小的因素 典例解析 （3）D中弹簧测力计的读数为_____N，由A、C、D图可知物体浸没后，浮力的大小与物体浸没在液体中的深度_____ （选填“有关”或“无关”）； （4）用图乙所示实验数据可计算盐水的密度是________ kg/m3； 无关 2.8 题型三、探究影响浮力大小的因素 典例解析 【解析】（1）由题意知，小丽的猜想是“浮力的大小可能与排开水的体积有关”，根据控制变量法可知，实验中需要控制容器内液体密度相同，通过改变物体排开液体的体积来得到不同的浮力大小，故可选择图A、B、C三图可以验证她的猜想是正确的。 （2）比较图B、E，两组实验物体排开液体的体积不同，不符合控制变量法的原则，所以不能得出“浮力的大小与液体密度有关”的结论，故此结论不合理。 （3）由图D可知，弹簧测力计的读数为2.8N。 由A、C、D图可知可知物体浸没后，容器内液体的密度相同，排开液体的体积相同，物体浸入液体的深度不同，两组实验中物体受到的浮力均为 F浮水=G-F拉=4.8N-2.8N=2N，故浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。 （4）由E图可知，物体在盐水中受到的浮力 F浮盐=G-F拉盐=4.8N-2.6N=2.2N 则 盐水的密度 ρ盐水=1.1×103kg/m3 题型三、探究影响浮力大小的因素 典例解析 【例题6】在“探究影响浮力大小的因素”的实验中，小明进行了如图所示的探究，其装置和弹簧测力计示数如图所示： （1）分析图（a）、（b）、（c），说明浮力的大小与__________ 有关； （2）为了探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度有无关系，可选用图_____________ 的装置来进行操作； （3）圆柱体浸没在水中时受到的浮力是____N，圆柱体浸没在某液体中受到的浮力是_____N，说明这种液体的密度比水的密度____； 物体排开液体的体积 液体密度 排开液体的体积 （a）（c）（d） 4 4.4 大 （4）综上所述，影响浮力大小的因素有_______ 、_______ 。 题型三、探究影响浮力大小的因素 典例解析 【解析】（1）据图中圆柱体浸入到液体中的体积和弹簧测力计示数的变化，圆柱体进入到液体中的体积越大，即排开液体的体积越大，弹簧测力计的拉力越小，据F浮=G-F拉可知，圆柱体重力不变，受的浮力会越大，说明浮力的大小与物体排开液体的体积有关。 （2）比较图（a）、（c）、（d）或（c）、（d）两图可知，液体密度相同，圆柱体排开液体的体积相同，浸没的深度不同，而物体受的浮力相同，说明圆柱体浸没在同种液体中，所受浮力大小与圆柱体浸没在液体中的深度无关。 （3）由图（a）可知，圆柱体没有浸入到水中前的拉力即为物体的重力，则物体的重力为G=5N，由图（c）可知，圆柱体完全浸没后，圆柱体受的浮力为F浮1=G-F拉水=5N-1N=4N 同理，图（e）中圆柱体受的浮力为F浮2=G-F拉液=5N-0.6N=4.4N 由于圆柱体体积不变，即V排不变，根据F浮＝ρ液gV排可知，当V排不变时，液体密度越大，物体受到的浮力越大，因F浮21> F浮1 ，说明这种液体的密度比水的密度大。 （4）由（1）可知，浮力的大小与物体排开液体的体积有关；由（3）可知，浮力的大小与液体的密度有关；故影响浮力大小的因素有：物体排开液体的体积、液体的密度。 第2节 阿基米德原理 第7章 浮力 知识一、阿基米德原理 1. 阿基米德原理内容： 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。 2. 数学表达式：F浮= G排= m排g= ρ液 gV排 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。 知识一、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： （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. 方案一：使用力传感器等器材进行探究 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的重力大小。 知识二、探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 知识二、探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 （1）如图甲所示，用弹簧测力计测量空桶所受的重力G桶=F1。 （2）将小石块用细线系住，挂在弹簧测力计的挂钩上，如图乙所示，测出小石块所受的重力G=F2。 2. 方案二：使用弹簧测力计、溢水杯等器材进行探究 （3）将小石块慢慢地浸入装满水的溢水杯中，读出此时弹簧测力计的示数F3，如图丙所示。 （4）测出此时小桶和排开的水所受的总重力F4，如图丁所示。 实验过程 次数 小桶所受的重力 G桶/N 物体所受的重力 G物/N 物体在水中时弹簧测力计的示数 F拉/N 小桶和排开水所受的总重力 G总/N 浮力 F浮/N 排开的水所受的重力 G排/N 1 1.0 2.2 1.4 1.8 2 1.0 1.7 1.1 1.6 3 1.0 3.6 2.3 2.3 分析论证 0.8 0.8 0.6 0.6 1.3 1.3 （1）根据F浮= G物-F拉 计算小石块在水中受到的浮力； （2）根据G排=G总-G桶 计算出排开的水所受的重力。 分析实验序号1或2或3中物体受到的浮力和排开的水所受的重力，可得实验结论： 结论：浸入水中的物体所受浮力的大小等于它排开水的重力大小，即F浮= G排 知识二、探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 【实验过程】（1）在弹簧测力计下悬挂一金属块，记下测力计的示数F1的大小，即金属块所受的重力； （2）在量筒中盛适量的水，记下水面的示数V1，将金属块完全浸没在水中，记下此时量筒中水面的示数V2以及弹簧测力计的示数 F2。 【分析与结论】物体排开水的重力为 G排=m排g=ρ水gV排=ρ水g（V2-V1） 物体所受浮力的大小 F浮=F1-F2 如果 F1-F2 =ρ水g（V2-V1） 则可以验证根据阿基米德原理。 知识二、探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 3. 方案三：使用量筒、弹簧测力计等器材进行探究 知识三、推导阿基米德原理 如图所示，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。 F浮 = F下 -F上= p下S - p上S = ρ液gh2S - ρ液gh1S = ρ液ghS= ρ液gV排 所以 F浮 = G排 题型一、阿基米德原理 典例解析 【例题1】将体育测试用的一个小乒乓球和一个大实心球同时没入水中，放手后发现，最终：乒乓球漂浮在水面，实心球沉在水底，如图所示比较乒乓球和实心球此时受到的浮力大小，则（　　） A．乒乓球受到的浮力大 B．实心球受到的浮力大 C．它们受到的浮力一样大 D．条件不够，不能确定 【解析】一个小乒乓球和一个大实心球同时没入水中，放手后发现，最终乒乓球漂浮在水面，实心球沉在水底，由于乒乓球的体积小，且浸入的体积更小，根据阿基米德原理知，乒乓球排开液体的体积较小，故受到的浮力较小；实心球排开液体的体积较大，故受到的浮力较大，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。 B 题型一、阿基米德原理 典例解析 【例题2】如图所示，正方体物体（不吸水）重6N，被一体积可以忽略的细线拉住固定在容器底部，细线受到拉力为2N，此时物体总体积的80%浸入水中，g取10N/kg，求： （1）此时物体受到的浮力； （2）物体的体积； （3）往容器中加水使其浸没在水中， 此时细线拉力。 题型一、阿基米德原理 典例解析 【解析】（1）当物体部分浸入水中时，它受到向上的浮力F浮、竖直向下的重力G和向下的拉力F拉。此时物体受到的浮力为F浮=G+F拉=6N+2N=8N （2）根据阿基米德原理，可得物体排开水的体积 由于物体总体积的80%浸入水中，所以物体体积为 （3）当物体完全浸没在水中时，它排开水的体积等于其总体积，此时的浮力为 F浮'=ρgV排=1×103 kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N 此时，物体受到向上的浮力F浮'和向下的重力，为了保持平衡，细线需要提供一个向下的拉力F拉'，则此时细线拉力大小F拉'=F浮'-G=10N-6N=4N 题型一、称重法求浮力 方法技巧 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。 题型二、探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 典例解析 【例题3】某中学两个物理小组的同学，在实验室中验证阿基米德原理。 （1）方案一，小刚用石块按如图（a）实验步骤依次进行实验。由图可知，石块浸没在水中受到的浮力F浮= N，排开水的重力G排= N，发现F浮≠G排，造成这种结果的原因不可能是 （选填下列字母序号）； B 1.9 2 A．最初溢水杯中的水未装至溢水口 B．整个实验过程中，弹簧测力计都没有校零 C．步骤C中，石块浸没后，碰触到溢水杯底部 题型二、探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 典例解析 （2）方案二，如图（b），小明将装满水的溢水杯放在升降台C上，用升降台来调节溢水杯的高度。当小明逐渐调高升降台，发现随着重物浸入水中的体积越来越大，弹簧测力计A的示数 （选填“增大”“减小”或“不变”），且弹簧测力计A的示数变化量 （选填“大于”“小于”或“等于”）B的示数变化量，从而证明了F浮=G排；为了多次实验得到普遍规律，方案） （选填“一”或“二”）的操作更加简便； 二 减小 等于 题型二、探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 典例解析 【解析】（1）根据F浮=G-F可知，石块浸没在水中受到的浮力 F浮=F1-F3=5N-3N=2N 排开水的重力G排=F4-F2=2.9N-1N=1.9N，所以F浮˃G排 A. 若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，故A不符合题意； B．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B符合题意； C．步骤C中，石块浸没后，碰触到溢水杯底部，则导致F3减小，F3减小， F1-F3˃ F4-F2，得出错误结论F浮≠G排，故C不符合题意。 故选B。 题型二、探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 典例解析 （2）重物浸入水中的体积越来越大时，排开液体的体积变大，根据F浮＝ρ水gV排可知，重物受到的浮力变大，因为F浮=G-F示，所以弹簧测力计A的示数变小。又因为重物浸入水中的体积越来越大时，溢出水的体积变大、溢出水的质量变大、溢出水受到的重力变大，所以弹簧测力计B的示数变大。 根据阿基米德原理可知、物体所受浮力的大小和排开液体的重力相等，所以弹簧测力计A示数的变化量和弹簧测力计B的示数变化量相等，由上可知，方案二的操作可较方便的完成多次实验，使结论有普遍性。 题型二、探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 典例解析 （4）如用丙，当塑料袋中的水面与容器中水面相平时，物体排开液体重力______物体重力；弹簧测力计示数变为0N，说明物体此时受到的浮力______物体重力。由此又能得到的结论是_______。 【例题4】小鸣探究浮力大小的影响因素实验如图所示，在一只薄塑料袋中装入大半袋水，图甲测出盛水塑料袋所受重力大小，乙、丙容器中是水，丁容器中是其他某液体。 1 排开液体体积 丙 小 等于 等于 浸在液体中的物体受到的浮力等于它排开液体所受的重力 （1）图乙中水袋受到的浮力大小为____N。 （2）甲、乙、丙三次实验可以用来探究浮力大小与____________的关系。 （3）探究浮力大小与液体密度的关系时，小鸣选用甲、_____和丁三次实验，丁容器中液体密度一定要比水的________。 题型二、探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 典例解析 【解析】（1）由图甲可知，水袋的重力为G=3N，根据称重法可知，图乙中水袋受到的浮力大小为F浮乙=G-F乙=3N-2N=1N （2）分析甲、乙、丙三次实验，乙、丙两次实验中液体都是水，即液体的密度相同，水袋排开液体的体积不同，弹簧测力计的示数不同，根据称重法可知，受到的浮力不同，因此可以用来探究浮力大小与排开液体体积的关系。 （3）根据控制变量法，要探究浮力大小与液体密度的关系，应控制排开液体的体积相同，改变液体的密度，因此应选用甲、丙、丁三次实验；由图丁中弹簧测力计的示数应大于0，根据称重法F浮=G-F示，在G相同的情况下，丁中F示大，则F浮小，根据阿基米德原理F浮=ρ液V排g，V排相同，则液体的密度小，所以丁容器中液体密度一定要比水的小。 （4）当塑料袋中的水面与容器中水面相平时，排开水的体积等于袋内水的体积，即V排=V水，此时物体排开液体的重力等于物体的重力G排=G，弹簧测力计示数变为0N，根据称重法F浮=G-F示，此时F示=0，说明物体此时受到的浮力等于物体重力F浮=G。所以F浮=G排，由此又能得到的结论是：浸在液体中的物体受到的浮力等于它排开液体所受的重力。 题型二、探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 方法技巧 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。 第3节 浮沉的条件及应用 第7章 浮力 知识一、物体浮沉的条件 若F浮＞G，则上浮 若F浮=G， 则悬浮 若F浮<G， 则下沉 若ρ液＞ρ物，则上浮 若ρ液=ρ物， 则悬浮 若ρ液<ρ物， 则下沉 物体的 浮沉条件 比较浮力和 重力的大小 比较物体密度和液体密度 知识二、浮力的应用 1. 改变物体浮沉状态的方法 浸入液体或气体中的物体： （1）如果所受重力减小，当重力小于浮力时，物体会上浮； （2）如果所受重力增大，当重力等于浮力时，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）潜水艇 潜艇的两侧有水舱，通过向水舱中充水或从水舱向外排水，可以改变潜艇的自重，从而控制其下沉或上浮。 ①处在水面下的潜艇，所受浮力是一定的。当F浮=G时，它能悬浮在水中任何位置； ②若向水舱中充水，则潜艇自重增大，F浮＜G，潜艇会下沉； ③若从水舱向外排水，则潜艇自重减小，F浮＞G，潜艇会上浮。 2. 浮力的应用 知识二、浮力的应用 （2）气球和飞艇 ①气球 如果气球里充的是密度小于空气的气体，则气球就可以飘在空中。例如，节日放飞的气球、携带气象仪器的高空探测气球，充的是氦气；体育、娱乐活动用的热气球，充的是被燃烧器加热而体积膨胀的热空气。 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 （3）轮船 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，但是排开的水的体积变大，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。如一我国首艘航空母舰辽宁舰的排水量约为6万吨，表明辽宁舰满载时，舰载机和舰身的质量之和约为6万吨。 知识二、浮力的应用 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。 如图所示，图中“印度洋线”在上，“北大西洋线”在下，说明轮船在印度洋中排开海水的体积大于轮船在北大西洋中排开海水的体积；船满载时漂浮在海面上受到的浮力等于自身的重力且不变，在不同的海域，海水的密度不同，轮船在印度洋中排开海水的体积大于轮船在北大西洋中排开海水的体积，根据F浮=ρ液V排g可知，印度洋海水的密度小于北大西洋海水的密度。 知识二、浮力的应用 ①主要构造：通常中间有一个体积较大的玻璃泡。下方装着金属颗粒作为配重。上方为细玻璃管，它的内部标有刻度，测量时可以根据液面所处的位置直接读出液体的密度值。 ②原理： 密度计放在液体中都是漂浮的，因此受到的浮力等于它受到的重力且不变，即F浮=G。 根据F浮=ρ液gV排可知，F浮不变时，把它放在密度比较大的液体里，则V排变小，所以会上浮一些；把它放在密度比较小的液体里，则浸入液体的体积大，会下沉一些。 密度计的刻度不均匀，且从下往上的刻度数是越来越小。 （4）密度计 典例解析 题型一、物体的浮沉条件 【例题1】如图所示，将同一个鸡蛋先后放入装满液体的甲、乙两个相同杯中，甲杯中鸡蛋漂浮，乙杯中鸡蛋沉底。下列说法正确的是（　　） A．与乙杯相比，甲杯中液体密度较小 B．与乙杯相比，甲杯溢出的液体质量较小 C．与甲杯相比，乙杯底部受到的液体压强较大 D．与甲杯相比，乙杯对水平地面的压力较小 D 典例解析 题型一、物体的浮沉条件 【解析】A．根据浮沉条件可知，甲杯中鸡蛋漂浮，甲杯中液体密度应该比鸡蛋密度大，乙中沉底，液体密度比鸡蛋小，与乙杯相比，甲杯中液体密度较大，故A错误。 B．根据浮沉条件可知，甲、乙两杯鸡蛋分别处于漂浮和沉底状态，甲中浮力等于鸡蛋重力，乙中浮力小于重力，因为鸡蛋重力不变，故在甲杯中鸡蛋所受浮力较大，根据阿基米德原理，排开液体的质量也较大，因此甲杯溢出的液体质量较大。故B错误； C．乙杯中液体密度比甲杯小，深度相等，根据p=ρgh知，与甲杯相比，乙杯底部受到的液体压强较小，故C错误； D．甲中液体的密度大，体积大，液体重力大，鸡蛋和杯子的重力相同，故甲杯子总重力大，对桌面的压力大，故与甲杯相比，乙杯对水平地面的压力较小，故D正确。故选D。 题型一、物体的浮沉条件 典例解析 【例题2】如图所示是我国某新型战略核潜艇，其水面排水量为9000t，水下排水量为11500t。向水舱中充水，当重力 浮力时，该核潜艇下沉；为使该核潜艇由水面潜入水面以下，至少要向水舱内充入 N的水。（g取10N/kg，海水密度取1.0×103kg/m3） 大于 【解析】据物体的浮沉条件可知，核潜艇重力大于浮力时，该核潜艇下沉。根据阿基米德原理可知，物体所受浮力等于其排开液体所受重力，该核潜艇由水面潜入水面以下需要充入的水是排水量之差2500t。则至少要向水舱内充入的水为 题型一、物体的浮沉条件 方法技巧 浮沉条件总结 题型二、浮力的应用 典例解析 【例题3】如图所示，在远洋轮船的船舷上，都漆着若干条“吃水线”。当船从北大西洋缓慢地驶向印度洋时，轮船受到的浮力 （选填“变大”、“变小”或“不变”），北大西洋与印度洋的海水密度ρ北大西洋 ρ印度洋（选填“大于”、“小于”或“等于”）。 大于 不变 【解析】因为轮船漂浮，由二力平衡可知，F浮=G，所以当船从北大西洋缓慢地驶向印度洋时，轮船受到的浮力不变。 由图可知，轮船在北大西洋的吃水线比印度洋的吃水线要深，可知在北大西洋排开水的体积小于在印度洋排开水的体积，由F浮＝ρ液gV排 知，ρ北大西洋大于ρ印度洋。 题型二、浮力的应用 典例解析 【例题4】如图所示，两支完全相同的密度计漂浮在甲、乙两种液体中，静止两液面相平。则密度计在两液体中所受浮力大小关系是F浮甲 F浮乙，甲、乙两液体密度大小关系是ρ甲 ρ乙，甲、乙两液体对容器底部压强大小关系是p甲 p乙。（均选填“大于”“等于”“小于”） 大于 大于 等于 【解析】图中所示密度计始终漂浮，浮力等于密度计的重力，因此密度计在两液体中所受浮力大小相等，即F浮甲＝F浮乙。 根据F浮＝ρ水gV排可知，密度计在甲液体中排开液体的体积小，则甲液体的密度大，即ρ甲 ˃ρ乙。 静止两液面相平，根据p=ρgh可知，甲液体的密度大，则甲液体对容器底部的压强大于乙液体对容器底部的压强。 题型二、浮力的应用 典例解析 【例题5】图甲是彩球“温度计”，其密闭玻璃容器内装有一种特殊液体，随着温度升高，这种液体的密度会减小，液体中有5个挂有温度标牌的彩球，彩球体积（包括标牌）相等，其热胀冷缩可以忽略。当有彩球悬浮时，悬浮的彩球标牌上的温度值就是所测得的当前环境温度。图乙为这个温度计的示意图，编号为4的彩球标牌所标温度值为22℃，相邻编号的彩球标牌上的温度值间隔为2℃。下列说法正确的是（　　） C A．彩球4在22℃时所受浮力小于18℃时所受浮力 B．当环境温度处于该温度计可测得的最低温度时，5个彩球均漂浮 C．若有2个彩球漂浮，3个彩球沉底，则环境温度t满足24℃＜t＜26℃ D．要增大该温度计能测得的最高温度，可增加一个与彩球1体积相等、质量更大的彩球 题型二、浮力的应用 典例解析 【解析】由题意知，液体的温度升高时，密度变小，原来悬浮的小球而下沉，所以4号彩球标牌所标温度值为22℃，则5号小球应标20℃，3号小球应标24℃； A、22℃大于18℃，液体在22℃时密度小，等于4号球的密度，4号球悬浮，浮力等于重力；18℃时密度大，大于4号球的密度，4号球漂浮，浮力等于重力，所以4号在22℃时所受浮力等于18℃时所受浮力，故A错误； B、由于液体的密度随着环境温度降低会增大，有更多的彩球能漂浮，所以当环境温度处于该温度计可测得的最低温度时，液体的密度等于密度最大一个小球的密度，即5号彩球悬浮，其余四个小球漂浮，故B错误； C、若有2个彩球漂浮，3个彩球沉底，则3、4、5三个彩球沉底，4号球标示22℃、3号球标示24℃、2号球标示26℃，表明当前环境温度在24℃到26℃之间，故C正确； D、当环境温度升高时，液体的密度减小，当前1号球标示温度最高，若想测量更高的温度，应增加一个密度更小的彩球，所以与彩球1体积相等、质量更小，故D错误。 故选C。 题型二、浮力的应用 典例解析 【例题6】潜水艇从海水高密度区驶入低密度区，急剧下降的过程称为“掉深”。如图所示，某潜水艇从A处驶入低密度海水区，“掉深”到B处。与A处相比，潜水艇在B处（　　） A．受到的浮力变小 B．受到的重力变大 C．排开液体重力不变 D．排开液体体积变大 A 题型二、浮力的应用 典例解析 【解析】AD．潜水艇从海水高密度区驶入低密度区，排开水的体积不变，根据F浮=ρ液gV排可知，潜水艇受到的浮力变小，因此与A处相比，潜水艇在B处受到浮力大小变小，故A符合题意，D不符合题意； B．由G=mg可知，与A处相比，潜水艇在B处受到的重力不变，故B不符合题意； C．根据阿基米德原理可知，物体浸在液体中受到的浮力等于其排开的液体受到的重力，由于潜水艇受到的浮力变小，所以潜水艇排开液体的重力变小，即与A处相比，潜水艇在B处排开液体重力变小，故C不符合题意。 故选A。 典例解析 【例题7】2023年7月12日，中国第13次北冰洋科学考察队搭乘雪龙2号破冰船（如图所示）从上海出发，执行科学考察任务。已知该船的排水量为15450t，ρ江水=1.0×103kg/m3，ρ海水=1.03×103kg/m3，g取10N/kg，求： （1）满载时，破冰船在江水中所受的浮力； （2）满载的破冰船从长江驶入东海时排开海水的体积变化量。 题型二、浮力的应用 典例解析 【解析】（1）满载时，破冰船在江水中所受的浮力等于它排开江水的重力F浮=G排=m排g=15450×103kg×10N/kg=1.545×108 N （2）破冰船排开江水的体积 破冰船漂浮在水面上，受到的浮力等于重力；满载的破冰船从长江驶入东海时重力不变，受到的浮力不变，破冰船排开海水的体积 满载的破冰船从长江驶入东海时排开海水的体积变化量 题型二、浮力的应用 Lavf59.27.100 $