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第十章 浮 力
第一节 浮 力
新课导入
曹冲称象的故事
曹冲叫人把象牵到船上,等船身稳定了,在船舷上齐水面的地方,刻上标记。再叫人把象牵到岸上来,把大大小小的石头,一块一块地往船上装,等船身沉到刚刻标记时,停止装石头。称量船上的石块即可。
为什么测量石块的重量就可以知道大象的重量呢,这两者之间有什么关系呢?下面我们通过这节课的学习来解开这个疑问。
学习目标
1.通过探究影响浮力大小的因素,认识到浮力的大小与物体浸在液体中的体积有关,与液体的密度有关。
2.会识别浮力图像和计算浮力大小。
一、影响浮力大小的因素
浮力产生的原因我们知道了,那么浮力的大小跟哪些因素有关?
日常的生活经验能使我们对浮力大小的因素产生很多猜想……
木块在水中漂浮,铁块在水中下沉。那么,是不是浮力的大小跟固体的密度有关?
人在水中会下沉,在死海中却能漂浮于水面。那么,是不是浮力的大小跟液体的密度有关?
把一个空的易拉罐慢慢压入水中,随着速度的增加,易拉罐浸入水中的体积越来越多,感受到浮力越来越大。那么,是不是浮力的大小跟物体浸入水中的深度有关?或跟物体浸在水中的体积有关?
课堂探究
探究浮力的大小与哪些因素有关
①木块在水中漂浮,铁块在水中下沉。那么,是不是浮力的大小跟固体的密度有关?
②人在水中会下沉,在死海中却能漂浮于水面。那么,是不是浮力的大小跟液体的密度有关?
③人在水中越往深处走就越觉得所受的浮力大。那么,是不是浮力的大小跟人浸入水中的深度有关?或跟人浸在水中的体积有关?
①猜想:决定浮力大小的因素
课堂探究
②设计实验方案
上面所说的固体的密度、液体的密度、固体浸入液体中的体积和固体浸入液体的深度这几个量是实验中的“变量”,在检验浮力与其中某一个量的关系时,必须使其他量保持不变,或者确认浮力跟这些量无关。
F浮 =F1 -F2
测量浮力的方法(称重法):
实验方法:控制变量法
F1
F2
探究浮力的大小与哪些因素有关
圆柱体
弹簧测力计
实验器材:
弹簧测力计、圆柱体、酒精、水、盐水、体积相等的铝块与铁块等。
铝块
铁块
探究浮力的大小与哪些因素有关
③探究浮力大小与物体浸没的深度的关系
把弹簧测力计下悬挂的铝块缓慢浸没水中,并分别停在不同的深度,观察并记录弹簧测力计的示数。
1.2N
1.8N
1.2N
在空气中
1.2N
探究浮力的大小与哪些因素有关
物体浸在液体 中的深度h 较浅 较深 更深
重力G / N 1.8 1.8 1.8
弹簧测力计 示数F/ N 1.2 1.2 1.2
浮力F浮/ N
记录数据,计算浮力
实验结论
浮力的大小跟物体浸没液体中的深度无关。
探究浮力的大小与哪些因素有关
④探究浮力大小与物体浸在液体中的体积的关系
用弹簧测力计提着柱状物体缓慢浸入水中,逐渐增大浸在水中的体积,读取弹簧测力计的示数并记录。
部分浸入
大部分浸入
完全浸入
在空气中
1.8N
1.4N
1.1N
1.6N
探究浮力的大小与哪些因素有关
物体浸在液体 中的体积V 较小 较大 浸没
重力G / N 1.8 1.8 1.8
弹簧测力计 示数F/ N 1.6 1.4 1.1
浮力F浮/ N
记录数据,计算浮力
浮力的大小跟物体浸在液体的体积有关,同种液体,物体浸在液体中的体积越大,浮力越大。
实验结论
探究浮力的大小与哪些因素有关
⑤探究浮力大小与液体密度的关系
酒精
水
把悬挂在弹簧测力计下的物块先后浸没在酒精、水、盐水中,观察并记录弹簧测力计的示数。
1.2N
0.9N
1.1N
1.8N
探究浮力的大小与哪些因素有关
液体种类 酒精 水 盐水
重力G / N 1.8 1.8 1.8
弹簧测力计 示数F/ N 1.2 1.1 0.9
浮力F浮/ N
0.6
0.7
0.9
浮力的大小跟液体的密度有关,在浸入液体的体积相同时,液体的密度越大,浮力越大。
实验结论
探究浮力的大小与哪些因素有关
记录数据,计算浮力
⑥探究浮力大小与物体密度的关系
把体积相等的铝块、铁块悬挂在弹簧测力计下端,分别浸没在水中,观察并记录弹簧测力计的示数。
空气中
铝块
1.6N
水
0.6N
铝块
空气中
4.8N
铁块
水
3.8N
铁块
探究浮力的大小与哪些因素有关
探究浮力的大小与哪些因素有关
固体种类 铝块 铁块
重力G / N 1.6 4.8
弹簧测力计示数F/ N 0.6 3.8
浮力F浮/ N
记录数据,计算浮力:
1.0
1.0
探究浮力的大小与哪些因素有关
物体的密度不同、体积相同,浸没在同一液体中,两种情况下弹簧测力计的示数差相等,即浮力相等。
浮力的大小跟固体的密度无关,在浸入同种液体的体积相同时,所受浮力相等。
实验结论
固体种类 铝块 铁块
重力G / N 1.6 4.8
弹簧测力计示数F/ N 0.6 3.8
浮力F浮/ N 1.0 1.0
液体的密度ρ液
决定浮力F浮大小的因素
浸在液体的体积V浸
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。
物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大,浮力就越大。
实验
结论
决定浮力大小的因素
二、浮力图像与浮力计算
课堂探究
弹簧测力计下悬挂一个重物,在空气中称量时的示数如图甲所示,把重物浸在水中时的示数如图乙所示。
重物浸在水中时所受的浮力是多大
甲 乙
解析:重物的重力为3.2N,重物浸在水中时,弹簧测力计的示数为2.2N,所以重物受到的浮力为: F浮=F1–F2=3.2N-2.2N=1N
课堂探究
解析:如图甲所示,物体重15N,把它渐渐地浸入水中的过程中,浸入水的体积变大,浮力变大,所以弹簧测力计的示数将变小;
浸没在水中,弹簧测力计的示数为5N,则物体受到的浮力为
F浮=G-F=15N-5N=10 N。
如图甲所示,物体重____N,把它渐渐地浸入水中的过程中,弹簧测力计的示数将变_____;浸没在水中,弹簧测力计的示数如图乙所示,则物体受到的浮力为____N。
15
小
10
某同学按照如图所示的操作,探究影响浮力大小的因素。
①物体浸没在水中时,受到的浮力是__N。
②由B、C两图可得出结论:_ ___________________________________。
③由D、E两图可得出结论:物体受到的浮力大小与液体的______有关。
物体浸入水的体积越大,受到的浮力越大
1
密度
①浸没在水中时,物体受到的浮力4N-3N=1N
②B、C两图,物体浸入水的体积增大,浮力也变大,可得结论:物体浸入水的体积越大,受到的浮力越大。
③由D、E两图可得出结论:物体受到的浮力大小与液体的密度有关。
课堂探究
小明“探究影响浮力大小的因素”,他把同一金属块挂在弹簧测力计上,进行了图示的实验,下列说法中,正确的是( )
C
课堂探究
解析:探究浮力大小与液体密度是否有关,应该控制浸入的体积相等,液体种类不同,可选择丙、丁实验进行比较。
其他选项没有控制变量,故选C。
A.乙、丁两次实验可以探究浮力大小与浸入液体深度是否有关
B.乙、丙两次实验可以探究浮力大小与浸入液体体积是否有关
C.丙、丁两次实验可以探究浮力大小与液体密度是否有关
D.为了探究浮力大小与物体质量是否有关,应再选择质量、
体积都不同的物体进行探究
如图所示是探究“影响浮力大小的因素”的实验过程及数据。
①如图甲所示,物体A重_______N
②如图乙所示,把物体A浸没在水中时,
弹簧测力计的示数为3.2 N,物体所受浮力的大小为____N。
4.2
1
③分析甲、乙、丙三图所示实验可得:物体受到的浮力
大小与_ __________有关。
液体的密度
①如图甲所示,物体A重4.2N。
②把物体A浸没在水中时,物体所受浮力的大小为4.2N-3.2N=1N
③分析甲、乙、丙三图所示实验可知,物体浸入液体的体积相等,液体密度不同,浮力不等,故可得:物体受到的浮力大小与液体密度有关。
课堂探究
④若要“探究物体所受浮力大小与物体的密度”是否有关,应选择图丁中________(选填字母)两个物体,并将它们浸没在___________(选填“同种液体”或“不同液体”)中,测出其所受浮力的大小来进行比较。
④若要“探究物体所受浮力大小与物体的密度”是否有关,根据控制变量法可知:应该控制物体浸入液体的体积相等,液体密度相等,而物体密度不等。所以选择C、D两物体浸没在同种液体中。
课堂探究
C、D
同种液体
课堂小结
探究浮力大小与什么因素有关
物体浸在液体中的体积
液体的密度