2022年苏科版八年级物理下册10.4 浮力 授课课件(共56张PPT)

(共56张PPT)
第十章 压强和浮力
第四节 浮力
苏科版·八年级下册
1、浮力。
2、探究影响浮力大小的因素。
3、探究浮力大小与排开液体所受重力的关系。
4、阿基米德原理。
学习目标
新知一 浮力
1.定义 浸在液体或气体里的物体，受到液体或气体向上的托力，这个力叫作浮力.
(1)“浸在”包括“部分浸入”和“全部浸入(浸没)”两种情况，如图10-4-1 所示，也就是
说浸在液体表面和液体内部的物
体都受到浮力的作用.
(2)浸在气体中的物体也受到浮力的作用.
合作探究
2. 方向 竖直向上.
3. 施力物体 液体(或气体).
4. 受力物体 浸在液体(或气体)中的物体.
5. 测量——称重法测浮力(如图10-4-2 所示)
(1)用弹簧测力计测出物体的重力G；
(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F；
(3)把物体浸在液体中后，弹簧测力计的示数减小，这说明浸入液体中的物体受到竖直向上的托力，即浮力.
(4)物体受到液体对它的浮力F浮=G-F.
拓展延伸:
称重法测浮力的原理：如图10-4-3 所示，当物体浸在液体中时，物体受到竖直向下的重力G、竖直向上的弹簧测力计的拉力F 和浮力F浮的作用而处于静止状态，则有G=F+F浮，即F浮=G-F.
特别提醒:
浮力产生的原因是物体上下表面所受的压力不同.
例 1
[ 中考·内江]如图10-4-4 所示，是物体浸入水中前后弹簧测力计示数的示意图. 由此可知，物体的质量为 ______kg，物体受到的浮力为_____N.(g 取10 N/kg)
0.4
1


特别提示:
利用“称重法”测浮力应注意以下几个问题：
①“称重法”一般用来测量密度大于液体密度的物体浸在液体中受到的浮力.
②弹簧测力计应竖直放置；
③应在弹簧测力计处于静止状态下读取示数；
④物体不能接触容器底或容器壁.
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新知二 探究影响浮力大小的因素
1. 提出问题 浮力的大小与哪些因素有关？
2. 猜想与假设 浮力的大小可能跟排开液体的体积、液体的密度、物体浸入的深度以及物体的密度有关.
3. 设计实验
利用控制变量法，结合称重法测浮力，分别研究浮力与每个因素的关系.
4. 进行实验
(1)将同一个圆柱体浸入同种液体中的同一深度处，逐渐改变圆柱体浸在液体中的体积，比较浮力的大小变化；
(2)将同一个圆柱体浸没在不同液体中，比较浮力的大小变化.
(3)将同一个圆柱体先后浸没在同种液体的不同深度处，比较浮力的大小变化.
(4)将体积相同但密度不同的两个圆柱体浸没在同种液体中，比较浮力的大小.
5. 实验结论
浮力的大小跟物体排开液体的体积和液体的密度有关. 在液体密度相同时，排开液体的体积越大，物体受到的浮力越大；在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.
深度理解:
●物体排开液体的体积等于物体浸入液体中的体积，因为浸入液体中的物体排开了本来处于这一位置的液体.
●浮力的大小与物体的密度、物体的形状、物体的体积、物体浸入液体中的深度无关，只跟物体排开液体的体积和液体的密度有关.
例2
为探究影响浮力大小的因素，小明用量程是0 ～ 5 N 的弹簧测力计做了如图10-4-5 所示的实验．
解题秘方：在探究影响浮力大小的因素时，浮力的大小可以用称重法测量，实验过程需要使用“控制变量法”的思想，分析实现现象，即可得出结论．
(1)当物体逐渐浸入水中，水对物体底面的压强将逐渐________；
变大
解析：当物体逐渐浸入水中，深度增加，水对物体底面的压强将逐渐变大；
(2)物体浸没在水中所受的浮力大小为________N；
0.6
解析：图丙所示弹簧测力计的分度值是0.2 N， 示数为4.2 N， 由图甲、丙所示实验可知， 物体浸没在水中所受的浮力F浮＝G－F＝4.8N－ 4.2 N ＝ 0.6 N；
(3)比较图乙和图丙可知，液体密度一定时，物体排开水的体积越大，受到的浮力越________；
大
解析：由图乙和图丙所示实验可知，水的密度不变而物体排开水的体积变大，弹簧测力计的示数变小，物体受到的浮力变大，由此可知，液体密度一定时，物体排开水的体积越大，受到的浮力越大；
(4)比较图________ 和图丁可知，物体排开液体的体积一定时，物体所受浮力的大小与液体密度有关．
丙
解析：由图丙和图丁所示实验可知，物体排开液体的体积相同而排开液体的密度不同，物体受到的浮力不同，由此可知，物体排开液体的体积一定时，物体所受浮力的大小与液体密度有关．
实验方法:
①由于实验前猜想到物体所受浮力的大小可能与液体的密度、物体浸入液体的深度、物体的密度、物体排开液体的体积等因素有关，所以在探究过程中要利用控制变量法.
②用弹簧测力计可以间接测量当物体浸在液体中时受到的浮力大小， 这是利用了转换法.
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特别提醒:
实验研究对象——物体的选择要求：
①不能太重，以免超过弹簧测力计的量程；
②物体不能吸水， 因为吸水后物体的重力会变大；
③物体的密度要大于水的密度， 以便测量浮力的大小.
新知三 探究浮力大小与排开液体所受重力的关系
1. 提出问题 物体所受浮力的大小与物体排开液体所受的重力之间存在怎样的定量关系？
2. 猜想与假设 浮力的大小可能等于物体排开液体所受的重力.
趣味物理:
阿基米德的灵感：阿基米德跨进浴缸洗澡时发现有水溢出，进而猜想：物体所受浮力的大小与物体排开液体所受的重力相等.
3. 制定计划与设计实验 用称重法测出物体在水中所受的浮力F 浮，同时测出物体此时排开液体的重力G排液，比较F浮和G排液，得出两者之间的数量关系.
4. 实验器材 弹簧测力计、小石块、细线、溢水杯、小桶、水等.
5. 实验装置图 如图10-4-6 所示.
温故知新:
浮力的大小与物体排开液体的体积V排液和液体的密度ρ液有关，且物体排开液体的体积越大，液体密度越大，浮力就越大，而G排=ρ液V排液g，可见，浮力的大小与排开液体的重力有关.
6. 进行实验
(1)用细线将空小桶系好，挂在弹簧测力计下，测出其所受的重力G桶；
(2)用细线将小石块系住，挂在弹簧测力计下，测出小石块所受的重力G石；
(3)将溢水杯装满水，再将小桶放在溢水杯的溢水口下，使溢出的水刚好能流入小桶；
实验细节:
①为了减小测量G 排液的误差，应先测G桶，再测G总.②注入溢水杯中的水的液面与溢水口齐平，只有这样，物体排开的水才会全部溢出，才能准确测出物体排开的水所受的重力.③将物体浸入溢水杯中时， 手不要晃动， 应等水不再流出，弹簧测力计保持静止后再读数. 为了使实验的结果更加精确，可把弹簧测力计固定在铁架台上.
(4)将小石块慢慢放入水中，读出此时弹簧测力计的示数F，则小石块受到的浮力F浮=G石-F；
(5)测出小桶和小石块排开的水所受的总重力G 总，则小石块排开的水所受的重力G排液=G总-G桶；
(6)比较F浮和G排液，得出结论.
(7)换用不同质量的小石块，重复上述实验步骤，再做几次，并将实验数据填入表格中(如下表)：
实验次数 G桶/N G石/N F/N G总/N F浮/N G排液/N
1 1.0 2.0 1.0 2.0 1.0 1.0
2 1.0 2.8 1.4 2.4 1.4 1.4
3 1.0 3.6 1.8 2.8 1.8 1.8
7. 得出结论 物体在液体中受到的浮力大小与它排开的液体所受的重力大小相等.
使结论更具有普遍性.
例 3
[中考·孝感]下列A、B、C、D 四幅图是探究“浮力的大小与物体排开水所受重力关系”的过程情景，请根据图10-4-7 完成下面的填空.
解题秘方：在验证阿基米德原理的实验中，F浮是利用“称重法”测得的，G排是利用“差值法”测得的，容器底所受水的压强变化应利用公式p=ρgh 分析.
(1)实验中所用圆柱体的重力为 _______N.
4
解析：由图B 可知圆柱体的重力G=4 N.
(2)在情景图B 中存在的错误是_______________ .
溢水杯未注满水
解析：圆柱体放入水中前，溢水杯中应装满水，否则溢出水的体积将小于物体排开水的体积.
(3)纠正错误后，继续实验，在情景图C 中，圆柱体受到的浮力F 浮= ______N.
1
解析：由图C可知，圆柱体浸没在水中时，弹簧测力计的示数F=3 N，则圆柱体受到的浮力F 浮=G-F=4 N-3 N=1 N.
(4)圆柱体排开的水所受的重力G 排= ______N.
1
解析：由图D 可知小桶和水的总重力G 总=2 N，由图A 可知空小桶的重力G 桶=1 N，则圆柱体排开的水所受的重力G 排=G 总-
G 桶=2 N-1 N=1 N.
(5)实验结果表明：浸在水中的物体受到的浮力大小______物体排开的水所受到的重力.
等于
解析：由(3)、(4)可知，浸在水中的物体受到的浮力大小等于物体排开的水所受到的重力.
(6)纠正错误后，圆柱体从刚接触水面到浸没在水中，水对溢水杯底的压强__________ (填“逐渐增大”“逐渐减小”或“保持不变”)
保持不变
解析：纠正错误后，即溢水杯中装满水时，圆柱体从刚接触水面到浸没水中的过程，溢水杯中水的深度不变，由公式p=ρgh 可知，水对溢水杯底的压强保持不变.
方法技巧:
评价实验操作过程，可以从以下角度进行：
①看实验操作过程中，仪器的使用是否存在错误；
②看操作过程的设计，是否能减小实验误差；
③对于要进行多次实验的，看是否按要求进行了多次实验；
④对于运用控制变量法的实验，看是否按要求改变了相关的变量进行探究；
⑤看是否有严谨的、科学的实验态度等.
新知四 阿基米德原理
1. 内容 浸在液体中的物体所受的浮力，大小等于被物体排开的液体所受的重力.
(1)阿基米德原理不仅适用于液体，也适用于气体；
(2)原理阐明了浮力三要素：浮力作用在浸在液体(或气体)中的物体上，其方向竖直向上，其大小等于物体排开的液体(或气体)所受到的重力.
2. 公式 F浮=G排液=ρ液V排液g.
符号 物理量 单位
F浮 浮力 牛(N)
G排液 物体排开的液体所受的重力 牛(N)
ρ液 液体的密度 千克/ 米3(kg/m3)
V 排液 物体排开液体的体积 米3(m3)
g 常量 牛/ 千克(N/kg)
深度理解:
阿基米德原理的理论证明：如图10-4-8 所示，浸没在液体中的长方体上表面受到液体向下的压力F向下=p向下S=ρ液h1gS， 下表面受到液体向上的压力F向上=p向上S=ρ液h2gS， 由浮力的产生原因知F浮=F向上- F向下=ρ液h2gS-ρ液h1gS=ρ液gS(h2- h1)=ρ液gSh=ρ液gV 排液=m 排液g=G 排液.
3. 公式理解
(1)公式F 浮=ρ液V 排液g 明确揭示了浮力的大小只与液体的密度ρ液和物体排开液体的体积V排液有关；
(2)V排液表示物体排开液体的体积，当物体浸没时V排液=
V 物，当物体部分浸入液体中时V排液(3)由公式F 浮=G 排液=ρ液V 排液g 还可以推导出F 浮=G 排液=m 排液g，m排液指物体排开的液体的质量.
例4
[ 中考·徐州] 一个潜水艇模型的质量为2 kg，体积为
3×10-3 m3，将其浸没在水中．已知水的密度为1×103 kg/m3，g 取10 N/kg. 求：
(1)模型所受的重力；
解析：模型所受的重力
G=mg=2 kg×10 N/kg=20 N.
(2)模型所受的浮力.
解析：模型所受的浮力F 浮=ρ 液V 排液g=
1×103 kg/m3×3×10-3 m3×10 N/kg=30 N.
解题秘方：模型的重力用公式G=mg进行计算，浮力的大小用公式F浮=ρ 液V 排液g 进行计算．
知识总结:
阿基米德原理的表达式：F 浮=G 排液.
例 5
将重为5 N 的金属实心球轻轻放入盛满水的溢水杯中，若溢出2 N 的水，则小球受到的浮力为( )
A.0 N B.2 N
C.3 N D.5 N
B
解题秘方：利用阿基米德原理的表达式F 浮=G 排液分析.
解析：容器盛满水，溢出的水等于球排开的水，即G排液= 2 N，由阿基米德原理“F 浮=G 排液”可知，球所受的浮力F 浮=G 排液=2 N.
误区警示:
若容器中水不满或不知道水是否盛满，则小球受到的浮力不能确定.
例6
如图10-4-9 所示，水平面上放有一个装满水的溢水杯，弹簧测力计下挂着重为7 N 的物块，现将物块浸没在装满水的溢水杯中，静止后溢出水的质量为0.4 kg.(g 取10 N/kg)求：
解：物块受到的浮力F 浮=m 排液g=0.4 kg×10 N/kg=4 N.
(1)物块浸没在装满水的溢水杯中时所受到的浮力；
(2)弹簧测力计的示数.
弹簧测力计的示数F=G-F 浮=7 N-4 N=3 N.
解题秘方：浮力可用公式F 浮=m 排液g 计算，弹簧测力计的示数可用公式F=G-F 浮分析计算.
方法技巧:
浮力计算题中，若出现了“弹簧测力计下挂着重为多少牛”这一条件，就应考虑利用“称重法”测浮力的公式；若出现了“溢出水”、“排开水”这些条件，就应考虑利用阿基米德原理分析.
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浮力
浮力
定义及其测量
方向
大小的影响因素
阿基米德原理:F浮=G排液
ρ液
V 排液
归纳新知
再见