2021-2022学年教科版初中物理八年级下册第10章10.3科学探究：浮力的大小(共36张PPT)

(共36张PPT)
第3节 科学探究：浮力的大小
第十章 流体的力现象
浮力：液体对浸在其中的物体有竖直向上的力。
知识回顾
浮力大小计算方法：
1.称重法： F浮=G物-F
2.压力差法： F浮=F向上-F向下
产生原因：液体对物体上下表面的压力差
将旋紧盖的空可乐瓶慢慢压入水中时，手有什么感觉？浮力的大小可能跟什么因素有关？
做一做
一、 浮力的大小与什么因素有关？
一、 浮力的大小与什么因素有关？
实验猜想：
猜想1：浮力可能与液体的密度有关
猜想4：浮力可能与物体的体积有关
猜想3：浮力可能与物体浸没在液体的深度有关
其它猜想：…… …… …… ……
猜想2：浮力可能与物体的密度有关
实验探究：影响浮力大小的因素
通过上面的器材我们应用控制变量法能研究浮力大小与哪些因素有关？
铁块
铝块
铁块
清水
浓盐水
1
2
3
实验器材：
设计实验——猜想1：
浓盐水
清水
浮力可能与液体的密度有关
G
F1
F2
F浮1=G-F1
F浮2=G-F2
实验结论：浮力的大小跟液体的密度有关。
设计实验——猜想2：
浮力可能与物体的密度有关
F浮1=G1-F1
F浮2=G2-F2
结论：浮力的大小跟物体的密度无关
清水
清水
G1
F1
F2
G2
设计实验——猜想3：
清水
清水
清水
浮力可能与物体浸没在液体的深度有关
G
F1
F2
F3
F浮1=G1-F1
F浮2=G2-F2
F浮3=G3-F2
结论：浮力的大小跟物体浸没液体中的深度无关。
设计实验——猜想4：
结论：浮力的大小跟物体浸在液体中的体积有关。
清水
清水
浮力可能与物体的体积有关
G1
F1
F2
G2
F浮1=G1-F1
F浮2=G2-F2
设计实验——猜想5：
清水
清水
浮力可能与物体浸入液体的体积有关
清水
G1
F1
F3
F2
F浮1=G1-F1
F浮2=G2-F2
F浮3=G3-F2
结论：浮力的大小跟物体浸在液体中的体积有关。
实验结果表明
物体在液体中所受的浮力大小，跟它浸在液体中的体积有关，跟液体的密度有关。浸在液体中的体积越大、液体的密度越大，浮力就越大。
物体浸在液体中的体积，不就是物体排开液体的体积吗？
排开液体的体积
物体浸在液体中的体积
=
做做想想
将易拉罐按入装满水的烧杯中，感受浮力与排开的液体的关系。
科学方法—— 替代法。
m排
物体所受的浮力可能与
排开液体所受的重力有关
V排
G排
二、 阿基米德原理
实验探究：浮力大小与排开液体的关系
（2）制定计划与设计实验
（1）提出问题：F浮与G排有什么关系？
① F浮如何测？
G排如何测？
称重法：
G排= G总-G桶
④ 怎样安排实验顺序最为合理，为什么？
② 为什么要收集溢出的水？
怎样使收集的水恰为排开的水？
③ 用什么样的容器接水？如何测排开的水重？
测量G排
将小桶放在溢水口
G桶
F拉
G石
G桶水
G排水=G桶水-G桶
（3）进行实验与收集证据
次数 物体的重力
G物/N 物体在液体中测力计示数
F'/N 浮力
F浮/N 小桶和排液的总重
G总/N 小桶的重力
G桶／N 排开液体的重力
G排/N
1
2
3
4
实验数据表格
分析数据得出结论
1．浸在液体中的物体受到向上的浮力
2．浮力的大小等于物体排开液体的重力
1．内容：浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力，大小等于它排开液体所受到的重力。
2．数学表达式：F浮=G排
阿基米德原理
—— 液体的密度；
V排 —— 物体排开的液体的体积
3.用于计算的导出式：
F浮= G排= m排g= ρ液 gV排
阿基米德（约公元前287～212)是古希腊物理学家、数学家，静力学和流体静力学的奠基人。他在物理学方面的贡献主要有两项：其一是关于浮力问题；其二是关于杠杆问题。
关于阿基米德原理的讨论
2. F浮＝ ρ液 gV排 —— 决定式
表明浮力大小只和 ρ液、V排有关，
浮力大小与物体的形状、密度，浸没在液体中的深度及物体在液体中是否运动等因素无关。
1. F浮＝ρ液 gV排ρ液——液体的密度；
V排——物体排开的液体的体积；
对原理的理解
①物体“浸在液体里”包括“全部浸入（即浸没）”和“部分浸入”两种情况。
不论物体是浸没还是部分浸入在液体里都受到浮力。对于同一物体而言，浸没时受到的浮力大，部分浸入时受到的浮力小，而且浸入的体积越小，所受的浮力也越小。
浸没
部分浸入
②浮力的大小等于被物体排开的液体受到的重力。
A.浸没时：V排=V浸=V物，此时物体所受的浮力等于排开液体的重力，即
F浮=G液=ρ液gV排=ρ液gV浸=ρ液gV物
B.部分浸入时： V排=V浸F浮=ρ液gV排=ρ液gV浸<ρ液gV物
V排=V浸=V物
V排=V浸V浸
③同一物体浸没在不同的液体中时，由于液体的密度不同，所受的浮力也不同.
根据公式 F浮=ρ液g V排，浸没时， V排 = V物，当ρ液不同
时，浮力也随之变化。
④阿基米德原理同样适用于气体。
无论物体是漂浮、悬浮、下沉，浮力都等于它排开的水所受到的重力。
F浮
G水
G水
G水
F浮
F浮
在死海中，海水的密度高达1.18×103kg/m3 。物体受到的浮力与液体的密度有关，密度越大，浮力越大。静止时，浮力=人的重力。
讨论交流：死海之谜
例题：边长为3cm,密度为2×103kg/m3立方体橡皮泥块，浸没在水中，受到的浮力是多少？如果把这块橡皮泥捏成一只小船，浮在水面，小船所受浮力是多少？(g=10N/kg)
解：①橡皮泥块浸没在水中，排开水的体积
V排=V物=(0.03 m)3=2.7×10-5m3。
排开水的质量 m排=ρ水V排=1×103kg/m3×2.7×10-5m3=2.7×10-2kg。
排开水的重力
G排=m排=2.7×10-2kg×10N/kg=0.27N 。
G排
F浮
根据阿基米德原理F浮=G排=0.27N 。
②小船在水面漂浮时，处于平衡状态
F浮=G物=m物g=ρ物V物 g
=2×103kg/m3×2.7×10-5m3×10N /kg
=0.54N。
G物
G排
F浮=0.27
F浮=0.54N
采用“空心”的办法能增大可供利用的浮力，人们利用密度大于水的钢铁制造了轮船。
例1　浸在液体中的物体,受到的浮力大小取决于( )。
A. 物体的体积和液体的密度
B. 物体的密度和物体浸入液体的深度
C. 物体浸入液体的体积和液体的密度
D.物体的质量、体积、浸入液体的深度及形状等因素
C
三、例题分析
×
√
×
×
例2　一个体积为300 cm3 的物体浮在水面上，它的2/3体积露出水面，它受的浮力是多大 N。（g取10 N/kg）
1
　 F浮＝ρ液gV排
＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×10-4 m3=1 N
【解析】
根据阿基米德原理：
F浮＝G排液＝ρ液gV排
据题意V排＝V/3
例3　把两个物重相同的实心铁球和铝球，浸没在水中，它们受到的浮力（ ）。
A．相等 B．铝球的比铁球大
C．铝球的比铁球小 D．浮力都等于重力
【解析】
铁球和铝球的重力相等，则质量相等
B
根据 ，ρ铁 ＞ρ铝 ，则V铁A．铝球受到的浮力最大，因为它浸入液体的深度最大
B．铅球受到的浮力最大，因为它的密度最大
C．铅球、铁球、铝球受的浮力一样大
D．因素太多，无法判断
【解析】
根据 F浮=ρ水g V排 ，
∵浸没，V 相同，∴ V排相同，
∴ F浮相同。
提示：浮力与浸入液体的深度和物体的密度无关。
例4　如图所示,体积相同,密度不同的铅球、铁球、铝球浸没在水中不同深度的地方，则( )
C
浮力的大小
浮力大小的决定因素
阿基米德原理
公式：F浮= G排=ρ液gV排
内容
适用范围：气体和液体
应用
物体浸在液体中的体积（V排）
液体的密度（ρ液）
课堂小结