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第十章 流体的力现象
第2节 认识浮力
教科版 物理 八年级下册
1、什么是浮力
2、浮力产生的原因
3、称重法测浮力
学习目标
1. 定义 一切浸入液体或气体中的物体,都受到液体或气体对它向上的力,叫浮力。
(1)“浸入”包括“部分浸入”和“全部浸入(浸没)”两种情况,如图1 所示,也就是说浮在液体表面和浸在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。
探究新知
新知一 什么是浮力
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。
易错提示:
浮力的方向是竖直向上的;竖直向上指垂直于水平面指向上方,垂直向上指与接触面垂直向上,其方向随接触面倾斜程度而改变。
一个盛有盐水的容器中有一个鸡蛋,容器放在斜面上,如图2 所示。图上画出了几个力的方向,你认为鸡蛋所受浮力的方向应是( )
A. F1 B. F2
C. F3 D. F4
例 1
C
方法点拨:
本题根据浮力的定义进行解答,注意:在任何情况下,浮力的方向总是竖直向上的。
解题秘方:本题考查了浮力的方向,抓住“浮力的方向始终是竖直向上的”是解题的关键。
解析:本题设置了一个“盛有盐水的容器”“放在斜面
上”的思维障碍,借此来考查同学们对浮力方向的理解情况。有的同学对定义理解不清,误以为浮力的方向是垂直于容器底面向上的,事实上,物体在液体中所受浮力的方向总是竖直向上的,与盛液体的容器的放置情况无关。
1. 以浸没在液体中的长方体为研究对象,探究浮力产生的原因(图3)
新知二 浮力产生的原因
位置 深度 压强 压力
前后两个面 相等 相等 F 向前、F 向后是一对平衡力,合力为零
左右两个面 相等 相等 F 向左、F 向右是一对平衡力,合力为零
上下两个面 上表面深度小于下表面深度 上表面受到的压强小于下表面受到的压强 F 向下2. 结论 浮力其实就是物体受到液体对它向上和向下的压力差(合力),即F 浮=F 向上-F 向下。
3. 说明
(1)当物体部分浸入液体中时,上表面没有受到液体的压力,此时浮力等于下表面受到的液体对物体向上的压力,即F 浮=F 向上,如图5 甲所示。
(2)若浸在液体中的物体下表面和容器底紧密接触,则液体对物体向上的压力F向上为零,物体将不受浮力的作用,且会受到液体对物体向下的压力,如图5 乙所示。
深度理解:
浮力产生的原因:如图4所示,将两端蒙上绷紧程度相同的橡皮膜的玻璃筒浸没在水中,甲图中两橡皮膜凹陷程度相同,乙图中上面的橡皮膜凹陷程度比下面橡皮膜小,乙图能够说明
浮力产生的原因。
误区警示:
1. 飞机机翼受到的升力也是流体对其向上和向下的压力差,不要误认为飞机的升力是飞机受到的浮力。
2.飞机是靠受到升力来升空的,而不是靠其受到浮力来升空的。
如图6 所示,一个正方体A 浸没在水下某一深度时,上表面受到水对它15 N 的压力,下表面受到水对它20 N 的压力,则此时A 受到的浮力是( )
A. 0 N
B. 5 N
C. 15 N
D. 20 N
例2
B
解题秘方:运用公式F 浮=F 向上-F 向下计算。
解析:由题知,正方体A 上表面受到水的压力为15 N,即F 向下=15 N;正方体A 下表面受到水的压力为20 N,即F 向上=20 N,则正方体A 受到的浮力F 浮=F 向上-F 向下=20 N-15 N=5 N。
特别提示:
1.若题中出现了如“上表面受到液体的压力”“受到液体向下的压力”之类条件时,就应想到利用压力差法计算浮力。
2.压力差法计算浮力的公式也可以写成:F浮= F下表面-F上表面。
1. 称重法测浮力的实验步骤(如图7 所示)
(1)用弹簧测力计测出物体所受的重力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)物体受到液体对它的浮力F 浮=G-F。
新知三 称重法测浮力
2. 称重法测浮力的原理 如图8 所示,将物体浸在液体中时,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。
拓展视野:
1.氢气球离开手后会飞上天空就是因为受到空气浮力的作用。
2. 一种测量氢气球受到空气浮力的方法:
(1)排尽一个气球内部的空气,测出气球的重力G球;
(2)将适量的氢气充入气球,用细线扎紧封口,按图9甲所示的方法测出拉力的大小F拉;
(3)氢气球受力如图9乙所示,可见氢气球所受浮力F浮=F拉+G球+G氢(细线重力和摩擦忽略不计)
[中考·枣庄改编] 如图10 是小聪同学利用水、某液体、弹簧测力计和金属块等测量浮力的情景。根据图10 中信息可知,金属块的重力是________N,金属块在水中受到的浮力是
________ N,金属块
在某液体中受到的浮
力是________ N。
4.8
2.0
例 3
2.4
解题秘方:本题考查的是弹簧测力计的使用和浮力的测量,称重法测浮力,用F 浮=G-F 计算。
解析:图中弹簧测力计的分度值是0.2 N,金属块的重力G=4.8 N;金属块在水中受到的浮力F 浮=G-F=4.8 N-2.8 N=2.0 N;金属块在某液体中受到的浮力F 浮′=G-F′=4.8 N-2.4 N=2.4 N。
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时读取示数。
(4)物体不能接触容器底或容器壁。
第2节 认识浮力
浮力
定义
“称重法”求浮力
测量
产生原因
“压力差法”求浮力
归纳新知
再 见