8.5 学生实验：探究——影响浮力大小的因素（29页） 课件 初中物理北师大版（2024）八年级下册

(共29张PPT)
第八章 压强与浮力
第 5 节 学 生 实 验：探 究 —— 影 响 浮 力 大 小 的 因 素
海洋中“辽宁舰” 破浪前行，巨大的冰山能在水上漂浮，鸭子能在水面游弋……是什么力量把它们托起来的呢？
游弋的鸭子
漂浮的冰山
威武的“辽宁舰”
“辽宁舰”、冰山、鸭子都受到重力的作用，但却没有因此而沉入水底，
这表明水对它们有一个向上托起的力，这就是浮力。
【观察思考】
新知导入
学习目标
1.认识浮力，知道浮力的方向总是竖直向上的。
2.知道浮力产生的原因。
3.知道浮力大小与液体密度和浸入液体体积的关系。
4.了解什么是阿基米德原理。
常常用符号F浮表示。
1.定义：浸在液体中的物体受到向上的力，这个力叫做浮力。
2.浮力方向：
小球静止于水面上，试分析小球的受力情况，并画图说明。
F浮
F浮
G
G
分析：由二力平衡的条件可知，浮力的方向与重力的方向相反，即浮力的方向竖直向上。
浮力的方向：竖直向上。
新知学习
浮 力
一
思考：当物体全部浸入（浸没）水中时，还会受到浮力吗？
G
F示
铝块受浮力的作用
演示实验：测量浮力的大小
G
F浮
F示
F浮=G -F示
弹簧测力计测出浮力大小（称重法）:
1.用弹簧测力计测出铅块的重力记为G
2.把铅块浸没在水中，读出弹簧测力计的示数记为F示
示数变小
说明浸没在水中的铅块受到了水的浮力作用。
【分析浮力产生的原因】
如上图进行操作，观察实验现象可以知道，浸在液体中的物体受到液体对物体向各个方向的压力。
四个侧面所受压力关系F合=0
假设边长为L的立方体位于水面下h 深处
上、下两面所受压力关系
∵ p向上＞p向下
∴ F向上＞F向下
F浮= F向上-F向下 (压力差法)
F向下
F向上
浮力是液体对物体的压力的合力
h
L
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……
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.把一个空的易拉罐慢慢压入水中，随着深度的增加，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？
决定浮力大小的因素
二
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？
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
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
F2
F1
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
③探究浮力大小与物体浸没的深度的关系
把弹簧测力计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
浸没在液体 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:
0.6
0.6
0.6
实验结论
浮力的大小跟物体浸没液体中的深度无关。
④探究浮力大小与物体浸在液体中的体积的关系
部分浸入
大部分浸入
完全浸入
在空气中
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。
1.8N
1.4N
1.1N
1.6N
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:
0.2
0.4
0.7
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
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
盐水
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
记录数据，计算浮力:
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
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。
铝块
1.6N
空气中
水
铝块
0.6N
4.8N
空气中
铁块
水
3.8N
铁块
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
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
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
总结
【阿基米德原理】
内容：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。
公式：
F浮=
G排
推导式：
F浮=
m排g=ρ液gV排
适用于液体气体
阿基米德原理
三
【关于阿基米德原理的讨论】
1.F浮＝ρ液gV排 ρ液——液体的密度；
V排——物体排开的液体的体积；
表明浮力大小只和 ρ液、V排有关。
浮力大小与物体的形状、密度、浸没在液体中的深度及物体在液体中是否运动等因素无关。
①物体“浸在液体里”包括“全部浸入（即浸没）”和“部分浸入”两种情况。
不论物体是浸没还是部分浸入在液体里都受到浮力。对于同一物体而言，浸没时受到的浮力大，部分浸入时受到的浮力小，而且浸入的体积越小，所受的浮力也越小。
部分浸入
全部浸入
区分：浸没、浸入、浸在、没入
②浮力的大小等于被物体排开的液体受到的重力。
A.浸没时：V排=V浸=V物，此时物体所受的浮力等于排开液体的重力，即
F浮=G液=ρ液gV排=ρ液gV浸=ρ液gV物
B.部分浸入时： V排=V浸F浮=ρ液gV排=ρ液gV浸<ρ液gV物
V排=V浸=V物
V排=V浸V浸
③同一物体浸没在不同的液体中时，由于液体的密度不同，所受的浮力也不同。
根据公式 F浮=ρ液g V排，浸没时， V排 = V物，当ρ液不同时，浮力也随之变化。
④阿基米德原理同样适用于气体。
浮力
产生浮力的原因
探究浮力大小与什么因素有关
定义：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体所受的重力。
液体对物体向上向下的压力差产生的
物体浸在液体中的体积
液体的密度
阿基米德原理：原理的定义、理解、应用等
课堂总结
课堂练习
1.物体在液体中受到的浮力大小取决于（ ）
A.物体的重力
B.物体的体积
C.物体的密度
D.液体的密度和物体浸入液体的体积
D
2.将小石块挂在弹簧测力计下如图甲，再将其浸没在水中(石块没有碰到烧杯底部)如图乙，静止时测力计示数分别是4N和3N，关于甲、乙图的说法错误的是 （ ）
A.水对石块的浮力是3 N
B.水对石块的浮力是1 N
C.石块的重力为4 N
D.石块受到的力有重力、拉力和浮力
A