内容正文:
null情境引入
单人过浮桥,刚好鞋不湿
提水过浮桥,如何不湿鞋?
我也有好主意,借助于氢气球。
四、浮 力
1.体验浮力的存在;
2.会用弹簧测力计测量物体所受浮力;
3.探究浮力与哪些因素有关,
知道阿基米德原理。
学习目标
3.浮力的方向 。
观察思考:
1.浸在液体或气体里的物体受到液体或气体 叫浮力。
竖直向上
2.浮力的施力物体 。
液体或气体
G
4.浮力的大小:
由二力平衡条件得:
F浮=G
5.举例:
飞艇、氢气球、热气球;
水面救生圈、水面的鸭子、水中的鱼。
F浮
自主学习
向上托力
作受力示意图。
什么是浮力
热气球为什么能升上天空,船舶为什么能浮在水面?
猜一猜:
下沉的石块也受到浮力。
总 结:
水中提石头变轻,石头受到浮力作用。
F浮=G-F示
称重法
活动探究
如F浮小于弹簧测力计分度值,无法测量。
下沉的物体是否受到浮力
活动
9.8
下沉的物体是否受到浮力?生活中有哪些实例能够支持你的猜想?
做一做:
按照图9-32 所示的步骤试一试。你观察到什么现象?
这些现象能说明什么?
手托石块或把石块浸入水中,弹簧测力计的示数都会变小。
F浮
G
F示
探究影响浮力大小的因素
学生实验
猜 想
浮力大小可能与哪些因素有关?根据哪些生活经验提出猜想?
液体密度
排液体积
实验器材
弹簧测力计,物块,盛有水和浓盐水的容器各一个。
实验与记录
设计实验数据记录表,并按步骤进行实验。
次数 状态 浸入液体 F示/N F浮/N 有关因素
空气中
4
部分浸入
水
3.6
浸没(刚)
水
3
浸没(深)
水
3
浸没
盐水
2.8
1
2
3
4
5
0.4
1
1
1.2
排液体积
与h浸没无关
液体密度
交流与讨论
实验表明,浸在液体中的物体,所受浮力的大小与其排开液体的体积和液体的密度有关。液体密度相同,物体排开液体的体积越大,受到的浮力越大;液体密度不同,当物体排开液体的体积相同时,液体的密度越大,物体受到的浮力越大。
分析实验现象和数据,你认为物体所受浮力的大小与哪些因素有关?
阿基米德原理
古希腊学者阿基米德,通过实验和理论研究得出结论:
浸在液体中的物体所受浮力大小,等于被物体排开液体所受重力大小。
F浮=G排
这就是阿基米德原理。
由G排=m排g=ρ液V排g,可得
上式表明我们的实验探究结论是正确的。
F浮=ρ液V排 g
阿基米德原理也适用于气体。
F浮=m排g
轮船吃水线
例题 船舶满载时排开水的质量称为“满载排水量”。图9-34所示是“远望7 号”航天远洋测量船,其满载排水量为2.7×104t。求它满载航行时受到的浮力(g取10N/kg)。
分析 由满载排水量可计算它满载时排开水所受的重力,再由阿基米德原理可得它满载航行时受到的浮力。
反思 船舶的满载排水量能否用排开水的体积来表示?为什么?
解答
该船满载时排开水所受的重力
G排=m排g
=2.7×104×103kg×10N/kg
=2.7×108N
该船满载航行时受到的浮力
F浮=G排
=2.7×108N
同一轮船在江河与大海中航行,因液体密度不同,轮船的排液体积不同。
而满载排水量包括了两方面。
利用轮船吃水线可反映轮船安全航行时排开水的最大体积。
读一读
浮力产生的原因
如图立方体的上下表面与水面平行,在水中的深度分别为h1、h2。由于相同深度对应点的压强均相等,因而左右两个侧面所受的压力相互平衡,合力为零。同理,前后两个侧面所受的压力也相互平衡,合力也为零。
浸在液体或气体中的物体为什么会受到浮力?
而立方体下表面受到的水的压强大于上表面受到的水的压强,因此水对下表面的压力F2大于水对上表面的压力F1。浮力就是由于物体上下表面受到的压力差产生的,其大小为F浮=F2 -F1。
F1= 0
F2= 0
F浮= 0
F浮=F2
游艇
桥桩
分析物体是否受浮力
紧密结合
几种不受浮力的情况:
F浮 ≠ 0
F浮= 0
F浮 ≠ 0
F浮 ≠ 0
F浮= 0
水中桥桩 失重时水中球 太空飞船
认识物体受到气体的浮力:
不属于浮力应用的实例
在分析受力情况时,如浮力太小,就不予考虑。
实践与练习
1.如图 9-36 所示,马铃薯沉在水底,乒乓球浮在水面上。马铃薯和乒乓球哪个受到的浮力大?你是怎样判断的?
马铃薯受到的浮力大。马铃薯比乒乓球的体积大且浸没在水中,排开水的体积大,排开水的重力也大,根据阿基米德原理,马铃薯受到的浮力大。
2.体积为1.2dm3的球,浸没在水中时受到的浮力是多大?若将其浸没在密度为0.8×103kg/m3的酒精中,它受到的浮力是多大?
F浮=ρ水V排 g
解答
球浸没在水中受到的浮力
=1.0×103kg/m3×1.2×10-3m3×10N/kg
=12N
球浸没在酒精中受到的浮力
F浮′=ρ酒精V排 g
=0.8×103kg/m3×1.2×10-3m3×10N/kg
=9.6N
3.如图9-37 所示,在薄塑料袋中装入大半袋水,用弹簧测力计测出它所受的重力。再将塑料袋浸入水中,观察浸入过程中弹簧测力计示数的变化。当塑料袋中的水面与容器中的水面相平时,弹簧测力计的示数是多少?由此你能得到什么结论?
薄塑料袋逐渐浸入水中,弹簧测力计的示数逐渐减小;薄塑料袋内外水面相平时,弹簧测力计的示数为零,这时浮力等于薄塑料袋中水的重力(忽略袋的重力)。由薄塑料袋内外水面相平可知,薄塑料袋排开水的体积等于袋内水的体积,薄塑料袋排开的水的重力等于袋内水的重力,由此说明薄塑料袋所受的浮力等于它排开的水的重力。
F浮= G-0=G
G=G排水
V袋水=V排水
F浮=G排水
1.浮力:
⑴定义⑵三要素⑶施力物体
影响浮力的因素ρ液、V排
2.实验探究:
4.阿基米德原理:
3.实验探究:
下沉的物体受到浮力.
知识梳理
5.求浮力的方法:
⑴称重法:
F浮=G-F示
⑵阿基米德原理法:
F浮=G排
=m排g=ρ液V排 g
⑶二力平衡法:
F浮=G
⑷压力差法:
F浮=F2 -F1
例1如图把物体A浸没在水及盐水中,求:
⑴物体受到浮力分别为多少?
⑵物体A的体积为多少?
⑶A的密度为多少?
⑷盐水的密度为多少?
称重法:
测算浮力⑴
F浮1=ρ水V排g
F浮1=G-G1′=1N
F浮2=G-G2′=1.2N
物体浸没,V排=V物
F浮2=ρ盐水V排g
解:⑴
⑵
⑶
⑷
阿基米德原理法:
F浮=G排
F浮=ρ水V排 g
⑵谁对,谁错?
测算浮力⑵
例2⑴根据下图所测的量求浮力
=m排g
测量工具
分度值
天平 0.2g
量筒 1mL
测力计 0.2N
√
测最小浮力
2×10-3N
1×10-2N
0.2N
检测练习
1.如图将浮在水面上的木块缓慢向下压,当木块全部浸入水中后继续向下压一段距离,在整个过程中,木块所受的浮力 ( )
A.先变大后变小 B.先变大后不变
C.先不变后变大 D.先变小后变大
2.人从浅水区走向深水区,感到胸闷,站立不稳,为什么?
3.节日里常用氢气球来装点气氛,若氢气球体积10m3,在空气中受到浮力为多少N?若不考虑氢气球制作材料重,氢气球下最多可挂宣传标语重多少N?
(空气密度为1.29kg/m3,氢气密度为0.09kg/m3,g=10N/kg)
F浮=ρ空气V排g=?=129N
B
G氢气=ρ氢气Vg=?=9N
物体排水体积越大,所受浮力越大。
水深度增大,压强增大。
G标=120N
4.小杰在游玩海底世界时,观察到鱼嘴里吐出的气泡上升的情况如图,对气泡上升时受到的浮力和气泡内气体压强分析正确的是 ( )
A.浮力不变,压强不变 B.浮力变小,压强变小
C.浮力变大,压强变大 D.浮力变大,压强变小
分析:
气泡上升,随水的深度变小,压强减小。
气泡内气体体积变大,排水体积变大。
F浮=ρ水V排 g 变大
D
5.用一个金属圆柱体、弹簧测力计和烧杯等器材进行下图探究。⑴由弹簧测力计示数变化可知 。
⑵如图是根据探究画出的弹簧测力计拉力及圆柱体所受浮力随浸入液体深度的图像;弹簧测力计拉力随浸入液体深度变化图线是 。
圆柱体所受浮力随浸入液体深度变化图线是 。
⑶该金属圆柱体受重力为 N,受浮力为 N。
金属圆柱体体积为 m3,其密度为 kg/m3。
a
2.7
2.7×103
b
1
1×10-4
物体排水体积越大,所受浮力越大
6.如图是小明用电子秤测固体和液体密度的示意图,固体刚刚浸没在水中受到的浮力F浮= ,固体的体积V= ,固体的密度ρ固= ,
固体在待测液体中受到的浮力F浮′= ,待测液体密度ρ液= ,
(均用图中字母和ρ水、g表示)
m1
m2
m3
m4
m5
(m3-m2)g
m3-m2
ρ水
m3-m2
m1▪ρ水
(m5-m4)g
(m5-m4)▪ρ水
m3-m2
$我们把一个塑料袋。装满水。用弹簧秤称出它的。重量。然后我们把它慢慢的放入水中,弹簧秤的示数逐渐减小。当水全部浸入烧杯中后,示数为零,而此时烧杯中被排开的水的体积是塑料袋中水的体积。
null物体的浮力与哪些因素有关呢?我们把一个铁球放到水里,它就会沉入水底。我们把它放在比水的密度大得多的水银里,铁球却浮起来了。这说明在密度大的液体中,物体受到的浮力就大。