10.3 科学探究：浮力的大小 课件（共38张PPT）

(共38张PPT)
什么是浮力？
一切浸入液体或气体中的物体，都受到液体或气体对它竖直向上的浮力。
浮力产生的原因？
浮力是由于液体对物体向上和向下的压力差产生的。
这是一个流传很久的传说：古希腊有一位伟大的科学家，叫阿基米德，他在洗澡时发现，身体越往水下浸，从盆中溢出的水越多，感到身体越轻。通过进一步研究，阿基米德发现了浮力的规律。
阿基米德的传说
浮力大小与什么因素有关
浮力大小与什么有关系呢？
你有什么猜想？
说明你提出猜想的依据。
船运载货物的多少与船的大小有关，我猜想浮力可能与物体的体积有关。
↙
木头能漂在水面→上，铁块会沉入水底，所以我猜想浮力和物体的密度有关。
←浮力是在液体中产生的，不同深处，液体压强不同，浮力也可能不同。
探究浮力大小与哪些因素有关
猜想：浮力的大小可能与物体浸在液体中的体积、物体所处的深度、液体的密度等因素有关。
为了方便调节浸在液体中的物体的体积，可以选取带有刻度线的圆柱体为研究对象（图10-3-3）。应用控制变量的思想，实验设计如下：
（1）探究浮力大小与圆柱体浸在液体中的体积的关系：测量、比校圆柱体在液体中浸入没时的浮力大小；
（2）探究浮力的大小与圆柱体浸没深度的关系：
测量、比较圆柱体浸没在同一液体中不同深度时的
浮力大小；
（3）探究浮力大小与液体的密度的关系：测量、比较圆柱体分别浸没在水中、盐水中的福利大小。
请设计实验步骤和实验记录表，比较各种情况中浮力的大小，检验猜想。
如图10-3-4所示，将弹簧测力计换成力传感器，逐渐增加升降台的高度，改变物块浸在水中的
体积V、计算机可绘制出-V图像（图10-3-5）。
实验表明，浸在液体中的物体受到的浮力大小，跟物体浸在液体中的体积和液体的密度有关；浸没在同种液体中的物体所受浮力跟物体在液体中的深度无关。
排开液体的体积 × 液体的密度
= 排开液体的质量
猜 想：
阿基米德原理
浮力大小与排开液体的关系
弹簧测力计、细线、水、烧杯、小桶、溢水杯、小石块。
溢水杯
实验器材
实验步骤
(1)测出石块的重力G、小桶的重力G桶。
(2)在溢水杯中加满水，用测力计悬挂物块没入水中,读出示数F。
(3)把溢出的水倒入小桶中，测量小桶和水的总重力。
(4)分析数据，归纳结论。
图1
图2
图4
图3
物体的重力G 物体在液体中测力计示数F 浮力F浮 小桶的重力G桶 小桶和排液的总重G总 排开液体的重力G排
2N 1.2N 0.8N 1.2N 0.4N 0.8N
分析数据得出结论：
1.阿基米德原理：
2.公式：
浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体所受到的重力。
F浮=G排
阿基米德
3.适用范围：液体和气体
4.对原理的理解:
①物体“浸在液体里”包括“全部浸入（即浸没）”（V排=V浸=V物）和“部分浸入”（V排=V浸②浮力的大小等于被物体排开的液体受到的重力。
F浮=G排=m排g= ρ液 gV排
③阿基米德原理表明，浮力大小只和 ρ液 、V排有关，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漂浮、悬浮、沉在水底、还是运动等因素无关。
无论物体是漂浮、悬浮还是沉在水中，它所受的浮力都等于其排开的水所受到的重力。
物体在气体中也受到浮力。气球脱手后会上升，就是因为受到空气对它的浮力。阿基米德原理也适用于气体。
死海之谜
在死海，海水的密度高达1.18×103kg/m3。人们可以轻松地在海面仰卧，甚至还可以看书呢！请用阿基米德原理作出解释。
阿基米德原理的应用
死海海水的密度太大了,比人体的密度大得多（人体的密度略大于1.0×103kg/m3）,所以人的身体只要有一多半浸在在水面之下,所受到的浮力就等于人受到的重力.人在死海里游泳时,可以躺在水面上看报纸,要想沉入水中可就要费好大的气力，潜入水中还会被海水托出水面来。
阿基米德原理的应用
1.我国055型驱逐舰首舰南昌舰的排水量为1.2×10 t，表示它浮在海面上排开的海水质量是1.2×10 t。想一想，此时舰船所受的浮力是多少？若舰船从海洋驶入长江，吃水深度将怎样变化？
2.2022年5月15日，用于大气观测的“极目一号” Ⅲ型浮空艇从海拔4270m的科考营地顺利升空。该浮空艇体积约为9000m，它在营地升空时所受空气浮力有多大？它上升的过程中（气球体积不变），浮力将怎样变化？为什么？（海拔4270m处空气密度为0.80kg/m ）
3.小明试图通过“理论探究”推导浮力的大小。
第一步：建立模型一选取浸没在液体中的长方体进行研究，如图10-3-12所示；
第二步：理论推导一由长方体上下的压力
差推导浮力的大小。
请你协助小明写出推导过程。
D
先不变后变小
A
B
F浮A< F浮B
D
5.潜水器在水面下匀速下潜过程中（假定海水的密度不变），受到的浮力______（选填“变大”、“不变”或“变小”），潜水器下表面受到的压强______（选填“变大”、“不变”或“变小”）。
不变
变大
6.体积为 2×10-3米3的金属块浸没在水中。求金属块受到的浮力大小F浮.
解：金属块浸没水中，则V排＝V金＝2×10﹣3m3，
金属块受到的浮力：F浮＝ρ水V排g＝1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3×9.8N/kg＝19.6N。
答：金属块受到的浮力为19.6N。