第十章 流体的力现象 复习课 教案

第十章 流体的力现象
一、知识体系结构
二、知识要点
1、把具有 流动性 的液体和气体统称 流体 。伯努利原理：流体在 流速大的地方压强小，流体在 流速小的地方压强大。飞机升力产生的原因：空气对飞机机翼上下表面产生的压力差 。飞机升力产生的过程：机翼形状上下表面不对称(上凸)，使上方空气流速大，压强小，下方空气流速小，压强大，因此在机翼上下表面形成了压强差，从而形成压力差，这样就形成了升力。
2、流体对浸入其中的物体的 竖直向上的力 叫 浮力，其方向是 竖直向上。 浮力产生的原因：液体对浸在其中的物体的下上表面产生的压力差。浮力的大小与物体浸在液体中的体积及液体的密度有关，阿基米德原理：浸在液体中的物体受到浮力的大小 等于物体排开的液体受到的重力 。这一原理对气体也适用。
3、浮力的计算方法及公式：①称量法：F浮=G-F ；②压力差法：F浮=F向上-F向下 ；③平衡法：F浮=G物=G排=ρ液gV排；④公式法(根据：阿基米德原理) F浮= G排=ρ液gV排，此法也适用于气体，F浮= G排=ρ气gV排。
4、浸在液体中的物体，其沉浮由它在液体中受到的浮力F浮与其重力G物的大小关系决定。沉浮条件：①当F浮>G物时，物体上浮；②当F浮=G物时，物体悬浮或漂浮；③当F浮ρ液时，物体下沉。沉浮条件在实际生活中的应用：轮船、潜水艇、热气球。
例题解析
流体流速与压强的关系
【例1】如图所示，“豪客号”与“奥林匹克”号相撞的原因是（ ）
A、甲处流速比乙、丙处小，压强比乙、丙处大
B、甲处流速比乙、丙处小，压强比乙、丙处小
C、甲处流速比乙、丙处大，压强比乙、丙处大
D、甲处流速比乙、丙处大，压强比乙、丙处小
【解析】甲处的水流速度比乙、两处的流速要大，根据伯努利原理，可知流速大的地方压强小，故甲处的压强小于乙、丙两处的压强都小，更容易发生撞船事故，故选D选项。
【答案】D
【变式1】如图所示是飞机机翼的截面图，当飞机水平飞行时( )
A．机翼下方空气速度大，压强小
B．机翼下方空气速度大，压强大
C．机翼上方空气速度大，压强大
D．机翼上方空气速度大，压强小
影响浮力大小因素的探究
【例2】在探究“浮力的大小与什么因素有关”的实验中，班级的“物理小博土”为同学们做了如图所示的一系列实验，实验中的铜块与铝块体积相同。
（1）做①③④三次实验是为了探究浮力的大小与 的关系，得出的结论是 。
（2）分析 三次的实验数据，可知浮力的大小与物体浸入液体内的深度无关。
（3）做①②④⑥四次实验是为了探究浮力的大小与物重的关系，得出的结论是
。
（4）做 三次实验可探究浮力的大小与液体密度的关系，可得出的结论是
。
【解析】（1）做①③④三次实验，物体在液体中深度不同，是为了探究浮力的大小与物体排开液体的体积的关系，得出的结论是在液体密度相同时，物体排开液体体积越大，物体受到的浮力越大。
（2）分析①④⑤三次的实验数据，可知浮力的大小与物体浸入液体内的深度无关。
（3）做①②④⑥四次实验是为了探究浮力的大小与物重的关系，得出的结论是物体受到的浮力大小与物重无关。
（4）做①④⑦或①⑤⑦三次实验可探究浮力的大小与液体密度的关系，可得出的结论是在物体排开液体的体积一定时，液体的密度越大，物体受到的浮力越大。
【答案】（1）物体排开液体的体积；在液体密度相同时，物体排开液体体积越大，物体受到的浮力越大。
①④⑤；
物体受到的浮力大小与物重无关。
（4）①④⑦（或①⑤⑦）；在物体排开液体的体积一定时，液体的密度越大，物体受到的浮力越大
【变式2】某小组同学探究物体浸没在液体中时弹簧测力计的示数大小与哪些因素有关。如图所示，实验时，他们采用三个体积相同的不同物体，分别用弹簧测力计测出它们在空气中的重力Ｇ，然后把三个物体分别浸没在水中，记录下此时测力计的示数Ｆ拉，如表一所示。接着，他们继续用酒精和盐水重做实验，并把实验数据记录在表二、表三中。
（已知ρ盐水〉ρ水〉ρ酒精）
表一（水） 表二（酒精） 表三（盐水）
（1）分析比较实验序号1 与2与3（或4与5与6或7与8与9）的数据及观察到的现象，可得出的初步结论是 。
（2）分析比较实验序号 的数据及观察到的现象，可得出的初步结论是：同一物体，浸没在不同液体中时，液体密度越大，浸没在液体中时弹簧秤的示数越小。
（3）请进一步综合分析比较表一、表二、表三中的数据及观察到的现象，并归纳得出结论。
（a）分析比较表一、表二或表三中的数据及观察到的现象，可初步得出：_________ 。
（b）分析比较表一、表二和表三中的数据及观察到的现象，可初步得出：________ 。
浮力的计算
【例3】如图，密度为0.6×103kg/m3、体积为10-3m3的正方体木块，用一条质量可忽略不计的细绳系住，绳的两端分别系于木块底部中心和容器底部中心。细绳对木块的最大拉力为3N。容器内有一定量的水，木块处于漂浮状态，但细绳仍然松软，对木块没有拉力。容器的底面积为0.03 m2。
求：（1）此时木块受到的浮力？
（2）当向容器中注水，直到细绳对木块的拉力达到最大值，在细绳断裂前的一瞬间停止注水，则此时木块浸入水中的体积为多大？
【解析】根据题意知，木块的密度和木块的体积，所以木块的质量是：
木块的重力是：
由于木块处于漂浮状态，根据浮沉条件得，木块受到的浮力等于物体的重力，即
当注水时，木块受到重力、拉力、浮力，且拉力的方向向下，细绳对木块的拉力达到最大值，浮力等于重力和最大拉力之和为：6N+3N=9N；根据阿基米德原理： ，
得到排开液体的体积为：
【答案】（1）6N （2）9×10-4m3
【变式3】如图是厕所自动冲水装置原理图，水箱内有质量m1=0.4kg，体积V=3×10﹣3m3的浮筒P，另有一厚度不计，质量m2=0.2kg，面积S=8×10﹣3m2的盖板Q盖在水箱底部的排水管上．用细线将P、Q连接，当供水管流进水箱的水使浮筒刚好完全浸没时，盖板Q恰好被拉开，水通过排水管流出冲洗厕所．当盖板Q恰好被拉开的瞬间，求（g=10N/kg）
（1）浮筒受到的浮力大小；
（2）细线对浮筒P的拉力大小；
（3）水箱中水的深度．
物体浮沉的判断
【例4】在远洋轮船的船舷上，都漆着五条“吃水线”，又称“载重线”。如图所示，其中标有W的是北大西洋载重线，标有S的是印度洋载重线。当船从北大西洋驶向印度洋时，轮船受到的浮力以及北大西洋与印度洋的海水密度ρ1和ρ2的关系，正确的是（ ）
A．浮力增大，ρ1＝ρ2 B．浮力减小，ρ1＝ρ2
C．浮力不变，ρ1>ρ2 D．浮力不变，ρ1<ρ2
【解析】∵轮船漂浮，∴，
∴轮船受到的浮力都等于轮船受到的重力G，所以浮力不变；
即：，
设北大西洋与印度洋的海水密度ρ1和ρ2，轮船排开北大西洋与印度洋的海水的体积为v1、v2，
∵标有W的是北大西洋载重线，标有S的是印度洋载重线，
轮船排开海水的体积：，
∴海水的密度：．
故选C．
【答案】C
【变式4】一艘轮船从长江驶入大海，比较轮船在长江与大海里所受的浮力，下列说法中正确的是 ( )
A．由于轮船始终浮在水面上，所以它受到的浮力不变
B．由于海水的密度大，所以轮船在海洋里受到的浮力大
C．由于轮船排开海水的体积小，所以它在海洋里受到的浮力小
D．由于轮船排开海水的体积大，所以它在海洋里受到的浮力大
复习训练
下列关于浮力的说法，正确的是：（ ）
A 、浮在液面的物体才受浮力，下沉的物体不受浮力
B 、物体浸没的深度越大，所受浮力越大
C 、上浮的物体所受的浮力一定比下沉的物体的大
D 、浮力实质上是液体对物体的所有压力的合力
一个实心铁球，分别放入足量的酒精、水和水银中,下列关于铁球静止时受到的浮力大小的说法中，正确的是： （ ）
A 、在酒精中受到的浮力最小 B 、在水中受到的浮力最小
C 、在水银中受到的浮力最小 D 、在三中液体中受到的浮力一样大
如图所示，小汽车受到的重力为G，它在平直的高速公路上以90km/h的速度行驶时，受到地面的支持力为F。若考虑周围空气对它的影响，则下列关于G和F的大小关系正确的是（ ）
A．G>F B．G＝F
C．G将A、B、C三个形状和体积都相同的实心小球同时放入同一液
体内中部放开手，静止时如图所示。则三小球的密度关系正确的
是（ ）
A 、 ρ A ＞ ρ B ＞ ρ C B 、 ρA ＜ ρ B ＜ ρ C
C 、 ρ A ＜ ρ B ＝ ρ C D 、 无法确定
容器的水面上浮着一块冰，当冰完全熔化后，容器内的液面将（ ）
A.升高 B．降低 　　 C．不变 D．无法判断
一均匀物体恰能悬浮的水中，若将此物体切成大小不等的两块，则 （ ）
Ａ、大的一块下沉，小的上浮； Ｂ、大的一块上浮，小的下沉；
Ｃ、两块仍悬浮在水中； Ｄ、两块都上浮到水面。
一块矿石，吊在弹簧测力计下边时弹簧测力计的示数为 G 1，浸没在密度为 ρ 的某种液体中时示数为 G 2，则此矿石的密度应是ρ / =
一石块悬挂在弹簧秤下，当石块慢慢浸入水中时，弹簧秤的示数 ，当石块全部浸入水中后，增加石块浸入的深度，弹簧秤的示数 。（均选填“变大”、“变小”或“不变”）
用一弹簧测力计挂着一实心圆柱体，圆柱体的底面刚好与水面接触(未浸入水)如图甲，然后将其逐渐浸入水中，如图乙是弹簧测力计示数随圓柱体逐渐浸入水中的深度变化情况。若g取10N／kg，求：
(1) 圆柱体受的最大浮力;
(2) 圆柱体刚浸没时下表面受到的液体压强;
(3) 圆柱体的密度.
一个实心小球先后放入盛有足够多的水和足够多的酒精的两个容器中,小球先后受到的浮力分别是0.9 N和0.8 N 。（ρ酒精 = 0.8 × 10 3 kg / m 3 ） 求：
⑴ 分析小球在水中和在酒精中的浮沉状态；
⑵ 小球的密度。
有一块新鲜土豆，欲测出它的密度。现有下列器材：
(1) 水槽1只， (2) 足量的水，(3) 细线约30cm , (4) 量筒1只，(5) 长方形纸条 1张， (6) 铅笔1只， (7) 烧杯1只，（9） 胶头滴管1只。
（1）写出实验的操作步骤及需测量的物理量：
（2）写出计算土豆密度的过程、公式：
参考答案
【变式1】D
【变式2】（1）当液体密度和物体体积相同时，物体重力（空气中弹簧秤示数）越大，浸没 在液体中时弹簧秤的示数越大；
（2）1与4与7（2与5与8、3与6与9）
（3）a,体积相同的不同物体浸没在同种液体中时，弹簧秤示数变化相等；
b,同一物体浸没在不同的液体中时，液体密度越大，弹簧秤的示数变化越大．
【变式3】（1）浮筒受到的浮力大小为30N；（2）细线对浮筒P的拉力大小为26N；（3）水箱 中水的深度为0.3m
【变式4】A
复习训练
题号 1 2 3 4 5 6
答案 D A A B C C
ρ / = ρ G 1 / ( G 1 － G 2 )
变小 ；不变
（1）圆柱体受的最大浮力是0 . 6 N ；
（2） 圆柱体刚浸没时下表面受到的液体压强是 1200 Pa 。
（3） 3 . 333 × 103 kg / m3
（1） 小球在水中漂浮，在酒精中沉底。
【分析】小球在水和酒精中的状态只可能有以下几种情况：
A、都漂浮， B、都悬浮， C、都沉底，
D、在水中悬浮而在酒精中沉底， E、在水中沉底而在酒精中悬浮，
F、在水中悬浮而在酒精中漂浮， G、在水中漂浮而在酒精中悬浮，
H、在水中漂浮而在酒精中沉底， I、在水中沉底而在酒精中漂浮，
J、在水中漂浮而在酒精中悬浮， K、在水中悬浮而在酒精制漂浮。
很显然：A B G J K都不可能，因为若此，则所受浮力大小之比应为1∶1；
CDE也都不可能，因为若此，则所受浮力大小之比应为5∶4而不是9∶8；
F同样不可能，因为在水中悬浮的而在酒精中则只能沉底；
I也同样不可能，因为在水中沉底的而在酒精中则也只能沉底；
而H可能，此时在水中所受浮力大于在酒精所受浮力。
（2）根据（1）中的分析，可知小球重0.9 N ；
若g取10 N / kg ，由小球在酒精中所受浮力可以计算出小球的体积为100 cm 3 ；
则小球的密度为0 . 9 × 10 3 kg / m3 。
（1）【实验的操作步骤及需测量的物理量】 ：
① 在水槽中装入适量的水，并将长方形纸条竖直贴在烧杯内壁上；
② 将土豆样品（一小块）放入烧杯，并将烧杯轻轻放入水槽内水中，同时用铅笔
在纸条上记下水面位置；
③ 取出烧杯及土豆样品，再将烧杯轻轻放入水槽内水中，用胶头滴管缓缓向烧杯
内加水，直到水槽内水面与烧杯内长方形纸条上所作记号相平时为止；
④ 取出烧杯并将烧杯内的水尽可能的全部倒入量筒中，同时记下量筒内水的体积
（即水面刻度值）V1 ；
⑤ 将土豆样品用细线系住并缓慢放入量筒内水中，同时记下量筒内水面刻度V2 ；
⑥ 计算出土豆的密度ρ。
( 2 ) 【计算土豆密度的过程、公式】 ：
过程： ① 计算出土豆样品的质量： m = ρ水 V1 ；
② 计算出土豆样品的体积： V = V2 － V1 ；
③ 计算出土豆的密度：ρ = m / V = ρ水 V1 /( V2 － V1 )
公式： ρ = ρ水 V1 /( V2 － V1 )
流
体
的
力
现
象
A
B
C