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第1節(jié)　浮力
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一、浮力
閱讀教材,完成下列問題:
1.浸在液體中的物體受到　　　　的力,這個力叫　　　　。浮力的方向是　　　　向上的。
2.物體完全處在液面下方的狀態(tài),稱為　　　　。
3.浸沒在水中的物體所受浮力的大小,跟物體所達到的深度　　　　。
向上
浮力
豎直
浸沒
無關
二、決定浮力大小的因素
閱讀教材,完成下列問題:
1.物體在液體中所受浮力的大小,與它　　　　　　　　　　　　和
　　　　　　　　　有關。
2.探究浮力的大小與哪些因素有關的實驗中采用了　　　　　　　　的思想方法。
浸在液體中的體積
液體的密度
控制變量
三、浮力產(chǎn)生的原因
感受浮力產(chǎn)生的原因。
甲圖中,乒乓球不浮起,是因為乒乓球受水　　　　的壓力;乙圖中,乒乓球浮起,是因為乒乓球下表面受到水向上的壓力　　　　乒乓球上表面受到水向下的壓力。
向下
大于
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一、彈簧測力計測浮力的大小(稱重法測浮力)
1.用彈簧測力計測出物體所受的重力G。
2.把物體浸入液體中,記下此時彈簧測力計的示數(shù)F。
3.物體受到的浮力F浮=G-F。
跟蹤練習1彈簧測力計下懸掛一重為5 N的物體,把物體浸沒在水中時彈簧測力計的示數(shù)如圖所示,則物體在水中所受的浮力是(　　)
A.0
B.5 N
C.2.6 N
D.2.4 N
C
解析:物體重力為5 N,浸沒在水中時彈簧測力計示數(shù)為2.4 N,則浮力F浮=G-F=5 N-2.4 N=2.6 N,故A、B、D不符合題意,C符合題意。
二、壓力差法求浮力
如圖所示。
前后、左右兩對側面在水中所處深度相同,所受液體的壓力大小相等、方向相反,相互平衡。
上、下兩面在水中所處深度不同,所受壓強、壓力的關系:p向上>p向下,F向上>F向下,所以上、下表面的壓力差即物體所受的浮力,即F浮=F向上-F向下。
跟蹤練習2(2024春·重慶期中)如圖所示,一個正方體A浸沒在水下某一深度時,上表面受到水的壓力為15 N,下表面受到水的壓力為20 N,則此時A受到的浮力是(　　)
A.0 B.5 N
C.15 N D.20 N
B
解析:由于F向上=20 N,F向下=15 N,因此F浮=F向上-F向下=20 N-15 N=5 N。故選B。
【點撥】 本題考查了浮力產(chǎn)生的原因,即F浮=F向上-F向下。
三、浮力大小的變化
物體在液體中所受浮力的大小,與它浸在液體中的體積有關,與液體的密度有關。液體密度相等時,浸在液體中的體積越大,浮力越大;浸入液體的體積相等時,液體的密度越大,浮力越大。物體所受浮力的大小與物體的形狀和浸沒在液體中的深度無關。
跟蹤練習3把體積相同的實心鐵塊和木塊同時放入水中,當它們靜止時,鐵塊下沉至水底,木塊漂浮在水面上。下列說法正確的是(　　)
A.木塊受到的浮力大
B.鐵塊受到的浮力大
C.鐵塊和木塊所受浮力一樣大
D.上述情況都有可能
B
解析:液體的密度相同時,浸在液體中的體積越大,物體所受浮力越大;鐵塊浸在水中的體積大于木塊浸在水中的體積,故鐵塊受到的浮力大,選B。
【點撥】 本題考查了影響浮力大小的因素,物體在液體中所受浮力的大小,與它浸在液體中的體積有關,與液體的密度有關。
本課結束(共8張PPT)
第4節(jié)　跨學科實踐制作微型密度計
任務描述:
不同液體的密度通常不同,我們有什么方法可以測量液體的密度呢 在實驗設計過程中,我們用了哪些所學的知識 在制作過程中,有哪些需要注意的地方
待測物理量:
密度計在不同液面位置的標記。
實驗器材:
塑料管、細銅絲、水、鹽水(配制密度為1.1×103 kg/m3)、食用油、玻璃杯。
實驗步驟:
1.課題引入
生活中,我們會遇到各種不同的液體,通常不同液體的密度不同,現(xiàn)實中,有沒有一種儀器能夠簡單測量液體的密度呢 教師展示密度計,提問:我們能夠自己制作一個密度計嗎
2.設計實驗
(1)怎樣使塑料管立起來
(2)怎樣確定密度計上的刻度
(3)刻度字跡沾水容易浸透,如何改進
3.制作密度計
(1)為了使密度計立起來,我們可以在塑料管的底端纏繞銅絲,使得下重上輕,這樣塑料管便能很輕松地豎立在水里。注意,塑料管長度要適中,考慮到實驗中給出塑料管偏長,可以適當剪去一些。
(3)為了防止刻度字跡在水中浸透,我們把刻度字跡用透明膠帶粘貼起來,起到防水的作用。
(2)我們把密度計放在水、食用油、鹽水中,觀察密度計浸入其中的深度,根據(jù)阿基米德原理及物體浮沉條件,可以定性地分析不同液體的密度大小。為了用密度計粗略測量液體的密度,我們在密度計上標記不同液體的密度,如水的位置為1.0,食用油為0.9,調(diào)配的鹽水為1.1。
4.設計表格、數(shù)據(jù)記錄
種類 密度/(g·cm-3) 浸沒深度
水 1.0
食用油 0.9
鹽水 1.1
5.反思總結
(1)密度計刻度靠得比較近 如何使刻度距離變大
(2)自制的密度計刻度有什么特點
(3)真實的密度計刻度為什么不均勻
本課結束(共21張PPT)
第3節(jié)　物體的浮沉條件及應用
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一、物體的浮沉條件
閱讀教材,完成下列問題:
當把物體浸沒在液體中時,物體受到豎直向上的　　　　和豎直向下的　　　　。
物體浸沒在液體中時的受力情況,如圖所示。
浮力
重力
(1)當F浮>G物時,物體受到非平衡力的作用,物體　　　　,會露出液面一部分體積,最終漂浮在液面上。漂浮時,F浮　　　　(選填“>”“=”或“<”)G物。
(2)當F浮=G物時,這兩個力相互抵消,物體保持原來的靜止狀態(tài),會
　　　　在原來的位置。
(3)當F浮”“=”或“<”)G物。
上浮
=
懸浮
下沉　
<
二、浮力的應用
閱讀教材,完成下列問題:
1.輪船
(1)輪船的工作原理:
采用“　　　　”的辦法,增大可以利用的　　　　。具體方法是把密度比水大的鋼材做成空心的,使輪船能排開更多的水,根據(jù)阿基米德原理可知,浮力增大,從而　　　　在水面上。
(2)排水量:
輪船的大小通常用排水量表示,排水量是輪船裝滿貨物時排開水的　　 。
空心
浮力
漂浮
質量
2.潛水艇
(1)工作原理:通過水艙充水、放水改變自身　　　　來實現(xiàn)潛水艇的下潛、上浮。
(2)方法:潛水艇兩側有水艙,向水艙中充水時,潛水艇的重力逐漸　　　　,增大到F浮　　　　G時,可懸浮于某一位置航行;至F浮　　　　G時,潛水艇下潛。當用壓縮空氣將水艙內(nèi)的水排出一部分時,F浮　　　　G,潛水艇上浮。
重力
增大
等于
小于
大于
3.氣球和飛艇
氣球和飛艇的內(nèi)部所充氣體密度必須小于空氣密度,一般充有氦氣。
4.密度計
工作原理:密度計　　　　在被測液體中,F浮=G。用同一個密度計測量不同液體的密度時,密度計受到的浮力大小　　　　。
漂浮
不變
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一、物體在液體中沉浮時的各種狀態(tài)
狀態(tài)分析 動態(tài)(受非平衡力作用) 靜態(tài)(受平衡力作用) 上浮 下沉 懸浮 漂浮 沉底
向上運動 向下運動 靜止在液體內(nèi)部任意位置 靜止在液面上 靜止在容器底部
圖解
狀態(tài)分析 動態(tài)(受非平衡力作用) 靜態(tài)(受平衡力作用) 上浮 下沉 懸浮 漂浮 沉底
向上運動 向下運動 靜止在液體內(nèi)部任意位置 靜止在液面上 靜止在容器底部
受力分析 F浮>G物 F浮密度分析 ρ物<ρ液 ρ物>ρ液 ρ物=ρ液 ρ物<ρ液 ρ物>ρ液
體積分析 V排=V物(未 露出液面時) V排=V物 V排=V物 V排對物體浮沉狀態(tài)的理解:
(1)上浮是動態(tài)過程,浸沒在液體中的物體上浮過程中,露出液面前其受力是不變的,但當物體露出液面時,其所受浮力隨排開液體的體積的減小而減小,直到浮力與重力平衡,物體便漂浮在液面,處于靜止狀態(tài),漂浮是上浮的最終狀態(tài)。
(2)下沉也是動態(tài)過程,浸沒在液體中的物體下沉過程中,浮力不變,當物體與容器底部接觸時,物體受到的浮力與容器底部對物體的支持力之和與物體重力平衡,沉底是下沉的最終狀態(tài)。
(3)對于空心物體,也可以通過密度來判斷浮沉情況,但此時的密度是指物體的平均密度。
跟蹤練習1將一枚雞蛋放入均勻鹽水溶液中,靜止時如圖所示。若再向杯子里加入一些清水,則(　　)
A.雞蛋在水中的位置不變
B.雞蛋會下沉
C.雞蛋所受的浮力變大
D.雞蛋可能會上浮
B
解析:雞蛋剛好在鹽水中處于懸浮狀態(tài)時,鹽水的密度等于雞蛋的密度,且雞蛋受到的浮力和自身的重力相等,在往杯中加入清水的過程中,鹽水的密度減小,雞蛋排開鹽水的體積不變,根據(jù)F浮=ρ液gV排可知,雞蛋受到的浮力變小,雞蛋的重力不變,雞蛋的重力大于雞蛋受到鹽水的浮力,所以雞蛋會下沉,故B正確,A、C、D錯誤。
【點撥】 本題考查物體浮沉條件的掌握和應用,根據(jù)物體重力和浮力的大小關系或密度關系判斷物體的浮沉是關鍵。
跟蹤練習2甲、乙兩只完全相同的杯子盛有密度不同的液體,將同一個小球先后放入杯中,當小球在液體中靜止時如圖所示。則(　　)
A.甲杯中的小球受到的浮力大于小球的重力
B.甲杯中液體的密度小于小球的密度
C.小球在甲杯中受到的浮力大于在乙杯中受到的浮力
D.小球在甲杯中排開液體的質量等于在乙杯中排開液體的質量
D
解析:由圖甲可知,小球在甲杯中處于漂浮狀態(tài),由物體的漂浮條件可知,此時小球受到的浮力大小等于小球的重力,液體的密度大于小球的密度,故A、B錯誤。由圖乙可知,小球在乙杯中處于懸浮狀態(tài),由物體的懸浮條件可知,此時小球受到的浮力大小等于小球的重力,因此小球在兩杯中受到的浮力相等,故C錯誤。小球在兩杯中受到的浮力相等,根據(jù)阿基米德原理可知,小球排開液體的重力相等,由G=mg可知,小球排開液體的質量相等,故D正確。
【點撥】 本題考查物體的浮沉條件和阿基米德原理的應用,一定要掌握物體浮沉情況與密度的關系,同時要清楚不同狀態(tài)下(漂浮、懸浮)物體所受重力與浮力的大小關系。
二、浮力的應用
1.輪船和密度計在不同液體中都處于漂浮狀態(tài),即F浮=G。重力一般是不變的,而液體的密度不同,排開液體的體積發(fā)生變化。密度計的刻度分布不均勻。
2.潛水艇在水面下航行時,根據(jù)F浮=G排=ρ液gV排可知ρ液不變,V排不變,所以浮力不變。潛水艇下潛或上浮是靠改變自身的重力實現(xiàn)的。
3.氣球和飛艇能在空中上浮和下沉,主要是因為里面充的氣體密度小于空氣密度,靠改變氣體的密度來改變合力,實現(xiàn)升降。
跟蹤練習3關于浮沉條件的應用,下列說法正確的是(　　)
A.輪船從長江駛入大海的過程中,輪船受到的浮力變大
B.熱氣球利用了內(nèi)部氣體密度大于空氣密度實現(xiàn)升空
C.潛水艇由漂浮下潛至浸沒的過程中,潛水艇受到的浮力逐漸增大
D.鹽水選種時,空殼的種子漂浮在水面上是因為它受到的浮力大于重力
C
解析:輪船從長江駛入大海的過程中,始終漂浮,浮力等于自身的重力,重力不變,浮力不變,故A錯誤。熱氣球是利用在空氣中的浮力來工作的,當氣球內(nèi)氣體的密度小于空氣的密度時,才可以在空氣中上浮,故B錯誤。潛水艇由漂浮下潛至浸沒的過程中,排開的水的體積變大,根據(jù)阿基米德原理可知,浮力逐漸增大,故C正確。鹽水選種時,空殼的種子漂浮在水面上,此時浮力等于重力,故D錯誤。
【點撥】 本題考查的是物體的浮沉條件的應用,屬于基礎題。根據(jù)物體的浮沉條件及阿基米德原理來分析。
跟蹤練習4“國信1號”是我國建造的全球首艘10萬噸級智慧漁業(yè)大型養(yǎng)殖工船,船長249.9 m,排水量13萬噸。全船共15個養(yǎng)殖艙,養(yǎng)殖水體近9萬立方米,可開展大黃魚等高端經(jīng)濟魚類的養(yǎng)殖生產(chǎn)。下列說法錯誤的是(　　)
A.該船所受浮力的方向是豎直向上
B.排水量是指輪船裝滿貨物時排開水的重力
C.該船滿載時所受到浮力的大小為1.3×109 N
D.大黃魚被捕撈上船后,該船會下沉一些
B
解析:浮力是物體上、下表面所受液體的壓力差形成的,其方向豎直向上,故A正確。排水量是指輪船裝滿貨物時排開水的質量,故B錯誤。據(jù)阿基米德原理得,該船滿載時所受的浮力F浮=G排=m排g=13×104×103 kg×10 N/kg=1.3×109 N,故C正確。大黃魚被捕撈上船后,該船的總重力變大,船仍然漂浮,所受的浮力等于自身重力,而重力變大,所受的浮力變大,海水的密度不變,根據(jù)阿基米德原理知,排開水的體積變大,船會下沉一些,故D正確。
本課結束(共15張PPT)
第2節(jié)　阿基米德原理
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一、阿基米德靈感的啟示
閱讀教材,完成下列問題:
1.物體浸在液體中的體積,就是物體　　　　　　　　的體積。
2.物體在液體中所受的浮力與它排開液體所受的　　　　有直接的關系。
排開液體
重力
二、浮力的大小
閱讀教材,完成下列問題:
1.在探究浮力的大小與排開液體所受重力的關系實驗中,需要測量
　　　　和　　　　　　　　大小。
2.在探究浮力的大小與排開液體所受重力的關系實驗中,需要的測量工具是　　　　　　　　。
3.探究浮力的大小與排開液體所受重力的關系實驗得出的結論:物體所受浮力的大小　　　　它排開的液體所受的重力。
浮力
排開液體的重力
彈簧測力計
等于
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一、阿基米德原理
1.內(nèi)容:浸在液體中的物體受到向上的浮力,浮力的大小等于它排開液體所受的重力。
2.表達式:F浮=G排=ρ液gV排。
3.應用范圍:阿基米德原理既適用于液體也適用于氣體。
4.“浸在”的含義包括兩種情況:(1)物體浸沒在液體里,V排=V物;(2)物體只有一部分浸入液體里,此時V排5.通過F浮=ρ液gV排可以得出,物體所受到的浮力僅僅與液體的密度和排開的液體的體積有關,與物體的重力、密度、體積等無關。
跟蹤練習1在學習浮力時,老師在課堂上將空礦泉水瓶慢慢壓入水中,直到完全浸入。下列對礦泉水瓶受到的浮力分析不正確的是(　　)
A.礦泉水瓶受到水對它豎直向上的浮力
B.浮力的大小等于它的重力
C.排開水的體積越大,受到的浮力越大
D.浸沒前,壓入越深,受到的浮力越大
B
解析:將空礦泉水瓶壓入水中的過程中,瓶子排開了水,所以瓶子受到水對它豎直向上的浮力,故A正確。空礦泉水瓶放入水中會處于漂浮狀態(tài),浮力等于它的重力;現(xiàn)將空礦泉水瓶壓入水中,排開水的體積增大,受到的浮力增大,所以此時浮力大于它的重力,故B錯誤。排開水的體積越大,根據(jù)阿基米德原理可知其受到的浮力越大,故C正確。浸沒前,壓入水中越深,排開水的體積越大,根據(jù)阿基米德原理可知其受到的浮力越大,故D正確。
【點撥】 本題考查物體所受浮力的大小與排開水的體積的關系,在解題時應抓住關鍵,不能被題目條件所干擾。由阿基米德原理可知,物體所受浮力的大小等于物體排開水的重力,則在礦泉水瓶浸入水中的過程中,根據(jù)排開水的體積的變化可知浮力的變化。
跟蹤練習2人體的密度和水的密度差不多,一個重力為500 N的中學生,在空氣中(ρ空=1.29 kg/m3,g取10 N/kg)受到的浮力約為(　　)
A.0.5 N B.0.65 N C.5 N D.6.5 N
B
解析:由G=mg可知,中學生的質量m==50 kg,由ρ=可知,中學生的體積約為V==0.05 m3,中學生在空氣中受到的浮力約為F浮=ρ空gV=1.29 kg/m3×10 N/kg×0.05 m3=0.645 N,故B符合題意。
【點撥】 本題考查重力公式、密度公式,以及阿基米德原理的應用,難度不大。
根據(jù)G=mg求出中學生的質量,根據(jù)密度公式求出中學生的體積,根據(jù)阿基米德原理求出中學生在空氣中受到的浮力。
二、阿基米德原理的應用
表達式:F浮=G排=ρ液gV排。
變形公式:V排=,ρ液=。
跟蹤練習3如圖所示,底面積為200 cm2的薄壁圓柱形容器裝有深度為15 cm的液體。彈簧測力計的掛鉤上掛著質量為3 kg、密度為2 g/cm3的正方體物塊,物塊浸沒在液體中靜止(液體未溢出)時,彈簧測力計的示數(shù)為12 N。求:
(1)物塊受到的浮力;
(2)液體的密度。
答案:(1)18 N (2)1.2×103 kg/m3
解析:(1)物塊的重力為G=mg=3 kg×10 N/kg=30 N,物塊浸沒在液體中靜止(液體未溢出)時,彈簧測力計的示數(shù)為12 N,則物塊受到的浮力為
F浮=G-F=30 N-12 N=18 N。
(2)物塊的密度ρ=2 g/cm3=2×103 kg/m3,則物塊的體積為
V==1.5×10-3 m3
物塊浸沒在液體中,則物塊排開液體的體積為V排=V=1.5×10-3 m3
由F浮=ρ液gV排可得,液體的密度為
ρ液==1.2×103 kg/m3。
【點撥】 (1)先根據(jù)G=mg求出物塊的重力,然后根據(jù)稱重法求出物塊受到的浮力;
(2)先根據(jù)密度公式求出物塊的體積,物塊浸沒在液體中,則物塊排開液體的體積等于自身的體積,然后根據(jù)阿基米德原理求出液體的密度。
本課結束

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