课件46张PPT。第九章 浮力与升力
9.1 认识浮力 体验 1 浮力的存在?
活动:观察生活中的浮力现象。
活动1:观察水中悠闲的鹅。
活动2:观察被按在水底的乒乓球松手后的现象。(1)活动1中鹅能漂浮在水面上,说明它们受到了向 的
力的作用。
(2)活动2中水底的乒乓球会 ,说明它受到了
向 的力的作用。
提示:(1)上 (2)上浮 上体验 2 浮力的大小?
活动:观察生活中的浮力现象。活动1:观察水中的木块和铁块。
活动2:观察鸡蛋在清水和盐水里的现象。
活动3:体验游泳时走向深水区的感觉。
(1)木块在水中 ,铁块在水中 。
(2)鸡蛋在清水中 ,在一定浓度的盐水中 。
(3)人游泳时走向深水区会感觉到身体变 。
提示:(1)漂浮 下沉 (2)下沉 漂浮 (3)轻1.什么是浮力?
2.浮力产生的原因是什么?
3.浮力的大小与哪些因素有关?探究 1 浮力?
结合“体验1”,思考以下问题:
1.水中的鹅和乒乓球都受到重力的作用,但却没有因此而沉入
水底。这表明水对它们有一个向 托起的力,浸在液
体中的物体受到竖直向上的托力,这个力叫作 。提示:对鹅和乒乓球进行受力分析可知,它们受重力和水的托力作用,重力的方向竖直向下,但它们不下沉,是因为水的托力作用,故水的托力方向与它们所受重力的方向相反,水的托力即浮力,浮力的方向是竖直向上的。
参考答案:上 浮力2.浮力大小的测量:
(1)在甲图中,物体的重力G等于 。
(2)比较甲、乙两图,弹簧测力计示数 ,说明水对物
体产生了方向 的力。
(3)物体受到的浮力F浮= 。
参考答案:(1)弹簧测力计的示数 (2)变小 向上 (3)G-F3.浮力的施力物体是 。
参考答案:浸没的液体探究 2 浮力是怎样产生的?
把一个立方体放入水中,如图,结合图形思考以下
问题并分析浮力产生的原因。
1.浸没在水中的立方体六个表面都受到压力吗?
提示:根据液体内部压强的规律,液体内部向各个
方向都有压强,所以立方体的各个表面都会受到
来自水的压强,因而也都受到压力。
参考答案:都受压力。2.浸没在水中的立方体六个表面受到的压力大小一样吗?如果不同有什么特点?
提示:根据液体内部压强特点,在同一深度处液
体向各个方向的压强相等而且压强随着深度的
增加而增大;因此,如图所示,立方体前、后两
面以及左、右两面同一深度处的压力是相等的,
上、下表面由于深度的不同而压强不同,上表面
受到的压力要小于下表面受到的压力。参考答案:不一样 立方体前、后两面以及左、右两面同一深度处的压力是相等的,上、下表面由于深度的不同压强不同,上表面受到的压力要小于下表面受到的压力。3.综上所述,浮力产生的原因是 。
提示:浸没在液体或气体中的物体前、后和左、右表面同一深度处受到的压力大小相等,方向相反合力为零,由于上、下表面的压力大小不同会产生压力差,于是产生了浮力。
参考答案:由液体或气体对浸在其中的物体向上和向下的压力差产生的。4.浸在液体中的物体是否都受浮力?试举例说明。
提示:当物体与容器底面密切接触,物体的底面受不到液体向上的压力,它只受到液体作用于物体表面向下的压力,所以这个物体不受浮力。
参考答案:不是。当物体与容器底面完全接触时,物体底面不受液体向上的压力,故不受浮力。探究 3 浮力大小与哪些因素有关?
1.猜想:结合“体验2”,猜想浮力大小的影响因素。
由活动1,可猜想浮力的大小可能跟 有关。
由活动2,可猜想浮力的大小可能跟 有关。
由活动3,可猜想浮力的大小可能跟 有关。
参考答案:物体的密度 液体的密度 浸入液体中的深度
2.实验方法: 法。
参考答案:控制变量3.实验设计与分析:
(1)探究浮力与浸没在液体中的深度的关系。
思路:控制 不变,
改变 。如图,从位
置3→4的过程中,弹簧测力计的示数
,说明物体受到的浮力 。
结论: 。
参考答案:液体的密度和浸没在液体中的体积 浸没在液体中的深度 不变 不变 浮力的大小与浸没在液体中的深度无关(2)探究浮力与浸在液体中的体积的关系。
思路:控制 不变,改变 ,
如图,从位置1→2→3的过程中,将物体缓缓地浸入液体中不同
位置,弹簧测力计的示数变 ,物体受到的浮力变 。
结论:? 。
参考答案:液体的密度 浸在液体中的体积 小 大
浮力的大小与浸入液体中的体积(排开液体的体积)有关,浸入液体中的体积越大,受到的浮力越大(3)探究浮力与液体密度的关系。
思路:控制 不变,改变 ,将铁
块分别浸没在清水和浓盐水中,在浓盐水中弹簧测力计的示
数较 ,说明物体受到的浮力较 。
结论:? 。
参考答案:浸没在液体中的体积 液体的密度 小 大
浮力的大小与液体的密度有关,液体的密度越大,受到的浮力越大4.交流与评估:
(1)在探究浮力与浸没在液体中的深度的关系时,为什么不能比较从位置2→3→4的过程。
参考答案:位置2→3的过程中,浸没在液体中的体积不同,没有控制变量。
(2)如何设计实验探究浮力与物体密度是否有关?
参考答案:用弹簧测力计测出体积相同的两个不同的物体的重力。分别将它们浸没在同一种液体中,读出弹簧测力计的示数,并求出浮力。如浮力相同,则浮力与物体密度无关,如不同,则有关。一、浮力
1.定义:浸在任何液体中的物体受到的液体_________的托力。
2.方向:_________。
3.大小(称重法):浮力的大小等于弹簧测力计在空气中称物
体和在水中称物体时两次示数的_____,即F浮=____。竖直向上竖直向上差值G-F4.产生:
(1)原因:由于液体对浸在它里面的物体___________________
产生的。
(2)大小:即F浮=______(F上表示液体对物体向上的压力,F下表
示液体对物体向下的压力)。向上和向下的压力差F上-F下二、影响浮力大小的因素
1.有关因素:跟_____________________和___________有关,
浸入液体中的体积越大,液体的密度越大,物体受到的浮力
_____。
2.无关因素:浸没在同种液体中的物体所受浮力跟物体浸入
液体中的深度_____。物体浸入液体中的体积液体的密度越大无关考点 1 称重法测浮力?
【典例1】如图所示,某物块用细线系在弹簧测
力计下,在空气中称时示数是15N,浸没在水中
称时示数是5 N,则此时物块受到水的浮力为
N,浮力的方向 ,施力物体是
,物块在液体中下沉时 (选
填“受到”或“不受”)浮力的作用。【思路导引】【精讲精析】本题考查学生对称重法测浮力的了解与掌握,
物体所受到的浮力等于物体在空气中的重力减去在液体中弹
簧测力计的示数,所以物体受到的浮力F浮=15 N-5 N=10 N,物
体在液体中无论上浮还是下沉都受到浮力,浮力的方向总是竖
直向上的。
答案:10 竖直向上 水 受到【方法归纳】计算浮力的方法
(1)称重法:测出物体的重力、弹簧测力计在水中的示数,求出差值就是浮力。
(2)压力差法:对于形状规则的正方体、长方体或圆柱体,浸入液体中时受到的浮力利用F浮=F向上-F向下求解。考点 2 探究浮力的大小?
【典例2】(2013·茂名中考)小明做“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验,步骤如图所示。(1)物体的重力为 N。
(2)比较图乙和图 得到的结论是物体浸入液体中的体
积越大,受到的浮力越大。
(3)比较图丙和图丁得到的结论是 。【思路导引】解答此题的关键是运用好控制变量法的思想。在运用控制变量法解答题目时,要先明确题意中的自变量和因变量,把所有的变量都找出来,再进一步确定要控制的量(不变量)和需要变化的量,最后确定因变量与自变量的关系,结合所学物理知识解决实际问题。【精讲精析】(1)由图甲知,弹簧测力计的分度值为0.2N,所以弹簧测力计的示数为4.0N。
(2)图乙和图丙相比,物体都浸入水中,图丙中物体浸入水的体积较大,弹簧测力计的示数较小,可知物体浸入液体的体积越大,受到的浮力越大。
(3)比较图丙和图丁,物体浸入液体中的体积相同,盐水的密度大于水的密度,在盐水中弹簧测力计的示数较小,可得浮力的大小与液体的密度有关。
答案:(1)4.0 (2)丙 (3)浮力的大小与液体的密度有关【方法归纳】(1)称重法:先用弹簧测力计测量出物体的重力G,然后将物体浸入液体中记下弹簧测力计的示数F,则物体在液体中所受浮力的大小F浮=G-F。
(2)控制变量法:题中在探究影响浮力大小的因素时运用了控制变量法,物理学中对于多因素的问题,常常采用控制因素的方法,把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物的影响,分别加以研究,最后再综合归纳。1.乒乓球漂于水面上,乒乓球所受浮力的施力物体是 ( )
A.空气 B.乒乓球 C.水 D.盛水容器
【解析】选C。本题考查浮力的产生。浸在液体中的物体都受到液体对它竖直向上的浮力,乒乓球漂于水面上,所以乒乓球所受浮力的施力物体是水。2.一个鸡蛋静止在一个盛有盐水的容器中,容
器放在斜面上,如图所示。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
【解析】选C。本题考查浮力的方向。鸡蛋静止在液体中,此
时鸡蛋上、下表面受到的压力不同,这个压力差就是鸡蛋所
受浮力,因浮力的方向总是竖直向上的,所以F3正确,故选C。3.下列关于浮力的说法,正确的是 ( )
A.只有浸在液体里的物体才受到浮力,在空气中的物体不受浮力
B.乒乓球和玻璃球均浸在水中,则乒乓球受到浮力,玻璃球不受浮力
C.物体浸在液体中,由于受到浮力,物体的重力要变小
D.铁球浸没在水中缓慢下沉时,弹簧测力计示数不变,说明铁球所受浮力不变【解析】选D。本题考查对浮力的认识。液体和气体对浸在其中的物体都有竖直向上的托力,物理学中把这个托力叫作浮力,故选项A、B错误。重力是由于地球的吸引而使物体受到的力,与浮力无关,故C错误;铁球浸没在水中缓慢下沉时,由于此时铁球全部浸没,所以所受浮力不变,弹簧测力计示数不变,故D正确。4.某同学将一漂浮在水面不开口的饮料罐缓慢按入水中,当
饮料罐全部浸入在水中后,继续向下压一段距离,下压共用时
t0。此过程中,饮料罐所受的浮力随时间变化的图像可能是
图中的 ( )【解析】选A。本题考查浮力大小与哪些因素有关。浸在液体中的物体受到的浮力大小与物体浸在液体中的体积、液体的密度有关。随着下压的距离变大,当饮料罐浸入水中前,排开水的体积增大,则浮力增大。当饮料罐全部浸入在水中后,继续向下压一段距离,物体浸在液体中的体积等于物体的体积且不变,液体的密度不变,故当饮料罐全部浸入在水中后,饮料罐所受的浮力不变,图像应是先升高再与时间轴平行。故选A。5.(2013·义乌中考)5月2日,我国香港,世界上
最大的橡皮鸭在维多利亚港亮相。吸引众多
观众目光。这只橡皮鸭高16.5m,长19.2m,质
量超过600kg。
(1)要使橡皮鸭“站立”起来,需要往里面充入大量空气。充
完气后橡皮鸭内部空气的压强 (选填“大于”“等
于”或“小于”)外部大气压。
(2)橡皮鸭能浮在海面上是由于受到 的作用。【解析】本题考查对浮力的认识。充气后橡皮鸭内的气体压强大于大气压强,橡皮鸭能浮在水面上,是由于受到竖直向上的浮力的作用。
答案:(1)大于 (2)浮力6.一个正方体铁块,在水下某深度时,上底面受到15N压力,下
底面受到20N压力,则此时铁块受到的浮力是 N;当
铁块下沉到某位置时,上底面受到的压力增大至20N时,下底
面受到的压力是 N。
【解析】本题考查利用压力差等于浮力的知识计算压力。浮力产生的原因是物体上下底面受到液体的压力差。随着物体下沉,每个底面受到压力都要变大,但压力差不变,即F浮=F下-F上=20N-15N=5N,F'下=F'上+F浮=20N+5N=25N。
答案:5 257.(2013·凉山中考)如图所示,一烧杯静止在
斜面上,烧杯内的水面上漂浮着一个小球。
请在图中作出烧杯对斜面的压力F压和小球
受到的浮力F浮的示意图。
【解析】本题考查压力和浮力示意图的画法。压力的受力物体是斜面,故作用点应在斜面上,方向垂直指向斜面,浮力作用在小球上,方向竖直向上。
答案: 找找你容易错在哪里
一桶水在从水中提出水面的过程中，手所用的力越来越大，
这是什么原因？
学生自答
桶在水中受到的重力会减小，当桶提出水面的过程中，桶的重力逐渐恢复，所以手所用的力越来越大。教师点评
①没有理解重力的意义，重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，与是否在水中无关。
②首先要知道桶在水中受到浮力，然后知道浮力的大小与桶浸入水中的体积有关，最后根据桶的受力情况分析手所用力的大小变化。
正确答案
桶在水中受到了浮力，当桶提出水面的过程中受到的浮力逐渐减小，则手所用的力就越来越大。课件42张PPT。9.2 阿基米德原理体验 浮力的大小与排开液体所受重力的关系?
活动:在水桶中装满水,把空的饮料罐慢慢地按
入水中,观察发生的现象。
(1)往下按空饮料罐的过程中,越向下,用力越
,说明了饮料罐受到的浮力变 。
(2)往下按空饮料罐时水会溢出,空饮料罐被按得越深,溢出
的水 ,这个现象启示我们,浮力的大小可能跟 有关。提示:(1)大 大
(2)越多 排开水所受的重力1.阿基米德原理的内容是什么?
2.阿基米德原理的公式是什么?
3.阿基米德原理的适用范围是哪些?探究1 探究浮力的大小?
结合“体验”,思考以下问题:
1.猜想与假设:结合“体验”,可以猜想浮力的大小与物体排开
水所受重力的大小 。
参考答案:相等2.实验设计:
(1)如图甲、乙所示,用弹簧测力计测出物体重G和空杯重G杯。
(2)如图丙所示,把被测物体浸没在盛满水的溢水杯中,读出这时弹簧测力计的示数F'。同时,用空杯收集物体排开的水。
(3)如图丁所示,测出接水后杯子与水总重G'杯。3.计算浮力和排开液体的重力:
(1)浮力的大小:F浮= = = 。
(2)物体排开水所受的重力:G排= = = 。
提示:(1)根据称重法,浮力的大小等于物体所受重力的大小减去物体完全浸没在水中时弹簧测力计的示数,即F浮=G-F'。
(2)用杯子盛接排开的水,则排开的水所受的重力G排=G'杯-G杯。
参考答案:(1)G-F' 3N-2N 1N (2)G'杯-G杯 1.5N-0.5N 1N4.实验数据:
分析数据可得出浮力的大小等于 。
参考答案:它排开的水所受的重力
5.交流和评估:
(1)在探究过程中如果溢水杯中的水没有加满,会造成什么影响?
提示:如果溢水杯中的水没有加满,当物体浸没在水中时,溢水杯中的水面上升至满杯时才会有水溢出,从而使溢出的水的体积小于物体排开的水的体积。故要求溢水杯中的水一定要加满。
参考答案:会使所测物体排开的水的体积减小。(2)怎样使溢出水的体积恰为物体排开水的体积?
提示:在物体没有放入溢水杯前,向溢水杯内加水,直到水流出一部分,等水面静止时,把物体放入溢水杯中,待溢水杯中的水不再外溢时,此时所收集的水的体积即为物体排开的水的体积。
参考答案:向溢水杯内加水,直到水流出一部分,等水面静止时,把物体放入溢水杯中,等溢水杯中的水不再外溢时为止。(3)实验中,能否先将物体浸没在水中后,再将物体拿出读出物体受到的重力?为什么?
提示:如果这样做,物体拿出水面时,物体上会沾有一部分水珠,测量的物体的重力会变大。
参考答案:不能 因为物体上会沾有水珠,使测量的物体的重力变大。
(4)实验中,能否先测杯和水的重力,再测空杯重?为什么?
参考答案:不能 因为将杯中水倒出后,杯上会沾有水珠,导致
G排偏小,可能得不出正确结论。探究 2 阿基米德原理及其计算?
根据浮力大小与排开液体重力的关系推导浮力大小的计算公式。
1.如果已知物体排开液体的质量m排,则F浮= 。
提示:由阿基米德原理的公式F浮=G排可知,如果知道物体排开液
体所受的重力,即可知道物体所受的浮力,根据公式G=mg可得
G排=m排g,则F浮=G排=m排g。
参考答案:m排g2.如果已知物体排开液体的体积V排和液体的密度ρ液,如何求得浮力的大小?
提示:由阿基米德原理的公式F浮=G排可知,如果知道物体排开液体所受的重力,即可知道物体所受的浮力,根据公式G=mg和m=ρV可得G=ρgV,则G排=ρ液gV排,则F浮=G排=ρ液gV排。
参考答案:F浮=ρ液gV排3.阿基米德原理中“浸在” (选填“是”或“不是”)指“浸没”。
提示:“浸在”不是只指“浸没”,“浸在”的含义包括两种情况:(1)物体完全浸没在液体中,此时V排=V物;(2)物体部分浸入液体中,此时V排
参考答案:不是4.浮力的大小跟物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度、在液体中是否运动有关系吗?
提示:由阿基米德原理可知,浮力的大小只跟液体密度和物体排开液体的体积这两个因素有关,而跟物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度、在液体中是否运动等因素无关。
参考答案:没关系阿基米德原理
1.内容:浸在液体里的物体受到_________的浮力,浮力的大
小等于_______________________。
2.公式:F浮=___=____=_______。
3.气体:F浮=_______。竖直向上被物体排开的液体的重力G排m排gρ液V排gρ气V排g考点 1 阿基米德原理的探究?
【典例1】(2013·济宁中考)小满在探究“浮力大小等于什么”
的实验时,利用器材进行了如图的实验,并将实验数据填入表中。(1)请将表格中第三行的数据补充完整。
(2)在进行数据分析时发现,第一组数据明显与其他组数据反
映的规律不符。为了得出结论,他将第一组数据中的桶与水
重G1改为0.4N,排开的水重G排改为0.3N。请你评价他的做法。
评价:? 。
针对此实验,你的做法是 。
(3)传说澡盆的水溢出给了阿基米德灵感,由此得出了著名的
阿基米德原理。他在物理学方面的另一重要贡献是 。【思路导引】解答此题的两个关键点:
(1)明确浮力的测量方法。
(2)明确物体排开的水重的测量方法。【精讲精析】本题考查阿基米德原理的实验探究。
(1)由第三次实验数据可知物重0.9N,物体完全浸没水中时测力计的示数为0.5N,由称重法测浮力可知浮力大小为0.9N -0.5N =0.4N;(2)探究实验应尊重事实,不能擅自改动测量数据。为了实验的准确性,应重新测量再做一次实验;(3)古希腊学者阿基米德在物理学中贡献颇多,除了阿基米德原理之外,还发现了杠杆原理。
答案:(1)0.4 (2)探究实验应尊重事实,不能擅自改动测量数据(没有树立实事求是的科学态度) 应重新测量再做一次实验 (3)杠杆原理(答案不唯一,合理即可)【方法归纳】实验能否成功主要取决于对浸入水中物体排开的水能否全部收集。实验可能失败的两个主要原因:
(1)溢出的水很难全部流入小烧杯中,少量水沿溢水杯壁流走了,即使将小烧杯紧靠溢水杯壁也不行;
(2)测量排开水的重力时,先测排开的水和杯总重,再将水倒出测杯重。考点 2 阿基米德原理的应用?
【典例2】(2013·郴州中考)把一块重为G=3.4N的矿石,挂在
弹簧测力计上,并把它浸没在水中。静止时弹簧测力计的示
数F=2.9N,g取10N/kg。求:
(1)矿石浸没在水中时受到的浮力;
(2)矿石的体积;
(3)矿石的密度。【思路导引】解答此题的思路如下:【精讲精析】本题考查浮力、密度的综合计算。
(1)F浮=G-F=3.4 N-2.9 N=0.5 N
(2)因为F浮=ρ水gV排,
所以
因此
(3)答案:(1)0.5 N (2)5.0×10-5 m3
(3)6.8×103 kg/m3【方法归纳】推导公式F浮=G排=m排g=ρ液V排g的应用(1)ρ液是指排开液体的密度,而不是物体的密度,各种不同材料的物体,排开液体的体积相同时,无论空心还是实心,浸没在同种液体中时,所受浮力大小都相等。
(2)V排是指排开的液体的体积,不一定等于物体的体积。
(3)由F浮=ρ液gV排可以看出,浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积这两个因素有关,而跟物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度、在液体中是否运动、液体的多少等因素无关。1.关于物体受到的浮力,下列说法正确的是 ( )
A.漂浮在水面上的物体比沉在水底的物体受到的浮力大
B.物体的密度越大受到的浮力越大
C.浸没在水中的物体,随着深度的增加受到的浮力逐渐增大
D.物体排开水的重力越大受到的浮力越大
【解析】选D。本题考查阿基米德原理。由阿基米德原理F浮=
G排=ρ液gV排可知,物体浸在液体中受到的浮力与液体的密度和
排开液体的体积有关,而与物体的密度、物体的体积、物体的
形状无关,故只有D正确。2.形状不同的铁块和铅块,浸没在水中不同的深处,如果受到
的浮力相等,则可以判断它们的 ( )
A.质量相等 B.体积相等
C.压强相等 D.重力相等
【解析】选B。本题考查根据浮力知识判断的问题。根据公式
F浮=G排=ρ水gV排可知,如果铁块和铅块受到的浮力相等,则它
们排开水的体积相等,因浸没在水中,V排=V物,则可以判断它们
的体积相等。3.将质量为0.5kg的物体轻轻放入盛满清水的溢水杯中,溢
出0.2kg的水,则此物体受到的浮力是(g取10N/kg)( )
A.5N B.0.5N
C.2N D.0.2N
【解析】选C。浸在液体中的物体受到的浮力等于排开的液体受到的重力,即F浮=G排=m排g=0.2kg×10N/kg=2N。4.如图所示,在研究浮力大小时,将浮于水面
的盆子慢慢向下按,用力越大,盆子浸入水中
的部分越多。根据以上事实,下列猜想最符
合研究目的的是 ( )
A.用力越大,物体排开水的体积越大
B.液体的密度越大,物体所受浮力越大
C.物体的体积越大,物体所受浮力越大
D.物体排开水越多,物体所受浮力越大【解析】选D。本题考查探究浮力大小的因素。观察图示实验可以发现盆子浸入水中的部分越多,盆子排开的水越多,用力越大,说明盆子所受浮力越大。所以可以进行合理猜想的是D。5.(2013·温州中考)温州水上台阁是一种供
观赏用的龙舟。2013年5月,一只规模较大
的水上台阁沉入塘河。打捞人员利用多个
气囊使台阁浮出水面。一个气囊的体积约
为30m3,河水的密度约为1×103kg/m3,则一个气囊浸没在河水
中时,受到的浮力约为 N。(g取10N/kg)
【解析】本题考查浮力的计算。气囊浸没在河水中,由阿基米
德原理得F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10 N/kg×30 m3=3×105N。
答案:3×1056.一天,小高在某科技馆发现了一个大水管(如
图所示)。当小高向管内打气时,由于水中产生
大量气泡,从而使“潜水员”排开水的体积变小。
此时,“潜水员”受到的浮力将 (选填
“变大”“变小”或“不变”)。
【解析】本题考查浮力的大小与什么因素有关。由阿基米德原理可知,物体在液体中受到的浮力等于它排开液体的重力,所以“潜水员”排开水的体积变小时,他受到的浮力将变小。
答案:变小7.(2013·广东中考)如图所示为探究“浮力的大小等于什么”的
实验。
以上探究中,不重复操作的合理顺序是 (只填字母)。
若图中F1、F2、F3、F4四个力之间的关系式 成
立,则可得出结论F浮=G排。【解析】本题考查探究浮力大小的实验。根据实验原理,合理的顺序为DBCA,F2是物体受的重力,F2-F3是物体浸没在液体中时受的浮力,F1-F4是排出来的水所受的重力。
答案:DBCA F2-F3=F1-F48.(2012·泰州中考)小明同学对一个金属块进
行了两次测量:第一次如图甲所示,用细线系
住金属块挂在弹簧测力计上,弹簧测力计的读
数为2.7N。第二次如图乙所示,让金属块浸没
在盛水的杯子中,这时弹簧测力计的读数为
1.7N。(g取10N/kg)
(1)求金属块在水中受到的浮力;
(2)求金属块的体积;
(3)通过进一步计算,结合表中所列的“某些金属的密度”,说明
金属块是何种金属。【解析】(1)利用称重法F浮=G-F示求金属块在水中受到的浮力:F浮＝G-F示＝2.7 N-1.7 N＝1 N。
(2)利用阿基米德原理F浮=ρ水V排g求排开水的体积(金属块的
体积)，因为金属块浸没水中，
所以
(3)测出了金属块的重力，利用G=mg=ρVg求金属的密度，对
照密度表确定是哪种金属。由
＝2.7×103 kg/m3。由金属的密度表可知:此金属块是铝。
答案:(1)1 N (2)1×10-4m3 (3)铝 找找你容易错在哪里
某乡村的一座小木桥,有10个桥桩浸入水中,假设每个桥桩浸
入水中的体积为10dm3,求这座桥受到水的浮力。
学生自答
根据公式F浮=G排=ρ水gV排可知,这座桥受到水的浮力:
F浮=10ρ水gV排=10×1.0×103kg/m3×10 N/kg×10×10-3m3
=1 000 N 教师点评
①能利用阿基米德原理的公式进行计算,并且有公式,有单位。这一点是很好的。
②没有透彻理解浮力这个物理量的本质。
正确答案
浮力的产生是因为浸入液体中的物体受到液体对其上下表面的压力差,而题中的桥桩是打入地下的,水对其下表面根本就没有压力,所以桥受到的浮力为零。 课件37张PPT。 9.3 研究物体的浮沉条件 体验 物体的浮沉?
活动:准备烧杯、鲜鸡蛋、盐、清水。
活动1:把一枚鲜鸡蛋放入清水中,观察现象。
活动2:逐渐向清水中加入盐,观察现象。
(1)鲜鸡蛋放入清水中会 。
(2)当向清水中加入一定量的盐后,会发现鸡蛋 。
提示:(1)下沉 (2)上浮1.物体的浮沉条件是什么?
2.浮沉条件的应用有哪些?探究 1 探究物体的浮沉条件?
结合“体验”,思考下列问题:
1.鸡蛋在盐水中受 和 两个力的作用。
参考答案:浮力 重力2.实验设计,如图所示,分析:(1)如图甲所示,把鸡蛋浸入浓盐水中,鸡蛋 运动;静
止时浮力 重力,处于 状态。
(2)如图乙所示,向浓盐水中注入清水,鸡蛋会 运动;
静止时浮力 重力,处于 状态。
(3)如图丙所示,继续倒入清水, 减小,浮力 重力,
鸡蛋 。
(4)如图丁所示,再次加入适量盐粒, 变大,浮力
重力,鸡蛋 。参考答案:(1)向上 等于 漂浮 (2)向下 等于 悬浮
(3)浮力 小于 下沉 (4)浮力 大于 上浮3.交流评估:
(1)物体上浮的最终状态是什么?
提示:随着物体的不断上升,最终物体将有一部分体积开始露出液面,物体所受的浮力也随着减小,一直减小到F浮=G物,物体的上浮运动就此结束而处于平衡状态,即漂浮在液面上。
参考答案:漂浮(2)漂浮与悬浮有什么相同点与不同点?填入下表。
参考答案:= 静止 = <(3)根据“密度”如何判断物体浮沉的条件?填写下表。提示:实心物体浸没在液体中:V排=V物,所以F浮=ρ液gV排=
ρ液gV物,又因为G物=mg=ρ物gV物;因此比较浮力和重力的表达
式发现:只有“密度”这一因素不同。由此可以得出:当ρ物
>ρ液时,F浮G物;所以
物体上浮;当ρ物=ρ液时,F浮=G物,所以物体悬浮。
对空心物体和由两种以上物质组成的物体,也可以通过比较
密度来判断浮沉情况,但此时的密度是指物体的平均密度。
参考答案:> < = >探究 2 浮沉条件在技术上的应用?
查阅资料,了解潜水艇、热气球的工作原理,思考以下问题:
1.潜水艇采用什么方法实现下潜、悬浮或上浮的?
提示:潜水艇水舱中的水不断改变,使潜水艇的重力不断发生变化,当浮力和重力满足不同的关系时,就会下潜、悬浮或上浮。
参考答案:潜水艇依靠改变自身重力来实现在水中的浮沉。2.气球里为什么充密度小于空气的气体?
提示:物体在气体中也受到浮力的作用,且浮力的大小等于排开气体的重力,要使气球上浮,气球受到的浮力要大于气球本身的重力,故里面充有的气体的密度应小于空气的密度。
参考答案:使气球受到的浮力大于气球受到的重力。3.人们是如何利用浮筒打捞沉船的?
参考答案:利用浮筒打捞沉船时,先在浮筒内注满水,并将其固定在沉船上,再向浮筒中输入高压空气,排出其中的水,使沉船和浮筒所受的重力小于浮力,沉船随之上升。一、物体的浮沉条件><==><><==二、浮沉条件的应用
1.潜水艇:靠改变___________来实现浮沉的。
2.探测气球:
(1)气球内装有密度比空气_______的氢气。
(2)氢气球或热气球通过改变气球里___________来改变所受
浮力的大小,实现上升和下降。
3.浮筒:使沉船和浮筒所受的重力_____浮力,沉船上升。自身的重力小得多气体的体积小于考点 物体浮沉条件的应用?
【典例】(2013·长春中考)将某物体放入装满水的容器中,溢出
27g水;放入装满煤油的容器中,溢出24g煤油。该物体在水中静
止时受到的浮力为 N,在煤油中静止时会 (选
填“漂浮”“悬浮”或“沉底”)。(ρ煤油=0.8×103kg/m3,g取10N/kg)
【思路导引】解答本题的关键是根据物体排开液体的体积判断
物体的浮沉情况。故求出物体排开水和煤油的体积是关键。【精讲精析】本题考查物体的浮沉条件。物体排开水的体积
物体排开煤油的体积
则物体在水中处于漂浮状态，物体受到
水的浮力F浮=G排=G溢=m溢g=27×10-3 kg×10 N/kg=0.27 N，放
入装满煤油的容器中，物体受到煤油的浮力F′浮=G′排=G′溢
=m′溢g=24×10-3 kg×10 N/kg=0.24 N，则在煤油中受到的
浮力小于物体的重力，故在煤油中静止时会沉底。
答案:0.27 沉底【方法归纳】物体浮沉条件的应用
(1)判断物体浮沉的两种方法
①比较物体重力(G物)和所受浮力(F浮)的大小。
②比较物体密度ρ物和液体密度ρ液的大小。
(2)通过物体的浮沉状态判断物体的重力和浮力的大小关系
或ρ物和ρ液的大小关系。1.(2013·荆门中考)如图所示,一根未点燃的
蜡烛的下端插入一根小铁钉,使蜡烛能直立漂
浮在水面上,露出长度为L,当把蜡烛水面以上
部分截掉后,剩余部分 ( )
A.还会重新露出水面
B.不会重新露出水面
C.以上两种可能都有
D.无法判断是否会重新露出水面【解析】选A。本题考查漂浮的条件。蜡烛能直立漂浮在水面上,说明浮力等于蜡烛和铁钉的重力,当把蜡烛水面以上部分截掉后,剩余部分蜡烛的重力将小于蜡烛原来所受的浮力,所以蜡烛将上浮,还会重新露出水面,故选A。2.小明在“造‘船’比赛”中用三块大小
相同的橡皮泥做成小船,把它们放在盛有水
的水槽中,然后往小船内放入不同质量的物
体,它们均能漂浮在水面上,如图所示。针
对此现象,下列说法正确的是 ( )
A.三只小船受到的浮力相等
B.三只小船底面受到的压力相等
C.小船所装物体越重,受到的浮力越大
D.小船所装物体越轻,受到的浮力越大【解析】选C。本题考查物体的浮沉条件的应用。根据物体的浮沉条件:当物体漂浮在水面上时,物体所受浮力等于物体的重力。所装物体越重,小船受到的浮力就越大,故C正确,D错误;根据题意可知,三只小船所装的物重不同,故所受浮力不同,故A错误;由于浮力大小不相等,小船底部受到的压力也不相等,故B错误。3.(2013·云南中考)“辽宁舰”航母已正式列入中国人民解放军海军系列,其满载时排水量(满载时排开水的质量)为6.75万吨。则满载时其受到的浮力为 ( )
A.6.75×108N B.6.75×107N
C.6.75×104N D.6.75×103N
【解析】选A。本题考查物体漂浮的条件。航母漂浮时浮力等于重力,故F=G=mg=6.75×107kg×10N/kg=6.75×108N,故A选项正确。4.如图所示是中国航母训练时的图片。
当飞机飞回航母后(航母的总重量增加
了)( )
A.航母将下沉一些,所受浮力增大
B.航母将浮起一些,所受浮力减小
C.航母将下沉一些,所受浮力减小
D.航母始终漂浮,所受浮力不变【解析】选A。本题考查物体的浮沉条件的应用。因为航母始
终漂浮在水面上,根据漂浮条件可知,F浮=G航母,当飞机飞回航
母后,航母的总重量增加了,但是航母仍处于漂浮状态,所以
F'浮=G'航母,故所受浮力增大,根据阿基米德原理的公式F'浮=
G排知,排开的水将增多,即航母将下沉一些。5.(2012·南昌中考)浸在水中的苹果受到竖直 的浮力,
浮力的大小等于苹果排开的 所受的重力。物体的沉
浮取决于物体所受的 与 的大小关系。
【解析】本题考查阿基米德原理、物体的浮沉条件。根据阿基
米德原理,浸在液体中的物体会受到液体竖直向上的浮力的作
用,浮力的大小等于排开的液体受到的重力;当物体受到的浮力
大于重力时会上浮;当物体受到的浮力等于重力时将会处于悬
浮或漂浮状态,当物体所受浮力小于重力时将会下沉。
答案:向上 水 浮力 重力6.用手将一重为5N的物体全部压入水中,物体排开的水重8N,
此时物体受到的浮力为 N,放手后物体将 (选
填“上浮”“下沉”或“悬浮”),待物体静止时所受浮力为
N,排开水的体积是 m3。(g取10N/kg)【解析】本题考查了物体的浮沉条件和阿基米德原理。根据
阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于物体排开的液体受
到的重力,物体排开的水重8N,所以物体受到的浮力为8N。物
体的重力为5N,浮力大于重力,所以物体会上浮至漂浮状态,
物体在漂浮时受到的浮力等于物体的重力,所以物体静止时
受到的浮力为5N。根据
答案:8 上浮 5 5×10-47.(2013·沈阳中考)普通潜水艇从海面下潜但未全部没入海水
的过程中,它所受的浮力逐渐 (选填“变大”“变小”
或“不变”);若潜水艇悬浮在海水中,当用压缩空气把水舱中
的海水排出一部分时,潜水艇将 (选填“上浮”或“下
沉”);在露出海面之前,潜水艇所受的浮力将 (选填
“变大”“变小”或“不变”)。【解析】本题考查浮力的利用。根据F浮=ρ液gV排,下潜过程中
V排增加,所以浮力变大,露出海面之前V排不变,受浮力不变;悬
浮时F浮=G艇,水舱中海水被排出后,G艇减小,F浮>G艇,故潜水艇
将上浮。
答案:变大 上浮 不变8.(2012·嘉兴中考)随着全球平均气温的
升高,北极地区冰层融化速度加快,北极
熊的栖息地不断缩小。北极熊遭遇的生
存危机是全球变暖的又一证据。由于全
球变暖,冰层变薄而经常开裂,北极熊为了获取食物,常要从一
块浮冰跳到另一块浮冰。当一只780kg的北极熊跳到一块露出
海面部分体积是100m3的浮冰上时,请计算说明这块浮冰能否继
续保持漂浮状态?(ρ海水=1.04×103kg/m3,g取10N/kg)【解析】本题考查浮力的计算。浸入液体中的物体的浮沉取决
于物体的重力和受到浮力的大小关系,当F浮>G时,物体上浮,最
终漂浮在液面上;当F浮在液体中,要判断冰块的状态,可以比较冰块露出水面部分受到
的浮力与北极熊的重力的大小关系。
答案:冰块露出水面部分受到的浮力:F浮=ρ海水V排g
=1.04×103kg/m3×100m3×10N/kg=1.04×106N
北极熊的重力:G=mg=780kg×10N/kg=7.8×103N
因为F浮>G,所以冰块可以继续漂浮。 找找你容易错在哪里
“有毒胶囊”事件发生之后,人们更加关注药物的正确服用方
法。其实我们生活中有些习惯和做法不一定是正确的。例如,
我们服用药物时,往往都是仰脖儿下咽。有人发现:服用胶囊类
药物时,仰脖儿服用时水顺利下咽,胶囊药物却经常留在口中,
而略低头服用,药物和水反而容易一起下咽。请用浮力的知识
解释这种现象。
学生自答
因为胶囊类药物的包皮在浸湿以后变得粘性较大,所以难以下
咽。 教师点评
①没有学会运用所学的物理知识思考、解答物理问题。②如果是因为变粘的原因,为什么略低头服用,药物和水容易下咽。③胶囊类药物平均密度小于水的密度,在水中会漂浮。
正确答案
胶囊类药物平均密度小于水的密度,在水中会漂浮。仰脖儿服用时,药物离食道口远,不容易进入食道口,容易留在口中;而低头服用时,药物离食道口近,所以更容易下咽。 课件31张PPT。 9.4 神奇的升力 体验 流体压强与流速的关系?
活动1:实验如图,让两张纸自由下垂。在吹气前,两张纸互相平行,保持一定距离;然后,在两张纸的中间向下吹气,观察两张纸的运动情况。
活动2:如图用手拿一张纸条,让纸条自然垂下,然后向纸条的上方吹气,观察纸条的运动。(1)在活动1中,向纸中间吹气使两张纸之间的空气流速
(选填“大于”或“小于”)两张纸外
的空气流速,两张纸将 (选填“靠拢”或
“分开”)。
(2)在活动2中,纸条上方的空气流速 (选填“大
于”或“小于”)纸条下方的空气流速,纸条将向 (选
填“上”或“下”)运动。
提示:(1)大于 靠拢 (2)大于 上1.什么是流体?
2.流体压强与流速有什么关系?
3.流体压强与流速的关系在生活中有哪些应用?探究 1 流体压强与流速的关系?
结合“体验”和下面的小实验,思考以下问题:
1.气体压强与流速的关系:
由体验知:气体压强与流速的关系: 。
参考答案:气体在流速大的地方压强较小,在流速小的地方压强较大2.液体压强与流速的关系:
实验:如图,向两只小纸船间注水,观察现象。
(1)现象:两只小纸船 。
(2)实验结论:流体压强与流速的关系:? 。
提示:往两只小纸船中间注水时,两只小纸船中间水的流速变大,两只小纸船相互靠拢。说明两只小纸船之间的压力小于两只小纸船外侧的压力。
参考答案:(1)靠拢 (2)液体在流速大的地方压强较小,在流速小的地方压强较大3.气体和液体统称为 。流体压强与流速的关
系: 。
参考答案:流体 流体在流速大的地方压强小,流速小的地方压强大4.小实验:
自制简易喷雾器
如图,向水平管中吹气,观察到烧杯中的
水会成雾状喷射。解释为什么下面的水
会被吸上来?
参考答案:吹气使竖管上端气流变大。根据流体流速与压强的关系,流速大的地方压强小,而外界加在液体表面的大气压并没有变化,所以液体就被“压”上来了。探究 2 升力的产生?
注意观察飞机机翼上下表面形状的不同以及分析飞机飞行时机翼上下表面空气流速的关系,思考以下问题:1.飞机机翼的形状有何特点?飞机飞行时机翼上、下空气流速是否相同?
提示:机翼上方是弯曲的,机翼下方大致是平的。由于上方的空气要比下方空气行走的距离长,机翼上方的空气流动速度比下方要快。
参考答案:上方弯曲,下方大致是平的 上方的空气流动速度比下方要快2.结合机翼的形状,分析机翼的升力是怎样产生的?
提示:由于上方的空气要比下方空气行走的距离长,机翼上方的空气流动速度比下方要快,压强变小;机翼下方的空气流动速度较慢,压强较大,致使机翼上面比下面气流速度快。结果上面气流对机翼的压强比下面气流对机翼的压强小,这一压强差就是使飞机获得竖直向上的升力的原因。参考答案:上方的流体速度大于下方的流体速度,则上方的压
强小于下方的压强,故产生向上的升力。一、流体与压强
1.流体:水、空气等具有_______的液体和气体。
2.关系:流速大的地方,压强___;流速小的地方,压强___。
二、升力的产生
1.机翼的形状:上___下___。
2.产生升力的原因:机翼上表面流速_____下表面流速,上方处
的空气压强比下方处的空气压强___,于是产生了上升的力。流动性小大凸平大于小考点 流体压强与流速的关系?
【典例】(2013·广东中考)如图所示,以下四个关于“气体
压强与流速的关系”的现象中,压强p1、p2大小关系正确的
是( )【思路导引】解题思路如下:
【精讲精析】选A。本题考查流体压强。流体压强的特点是流速大的地方压强小。A中下方气体流速大于上方气体的流速,所以p1>p2,A正确;B、C中p1=p2,B、C都错;D中上方管中气体流速大,故p1(1)依据:流体压强与流速关系,即流速小的地方压强较大,
流速大的地方压强较小。
(2)关键:正确判断出物体不同方位流体流速的大小。1.你是否有过这样的经历?如图所示,撑一把雨伞
行走在雨中,一阵大风吹来,竖直方向伞面可能被
“吸”,发生形变。下列有关这一现象及其解释,
正确的是 ( )
A.伞面被向下“吸”
B.伞上方的空气流速大于下方
C.伞上方的空气流速等于下方
D.伞上方的空气流速小于下方【解析】选B。本题考查流体压强与流速的关系。由于伞的形状上下不对称,相同时间内上方气流通过的路程较长,速度较大,它对伞的压强较小,而下方气流通过的路程较短,速度较小,对伞的压强较大,产生向上的压强差,故B正确。2.树叶落在马路上,当一辆高速行驶的汽车驶过路面时,树叶
将 ( )
A.从路中间飞向路边 B.只向上扬
C.从路旁被吸向汽车 D.不受影响
【解析】选C。本题考查流体流速与压强关系的应用。流速大的地方压强小,当汽车高速行驶时,汽车周围的空气也高速运动起来,导致汽车周围压强减小,马路上的树叶在大气压的作用下,从路旁被吸向汽车。3.足球运动员梅西在某次比赛中,踢出一记神奇的“香蕉球”,
足球从右侧绕过“人墙”射入球门,如图所示。这是因为踢出
的足球 ( )
A.左侧空气流速慢
B.两侧空气流速相同
C.左侧空气流速快
D.不断改变旋转方向【解析】选C。本题考查的是压强与流速的关系。流速越大的位置,压强越小;流速越小的地方压强越大;由题图可知,足球在运动过程中,逐渐向左侧偏移,说明左侧的压强小,根据流体压强与流速的关系可知,左侧空气流速快。故选C。4.(2013·德州中考)如图所示,将小纸条自然下垂,
靠近水龙头流下的水流,小纸条将 (选
填“偏向”或“偏离”)水流,这一现象说明流体流速
越大的位置 。
【解析】本题考查流体压强与流速的关系。流体压强与流速的关系是流速越大的位置,压强越小。将小纸条自然下垂,靠近流下的水流时,纸条与水流间的空气流速变大,压强变小,在压强差的作用下小纸条将偏向水流。
答案:偏向 压强越小5.如图所示,机翼上方的形状为曲线,下方形状近似于直线,则
在相同时间内,机翼上方的气流通过的路程比下方气流通过的
路程 ,因而,机翼上方空气流速比下方流
速 ,机翼上方受到大气的压强比机翼下方受到
大气的压强 ,形成的压强差使飞机获得竖直向
的升力。【解析】本题考查飞机升力。由于机翼上下表面形状的不同,则空气流过上下表面的路程不同,进而导致上下表面的空气流速不同,根据流体流速与压强的关系,上表面流速大压强小,下表面流速小压强大。
答案:大 大 小 上6.(2013·广州中考)如图所示,把一张轻质纸放在两本书上,
沿纸面下方吹气,原平整的纸会从两书间的空隙下陷,据此推
断空气对下陷纸片上、下表面的压强哪个小?
。
根据所学的物理知识解释为什么会出现这种现象:
。【解析】本题考查流体压强与流速的关系。在气体和液体中,流速越大的位置压强越小,沿着纸片的下方吹气,会使下方空气流速变大,压强变小,上表面仍为大气压强,所以下表面压强小于上表面。
答案:下表面 下表面附近气体流速大,压强比上表面小 找找你容易错在哪里
如图,向两张纸中间吹气,两张纸会怎样?学生自答
两张纸将分开。向两张纸中间吹气由于气流的冲击会使两张纸抖动并向两侧分离。
教师点评
错误之处:仅凭借生活经验想当然地进行判断,忽略了物理规律与生活的联系。标准答案
两张纸将向中间靠拢。因为向两张纸中间吹气会使两张纸中间的气流速度大于外面的气流速度,根据流体压强与流速的关系,则两张纸中间的压强变小,小于两张纸外侧的压强,因此两张纸将向中间靠拢。