期末复习知识清单01（沪科版（五四学制））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知识清单01 第一部分 密度 一、物质的密度 1. 物质的质量与体积的关系 大量实验表明，通常情况下，同种物质组成的物体的质量与体积的比值是一个定值；不同物质组成的物体的质量与体积的比值一般不同。质量跟体积的比值反映了本身的特性，用密度这个物理量来描述。 2. 密度的概念 （1）定义：物理学中，某种物质组成的物体的质量与体积之比叫做这种物质的密度。 （2）公式：。变形公式：求质量m； 求体积V。 （3）单位：千克/米3（kg/m3）；克/厘米3（g/cm3）。1g/cm3=103kg/m3 3. 密度与温度的关系 （1）物质密度与温度的关系 通常情况下，一定质量的物体温度升高时，体积变大，密度变小。物质的这种性质可简称为“热胀冷缩”。在我们常见的物质中，气体的热胀冷缩最显著，它的密度受温度的影响也最大。 （2）水的反常膨胀现象 图1 水的体积-温度图像 图2 水的密度--温度图像 ①水的热膨胀规律：4℃以上的水是热胀冷缩，而0℃～4℃的水是热缩冷胀，把这种现象称为反常膨胀（均选填“热胀冷缩”或“热缩冷胀”）。 ②水的密度与温度的关系：在温度为4℃时，水的密度最大。 4. 密度的应用 （1）求质量：根据m=ρV，知道了物体的体积，查出组成物质的密度，就可算出物体的质量。 （2）求体积：根据V=m /ρ，知道了物体的质量，查出组成物质的密度，就可以算出物体的体积。 （3）鉴别物质的种类：先根据ρ=m /V测出物质的密度值，再查密度表确定是哪种物质，运用密度值即可鉴别商品。不同物质的密度可以是相同的，例如酒精和煤油的密度都是0.8×103kg/m3，一些混合物的密度和一些物质的密度相等。在知道密度的基础上，通过对酒精和煤油两者气味的比较，可以鉴别它们。要准确的鉴别物质，既要看密度，还要看颜色、气味、硬度等，常常需要多种方法并用。 二、密度的测量 1. 量筒 （1）量筒的最大测量值与分度值 ①量筒的最大测量值：即最上面的刻度线指示的数值。图示量筒的最大测量值为50 mL。 ②量筒的分度值：即量筒上相邻两条刻度线之间的体积数。图示量筒的分度值为1 mL。 （2）量筒的使用方法 ①选：在测量前应根据被测物体的体积（一次性完成测量比较好）和测量精度的要求来选择合适的量筒，使用前首先要观察量筒的单位标度、量程和分度值。 ②放：使用量筒测量体积时应将量筒放在水平桌面上。 ③读：量筒内的液面大多数是凹液面，如水、酒精等形成的液面；读数时，视线一定要与液体凹液面的底部保持相平（如图乙正确）。俯视或仰视的读数均不准确，若俯视，读数会偏大（如图甲所示）；若仰视，读数会偏小（如图丙所示）。图中，液体的体积为46cm3。 （3）用量筒测量小石块体积的方法（排水法） ①用烧杯将适量的水倒入量筒内，读出水的体积V1（左图）； ②将待测小石块用细线拴住，轻轻地浸没于量筒内的水中，正确读出水面上升后的总体积V2（右图）； ③计算被测石块的体积V＝V2－V1＝60 cm3-50 cm3=10 cm3 ④“适量”意思是指：水量不能过多，以免放入物体后有水溢出；水要浸没物体。 2. 测量石块的密度 【实验原理】。 【进行实验】 （1）用电子天平测出石块的质量m石。 （2）在量筒中放入适量的水，测出水的体积V1。 （3）用细线拴好石块，慢慢放入量筒中，直到石块全部被水浸没，测出石块和水的总体积V2。 将所有数据记录在表中。 石块的 质量m/g 放入石块前水的 体积V1/cm3 放入石块后石块 与水的总体积V2/cm3 （4）利用密度公式计算小石块的密度为ρ=m/（V2-V1）。 3. 测量盐水的密度 【实验原理】 【进行实验】 （1）用电子天平测出量筒的质量m1。 （2）在量筒内倒入适量的盐水，测出盐水的体积V盐水。 （3）用电子天平测出量筒和盐水的总质量m2。 将所有数据记录在表中。 （4）实验数据记录表格： 量筒的质量m1/g 量筒和盐水的 总质量m2/g 盐水的体积 V/cm3 （5）根据公式计算盐水的密度ρ=（m2- m1）/V。 第二部分 压强 一、压强 1. 压力的概念 （1）压力的概念：相互挤压且发生形变的两个物体之间所产生的垂直指向接触面的力叫做压力，常用F表示。如图所示： 甲 足球对地面的压力 乙 物体对斜面的压力 丙 手指对墙壁的压力 （2）压力的方向：垂直并指向受压的物体表面。由于受力面可能是水平面，也可能是竖直面，还可能是倾斜面，故压力的方向没有固定指向，可指向任何方向，但始终和受力面相垂直。 （3）压力的大小：取决于物体间的挤压程度，不一定等于重力的大小。只有当物体自由静止在水平面时，压力大小才等于物体的重力大小。图甲中，F=G，图乙中，F<G，图丙中，F与G无关。 2. 压强 （1）影响压力作用效果的因素：压力的作用效果与压力大小和受力面积有关。 （2）压强的概念 ①物理意义：表示压力的作用效果。压强越大，表示压力的作用效果越明显。 ②定义：物体所受的压力大小与受力面积之比叫做压强。 ③公式： p= 。这是压强的定义式，适用于所有物体间的压强计算，包括气、固、液体。 ④单位：压强的国际单位是帕斯卡，符号是pa。 1pa=1N/m2 （3）柱体的压强公式：p=ρgh。 ①公式p=ρgh只适用于柱形的物体（例如长方体、正方体、圆柱体等）对水平面的压强，不能用于其他形状的物体产生的压强； ②柱形的物体对水平面的压强只与物体的密度和高度有关，与物体的底面积、重力等无关（选填“有关”或“无关”）。 （4）改变压强 ①减小压强的方法：压力一定，增大受力面积；受力面积一定，减小压力。 ②增大压强的方法：压力一定，减受力面积；受力面积一定，增大压力。 二、液体的压强 1. U形管压强计 ①作用：研究液体内部压强。 ②构造：压强计主要由U形管、橡皮管、探头（由空金属盒蒙上橡皮膜构成）等组成。 ③原理：放在液体里的探头上的橡皮膜受到液体压强的作用会发生形变，U形管左右两侧液面就会产生高度差，高度差的大小反映了橡皮膜所受压强的大小，液面的高度差越大，压强越大。 ④使用：当压强计的橡皮膜没有受到压强时，U形管中的液面应该是相平的，若出现高度差，需要将橡皮管取下，再重新安装。 2. 探究影响液体压强的因素 【搜集证据】 （1）器材：U形管压强计、刻度尺、两个相同的玻璃容器、一定量的水和盐水。 （2）方案：影响液体压强的因素可能有多个，我们可以用控制变量法逐个探究。 ① 探究水面下同一深度处的压强是否与朝向有关。 如图乙、丙所示，将U形管压强计金属盒放置在容器内水面下的同一深度处，改变膜面的朝向，观察U形管两边管中液面差是否发生变化。 甲 乙 丙 丁 ② 探究水中的压强是否与深度有关。 如图甲、乙所示，将U形管压强计金属盒放置在容器内水面下深度不同的位置，观察U形管两边液面差是否发生变化，如何变化？ ③ 探究液体压强是否与液体的密度有关。 如图丙、丁所示，用盐水替换水进行实验，开展探究。将U形管压强计金属盒分别放入水、盐水中，控制深度相同、膜面的朝向相同，观察U形管两边液面差是否发生变化，如何变化？ （3）记录 设计数据记录表，将观察到的现象和数据记录在表中。 序号 液体 深度/cm 橡皮膜方向 形管两侧液面高度差/cm 甲 水 5 右 1.5 乙 水 10 右 3.0 丙 水 10 下 3.0 丁 水 10 下 3.7 【作出解释】 ①由甲、乙的探究过程可得出：同种液体，液体内部的压强随深度的增加而增大。 ②由乙、丙的探究过程可得出：在液体内部的同一深度，向各个方向的压强相等。 ③由丙、丁的探究过程可得出：液体内部的压强跟液体密度有关。深度相同时，密度越大，液体内部的压强越大。 【实验结论】液体压强的特点 液体内部存在着向各个方向的压强，并且在同一深度处各个方向上的压强相等。在同种液体内部，深度越大，液体压强越大；在不同液体内部同一深度处，液体密度越大，液体压强也越大。 3. 液体压强的大小 如图所示，设想在密度为ρ的液面下有一高度为h、截面积为S的液柱。 这个液柱体的体积V=Sh，这个液柱对平面的压力F=G=mg=ρVg=ρgSh 平面S受到的压强 p= = =ρgh。 因此，液面下深度为h处液体的压强为 p=ρgh 根据p=ρgh可知，液体内部压强只跟液体密度和深度有关；与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关。 三、连通器 1. 连通器的概念：把几个底部相通，上部开口或相通的容器叫做连通器。 2. 连通器的特点 （1）特点：在注入同一种液体后，当液体静止时，连通器各部分中的液面一定处于同一水平面。 （2）利用液体压强知识解释连通器的特点 如上图所示，想象在连通器底部液体中有一个竖直方向的很薄的液片，我们用它作为研究对象。液片两侧受到的压力分别是F左和F右，液片静止时，由二力平衡条件可知F左=F右。设液体密度为ρ、液片面积为S、连通器两侧液面的高度分别为h左和h右，则 ρgh左S=ρgh右S，由此可得h1=h2。 这表明当液体不流动时，连通器各部分容器中的液面一定处于同一水平面。 3. 连通器的应用 （1）生活中的一些应用：例如，茶壶、锅炉水位计、洗手间下水管、船闸等。 （2）船闸的工作过程 ①一艘轮船由上游通过船闸驶往下游的情况。 船从上游驶向下游时，先关闭两个闸门和下游阀门，仅打开上游阀门，闸室和上游水库构成连通器。这时，水从上游水库流入闸室，闸室内的水位上升，当上升到和上游水库内的水位相平时，打开上游闸门，船就可平稳驶入闸室内。同理，当闸室水位与下游水库水位相平时，船可驶出闸室。 ②轮船由下游通过船闸驶往上游的情况可参照上述①分析。 四、大气压强 1. 大气压强存在的实验 模拟马德堡半球实验：将两个带拉环的半球相对合起来，用力下压两边的抽气阀，使两个半球内的空气尽量排出。请力气大的同学向两边拉，如图所示，发现不能两个半球拉开。 现象分析：半球内部几乎没有气体，也就没有向外的压强（压力），外部有大气，对半球的四周表面有压强，所以是大气压强把两个半球紧紧压在一起。证明大气存在压强并且很大。 探究结论：大气与液体一样，向各个方向都有压强。 2. 大气压 （1）大气压的概念：地球被一层厚厚的大气层包围着，与液体一样，大气对其内部各个方向产生压强。这种压强称为大气压强。简称大气压或气压。 （2）大气压产生的原因：地球周围的空气层因地球的吸引而受到重力作用，同时空气又具有流动性，因此大气对浸在空气中的物体表面就产生了压强。 （3）大气压的特点：在大气层内部向各个方向都有压强；在同一高度、同一地点向各个方向的压强大小相等。 （4）大气压存在的现象：生活中吸饮料、吸药液、吸墨水等例子都表明大气压的存在，实际上，一切“吸”液体的过程都是靠管内外气体压强差将液体“压”的过程。 3. 大气压的测量 （1）托里拆利实验 ①在长度大约1米、一端封闭、一端开口的玻璃管中灌满汞，排出空气。 ②一只手握住玻璃管中部，用另一只手指紧紧堵住玻璃管开口端并把玻璃管小心地倒插在盛有汞的槽里。 ③待开口端全部浸入汞时放开手指，将管子竖直固定，当管内汞停止下降时，读出此时汞柱的高度，约760mm。 ④若玻璃管倾斜，进入到玻璃管内汞的长度会变大，但汞柱的竖直高度不变，仍是760mm。 （2）实验分析：考查图中红线处管内外的汞液面，由于液体中同一水平面各处压强相等，管外汞液面上方是空气，所以该平面两侧的压强均等于大气压。而管内该平面上方是760 mm高的汞柱，汞柱的上方没有空气，是真空，液体静止时该处平面上下压力平衡，故大气压等于760 mm高的汞柱产生的压强。 （3）实验结论：大气压的数值等于它支撑的这段汞柱产生的压强，即p大气压=p汞 （4）理解托里拆利实验 ①汞柱的高度：汞柱的高度是指管内外水银面的竖直高度差，不是指管倾斜时汞柱的长度，实验过程中，只要测量正确（测量高度差），玻璃管是否倾斜不影响实验结果（选填“影响”或“不影响”）。管内汞柱的高度只与外界的大气压有关，与管的粗细、长度、形状、插入水银中的深度都无关，改用粗一些或细一些的玻璃管不影响结果（选填“影响”或“不影响”）。 ②玻璃管口在汞中的深度：玻璃管口在汞槽内的深度不影响实验结果，稍稍向上提或向下按玻璃管，只能改变管内水银柱上方真空部分的体积，而汞柱的高度不变。 ③玻璃管内漏进空气：实验时，如果玻璃管内漏进去一些空气，因为管内空气能够产生压强，所以会使水银柱的液面下降，测量结果变小（选填“大”或“小”）。 ④托里拆利实验如果用水来做，则水的高度大约10.3m，太不方便。计算过程： （5）标准大气压 托里拆利当时测得管内外汞面的高度差为760mm，通常把这样大小的大气压叫作标准大气压。 760mm高的汞柱产生的压强 p0=ρ水银gh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m=1.013×105 Pa， 粗略计算时可取标准大气压为1.0×105 Pa。 4. 气压计 测量大气压的仪器叫做气压计。 （1）水银气压计：在托里拆利实验中，如果玻璃管旁立一个刻度尺，读出水银柱的高度，就知道当时的大气压了，这就是一个简单的水银气压计。水银气压计比较准确，但携带不便。 （2）金属盒气压计（又称无液气压计）：它的主要部分是一个波纹状真空金属盒，气压变化时，金属盒厚度会发生变化，传动装置将这种变化转化为指针的偏转，指示出气压的大小。 5. 大气压与高度的关系 （1）大气压与高度的关系 ①大气压随高度增加而减小，在海拔3000m以内，每升高10m，大气压大约减小100pa。 ②大气压随海拔高度的升高而减小的原因：大气压由于大气受重力而产生，因为海拔越高，空气越稀薄，空气密度变小，大气重力变小，因此大气压就会降低。当离开地面的高度达到100km时，大气就变得极其稀薄了。 （2）高度计：因为大气压强随高度的增加而减小，我们可测出不同高度的气压值，把它们的对应关系刻在无液气压计的刻度盘上即变成了高度计。 6. 水的沸点与大气压的关系 （1）实验探究 ①如图所示，将水加热至沸腾后停止加热，沸腾停止，若将烧瓶内部的空气抽出，停止沸腾的水又重新沸腾起来。 ②现象分析：抽出空气，瓶内气压降低，停止沸腾的水能重新沸腾起来，说明水的沸点降低了。 ③实验结论：液体的沸点与表面上方的气压有关，气压减小，沸点降低；气压增大，沸点升高。 （2）水的沸点与气压值对照表：观察表格可以得出水的沸点与气压之间的关系。 气压值 （×103pa） 1 2 3 5 10 20 30 50 70 101 沸点 （℃） 4 16 23 32 46 60 69 81 90 100 ①气压越大，水的沸点越高；气压越小，水的沸点越低。 ②在1标准大气压下，水的沸点为100℃。在海拔8848米的珠穆朗玛峰顶上，大气压约为31000pa，水的沸点大约是：70℃（69~75℃间均正确）。 （3）高压锅的原理：高压锅使锅内部的气压高于1个大气压，水的沸点升高，要在高于100℃时才沸腾，这样高压锅内部就形成高温高压的环境，饭就容易很快做熟。 五、流体压强与流速的关系 1 . 流体压强与流速的关系 （1）流体：液体和气体没有一定的形状，都具有流动性，因此统称为流体。 （2）实验探究：流体压强与流速的关系 【实验一】分不开的纸。如图甲所示，手握两张纸，让纸自然下垂，在两张纸中间向下吹气。发现两张纸不但不分开，反而会靠拢。 实验分析：吹气时，两张纸条内侧空气流动快，压强变小，而纸条外侧空气的流速基本不变，气压相对较大，存在压强差，因而有压力差，是这个压力差把两纸条压到了一起。 实验结论：在气体中，流速越大的位置，压强越小。 甲 乙 【实验二】如图乙所示，水从左边蓄水容器流向下方的水平玻璃管。当水从下方的玻璃管中流出时，竖直细管中液面有高有低。 实验分析：水从下方的玻璃管中流出时，竖直细管中的 液面高低不同，细管中液面越高，对应下方玻璃管内液体的压强越大。c管下方的液体流速大，压强小；a管下方的液体流速小，压强大。 （3）流体的压强与流速的关系： 流体压强与流速有关，流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。 2. 流体压强规律的应用 （1）文丘里流量计 文丘里流量计是一种测量有压管道流量的装置，常用于测量空气、天然气、水等流体的流量。流体在通过流量计时局部收缩，从而使流速增大，压强减小，因此流体在截面1和截面2处有压强差，通过测量压强差来测量流量大小。 （2）火车站台上的安全线 在火车站和地铁站的站台上往往要画一条安全线。原因是：当火车或地铁进站时，会带动人和车之间的空气的流速加快，人外侧空气流速慢压强大，而内侧流速快压强小，会产生一个向内侧的压强差，将人推向火车，易出现危险。 （3）海上航行的舰船之间需保持一定距离 高速同向行驶的船舶如果靠得太近，两船之间水流的流速大，压强小于船外侧的压强。水流的压力差会使两船相互“吸引”而发生碰撞事故。因此，大型舰队在海上做编队航行时，各舰船之间需保持一定距离，以防止相邻舰船间因水流的压力差而发生碰撞。 航行的舰船之间需保持一定距离 飞机的升力 （4）机的升力 飞机起飞前，先在跑道上跑一段距离。空气相对机翼向后运动。因为机翼的形状是上凸下平，所以上方空气流速快，压强小，机翼上、下方存在压强差，产生压力差，形成了向上的升力。机翼上、下表面的压强差是产生升力的原因。 第三部分 浮力 一、浮力 1. 浮力 浸在液体或气体中的物体受到的向上的力，称为浮力，用F浮表示。浮力的方向是竖直向上。 2. 称重法测浮力 （1）如图甲所示，用弹簧测力计测出物体（ρ物＞ρ液）的重力G=F1； （2）将挂在弹簧测力计下的物体浸在液体中，读出弹簧测力计的示数F2； （3）则物体在液体中所受浮力的大小F浮=F1-F2，即弹簧测力计减小的示数就是物体受到的浮力。 甲 称重法测浮力 乙 运用力的平衡条件求浮力 3. 运用力的平衡条件求浮力 如图乙所示，浸没在水中的金属块受到三个力的作用：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金属块处于平衡状态。把F拉和F浮的合力设为F合，这样就可以认为金属块受F合和G两个力的作用。因为金属块静止，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。 即浮力的大小等于物体受到的重力与拉力的大小之差。 4. 浮力产生的原因 以浸没在液体中的长方体为例进行探究。如图所示，该长方体的六个面分别受到液体的压强（p=pgh）和压力（F=pS），比较大小关系。 位置 前、后两个面 左、右两个面 上、下两个面 深度 相等 相等 上浅下深 压力 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 F向下˂F向上， F差=F向上-F向下 压强 相等 相等 上小下大 结论：浮力是液体对物体向上和向下的压力差产生的，即F浮=F2-F1。 5. 探究浮力大小与哪些因素有关 【实验器材】水、浓盐水、容器、金属块、弹簧测力计、刻度尺。 【实验方案】 甲 乙 丙 丁 ①图甲、乙表示探究浮力大小是否和物体浸在液体中的体积有关的大致过程。 ②图乙、丙表示探究浮力大小是否和物体的浸没深度有关的大致过程。 ③图丙、丁表示探究浮力大小是否和液体密度有关的大致过程。 【实验现象】物体浸在水中的体积越大，浮力越大，弹簧测力计示数越小；物体浸没深度改变，弹簧测力计示数不变；液体密度越大，浸没在液体中的物体浮力越大，弹簧测力计示数越小。 【实验结论】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。 二、阿基米德原理 1. 用力传感器探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 （1）进行实验 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=FB2-FB1。 （2）记录 次数 物体未浸入水中时 力传感器A的示数FA1/N 物体浸入水中时 力传感器A的示数FA2/N 物体未浸入水中时力传感器B的示数FB1/N 物体浸入水中时 力传感器B的示数FB2/N 1 2.04 0.92 1.04 2.16 2 3 （3）分析：计算物体所受浮力大小：F浮=FA1-FA2=2.04N-0.92N=1.12N 物体排开水的重力大小：G排=FB2-FB1=2.16N-1.04N=1.12N （4）实验结论：F浮=G排 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. 用常规器材探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 【设计实验】 （1）实验器材：弹簧测力计、物体、溢水杯、小桶、细线、水。 （2）用称重法测量浮力：先测出物体在空气中所受的重力G=F2，再读出物体浸在水中时弹簧测力计的示数F3，则F浮=F2-F3（如下图乙、丙所示）。 （3）用溢水法测量排开水所受的重力：如图甲、丁所示。溢水杯中盛满水，把物体浸在水中，让排开的水流入一个小桶中，用弹簧测力计测出排开的水所受的重力G排=F4-F1。 （4）实验数据表格（见下）。 【进行实验与收集数据】 （1）如图甲所示，用弹簧测力计测量空桶所受的重力G桶=F1。将数据记入表格中。 （2）如图乙所示，将小石块用细线系住，挂在弹簧测力计的挂钩上，测出小石块所受的重力G=F2。将数据记入表格中。 （3）如图丙所示，将水倒入溢水杯中，使水面恰好到达溢水杯的溢水口，将小桶放在溢水口下水能正好流入小桶的位置，然后将小石块慢慢地浸入水中，读出此时弹簧测力计的示数F3，将数据记入表格中。 （4）如图丁所示，测出此时小桶和排开的水所受的总重力F4，将数据记入表格中。 【分析论证】 （1）根据F浮= F3-F2计算小石块在水中受到的浮力； （2）根据G排=F4-F1计算出排开的水所受的重力。 （3）分别计算实验序号1或2或3中物体受到的浮力和排开的水所受的重力，发现F浮=G排。即：浸入水中的物体所受浮力的大小等于它排开的水所受的重力。 次数 小桶所受重力 G桶/N 物体所受重力 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 0.8 0.8 2 1.0 1.7 1.1 1.6 0.6 0.6 3 1.0 3.6 2.3 2.3 1.3 1.3 【实验结论】大量实验表明： 浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。 3. 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。 （2）数学表达式： F浮=G排 导出式：F浮=G排=m排g=ρ液gV排 ρ液表示液体的密度，单位是kg/m3；V排表示排开液体的体积，单位是m3；g表示9.8N/kg； F浮表示物体受到的浮力，单位是N。 （3）对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等因素无关（均选填“有关”或“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等于它排开的气体所受的重力，也可用F浮＝ρ气gV排计算。 ③理解“浸在液体中的物体”：浸在液体中的物体包括两种情况：一是物体全部浸入液体中，如图中B物体，也叫浸没；二是一部分体积浸入液体中，如图中A物体。 物体浸没时：V排=V浸=V物；物体部分浸入时：V排=V浸<V物。不论物体是浸没还是部分浸入在液体里都受到浮力，都遵守阿基米德原理。 浸入与浸没 推导阿基米德原理 4. 理论推导阿基米德原理 设浸没在液体中长方体的底面积为S、高为h，液体密度为ρ液，上、下表面所处的深度及受力情况，如图所示。根据浮力产生的原因和液体内部压强的规律可得，物体上、下表面受到的压力分别为： F1＝p1S＝ρ液gh1S F2=p2S=ρ液gh2S 它所受的浮力大小 F浮=F2-F1= ρ液gh2S -ρ液gh1S =ρ液ghS =ρ液gV体 物体排开的液体所受重力大小G排=ρ液gV排=ρ液gV体 所以 F浮=G排 即浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。 三、浮沉的条件及应用 1. 物体的浮沉条件 （1）比较浮力与重力的大小判断浮沉 物体浸没在液体中时： ①当浮力F浮大于重力G时，物体上浮； ②当浮力F浮等于重力G时，二力平衡，物体悬浮在液体中； ③当浮力F浮小于重力G时，物体下沉。（以上均选填“上浮”、“悬浮”或“下沉”） ④漂浮于液面的物体，处于平衡状态，其浮力和重力大小相等：F浮=G。 （2）比较物体密度与液体密度的大小判断物体的浮沉 当物体浸没在水中时，受到重力G与浮力F浮两个力的作用。 物体浸没在水中时：V排 = V物= V； 浮力的大小F浮＝ρ液g V排＝ρ液gV；重力的大小G＝ρ物g V物＝ρ物gV。 ①当ρ液＞ρ物时，得出F浮＞G，物体上浮； ②当ρ液= ρ物时，得出F浮= G，物体悬浮； ③当ρ液＜ρ物时，得出F浮＜G，物体下沉。（以上均选填“上浮”、“悬浮”或“下沉”） 2. 浮力的应用 （1）潜水艇 ①潜水艇的沉浮原理：因为潜水艇浸没在水里时，排开水的体积不变，根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，所受浮力基本不变，所以只能靠改变自身重力实现浮沉的。（均选填“浮力”或“重力”） ②潜水艇的浮沉过程分析：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。海水进入水舱，潜水艇重等于同体积的水重时，它可以悬浮在水中。 （2）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，但是排开的水较多，因而受到较大的浮力，所以能漂浮在水面上。 ②轮船的特点：轮船航行时处于漂浮状态，只要轮船的重力不变，无论轮船是在海里还是在河里，它受到的浮力都不变，因为不同海域中海水的密度不同，所以轮船的吃水线不同。例如，海水密度较大，根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，轮船在海里航行时浸在水下的体积较小。 ③轮船的排水量m排：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，等于轮船和货物的总质量。如一艘轮船的排水量是104 t，说明此船满载时，货物和船身质量之和为104t。 ④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。 轮船 轮船的“吃水线” （3）热气球和飞艇 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。 热气球 密度计 （4）密度计 ①作用：密度计是测量液体密度的仪器。 ②构造：密度计是一根粗细不均匀的密封玻璃管，管的下部装有少量密度较大的铅丸。 ③原理：密度计放在液体中都是漂浮的，因此受到的浮力始终等于它受到的重力并且是不变的，即 F浮=G。根据F浮=ρ液gV排可知，因为浮力F浮不变，所以把它放在密度比较大的液体里，它浸入液体的体积小，上浮一些；把它放在密度比较小的液体里，浸入液体的体积大，下沉一些。所以密度计的刻度从下往上的示数是越来越小的。（后三空均选填“大”或“小”） 四、计算浮力大小的四种常用方法 称重法 压力差法 公式法 平衡法 浮力等于物体的重力G减去物体浸在液体中时弹簧测力计的拉力F，即F浮=G-F 浮力等于物体上、下表面受到的液体的压力差，即 F浮=F向上-F向下 根据阿基米德原理计算 F浮=G排=m排g =ρ液gV排 物体漂浮或悬浮时，由二力平衡条件得浮力等于重力，即F浮=G 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 沪科版五四学制八年级下学期知识清单01 第一部分 密度 一、物质的密度 1. 物质的质量与体积的关系 大量实验表明，通常情况下，同种物质组成的物体的质量与体积的比值是一个定值；不同物质组成的物体的质量与体积的比值一般不同。质量跟体积的比值反映了本身的特性，用密度这个物理量来描述。 2. 密度的概念 （1）定义：物理学中，某种物质组成的物体的 与 之比叫做这种物质的密度。 （2）公式：。变形公式：求质量m； 求体积V。 （3）单位： ； 。1g/cm3= kg/m3 3. 密度与温度的关系 （1）物质密度与温度的关系 通常情况下，一定质量的物体温度升高时，体积变大，密度变小。物质的这种性质可简称为“ ”。在我们常见的物质中， 的热胀冷缩最显著，它的密度受温度的影响也最大。 （2）水的反常膨胀现象 图1 水的体积-温度图像 图2 水的密度--温度图像 ①水的热膨胀规律：4℃以上的水是 ，而0℃～4℃的水是 ，把这种现象称为反常膨胀（均选填“热胀冷缩”或“热缩冷胀”）。 ②水的密度与温度的关系：在温度为 ℃时，水的密度最大。 4. 密度的应用 （1）求质量：根据m= ，知道了物体的体积，查出组成物质的密度，就可算出物体的质量。 （2）求体积：根据V= ，知道了物体的质量，查出组成物质的密度，就可以算出物体的体积。 （3）鉴别物质的种类：先根据ρ= 测出物质的密度值，再查密度表确定是哪种物质，运用密度值即可鉴别商品。不同物质的密度可以是相同的，例如酒精和煤油的密度都是0.8×103kg/m3，一些混合物的密度和一些物质的密度相等。在知道密度的基础上，通过对酒精和煤油两者 的比较，可以鉴别它们。要准确的鉴别物质，既要看密度，还要看颜色、气味、硬度等，常常需要多种方法并用。 二、密度的测量 1. 量筒 （1）量筒的最大测量值与分度值 ①量筒的最大测量值：即最上面的刻度线指示的数值。图示量筒的最大测量值为 mL。 ②量筒的分度值：即量筒上相邻两条刻度线之间的体积数。图示量筒的分度值为 mL。 （2）量筒的使用方法 ①选：在测量前应根据被测物体的体积（一次性完成测量比较好）和测量精度的要求来选择合适的量筒，使用前首先要观察量筒的单位标度、量程和 。 ②放：使用量筒测量体积时应将量筒放在水平桌面上。 ③读：量筒内的液面大多数是凹液面，如水、酒精等形成的液面；读数时，视线一定要与液体凹液面的 部保持相平（如图乙正确）。俯视或仰视的读数均不准确，若俯视，读数会偏 （如图甲所示）；若仰视，读数会偏 （如图丙所示）。图中，液体的体积为 cm3。 （3）用量筒测量小石块体积的方法（排水法） ①用烧杯将 的水倒入量筒内，读出水的体积V1（左图）； ②将待测小石块用细线拴住，轻轻地 于量筒内的水中，正确读出水面上升后的总体积V2（右图）； ③计算被测石块的体积V＝ ④“适量”意思是指：水量不能过 ，以免放入物体后有水溢出；水要 物体。 2. 测量石块的密度 【实验原理】。 【进行实验】 （1）用电子天平测出石块的质量m石。 （2）在量筒中放入适量的水，测出水的体积V1。 （3）用细线拴好石块，慢慢放入量筒中，直到石块全部被水浸没，测出石块和水的总体积V2。 将所有数据记录在表中。 石块的 质量m/g 放入石块前水的 体积V1/cm3 放入石块后石块 与水的总体积V2/cm3 （4）利用密度公式计算小石块的密度为ρ= 。 3. 测量盐水的密度 【实验原理】。 【进行实验】 （1）用电子天平测出量筒的质量m1。 （2）在量筒内倒入适量的盐水，测出盐水的体积V盐水。 （3）用电子天平测出量筒和盐水的总质量m2。 将所有数据记录在表中。 （4）实验数据记录表格： 量筒的质量m1/g 量筒和盐水的 总质量m2/g 盐水的体积 V/cm3 （5）根据公式计算盐水的密度ρ= 。 第二部分 压强 一、压强 1. 压力的概念 （1）压力的概念：相互挤压且发生形变的两个物体之间所产生的垂直指向接触面的力叫做压力，常用F表示。如图所示： 甲 足球对地面的压力 乙 物体对斜面的压力 丙 手指对墙壁的压力 （2）压力的方向：垂直并指向受压的物体表面。由于受力面可能是水平面，也可能是竖直面，还可能是倾斜面，故压力的方向没有固定指向，可指向任何方向，但始终和受力面相 。 （3）压力的大小：取决于物体间的挤压程度，不一定等于重力的大小。只有当物体自由静止在 时，压力大小才等于物体的重力大小。图甲中，F=G，图乙中，F<G，图丙中，F与G无关。 2. 压强 （1）影响压力作用效果的因素：压力的作用效果与 和 有关。 （2）压强的概念 ①物理意义：表示压力的 。压强越大，表示压力的作用效果越明显。 ②定义：物体所受的压力大小与受力面积之比叫做压强。 ③公式： p= 。这是压强的定义式，适用于所有物体间的压强计算，包括气、固、液体。 ④单位：压强的国际单位是 ，符号是pa。 1pa=1N/m2 （3）柱体的压强公式：p=ρgh。 ①公式p=ρgh只适用于 的物体（例如长方体、正方体、圆柱体等）对水平面的压强，不能用于其他形状的物体产生的压强； ②柱形的物体对水平面的压强只与物体的 和 有关，与物体的底面积、重力等 （选填“有关”或“无关”）。 （4）改变压强 ①减小压强的方法：压力一定，增大受力面积；受力面积一定，减小压力。 ②增大压强的方法：压力一定，减受力面积；受力面积一定，增大压力。 二、液体的压强 1. U形管压强计 ①作用：研究液体内部 。 ②构造：压强计主要由U形管、橡皮管、探头（由空金属盒蒙上橡皮膜构成）等组成。 ③原理：放在液体里的探头上的橡皮膜受到液体压强的作用会发生形变，U形管左右两侧液面就会产生 ，高度差的大小反映了橡皮膜所受压强的大小，液面的高度差越大，压强越大。 ④使用：当压强计的橡皮膜没有受到压强时，U形管中的液面应该是 的，若出现高度差，需要将橡皮管取下，再重新安装。 2. 探究影响液体压强的因素 【搜集证据】 （1）器材：U形管压强计、刻度尺、两个相同的玻璃容器、一定量的水和盐水。 （2）方案：影响液体压强的因素可能有多个，我们可以用控制变量法逐个探究。 ① 探究水面下同一深度处的压强是否与朝向有关。 如图乙、丙所示，将U形管压强计金属盒放置在容器内水面下的同一深度处，改变膜面的朝向，观察U形管两边管中液面差是否发生变化。 甲 乙 丙 丁 ② 探究水中的压强是否与深度有关。 如图甲、乙所示，将U形管压强计金属盒放置在容器内水面下深度不同的位置，观察U形管两边液面差是否发生变化，如何变化？ ③ 探究液体压强是否与液体的密度有关。 如图丙、丁所示，用盐水替换水进行实验，开展探究。将U形管压强计金属盒分别放入水、盐水中，控制深度相同、膜面的朝向相同，观察U形管两边液面差是否发生变化，如何变化？ （3）记录 设计数据记录表，将观察到的现象和数据记录在表中。 序号 液体 深度/cm 橡皮膜方向 形管两侧液面高度差/cm 甲 水 5 右 1.5 乙 水 10 右 3.0 丙 水 10 下 3.0 丁 水 10 下 3.7 【作出解释】 ①由甲、乙的探究过程可得出：同种液体，液体内部的压强随深度的增加而增大。 ②由乙、丙的探究过程可得出：在液体内部的同一深度，向各个方向的压强相等。 ③由丙、丁的探究过程可得出：液体内部的压强跟液体密度有关。深度相同时，密度越大，液体内部的压强越大。 【实验结论】液体压强的特点 液体内部存在着向各个方向的压强，并且在同一深度处各个方向上的压强 。在同种液体内部， 越大，液体压强越大；在不同液体内部同一深度处，液体 越大，液体压强也越大。 3. 液体压强的大小 如图所示，设想在密度为ρ的液面下有一高度为h、截面积为S的液柱。 这个液柱体的体积V=Sh，这个液柱对平面的压力F= 平面S受到的压强 p= = ________。 因此，液面下深度为h处液体的压强为 p=ρgh 根据p=ρgh可知，液体内部压强只跟液体 和 有关；与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关。 三、连通器 1. 连通器的概念：把几个底部相通，上部开口或相通的容器叫做连通器。 2. 连通器的特点 （1）特点：在注入同一种液体后，当液体静止时，连通器各部分中的液面一定处于同一 面。 （2）利用液体压强知识解释连通器的特点 如上图所示，想象在连通器底部液体中有一个竖直方向的很薄的液片，我们用它作为研究对象。液片两侧受到的压力分别是F左和F右，液片静止时，由二力平衡条件可知F左=F右。设液体密度为ρ、液片面积为S、连通器两侧液面的高度分别为h左和h右，则 ρgh左S=ρgh右S，由此可得h1=h2。 这表明当液体不流动时，连通器各部分容器中的液面一定处于同一水平面。 3. 连通器的应用 （1）生活中的一些应用：例如，茶壶、锅炉水位计、洗手间下水管、船闸等。 （2）船闸的工作过程 ①一艘轮船由上游通过船闸驶往下游的情况。 船从上游驶向下游时，先关闭两个闸门和下游阀门，仅打开上游阀门，闸室和上游水库构成连通器。这时，水从上游水库流入闸室，闸室内的水位上升，当上升到和上游水库内的水位相平时，打开上游闸门，船就可平稳驶入闸室内。同理，当闸室水位与下游水库水位相平时，船可驶出闸室。 ②轮船由下游通过船闸驶往上游的情况可参照上述①分析。 四、大气压强 1. 大气压强存在的实验 模拟马德堡半球实验：将两个带拉环的半球相对合起来，用力下压两边的抽气阀，使两个半球内的空气尽量排出。请力气大的同学向两边拉，如图所示，发现不能两个半球拉开。 现象分析：半球内部几乎没有气体，也就没有向外的压强（压力），外部有大气，对半球的四周表面有压强，所以是大气压强把两个半球紧紧压在一起。证明大气存在 并且很 。 探究结论：大气与液体一样，向各个方向都有压强。 2. 大气压 （1）大气压的概念：地球被一层厚厚的大气层包围着，与液体一样，大气对其内部各个方向产生压强。这种压强称为大气压强。简称 或气压。 （2）大气压产生的原因：地球周围的空气层因地球的吸引而受到重力作用，同时空气又具有 性，因此大气对浸在空气中的物体表面就产生了压强。 （3）大气压的特点：在大气层内部向各个方向都有压强；在同一高度、同一地点向各个方向的压强大小相等。 （4）大气压存在的现象：生活中吸饮料、吸药液、吸墨水等例子都表明大气压的存在，实际上，一切“吸”液体的过程都是靠管内外气体压强差将液体“压”的过程。 3. 大气压的测量 （1）托里拆利实验 ①在长度大约1米、一端封闭、一端开口的玻璃管中灌满汞，排出空气。 ②一只手握住玻璃管中部，用另一只手指紧紧堵住玻璃管开口端并把玻璃管小心地倒插在盛有汞的槽里。 ③待开口端全部浸入汞时放开手指，将管子竖直固定，当管内汞停止下降时，读出此时汞柱的高度，约760mm。 ④若玻璃管倾斜，进入到玻璃管内汞的长度会变大，但汞柱的竖直高度不变，仍是760mm。 （2）实验分析：考查图中红线处管内外的汞液面，由于液体中同一水平面各处压强相等，管外汞液面上方是空气，所以该平面两侧的压强均等于大气压。而管内该平面上方是760 mm高的汞柱，汞柱的上方没有空气，是 ，液体静止时该处平面上下压力平衡，故大气压等于760 mm高的汞柱产生的压强。 （3）实验结论：大气压的数值等于它支撑的这段 产生的压强，即p大气压=p汞 （4）理解托里拆利实验 ①汞柱的高度：汞柱的高度是指管内外水银面的竖直高度差，不是指管倾斜时汞柱的长度，实验过程中，只要测量正确（测量高度差），玻璃管是否倾斜 实验结果（选填“影响”或“不影响”）。管内汞柱的高度只与外界的大气压有关，与管的粗细、长度、形状、插入水银中的深度都无关，改用粗一些或细一些的玻璃管 结果（选填“影响”或“不影响”）。 ②玻璃管口在汞中的深度：玻璃管口在汞槽内的深度不影响实验结果，稍稍向上提或向下按玻璃管，只能改变管内水银柱上方真空部分的体积，而汞柱的高度不变。 ③玻璃管内漏进空气：实验时，如果玻璃管内漏进去一些空气，因为管内空气能够产生压强，所以会使水银柱的液面下降，测量结果变 （选填“大”或“小”）。 ④托里拆利实验如果用水来做，则水的高度大约 m，太不方便。计算过程： （5）标准大气压 托里拆利当时测得管内外汞面的高度差为760mm，通常把这样大小的大气压叫作 大气压。 760mm高的汞柱产生的压强 p0=ρ水银gh= Pa， 粗略计算时可取标准大气压为1.0×105 Pa。 4. 气压计 测量大气压的仪器叫做气压计。 （1）水银气压计：在托里拆利实验中，如果玻璃管旁立一个刻度尺，读出水银柱的高度，就知道当时的大气压了，这就是一个简单的水银气压计。水银气压计比较准确，但携带不便。 （2）金属盒气压计（又称无液气压计）：它的主要部分是一个波纹状真空金属盒，气压变化时，金属盒厚度会发生变化，传动装置将这种变化转化为指针的偏转，指示出气压的大小。 5. 大气压与高度的关系 （1）大气压与高度的关系 ①大气压随高度增加而 ，在海拔3000m以内，每升高10m，大气压大约减小100pa。 ②大气压随海拔高度的升高而减小的原因：大气压由于大气受重力而产生，因为海拔越高，空气越稀薄，空气密度变小，大气重力变小，因此大气压就会降低。当离开地面的高度达到100km时，大气就变得极其稀薄了。 （2）高度计：因为大气压强随高度的增加而减小，我们可测出不同高度的气压值，把它们的对应关系刻在无液气压计的刻度盘上即变成了 计。 6. 水的沸点与大气压的关系 （1）实验探究 ①如图所示，将水加热至沸腾后停止加热，沸腾停止，若将烧瓶内部的空气抽出，停止沸腾的水又重新沸腾起来。 ②现象分析：抽出空气，瓶内气压降低，停止沸腾的水能重新沸腾起来，说明水的沸点 了。 ③实验结论：液体的沸点与表面上方的气压有关，气压减小，沸点 ；气压增大，沸点 。 （2）水的沸点与气压值对照表：观察表格可以得出水的沸点与气压之间的关系。 气压值 （×103pa） 1 2 3 5 10 20 30 50 70 101 沸点 （℃） 4 16 23 32 46 60 69 81 90 100 ①气压越大，水的沸点越高；气压越小，水的沸点越低。 ②在1标准大气压下，水的沸点为 ℃。在海拔8848米的珠穆朗玛峰顶上，大气压约为31000pa，水的沸点大约是： ℃（69~75℃间均正确）。 （3）高压锅的原理：高压锅使锅内部的气压 1个大气压，水的沸点 ，要在高于100℃时才沸腾，这样高压锅内部就形成高温高压的环境，饭就容易很快做熟。 五、流体压强与流速的关系 1 . 流体压强与流速的关系 （1）流体：液体和气体没有一定的形状，都具有流动性，因此统称为流体。 （2）实验探究：流体压强与流速的关系 【实验一】分不开的纸。如图甲所示，手握两张纸，让纸自然下垂，在两张纸中间向下吹气。发现两张纸不但不分开，反而会靠拢。 实验分析：吹气时，两张纸条内侧空气流动 ，压强变 ，而纸条外侧空气的流速基本不变，气压相对较大，存在压强差，因而有 差，是这个压力差把两纸条压到了一起。 实验结论：在气体中，流速越大的位置，压强越 。 甲 乙 【实验二】如图乙所示，水从左边蓄水容器流向下方的水平玻璃管。当水从下方的玻璃管中流出时，竖直细管中液面有高有低。 实验分析：水从下方的玻璃管中流出时，竖直细管中的 液面高低不同，细管中液面越高，对应下方玻璃管内液体的压强越大。c管下方的液体流速大，压强小；a管下方的液体流速小，压强大。 （3）流体的压强与流速的关系： 流体压强与流速有关，流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。 2. 流体压强规律的应用 （1）文丘里流量计 文丘里流量计是一种测量有压管道流量的装置，常用于测量空气、天然气、水等流体的流量。流体在通过流量计时局部收缩，从而使流速增大，压强减小，因此流体在截面1和截面2处有 ，通过测量压强差来测量流量大小。 （2）火车站台上的安全线 在火车站和地铁站的站台上往往要画一条安全线。原因是：当火车或地铁进站时，会带动人和车之间的空气的流速加快，人外侧空气流速慢压强大，而内侧流速快压强 ，会产生一个向 侧的压强差，将人推向火车，易出现危险。 （3）海上航行的舰船之间需保持一定距离 高速同向行驶的船舶如果靠得太近，两船之间水流的流速大，压强小于船外侧的压强。水流的压力差会使两船相互“吸引”而发生碰撞事故。因此，大型舰队在海上做编队航行时，各舰船之间需保持一定距离，以防止相邻舰船间因水流的压力差而发生碰撞。 航行的舰船之间需保持一定距离 飞机的升力 （4）机的升力 飞机起飞前，先在跑道上跑一段距离。空气相对机翼向后运动。因为机翼的形状是上凸下平，所以上方空气流速快，压强小，机翼上、下方存在压强差，产生压力差，形成了向上的升力。机翼上、下表面的压强差是产生升力的原因。 第三部分 浮力 一、浮力 1. 浮力 浸在液体或气体中的物体受到的向上的力，称为浮力，用F浮表示。浮力的方向是 。 2. 称重法测浮力 （1）如图甲所示，用弹簧测力计测出物体（ρ物＞ρ液）的重力G=F1； （2）将挂在弹簧测力计下的物体浸在液体中，读出弹簧测力计的示数F2； （3）则物体在液体中所受浮力的大小F浮= ，即弹簧测力计减小的示数就是物体受到的浮力。 甲 称重法测浮力 乙 运用力的平衡条件求浮力 3. 运用力的平衡条件求浮力 如图乙所示，浸没在水中的金属块受到三个力的作用：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金属块处于平衡状态。把F拉和F浮的合力设为F合，这样就可以认为金属块受 和G两个力的作用。因为金属块静止，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= 。 即浮力的大小等于物体受到的重力与拉力的大小之差。 4. 浮力产生的原因 以浸没在液体中的长方体为例进行探究。如图所示，该长方体的六个面分别受到液体的压强（p=pgh）和压力（F=pS），比较大小关系。 位置 前、后两个面 左、右两个面 上、下两个面 深度 相等 相等 上浅下深 压力 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 F向下˂F向上， F差= 压强 相等 相等 上小下大 结论：浮力是液体对物体向上和向下的压力差产生的，即F浮= 。 5. 探究浮力大小与哪些因素有关 【实验器材】水、浓盐水、容器、金属块、弹簧测力计、刻度尺。 【实验方案】 甲 乙 丙 丁 ①图甲、乙表示探究浮力大小是否和物体浸在液体中的体积有关的大致过程。 ②图乙、丙表示探究浮力大小是否和物体的浸没深度有关的大致过程。 ③图丙、丁表示探究浮力大小是否和液体密度有关的大致过程。 【实验现象】物体浸在水中的体积越大，浮力越大，弹簧测力计示数越小；物体浸没深度改变，弹簧测力计示数不变；液体密度越大，浸没在液体中的物体浮力越大，弹簧测力计示数越小。 【实验结论】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。 二、阿基米德原理 1. 用力传感器探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 （1）进行实验 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=FB2-FB1。 （2）记录 次数 物体未浸入水中时 力传感器A的示数FA1/N 物体浸入水中时 力传感器A的示数FA2/N 物体未浸入水中时力传感器B的示数FB1/N 物体浸入水中时 力传感器B的示数FB2/N 1 2.04 0.92 1.04 2.16 2 3 （3）分析：计算物体所受浮力大小：F浮=FA1-FA2= N 物体排开水的重力大小：G排=FB2-FB1= N （4）实验结论：F浮=G排 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 大小。 2. 用常规器材探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系 【设计实验】 （1）实验器材：弹簧测力计、物体、溢水杯、小桶、细线、水。 （2）用称重法测量浮力：先测出物体在空气中所受的重力G=F2，再读出物体浸在水中时弹簧测力计的示数F3，则F浮=F2-F3（如下图乙、丙所示）。 （3）用溢水法测量排开水所受的重力：如图甲、丁所示。溢水杯中盛满水，把物体浸在水中，让排开的水流入一个小桶中，用弹簧测力计测出排开的水所受的重力G排=F4-F1。 （4）实验数据表格（见下）。 【进行实验与收集数据】 （1）如图甲所示，用弹簧测力计测量空桶所受的重力G桶=F1。将数据记入表格中。 （2）如图乙所示，将小石块用细线系住，挂在弹簧测力计的挂钩上，测出小石块所受的重力G=F2。将数据记入表格中。 （3）如图丙所示，将水倒入溢水杯中，使水面恰好到达溢水杯的溢水口，将小桶放在溢水口下水能正好流入小桶的位置，然后将小石块慢慢地浸入水中，读出此时弹簧测力计的示数F3，将数据记入表格中。 （4）如图丁所示，测出此时小桶和排开的水所受的总重力F4，将数据记入表格中。 【分析论证】 （1）根据F浮= F3-F2计算小石块在水中受到的浮力； （2）根据G排=F4-F1计算出排开的水所受的重力。 （3）分别计算实验序号1或2或3中物体受到的浮力和排开的水所受的重力，发现F浮=G排。即：浸入水中的物体所受浮力的大小等于它 所受的重力。 次数 小桶所受重力 G桶/N 物体所受重力 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 0.8 0.8 2 1.0 1.7 1.1 1.6 0.6 0.6 3 1.0 3.6 2.3 2.3 1.3 1.3 【实验结论】大量实验表明： 浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。 3. 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。 （2）数学表达式： F浮=G排 导出式：F浮=G排=m排g=ρ液gV排 ρ液表示液体的密度，单位是 ；V排表示排开液体的体积，单位是 ；g表示9.8N/kg； F浮表示物体受到的浮力，单位是 。 （3）对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 ，与物体的体积、形状、密度、浸没在液体中的深度等因素 （均选填“有关”或“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等于它排开的 所受的重力，也可用F浮＝ρ气gV排计算。 ③理解“浸在液体中的物体”：浸在液体中的物体包括两种情况：一是物体全部浸入液体中，如图中B物体，也叫浸没；二是一部分体积浸入液体中，如图中A物体。 物体浸没时：V排=V浸=V物；物体部分浸入时：V排=V浸<V物。不论物体是浸没还是部分浸入在液体里都受到浮力，都遵守阿基米德原理。 浸入与浸没 推导阿基米德原理 4. 理论推导阿基米德原理 设浸没在液体中长方体的底面积为S、高为h，液体密度为ρ液，上、下表面所处的深度及受力情况，如图所示。根据浮力产生的原因和液体内部压强的规律可得，物体上、下表面受到的压力分别为： F1＝p1S＝ρ液gh1S F2=p2S=ρ液gh2S 它所受的浮力大小 F浮=F2-F1= ρ液gh2S -ρ液gh1S =ρ液ghS =ρ液gV体 物体排开的液体所受重力大小G排=ρ液gV排=ρ液gV体 所以 F浮=G排 即浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。 三、浮沉的条件及应用 1. 物体的浮沉条件 （1）比较浮力与重力的大小判断浮沉 物体浸没在液体中时： ①当浮力F浮大于重力G时，物体 ； ②当浮力F浮等于重力G时，二力平衡，物体 在液体中； ③当浮力F浮小于重力G时，物体 。（以上均选填“上浮”、“悬浮”或“下沉”） ④漂浮于液面的物体，处于平衡状态，其浮力和重力大小相等：F浮=G。 （2）比较物体密度与液体密度的大小判断物体的浮沉 当物体浸没在水中时，受到重力G与浮力F浮两个力的作用。 物体浸没在水中时：V排 = V物= V； 浮力的大小F浮＝ρ液g V排＝ρ液gV；重力的大小G＝ρ物g V物＝ρ物gV。 ①当ρ液＞ρ物时，得出F浮＞G，物体 ； ②当ρ液= ρ物时，得出F浮= G，物体 ； ③当ρ液＜ρ物时，得出F浮＜G，物体 。（以上均选填“上浮”、“悬浮”或“下沉”） 2. 浮力的应用 （1）潜水艇 ①潜水艇的沉浮原理：因为潜水艇浸没在水里时，排开水的体积不变，根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，所受 基本不变，所以只能靠改变自身 实现浮沉的。（均选填“浮力”或“重力”） ②潜水艇的浮沉过程分析：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。海水进入水舱，潜水艇重等于同体积的水重时，它可以悬浮在水中。 （2）轮船 ①轮船的漂浮原理：把轮船做成“ ”体后放在水里，虽然它所受的重力没有改变，但是排开的水较多，因而受到较大的 力，所以能漂浮在水面上。 ②轮船的特点：轮船航行时处于漂浮状态，只要轮船的重力不变，无论轮船是在海里还是在河里，它受到的浮力都不变，因为不同海域中海水的密度不同，所以轮船的吃水线不同。例如，海水密度较大，根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，轮船在海里航行时浸在水下的体积较小。 ③轮船的排水量m排：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 ，等于轮船和货物的总质量。如一艘轮船的排水量是104 t，说明此船满载时，货物和船身质量之和为104t。 ④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。 轮船 轮船的“吃水线” （3）热气球和飞艇 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。 热气球 密度计 （4）密度计 ①作用：密度计是测量液体密度的仪器。 ②构造：密度计是一根粗细不均匀的密封玻璃管，管的下部装有少量密度较大的铅丸。 ③原理：密度计放在液体中都是 的，因此受到的浮力始终等于它受到的重力并且是不变的，即 F浮=G。根据F浮=ρ液gV排可知，因为浮力F浮不变，所以把它放在密度比较大的液体里，它浸入液体的体积 ，上浮一些；把它放在密度比较小的液体里，浸入液体的体积 ，下沉一些。所以密度计的刻度从下往上的示数是越来越 的。（后三空均选填“大”或“小”） 四、计算浮力大小的四种常用方法 称重法 压力差法 公式法 平衡法 浮力等于物体的重力G减去物体浸在液体中时弹簧测力计的拉力F，即F浮=G-F 浮力等于物体上、下表面受到的液体的压力差，即 F浮=F向上-F向下 根据阿基米德原理计算 F浮=G排=m排g =ρ液gV排 物体漂浮或悬浮时，由二力平衡条件得浮力等于重力，即F浮=G 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $