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第十章　浮力
第1節(jié)　浮力
【知識(shí)重點(diǎn)】
1．知道浮力是什么，了解浮力產(chǎn)生的原因．(重點(diǎn))
2．會(huì)用稱重法和壓力差法計(jì)算浮力大小．
3．會(huì)利用彈簧測(cè)力計(jì)探究浮力大小跟哪些因素有關(guān)．(難點(diǎn))
★知識(shí)點(diǎn) 浮力的定義
演示實(shí)驗(yàn)1：用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量浮力
(1)如圖甲所示，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量一個(gè)鋁塊所受的重力．
(2)如圖乙所示，把鋁塊逐漸浸入水中，觀察彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的變化．
演示實(shí)驗(yàn)2：如下圖所示，將乒乓球用細(xì)線綁定在燒杯底，并加入適量的水，并將燒杯由甲位置變換到乙位置，觀察乒乓球的拉力方向．
實(shí)驗(yàn)分析：
(1)浸在液體中的物體受到液體對(duì)它向上的托力，這個(gè)托力叫做浮力，用符號(hào)F浮表示．
(2)浮力的方向：豎直向上.
(3)根據(jù)演示實(shí)驗(yàn)1，推導(dǎo)出浮力的求解公式：F浮＝G物－F拉.(用G物、F拉、F浮表示)
1.浮力的方向總是豎直向上的．將一個(gè)重為10 N的金屬塊懸掛在彈簧測(cè)力計(jì)下浸沒在水中，如圖所示，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為8 N，則該金屬塊受到的浮力大小為2N.
2.如圖所示，將一個(gè)重為8 N的物塊用細(xì)線系在彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤上，將它浸沒在水中靜止，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為5 N，則物塊受到的浮力是3N，浮力的方向是豎直向上，此力的施力物體是水.
　★歸納總結(jié)
1．浮力的方向：豎直向上．(注意：不能寫成“垂直向上”)
2．彈簧測(cè)力計(jì)法求浮力：F浮＝G物－F拉．(G物是物體所受的重力，F(xiàn)拉是物體浸在液體中時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù))
3．拓展幾個(gè)與浮力有關(guān)的概念．
(1)浸沒：浸沒是指物體整個(gè)完全浸入液體(或氣體)中，如圖甲B所示．
(2)浸在：物體可能浸沒液體(或氣體)中，也可能漂在液面上，如圖甲A所示．
(3)漂浮：當(dāng)物體只受重力和浮力的作用靜止時(shí)，有部分體積露出液面，如圖乙所示．
(4)懸浮：當(dāng)物體只受重力和浮力的作用靜止時(shí)，浸沒在液體中，并能懸停在液體中任一位置而不沉底，如圖丙所示．
　　　　
★知識(shí)點(diǎn) 浮力產(chǎn)生的原因
1．演示實(shí)驗(yàn)3：感受浮力產(chǎn)生的原因
2．看浮力產(chǎn)生的原因的視頻
分析：如圖所示
前后、左右兩對(duì)側(cè)面所處水中深度相同，所受液體壓力大小相等，方向相反，相互平衡．
上、下兩面所處水中深度不同，所受壓強(qiáng)、壓力的關(guān)系：p向上＞p向下，F(xiàn)向上＞F向下(以上兩空選填“>”“<”或“＝”)，所以上、下表面的壓力差即物體所受的浮力：F浮＝F向上－F向下.
3.(科學(xué)思維)(1)在玻璃圓筒兩端蒙上繃緊程度相同的橡皮膜并浸沒在水中，如圖甲所示，水對(duì)橡皮膜的壓力F向左＝F向右(選填“>”“＝”或“<”)；當(dāng)如圖乙所示時(shí)，水對(duì)橡皮膜的壓力F向上>F向下(選填“>”“＝”或“<”)；浮力產(chǎn)生的原因是液體對(duì)物體上、下表面的壓力不相同.
(2)如圖丙所示，C和D是可自由移動(dòng)的物體，A和B是容器本身凸起的一部分，容器內(nèi)裝有適量的水，則以下說(shuō)法中正確的是(A)
A．A部分一定不受浮力　B．B部分一定不受浮力
C．C物體一定不受浮力 D．D物體一定不受浮力
4. (1)如圖甲所示，長(zhǎng)方體物塊浸沒在水中，下表面受到的壓力是15 N，上表面受到的壓力是5 N，則它所受的浮力是10N.
甲
(2)如圖乙所示，正方體木塊漂浮在水面上，木塊下表面受到水的壓力為100 N，則它受到的浮力為100N.
乙
★歸納總結(jié) 浮力的求法及判斷
1．壓力差法：F浮＝F向上－F向下；其中F向上代表物體下表面所受的壓力，F(xiàn)向下代表物體上表面所受的壓力；若物體漂浮在液面上，那么F向下＝0 N，此時(shí)F浮＝F向上．
2．物體不受浮力的例子：橋墩(如圖甲所示)、洗手盆水堵頭(如圖乙所示)．
注意：并不是沉底的物體就不受浮力，只有物體與容器底部緊密結(jié)合，物體底部完全沒有液體，才不受浮力！
★知識(shí)點(diǎn) 浮力大小的決定因素
(一)結(jié)合以下兩個(gè)問題思考：浮力的大小可能與哪些因素有關(guān)？
1．如圖甲所示，把空飲料罐用手按入水桶，隨著飲料罐浸入水中越來(lái)越深，手的感覺有什么變化？
2．如圖乙所示，人在死海中會(huì)浮起來(lái)，而在普通的河水中卻會(huì)沉下去．是什么因素影響了人所受的浮力呢？
(二)學(xué)生實(shí)驗(yàn)：探究浮力的大小與哪些因素有關(guān)
猜想與假設(shè)：浮力的大小可能與液體的密度、物體浸在液體中的體積等因素有關(guān)．
實(shí)驗(yàn)器材：彈簧測(cè)力計(jì)、體積相同的鐵塊、銅塊和鋁塊，細(xì)繩、燒杯、水、酒精、濃鹽水等．
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：有多個(gè)因素可能與浮力的大小有關(guān)，探究其中一個(gè)因素時(shí)，應(yīng)采用控制變量法．
進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：選用鐵塊，按照下圖所示步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，待彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)穩(wěn)定后，逐次記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)大小．
得出結(jié)論：浸在液體中的物體，所受浮力的大小與液體的密度、物體浸在液體中的體積有關(guān)；液體的密度越大，物體浸在液體中的體積越大，浮力就越大．
分析論證：完成上述步驟后，便馬上得出結(jié)論，結(jié)論不可靠(選填“可靠”或“不可靠”)．若不可靠，應(yīng)該怎么做？把水換成濃鹽水，重復(fù)上述過程(或?qū)㈣F塊換成銅塊，重復(fù)上述過程).
【實(shí)驗(yàn)過關(guān)】　(科學(xué)探究)如圖所示是“探究浮力的大小與什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中銅塊與鋁塊的體積相同．
(1)此實(shí)驗(yàn)求浮力的公式是F浮＝G－F拉.
(2)銅塊浸沒在水中后，所受的浮力大小為1N，方向豎直向上.
(3)做①③④三次實(shí)驗(yàn)是為了探究浮力的大小與物體浸在液體中的體積的關(guān)系．
結(jié)論：在液體的密度 一定時(shí)，物體浸在液體中的體積越大，物體受到的浮力越大．用到的實(shí)驗(yàn)方法主要是控制變量法.
(4)分析①④⑤三次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可知浮力的大小與物體浸沒在液體中的深度無(wú)關(guān).
(5)如圖所示，下列四幅圖中，能表示拉力與物體浸在液體中的深度h的關(guān)系的圖象是B，表示浮力與物體浸在液體中的深度h的關(guān)系圖象是A.(填選項(xiàng)字母)
(6)做①②④⑥四次實(shí)驗(yàn)是為了探究浮力的大小與物體重力和物體密度的關(guān)系．得出的結(jié)論是物體受到的浮力大小與物體的重力和物體的密度無(wú)關(guān).
(7)做①④⑦三次實(shí)驗(yàn)是為了探究浮力的大小與液體密度的關(guān)系，得出的結(jié)論：在物體浸在液體中的體積 一定時(shí)，液體的密度越大，物體受到的浮力越大．
(8)為了探究浮力的大小與物體形狀的關(guān)系，將同一塊橡皮泥先后捏成圓柱體和球體進(jìn)行如圖⑧⑨⑩所示的實(shí)驗(yàn)，比較三次實(shí)驗(yàn)可知：浮力的大小與物體的形狀 無(wú) 關(guān)；用同一塊橡皮泥完成⑨⑩兩次實(shí)驗(yàn)的目的是控制橡皮泥浸在水中的體積相同 .
　★歸納總結(jié)
1．浮力的大小與液體的密度有關(guān)，與物體排開液體的體積有關(guān)，與物體的密度、物體的體積和物體所處的深度無(wú)關(guān)．
注：物體排開液體的體積＝物體浸在液體中的體積．
2．多次實(shí)驗(yàn)的目的：讓結(jié)論更具有普遍性．
3．物體浸入液體中的位置與拉力、浮力的變化圖象．
如圖甲、乙、丙所示，A處表示物體剛接觸液面，液體對(duì)物體還沒有浮力，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力等于物體的重力G.斜線AB表示物體逐漸浸入液體中，浮力不斷增大，拉力不斷減小．B處表示物體剛好浸沒在液體中．線段BC表示物體浸沒在液體中后，繼續(xù)下沉，此過程中因?yàn)閂排不變，所以浮力不變，拉力也不變．
【提能訓(xùn)練】
1．(物理觀念)下列關(guān)于浮力的說(shuō)法，正確的是(D)
A．只有浸在液體里的物體才受到浮力
B．只有浮在液體表面上的物體才受到浮力，下沉的物體不受浮力
C．物體在液體中浸沒得越深，所受浮力越大
D．浮力的方向總是豎直向上的
2．(物理觀念)(2022 濟(jì)南期末)2021年12月9日15時(shí)40分，“天宮課堂”時(shí)隔8年再次開講，“太空教師”翟志剛、王亞平、葉光富在中國(guó)空間站為廣大青少年帶來(lái)了一場(chǎng)精彩的太空科普課．如圖是演示浮力消失實(shí)驗(yàn)時(shí)的情況，關(guān)于水中的乒乓球，下列判斷正確的是(B)
A．質(zhì)量變?yōu)榱?br/>B．上、下表面沒有壓力差
C．換個(gè)位置可能會(huì)上浮
D．換成鐵球會(huì)下沉
3．(科學(xué)思維)(2022 深圳期末)如圖所示，體積相同的兩圓錐體浸入水中，則兩圓錐體受到的水的壓力差相比(C)
A．底面朝下的圓錐體受到的壓力差較大
B．底面朝上的圓錐體受到的壓力差較大
C．一樣大
D．無(wú)法確定
4．潛入海底觀光是人們現(xiàn)代旅游休閑方式之一．某潛水愛好者從水下2 m深繼續(xù)下潛的過程中，他受到的浮力和海水對(duì)他的壓強(qiáng)的變化情況分別是(不考慮海水的密度變化)(C)
A．浮力逐漸變大，壓強(qiáng)不變
B．浮力逐漸變大，壓強(qiáng)逐漸變大
C．浮力不變，壓強(qiáng)逐漸變大
D．浮力逐漸變小，壓強(qiáng)逐漸變大
5．彈簧秤下吊著重為14.7 N的正方體金屬塊，當(dāng)它浸沒在水中時(shí)，彈簧秤的示數(shù)為9.8 N，則金屬塊受到的浮力為4.9N.若金屬塊上表面所受水的壓力為19.6 N，則金屬塊下表面所受水的壓力為24.5N.
6．(科學(xué)探究)小王為了探究物體在水中不同深度所受浮力的變化情況，將一個(gè)掛在彈簧測(cè)力計(jì)下的圓柱體金屬塊緩慢浸入水中(水足夠深)，如圖所示．在圓柱體接觸容器底之前，分別記下圓柱體下表面所處的不同深度h和彈簧測(cè)力計(jì)相應(yīng)的示數(shù)F，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下所示表：
　
次數(shù) 1 2 3 4 5 6 7
h/cm 0 2 4 6 8 10 12
F/N 9.25 8.46 7.66 6.85 6.05 6.05 6.05
　
(1)分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得出物體重9.25N，第4次實(shí)驗(yàn)時(shí)，物體受到的浮力為2.4N.
(2)分析表中第1列到第5列數(shù)據(jù)，說(shuō)明在同種液體里，物體浸在液體中的體積越大，所受的浮力就越大.
(3)分析表中第5列到第7列數(shù)據(jù)，說(shuō)明物體浸沒在同種液體中時(shí)，所受浮力的大小與浸沒的深度無(wú)關(guān).
(4)下列圖象中能正確反映彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F和圓柱體下表面到水面距離h的關(guān)系的是B.

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