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第18课时 浮力
§分类 浮力 (八上第1章第3节)
浮力的概念
1.一切浸入液体(或气体)的物体都受到液体(或气体)对它竖直
向上的力,这个力被称作浮力。浮力方向为 _________(与重力
方向相反),浮力的施力物体是液体(或气体)。
2.浮力产生的原因:液体(或气体)对物体向上的压力大于向下
的压力(即向上、向下的 _______即为浮力)。
竖直向上
压力差
阿基米德原理
1.浸入液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于该物体
_______________。
数学表达式: _____________________。
阿基米德原理适用于物体在液体和气体中所受的浮力计算。
2.影响因素:液体对物体的浮力只与 ___________和物体排开
_____________有关,而与物体的质量、体积、重力、形状、浸
没的深度等均_______。
排开液体的重力
F浮=G排=m排g=ρ液V排g
液体的密度
液体的体积
无关
物体的浮沉条件
1.假设物体浸没在液体中只受浮力和重力时,如图所示,比较物
体所受的 _______与 ______的大小可判断物体的浮沉状况。比较
____________与 ____________也可判断。反之,通过观察物体
的浮沉状况,可以判断物体所受的浮力F浮与重力G的大小、物体
密度ρ物与液体密度ρ液的大小。
浮力F浮
重力G
物体密度ρ物
液体密度ρ液
当物体处于如下五种状态时,存在下列关系:
漂浮 F浮____G ρ物___ρ液 V排_____V物 /
上浮 均
浸
在
液
体
中 F浮___G ρ物___ρ液 V排=V物 最终_____
悬浮 F浮___G ρ物___ρ液 V排=V物 /
下沉 F浮___G ρ物___ρ液 V排=V物 最终
_____
沉底 F浮___ G ρ物___ρ液 V排=V物 /
=
<
<
>
<
漂浮
=
=
<
>
沉底
<
>
2.漂浮问题“五规律”:
规律一:物体漂浮在液体上,所受的浮力_______它的重力。
规律二:同一物体在不同液体里漂浮,所受浮力_______。
规律三:同一物体在不同液体里漂浮,在密度大的液体里浸入
的体积_____。
规律四:漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,
其密度就是液体密度的 _________。
规律五:将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力___
___(选填“大于”“等于”或“小于”)液体对物体增大的浮力。
等于
相同
小
几分之几
等
于
浮力的利用
1.密度计
工作原理是物体的_______条件(根据阿基米德公式F浮=ρ液V排g,
漂浮时浮力一定,ρ液与V排成反比)。密度计下面的金属粒和玻璃
泡能使密度计 _____在液体中。密度计的刻度特点“_________、
上疏下密”。
漂浮
直立
上小下大
2.轮船
要将密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的物体必须把它做
成 _____的,使它能够排开更多的水。轮船的 _______即轮船满
载时排开水的质量,单位为_____。
3.潜水艇
潜水艇的下潜和上浮是靠改变 _________来实现的。潜水艇是钢
铁外壳,体积不能改变,只能改变自身重力,方法是在水舱内吸
入或排出一定量的水。
空心
排水量
吨
自身重力
4.气球和飞艇
气球和飞艇是利用 ___________升空的。气球里充的是密度小于
空气的气体(氢气、氦气或热空气)。注意利用阿基米德公式F浮 =
ρ空气V排g计算气球和飞艇的浮力时,代入的是空气的密度,一
般:ρ空气=1.29kg/m3。
空气的浮力
浮力的计算
1.浮力计算的一般过程
(1)确定研究对象,认准要研究的物体。
(2)分析物体受力情况画出受力示意图,判断物体在液体中所处
的_______(看是否静止或做匀速直线运动)。
(3)选择合适的方法列出等式(一般考虑平衡条件)。
状态
2.计算浮力的主要方法
(1)二次称量法:物体在空气中的重力与物体浸入液体中弹簧测
力计拉力的差值等于浮力。计算公式:F浮= ______。
(2)阿基米德公式法:F浮=G排= _______。多数浮力计算需用
该公式进行计算。
(3)上、下表面压力差法:浸在液体中的物体下表面
受到向上的压力减去上表面受到向下的压力即为浮
力。公式:F浮= __________。如图所示:(注意该
方法所涉及题多数有一定难度)
G-F拉
ρ液V排g
F向上-F向下
(4)受力分析法:
①如果物体在液体中处于漂浮或悬浮状态,物体只受重力和浮
力作用且二力平衡,则 _______,如图甲所示;
②如果物体用一绳子向下拉住浮于水中,则F浮= _______,
如图乙所示;
③当物体沉底时,则F浮= _________,如图丙所示。
F浮=G物
G物+F拉
G物-F支持
练习1:“蛟龙号”是我国首台自主设计、自主集成研制、世界上下潜最深的作业型深海载人潜水器。“蛟龙号”体积约为30m3,空载时质量约22t,最大荷载240kg。(海水密度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)“蛟龙号”空载漂浮在水面时受到的浮力为多大?
(2)若“蛟龙号”某次满载时下沉是采用注水方式实现的,则至少注入多少立方米的水?
练习2:小明利用如图甲所示的实验,研究浮力大小与深度的关系。根据测得的实验数据,作出了弹簧测力计的示数F与物体下表面在水中所处深度h的关系图像,如图乙所示。(g=10牛/千克)根据该图像求:
(1)物体的质量是多少?
(2)物体浸没在水中时,受到的浮力大小为多少?
(3)物体的密度为多少?
练习3:某科学兴趣小组用弹簧测力计、细线和金属块制作了一个简易的密度计。已知金属块体积为100cm3,当它浸没在不同液体中时,金属块受到的浮力不同,弹簧测力计的示数不同。如图所示,左边表示测力计示数,右边表示相应液体密度的示数。当它未放入液体时,测力计的示数为5N,密度计的标记数值为0。
(1)该密度计的刻度值自下而上_______。
(2)将物体浸没在某种液体时,左边测力计示数为4N,则对应右
边的密度值应为多少?写出分析计算过程。(g取10N/kg)
(3)在弹簧测力计量程不变的情况下,若要增大该密度计的量程,
请写出一种可行的方法:__________________________________
________。
增大
换用体积更小的物块(或换用密度更大
的物块)