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章末复习
第十章 浮力
R·八年级下册
课堂教学展示
知识结构
浮力
浮力
F浮>G,上浮
方向
产生原因
影响因素
物体的浮沉条件
定义
阿基米德原理
公式:
F浮=G排=ρ液gV排
适用条件:液体、气体
内容
F浮=G,悬浮
F浮<G,下沉
应用
轮船
潜水艇
气球和飞艇
密度计
课堂教学展示
知识梳理
浮力
知识点一
1.定义:浸在液体(或气体)中的物体受到向上的力。
2.方向:___________
3.大小:F浮=______
称重法测浮力
G-F拉
竖直向上
5.影响因素:________________、_________
排开液体的体积
液体密度
4.产生原因:浸没在液体(或气体)中的物体,其上、下表面受到液体对它的压力不同,即F浮=__________
F向上-F向下
压力差法测浮力
实验方法思想
浮力大小可能跟多个因素有关,探究浮力大小是否与某一个因素有关,以及有什么样的关系时,要保证其他可能的影响因素相同,这里用到的主要探究方法为控制变量法。
例1 小明发现木头在水中是漂浮的,而石块在水中会下沉,他猜想浮力的大小与浸在液体中的物体的密度有关。为此他进行了如下探究,请你帮助他完成实验。
(1)实验思路:选取体积相同、_______________不同的物体A和B分别浸没在水中,测出其所受浮力并进行比较。
密度(或质量)
(2)实验过程:按照实验思路依次进行如图所示的操作,从图甲中可知物体 A所受的浮力为_____N。观察图乙可知物体 B在水中受到的拉力为______N,并计算出物体 B所受的浮力。
1.2
2.8
(3)实验结论:分析实验数据,可初步得出的结论是
________________________________________。
浮力的大小与浸在液体中的物体的密度无关
F浮 = G排 = ρ液 gV排
排开液体的重力(N)
浮力(N)
液体密度(kg/m3)
9.8N/kg
排开液体体积(m3)
1.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。
2.公式:
阿基米德原理
知识点二
适用范围:液体或气体
例2 如图甲所示,小李进行了验证阿基米德原理的实验。
(1)为了减小实验误差且操作方便,最合理的实验步骤顺序为____________(填序号)。
(2)按照最合理的顺序进行实验,当实验中的测量结果
(弹簧测力计的示数)满足 ______________的关系式时,说明阿基米德原理成立。
④②①③
F2-F1=F3-F4
(3)按照最合理的顺序进行实验,弹簧测力计的读数分别为F1=2 N,F2=4 N,F3=2.6 N,F4=1N。出现上述数据的原因可能是_____(填字母)。
A.步骤④中小桶内有少量水
B.步骤①中物体未浸没在水中
C.步骤①中物体触碰了烧杯底部
C
(4)小张利用身边的器材:两个相同的弹簧测力计A 和B、重物、溢水杯(由饮料瓶和吸管组成)、薄塑料杯(质量忽略不计)等对小李的实验进行改进,装置如图乙所示。实验时小张逐渐向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,观察到弹簧测力计A的示数逐渐______,弹簧测力计 B的示数逐渐 ______。若弹簧测力计 A的示数变化量为 FA,弹簧测力计B的示数变化量为 FB,则大小关系是 FA _____ (选填“>”“=”或“<”) FB 。
变小
变大
=
(5)小张实验装置的优点是 ______(填字母)。
A.弹簧测力计 A 的示数就是重物所受浮力的大小
B.实验器材生活化,实验中能同步观察弹簧测力
计A、B示数的变化
B
悬浮和漂浮的异同:
悬浮 漂浮
不同点 位置
体积
密度
相同点 静止在液体内部任何位置
静止在液体表面
ρ液=ρ物
V排 =V物
ρ液>ρ物
V排 <V物
物体都处于平衡状态,F浮=G
轮船
潜水艇
气球和飞艇
密度计
原理:物体漂浮时,F浮=G
特点:刻度值上小下大,刻度线上疏下密
靠改变自身重力来实现上浮和下潜
充入或排出密度较小的气体
将钢铁制作成空心的,可以排开更多的水,进而漂浮在水面上,排水量:m船+m货= m排
物体浮沉的应用:
例3 宋朝的怀丙利用浮船打捞铁牛,展现了我国古人的智慧。如图为打捞过程示意图,先将陷在河底的铁牛和装满泥沙的船用绳索系在一起,再把船上的泥沙铲走,铁牛就被拉起,然后把船划到岸边,解开绳索卸下铁牛,就可将铁牛拖上岸。船在图中甲、乙、丙三个位置船所受浮力为 F甲、 F乙、 F丙,下列判断正确的是( )
A. F甲= F乙= F丙
B. F甲> F乙> F丙
C. F甲= F乙> F丙
D. F甲< F乙< F丙
B
称重法
压力差法
公式法
平衡法
浮力等于物体的重力G减去物体浸在液体中时弹簧测力计的拉力F拉,即F浮=G-F拉
浮力等于液体对物体向上、向下的压力差,即
F浮=F向上-F向下
根据阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排 计算
物体漂浮或悬浮时,由二力平衡条件得,浮力等于重力,即F浮=G
浮力的计算
例4 从高处掉入水里的苹果(如图),最终会漂浮在水面上。设苹果的质量 m=150g,苹果密度均匀,其密度ρ苹=0.6×103kg/m3,水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取 10 N/kg。求:
(1)苹果漂浮在水面上时受到的浮力大小。
(2)苹果浸没在水中时受到的浮力大小。
解:(1)苹果的重力 G=mg=150×10-3kg×10N/kg=1.5N,
苹果漂浮在水面,受到的浮力F浮=G=1.5 N。
(2)苹果的密度ρ苹=0.6×103kg/m3=0.6 g/cm3,则苹果的体积 ,苹果浸没在水中时排开水的体积V排=V=2.5×10-4m3,受到的浮力
F浮′= ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2.5×10 -4 m3=2.5 N。
课后反馈总结
习题解答
1.在“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验中,物体所受的重力为4.8N,当把物体逐渐浸在水中和盐水中时弹簧测力计的示数如图所示。
(1)物体在图甲、乙中所受浮力的大小分别是多少 可以初步得出的结论是什么
(2)对比图乙、丙可以初步得出的结论是什么 对比图丙、丁可以初步得出的结论是什么
(3)由图中信息还可以计算出哪些物理量
解:(1)图甲中物体所受的浮力F浮甲=G-F示甲=4.8 N-4.0N
=0.8N,图乙中物体所受的浮力F浮乙=G -F示乙=4.8 N-3.4 N=1.4 N。可初步得出结论:物体排开同种液体的体积越大,所受的浮力越大。
(2)对比图乙、丙可初步得出结论:物体所受浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。对比图丙、丁可初步得出结论:物体所受浮力的大小与液体的密度有关。
(3)还可以算出物体的体积、盐水的密度。根据F浮=ρ液gV排可得,
由图丁可知F浮丁=G-F示丁=4.8 N-3.2 N=1.6N,因为物体在盐水中浸没,所以V排盐水=V=1.4×10-4m3,根据F浮=ρ液gV排可得,盐水的密度
2.某同学在厨房劳动时发现,小小的蜜橘会漂在水面,而较大的土豆却会沉在水底。蜜橘和土豆哪个受到的浮力大 说说你判断的方法。
2.土豆受到的浮力大。体积较小的蜜橘漂浮在水面上,体积较大的土豆沉入水底,蜜橘排开水的体积小于土豆排开水的体积,根据F浮=ρ液gV排可知,蜜橘受到的浮力小于土豆受到的浮力。
3.我国完全自主设计建造的福建舰的排水量可达8万吨,满载时受到的浮力是多少?当舰载机升空后,福建舰排开水的体积将怎样变化?g取10 N/kg。
解:福建舰满载时,处于漂浮状态,受到的浮力等于其排开水的重力,即所受到的浮力F浮= G排=m排 g = 8×107kg×10 N/kg=8×108N。当舰载机升空后,福建舰整体的重力减小,根据F浮′= G′可知其所受的浮力减小,根据F浮=ρ液gV排可知液体密度不变,福建舰排开水的体积减小。
4.相传三国时期,诸葛亮用很轻的竹篾扎成框架,把周围用纸糊起来,并在下端开口处放置一个小碟,点燃小碟内的松脂,就做成了“会飞的灯笼”,后人称其为“孔明灯”。“孔明灯”为什么能升空
4.点燃松脂后,“孔明灯”内部空气被加热,体积膨胀,密度变小。当“孔明灯”的平均密度小于空气密度时,“孔明灯”就能上升。
5.有一个气球的体积跟你的教室的体积差不多,这个气球受到的浮力约为多少?空气的密度为1.29 kg/m3。 g取10 N/kg。
解:教室的长、宽、高约为10m、8m和3m,则教室的体积 V=10 m×8 m × 3 m=240 m3。根据阿基米德原理可得,这个气球在空气中受到的浮力F浮=ρ空gV排=ρ空gV= 1.29 kg/m3 × 10 N/kg × 240 m3=3 096 N。
6.人们常用“冰山一角”来形容看到的水面上的冰山远远小于水下部分。已知冰的密度ρ冰为0.9×103kg/m3。请计算冰山露出水面的体积与水下体积之比。
解:根据物体的浮沉条件和阿基米德原理可得,冰山受到的浮力等于自身重力,即 F浮=G,则有ρ水gV排= ρ冰gV冰,解得
则冰山露出水面的体积与水下体积之比
7.如图是某同学用烧瓶、橡皮管、玻璃管、橡皮塞制作的潜水艇模型,通过橡皮管吸气或吹气,就可以使烧瓶下沉或上浮。请你也制作一个潜水艇模型,说说你是怎样使“潜水艇”实现下沉或上浮的。
7.潜水艇模型悬浮于液体中时,所受浮力等于自身的重力。通过橡皮管吸气时,瓶内气体压强变小,一部分水进入瓶中,潜水艇模型的重力变大,潜水艇模型排开液体的体积不变,受到的浮力不变,故其重力大于浮力,潜水艇模型下沉。通过橡皮管吹气时,瓶内气体压强变大,一部分水从瓶中排出,潜水艇模型的重力变小,潜水艇模型排开液体的体积不变,受到的浮力不变,故其重力小于浮力,潜水艇模型上浮。
8.青少年在游泳和水上活动时应特别注意安全问题。有一种防溺水救生手环。具有一定的安全防护作用,紧急情况下,只要启动手环上的开关,手环内的气囊就会立刻充满气体,承载人体使头部露出水面。某同学的质量为52.5 kg,密度为1.05×103kg/m3,若要使约占人体总体积 的头部露出水面,充气后气囊的体积至少应为多少?手环所受的重力可以忽略不计,g取10N/kg。
解:该同学的重力 G=mg=52.5 kg×10 N/kg=525N,该同学的体积 V人= 。气囊完全打开后,该同学和气囊处于漂浮状态,受到的浮力F浮 =G =525 N。根据 F浮=ρ液gV排可得,排开水的体积
。该同学浸入水中的体积 ,所以充气后气囊的体积至少应为V气囊=V排-V浸=0.0525m3-0.045m3 =0.0075m3 。
课堂教学展示
课堂小结
通过本节课的学习,你有什么收获?