第九章-浮力与升力
9.1认识浮力 (要求:有关计算的要写出计算过程)
班别: 姓名: 学号:
【学习目标】
知道什么是浮力及浮力产生的原因。会用弹簧测力计测浮力的大小。
通过实验探究,得岀影响浮力大小的因素。
学习重点:浮力概念的建立 称重法测浮力
学习唯点:浮力产生的原因
【学习过程】
一.温故
1.实验室常用的测量力的工具是 。
2.二力平衡的条件是 。
3.压强公式和液体压强公式各是什么?每个字母各代表什么物理量?
二.探究新知
【1.认识浮力】
(1)阅读教材P84的相关内容及图9—1,要求
①.思考教材中图9—1中提出的问题。
②.每幅图中施力物体,受力物体及浮力的方向各是什么?
(2) 参照课本P85“活动1” 进行实验(见右图)
归纳:
①.将物体悬挂在弹簧测力计下端,物重G= N.
②.当用手向上托物体时,手对物体向上的托力F2= N。
③.当物体浸入水中,与①②.对照,说明水对物体也有向上的托力,即浮力。
水对物体的浮力F浮 = N。
④.该实验是通过类比的物理方法,建立起浮力概念的。
(3)总结
①.液体(或者气体)对浸在其中的物体具有竖直向上的托力,这个托力叫做浮力。
②.浮力的施力物体是 ,浮力的方向是 的。
③.浮力的测量方法:在弹簧测力计下悬挂一个物体,记下物体的重力G;再把物体浸没在水中,记下弹簧测力计的示数F,则物体受到的浮力是F = 。
【练习】
1、下列关于浮力的说法中正确的是( )
A 浮力是由水产生的 B 在不同液体中浮力的方向会不同
C 只有固体才能受到浮力的作用 D浮力方向与重力方向相反
2、 一物体吊在弹簧测力计下面,弹簧测力计的读数是0.5N,把它全部浸入液体中时,弹簧测力计的读数是0.28N,则物体所受的浮力是( )
A 0.5N B 0.28N C 0.22N D 0.78N
【2.浮力是怎样产生的】 (见右图)
(1).阅读教材P85-P86的相关内容,完成“活动2”中提出的问题。
①液体对长方体为什么向各个方向都有压力?
②上、下表面受到的压力相同吗?为什么?
(2).若在教材图9-3中,长方体上表面受到向下的压力
F下 =5N,下表面受到向上的压力F上=13N,则F浮= N。
(3).上述计算过程用字母表示(F下,F上)表示为:
F浮= 。
【练习】
浸没在水中的长方体,上表面受到水的压力为20N,如果物体在水中受到的浮力为50N,那么物体下表面受到水的压力为______________N,方向________________。
【3.浮力的大小与哪些因素有关】
(1)阅读教材P86—87的相关内容及图9—4,按要求完成填空。
① 当铁块逐渐浸入水中(从位置1—2—3)的过程中,弹簧测力计的示数会 ,这说明铁块受到的浮力 。
② 当铁块全部浸没在水中(从位置3—4)后,弹簧测力计的示数不再变化,这说明铁块受到的浮力大小 。
③ 将铁块分别浸没在清水和盐水中的同一深度,发现铁块在清水中时弹簧测力计的示数较大,说明受到的浮力 ,在盐水中时弹簧测力计的示数较小,说明受到的浮力 ,
④ 当把体积相同的铁块和铝块浸没在水中时,弹簧测力计减小的示数相同,这说明两个体积相同的金属块受到的浮力大小 。
(2).总结
浸在液体中的物体受到浮力的大小,跟物体浸入液体的体积 ,跟液体的密度也 ;全部浸没在同种液体中的物体所受到的浮力跟浸没在液体中的深度 。
【练习】
1.如图所示是探究“浮力的大小与哪些因素有关” 实验的若干操作,根据此图请你回答下列问题。
(1)分析比较图②、③、④,说明物体所受浮力的大小与 ___________。
(2)在图④、图⑤中保持了___________不变,得到的结论是浮力大小与__________有关,这种研究问题的方法叫___________。
(3)物体完全侵没在食盐水中所受的浮力是___________N。
2.课本节后第3题
三.小结
【尝试练习】
1.下列有关浮力的说法,正确的是( )
A 浮力都是由水产生的 B 在不同液体中浮力的方向会不同
C 只有固体才能受到浮力的作用 D 浮力的方向与重力的方向相反
2. 一铜块挂在弹簧测力计上,将铜块浸入水中时,弹簧测力计的示数等于( )
A. 铜块的体积 B. 铜块受到的重力
C. 铜块受到的浮力 D. 铜块受到的重力与浮力之差
3.一个盛有盐水的容器中悬浮着一个鸡蛋,容器放在斜面上,如图所示,图中画出了几个力的方向,你认为鸡蛋所受浮力的方向应当是( )
A、F1 B、F2 C、F3 D、F4
第3题图 第6题图 第8题图
某同学用弹簧测力计测岀物体的重力为10.0N,把物体完全浸没在水中,弹簧测力计的示数为8.5N,此时物体在水中所受浮力的大小为 N。
一个正方体铁块,在水下某深度时,上表面受到15N的压力,下表面受到20N的压力,则此时铁块受到的浮力是 N;当铁块下沉到某位置时,上表面受到压力增大至20N,下表面受到压力是 N。
6.甲、乙、丙、丁四个体积、形状相同而材料不同的球,把它们投入水中静止后的情况如图所示,它们所受浮力最小的是( ) A 甲 B 乙 C 丙 D 丁
一座桥墩,浸入水中10m,则桥墩受到的浮力为 N。
8. 在上图中,画出静止在水面上的小球的受力示意图,并标注力的符号。
9.2 阿基米德原理
班别: 姓名: 学号:
【学习目标】
知道浮力大小跟哪些因素有关。
知道怎么测量浮力的大小,理解阿基米德原理,能用阿基米德原理解决实际问题。
【学习过程】
一、温故
1.液体(或者气体)对浸在其中的物体具有竖直向上的托力,这托力叫 力。
2.浮力的方向是 。
3.用弹簧测力计测量浮力的计算公式是 。
4.浮力是由于液体对物体向 和向 的压力 产生的。
5.浸在液体中的物体受到浮力的大小,跟物体浸入液体中的体积 ,跟液体的密度也 。全部浸没在液体中的物体所受浮力跟浸没在液体中的深度 。
二、探究新知
认真阅读教材P90—92的相关内容,完成下列填空。
探究浮力大小等于什么
(1)教材9-10中物体浸入水中后从溢水杯中溢出的水叫物体所 的水。
(2)物体放入溢水杯之前,杯中的水要不要装满? 答: 。
(3)该实验需要直接测量的物理量有:物体的重力G物,空杯的重力G杯,
小石块重力G/N 小石块在水中弹簧测力计的示数F’/N 小石块受到的浮力F浮/N 小烧杯的重力G杯 接水后小烧杯与水总重G总 排开水的重力G排
归纳:小石块受的浮力与排开水的重的关系有:F浮 G排
阿基米德原理
(1)内容:浸在液体里的物体受到 的浮力,浮力的大小等于被物体排开的液体的 。 计算公式:F浮= =p液gV排。
阿基米德原理也适用于气体。
典型例题(课本例题),学会用阿基米德原理求浮力。
题略
解:根据阿基米德原理,浮力的大小 被物体排开的液体的重力
. 物体浸没在水中时,它排开的水的体积,V排= 。
它排开的水的重力,G排= 。
所以,物体受到的浮力F浮 = 。
. 浸没在盐水中时,被物体排开的盐水的体积:V排= 。
排开盐水的重力 G排= 。
所以,物体受到盐水的浮力F浮=
答:
阅读教材P92“信息浏览”的内容。
练习
体积为200cm3的实心铁球浸没在水中,铁球受到的浮力时多少?浮力的方向是多少?
【即学即练】
游泳的人自河边从浅水区迭到深水区,若水底布满小石头,则下述体验与分析合理的是( )
A.脚底疼痛感减弱,因为人越来越轻
B.脚底疼痛感减弱,因为水对人的浮力越来越大
C.脚底疼痛感加重,因为人越来越重
D.脚底疼痛感加重,因为水对人的浮力越来越小
将两个物体分别挂在弹簧测力计上,同时浸没在同一种液体中,两弹簧测力计 减小的数值相同,两物体必定有相同的( )
密度 B.体积 C.质量 D.形状
体积是50cm3的氢气球在地面附近受到的浮力是 N。(ρ空气=1.29kg/m3,ρ氢气=0.09kg/m3,g取10N/kg)
把重为38N、体积为5 × 10-4m3的实心金属球浸没在盛满水的容器中,溢出的水重为 N金属球所受浮力的大小为 N。(g取10N/kg)
体积为200cm3的实心铁球浸没在水中,铁球受到的浮力为 N,浮力的方向是
用手将一重为6N的物体全部压入水中,物体排开的水重为10N,此时物体受到的浮力为 N,浮力的方向为竖直 。
7. 将重为6N的物体浸没在水中,它排开的水重为5N,则物体在水中受到的浮力为( )
A.6N B.5N C.1N D.11N
8. 完成课本p93页课后作业3、4两题
9.3 探究物体的沉浮条件
班别 学号 姓名
【学习目标】
(1)知道物体的浮沉条件,会根据浮沉条件判断物体的沉浮。
(2)知道通过改变物体受到的浮力或重力的大小可控制物体上浮或下沉。
(3)运用物体的浮沉条件说明生产、生活中的一些现象。
【学习过程】
【一、复习】
1. 重力、浮力的方向各是怎样的?
2. 什么样的力称之为平衡力?平衡力要满足什么条件?
3. 影响浮力大小的因素:
4. 阿基米德原理:
【二、课堂探究】
【1、物体的浮沉条件是什么】
(1)、活动:让鸡蛋象潜艇一样浮沉
①、把一只鸡蛋轻轻放入浓盐水中,当鸡蛋静止并漂浮在液面上时。
思考:此时鸡蛋受到哪些力,这些力的关系是怎样的?
②、把鸡蛋放入容器底部,则鸡蛋会慢慢地上浮。
思考:此时鸡蛋的重力和浮力是什么关系?
(注意:上浮时的浮力与漂浮时的浮力一样吗?)
③、向浓盐水中缓缓倒入清水,并搅拌,使鸡蛋可以悬浮在液体中。
思考:此时鸡蛋又处于静止状态,则浮力和重力是什么关系?
悬浮和漂浮的辨析:
【相同点】:物体都处于平衡状态,即F浮=G;
【不同点】:①它们在液体中的位置不同,悬浮可以静止在液体内部任一地方,而漂浮则是物体静止在液体表面上; ②悬浮是物体全部浸入,即V排=V物,而漂浮则是部分浸入,即V排<V物。
④、继续向浓盐水中倒入清水,则鸡蛋下沉到容器底部。
思考:鸡蛋下沉时浮力与重力是什么关系?
(2)归纳物体的浮沉条件:
①
②
③
想一想:鸡蛋在悬浮和漂浮两种状态下,浮力都等于重力,那么这两种状态的不同之处是什么?
小结:物体的浮沉是由物体所受重力与浮力的关系来决定的,判断物体的浮沉可以依据物体所受重力与浮力的大小关系。
继续思考:
为什么石块会沉入水底,而木块、轮船会漂浮于水面?
②、有哪些方法可以使物体沉入水底,或漂浮于水面上?
(3)、利用密度法判断物体的浮沉
①、根据漂浮时F浮=G,得出 ρ液gV排=mg ρ液gV排=ρ物gV物,
因为V排ρ物
②、根据上浮时F浮>G,得出 ρ 液 gV排>mg ρ液gV排>ρ物gV物,
因为 V排=V物, 所以 ρ液>ρ物
③、推导悬浮、下沉时ρ液的ρ物的关系。
总结:可见判断物体的浮沉可用两种方法:比较物体的重力和浮力;
比较物体的密度和液体的密度。
【2、浮沉条件在技术上的应用 】
(1)、轮船:
钢板会沉入水底,而钢铁制成的万吨巨轮却能浮在水面上。原因就在于轮船是空心的,导致轮船排开水的体积 ,浮力 。从而可以 在水面上。
(2)、潜水艇:
潜水艇是靠改变 来实现浮沉的。向水舱中充满水时,重力 浮力,轮船会下沉;充入适量水,使浮力和重力 ,轮船可以悬浮在水中任何深度;若充入少量水,或不充水,轮船会 并最终 在水面上。
(3)、气象探测气球:
探测气球内充入的是密度比空气密度小得多的氢气或氦气,使得探测气球受到的浮力 于它自身的重力,从而升入高空;当把气体放出后,气球体积缩小,所受浮力随之 ,从而落回地面。
(4)、浮筒打捞沉船:
用浮筒打捞沉船时,先将浮筒注满水沉入水底,并绑在沉船上,再把浮筒中的水排除,使得浮筒的重力 浮力,沉船就会升到水面。
(5)、密度计:
密度计是工农业生产和科学实验中使用很普遍的一种测量液体密度的仪器。它是一根密闭的玻璃管,上部粗细均匀,内壁贴有刻度纸,下部较粗,下端装有铅丸或水银,使玻璃管能竖直浮在液面上。
【三、巩固练习】
例1:将小铁块和小木块放入一盆水中.结果发现木块浮在水面上,铁块沉入水底,就此现象,下列分析正确的是( )
A、木块受到浮力,铁块不受浮力
B、铁块沉入水底,所受浮力一定小于自身的重力
C、木块受到的浮力一定大于铁块所受的浮力
D、木块浮在水面上,所受浮力大于自身的重力
例2:把适量的铁丝绕在筷子的一端制成一个“密度计”.如图所示,将它先后放到密度分别为ρ1、 ρ2的不同液体中,静止后受到的浮力分别为F1、F2.下列关系正确的是( )
A.ρ1<ρ2,F1<F2 B.ρl<ρ2,F1=F
C.ρl>ρ2,F1>F2 D.ρl>ρ2,F1=F2
例3:轮船总是漂浮在水面上,一艘轮船从河里驶向大海,它受到的重力大小 (变大、变小、不变);它受到的浮力大小 (变大、变小、不变);它排开水的体积 (变大、变小、不变);轮船是下沉些还是上浮些?
【四、课堂小结】
通过本课的学习,同学们要能够理解并掌握浮沉条件的判断方法,了解浮沉条件在生活中的应用。尤其例2及例3要重点掌握,这是本章乃至本书的难点内容。
【自我检测】
1.浸在液体中的物体同时受到重力和浮力的作用,当浮力大于重力时,物体________;当浮力小于重力时,物体_______;当浮力等于重力时,物体_______。
2.潜水艇的下潜和上浮是靠改变___________来实现的;探测气球的上升和下降是靠___________来实现的。
3.漂浮在死海水面上静止不动的人,所受浮力大小___________他所受重力大小。(填“小于”、 “大于”、 “等于”)
4. 水饺是大家喜爱的食品,在水中煮一会儿就会漂起。这是因为饺子受热膨胀,浮力___________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
5.同一只鸡蛋先后放入甲、乙两杯不同浓度的盐水中,鸡蛋在甲杯处于悬浮状态,如图甲;在乙杯处于漂浮状态,如图乙.可以肯定的是( )
A甲杯盐水密度比乙杯盐水密度小
B甲杯盐水密度比乙杯盐水密度大
C甲图鸡蛋受到的浮力比乙图鸡蛋受到的浮力小
D甲图鸡蛋受到的浮力比乙图鸡蛋受到的浮力大
6 .我国沉船打捞人员在南海打捞宋朝的商船。潜水员在水面下作业,当他继续下潜的过程中,以下说法正确的是( )
A .所受浮力变大,压强变大 B .所受浮力变大,压强变小
C .所受浮力不变,压强变大 D .所受浮力不变,压强不变
7、将一小石块和小木块抛入一杯水中,结果发现木块浮在水面上,而石块却沉入水中,.就此现象,下列分析正确的是( )
A.木块受到浮力,石块不受浮力
B.石块沉入水中,所受浮力小于自身的重力
C.木块受到的浮力一定大于石块所受的浮力
D.木块浮在水面上,所受浮力大于自身的重力
8.一艘轮船从河里驶入海里,会发生变化的是( )
A.船的重力 B.船受到的浮力
C.船排开液体的重力 D.船排开液体的体积
9. 轮船总是漂浮在水面上,一艘轮船从河里驶向大海,它受到的重力大小 ,它受到的浮力大小 ,它排开水的体积 ,轮船是 (填“不沉” 或“上浮”) 些。
10. 有甲、乙两个质量相同的物体分别悬浮在水面下1m和2m的深处,
由此可判定,甲物体受到的浮力 乙物体受到的浮力
11 一艘轮船装满货物时船货总重100000N,它受到的浮力为 N, 排开的水重为 N,排开水的质量为 。
12. 把重5N、体积为600cm3 物体投入水中,当物体静止时,受到的浮力是多少?为什么?
9.4 神奇的升力
班别 姓名 学号
【学习目标】
1、了解流体的压强与流速的关系,会用流体的压强与流速的关系解释简单的物理现象。
2、了解飞机的升力是怎样产生的。
【学习过程】
【一、探究新知】
【1、流体的压强与流速的关系】
(1). 气体和液体都具有 性,它们统称为 体。
(2)做教材P98—99“活动1” 中的3个实验,尝试解释观察到的实验现象。
[A 倔强的纸片]
(a)对着两张平行拿着的纸中间吹气
现象:吹气时,互相平行的两条纸 。
分析:吹气时,两纸条之间气体的流动速度 两纸条外侧的空气流动速度,纸条向中间靠拢,说明纸条外侧所受气体的压强 ,内侧受到的压强 。
(b) 把一纸条放在嘴边,用力从纸条上方向前吹气
现象:纸条就会 。
分析:纸上方空气的流速 ,压强变 ,下方较大的压强将纸“举” 起来了。如果吹出的气越快,纸会向上飘得越高。
[B 不听话的乓乓球]
①思考:乒乓球本身受到重力的作用,同时又有向下的气流冲向它,它为什么不下落?究竟是什么力支持着它呢?
② 解释:在向漏斗吹气时,那股空气从细管流向漏斗的大口。当气流流到乒乓球和漏斗之间那段通道时,由于乒乓球占据着一部分空间,那里空气的通道很窄,气流速度较大,压强较 ;流过那部分窄通道以后,空气再向下流,由于通道变宽,气流的速度变慢,压强较 。由压强差产生的向上的压力托住乒乓球,使之不下落。
[C 简易喷雾器]
① 现象:水从塑料弯管弯折处的小孔喷出,喷出后散成 。
② 解释:从水平管口向里吹气时,气流从小孔流出。由于空气的流动,竖直管上方空气压强 ,在烧杯水面 的作用下,水沿竖直管向上流动,到弯折处,水受气流冲击,从小孔喷出,并散开成雾状。
结论:在流体(气体或液体) 中,流速越大的地方,压强越 ;流速越小的地方,压强越 。
(3) 阅读教材P100页“STS” ,了解发生在上个世纪初的“奥林匹克” 号与“豪克” 号相撞事故。
分析:航行时,两船之间水的流速 ,两船外侧水的流速 ,两船中间与外侧的水产生的 不同,造成了压力差,将两船挤在了一起。
【2、升力是怎样产生的】
阅读教材P97第1、2自然段,思考几百吨的飞机为什么能飞上蓝天?为什么飞机要在跑道上滑行到一定的速度才能起飞?
飞机升空靠升力,那么飞机机翼的升力是怎样产生的呢?
(1)飞机能够腾空而起的秘密在于机翼,如课本图9—26所示(其上方弯曲,下方近似于直线)
(2) 解释:飞机飞行时,空气和飞机做相对运动,迎面吹来的空气被机翼分成上下两部分,在相同时间内,机翼上方气流通过的路程较长,因而速度较 ,它对机翼的压强较 ;下方气流通过的路程较 ,因而速度较 ,它对机翼的压强较 。因此在机翼的上下表面产生了压强差,上下的压强差形成了对飞机一个向上的升力。当升力大于飞机的重力时,飞机就会离开地面。
阅读课本P100页最后一个自然段,观察教材图9—27,了解鸟滑翔时为什么翅膀要张开?而翅膀张开滑翔时,为什么不会跌下?
二、小结
【课堂练习】
1. 如课本图9—26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
2. 一艘大轮船以很快的速度从一个小船旁开过去,则小船( )
A 很容易被大船的气流和海浪推向远离大船处
B 很容易被大船“吸” 过来,而与大船相撞
C 小船与大船距离不变 D 以上情况都有可能发生
3. 据报道,在某铁路桥道口,一名18岁的女孩在火车急驶而来时,为躲避火车,便坐在距离铁轨很近的石坎上,并低头捂住耳朵,谁知强大的气流将女孩的头发卷起,将其拖入车底……造成这一悲剧的原因是由于火车驶近时,靠近火车的地方空气流速 气体压强 ,气体压力差就会将人推向火车,引起事故。
4. 农村炉灶里的烟之所以顺着烟囱排到屋外,其原因之一是风吹过烟囱顶端,使那儿空气的流速 ,压强 ,所以烟就顺着烟囱排到屋外。
5. 一把太阳伞固定在地面上,一阵大风吹来,伞面被“吸” ,严重变形,下列有关这一现象及其解释,正确的是( )
A 伞面被向下“吸” ,伞上方的空气流速大于下方
B 伞面被向上“吸” ,伞上方的空气流速大于下方
C 伞面被向下“吸” ,伞上方的空气流速小于下方
D 伞面被向上“吸” ,伞上方的空气流速小于下方
6. 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
7. 冬天,北方的人们常用纸条糊窗缝,为了使纸条不脱落,纸条应贴在窗户的 侧;风沿着墙面吹过时,开着的窗户上悬挂着的轻纱窗帘将飘向窗 侧。
8. 悬停在空中的直升机受到升力 力的作用,其中升力的施力物体是 。
甲
乙
丙
丁
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