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第十章 浮力
浮力
第1节
【学习目标】
物理观念:认识浮力,了解浮力的方向和产生原因;通过实验探究知道影响浮力大小的因素。
科学思维:通过观察,认识浮力的存在;经历推理过程,了解浮力产生的原因。
科学探究:通过实验探究知道影响浮力大小的因素;学会使用弹簧测力计测量浮力;经历通过实验收集证据,形成合理的解释,并与其他同学相互交流、完善结论的科学探究过程,系统地培养学生的科学探究能力。
科学态度与责任:认识浮力,体会物理概念之间的联系,建立科学的世界观;根据实验现象提出猜想、表达观点,并通过探究收集证据、加以论证,培养学生科学论证的科学思维。
导入新课
不把杯子倾斜或倒过来，你有办法拿出杯子里面的乒乓球吗？
观察与思考
是什么力量把乒乓球托起来的呢？
探究新知
这些现象都有哪些相同点？你觉得发生这些现象的原因是什么？
物体都漂浮在水面上或者飘在空气中，原因是受到水或者空气的一种向上的托力作用。在物理学中，把这种力叫做浮力。
探究点一 浮力
（一）浮力的方向
演示实验1：将一乒乓球按入水中，松手浮出水面，最后漂浮在水面上。
问题：
水中上浮的乒乓球和浮在水面上的乒乓球受几个力的作用？施力物体是什么？力的方向怎样？
F浮
G
受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力，浮力的方向是竖直向上的，施力物体是水。
探究新知
探究新知
浮力
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浮力的施力物体：液体或气体。
F浮
G
归纳总结
找一段较粗的红毛线，将其两端分别固定在乒乓球和大烧杯的底部，将水注入大烧杯，直到将乒乓球浸没，观察红毛线的状态。将大烧杯的一端垫高，再次观察细线的状态。
讨论以下问题：
1.乒乓球受到了哪些力？
2.本实验说明了什么？
竖直向下的重力、拉力，竖直向上的浮力。
浮力的方向是竖直向上的。
探究新知
探究新知
（二）测量浮力的大小
活动：
1.用弹簧测力计挂着铁块，读出示数，然后用手托住铁块。看到什么现象？
2.分析铁块受力情况，手对铁块的托力多大？
弹簧测力计的示数变小。
铁块受到重力、拉力和托力，托力大小等于铁块的重力与拉力（弹簧测力计的示数）之差。
F托
G
F拉′
G
F拉
F托＝G－F拉′
浮力
探究新知
测量铝块浸没在水中所受的浮力
③浮力的大小
F浮=F1－F2=2.2N－1.4N=0.8N
④这种测量浮力的方法叫“称重法”。
F浮=F1－F2
①物体在空气
中的重力G=F1
F2=1.4N
②物体浸在水中
测力计的拉力F2
①测量物体在空气中受的重力G=F1
②物体浸在水中测力计的拉力F2
F1=2.2N
演示实验
如图所示，取一只去底无盖的透明塑料瓶，瓶口直径略小于乒乓球直径。将乒乓球放入瓶中，且保持瓶口朝下。
往瓶内注水，观察乒乓球的状态。
乒乓球静止不动。
用手堵住瓶口，观察乒乓球的状态。
乒乓球向上运动。
探究新知
乙图实验中，乒乓球静止不动，这是因为乒乓球只受到水给它向下的压力。在图丙实验中，乒乓球向上运动，这是由于乒乓球下面积满了水，乒乓球既受到水对它向下的压力，又受到水对它向上的压力，并且向上的压力大于向下的压力。
探究点二 浮力产生的原因
探究新知
浮力的产生原因
探究新知
点击图片播放视频
探究新知
F向下
F向上
h向下
h向上
物体受到的压力：
F=pS=ρghS
上、下表面所受压力关系：
h向上＞h向下
则F向上＞F向下
F浮= F向上- F向下
浮力产生的原因：液体对物体上下表面的压力差。
这种测量浮力的方法叫“压力差法”
F=pS
在水槽中装多半槽水，用手将空矿泉水瓶慢慢压入水中，在矿泉水瓶完全浸没前，体会易拉罐所受浮力及其变化。
提出问题
浮力的大小与什么因素有关？
探究点三 探究影响浮力大小的因素
猜想和假设
1.与深度有关
2.与物体浸在液体中的体积有关
3.与液体密度有关
4.与物体的密度（质量）有关
……
探究新知
探究新知
设计实验
1.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。
2.实验方法：控制变量法
圆柱体
铝块
铁块
弹簧测力计
控制变量法
探究新知
进行实验
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。
实验1
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。
实验2
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。
实验3
实验4
将体积相同的铜块和铝块，分别悬挂在弹簧测力计下，浸没在水中，观察并记录弹簧测力计的示数。
探究新知
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。
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
归纳总结
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第1节《浮力》导学案
【学习目标】
物理观念:认识浮力,了解浮力的方向和产生原因;通过实验探究知道影响浮力大小的因素。
科学思维:通过观察,认识浮力的存在;经历推理过程,了解浮力产生的原因。
科学探究:通过实验探究知道影响浮力大小的因素;学会使用弹簧测力计测量浮力;经历通过实验收集证据,形成合理的解释,并与其他同学相互交流、完善结论的科学探究过程,系统地培养学生的科学探究能力。
科学态度与责任:认识浮力,体会物理概念之间的联系,建立科学的世界观;根据实验现象提出猜想、表达观点,并通过探究收集证据、加以论证,培养学生科学论证的科学思维。
【学习重点】
探究影响浮力大小的因素，“称重法”测浮力.
【学习难点】
运用实验和分析的方法得出浮力产生的原因.
【自主预习】
1．浮力：浸在液体(或气体)里的物体受到液体(或气体)对物体向______的力，这个力叫做浮力.
2．浮力的方向：______，与重力方向______.
3．测量浮力的一种方法——“称重法”即F浮=______.
4．浮力产生的原因是物体上下表面所受的压力差．F浮=______
5．浮力的大小只跟______和______的体积有关.
6．在液体密度不变时，排开液体的体积越大，物体受到的浮力越：在排开液体的体积相同时，液体的密度越大，物体受到的浮力越______.
【探究新知】
探究点一 浮力
（一）浮力的方向
1.实验：（1）用手把乒乓球按入水中后松开手,仔细观察会出现什么现象？
现象：乒乓球按入水中，松开手后，乒乓球______至水面上.
分析：乒乓球在水中，受到竖直向下的重力和______的浮力，浮力的方向是______的，施力物体是水.
2.实验：找一段较粗的红毛线，将其两端分别固定在乒乓球和大烧杯的底部，将水注入大烧杯，直到将乒乓球浸没，观察红毛线的状态.将大烧杯的一端垫高，再次观察细线的状态.
现象：线受到向上的拉力，处于______方向，说明浮力的方向是______的.
3.归纳：浸在液体（或气体）中的物体受到液体（或气体）对它______的力，这个力叫做浮力.
（二）测量浮力的大小
1.活动：
①用弹簧测力计挂着铁块，读出示数，然后用手托住铁块.看到什么现象？
现象：弹簧测力计的示数______了.
②分析铁块受力情况，画出铁块受力示意图，手对铁块的托力多大？
铁块受到______，托力大小等于______之差.
2.如何测量物体浸在液体中受到的浮力？
用弹簧测力计悬挂铁块，测量出铁块的重力G，然后铁块浸没在水中，读出弹簧测力计的示数F，铁块受到的浮力F浮＝______.
3.实验：利用桌上的实验器材测量石块在水中受到的浮力大小.
4.归纳：下沉的物体受到______的作用.
①浸在液体中的物体受到______对物体向托的力叫浮力
②用弹簧测力计测浮力：F浮=______
探究点二 浮力产生的原因
1.观看视频后，分析浮力产生的原因.
浮力是由于液体对物体下表面的压力______上表面的压力，也就是物体上下表面受到液体的______.
2.实验：取一只去底的透明塑料瓶，瓶口直径略小于乒乓球直径.将乒乓球放入瓶中，保持瓶口朝下.向塑料瓶中注水，观察乒乓球的状态.用手堵住瓶口，观察乒乓球的状态.
现象：开始倒水时，乒乓球被压在瓶口没浮起来，一拧上瓶盖，乒乓球立即______.
分析：没瓶盖时，乒乓球受到水向下的______，下面没有水，不受水的______.拧上瓶盖后，受到向上的压力，乒乓球受______而浮起.
3.归纳：浮力产生的原因是物体上下表面受到液体的压力不同（压力差），F浮＝______.
探究点三 决定浮力大小的因素
（一）实验：在水槽中装多半槽水，用手将空矿泉水瓶慢慢压入水中，在矿泉水瓶完全浸没前，体会易拉罐所受浮力及其变化.
瓶子全部压入比一半压入要费力，浮力更大，说明浮力大小可能与______有关.
人可以躺在死海里看书，而在河水中会下沉，说明浮力大小可能与______有关.
（二）实验：探究浮力的大小跟哪些因素有关
1.实验方法：______法.
2.实验器材：弹簧测力计、烧杯、水槽、圆柱体组、水、酒精、浓盐水
3.进行实验：
（1）探究浮力与物体浸没后的深度的关系
①用弹簧测力计测量出物体的重力G；
②将物体逐渐浸入水中，读出弹簧测力计的示数；
③改变物体在水中的深度，读出弹簧测力计的示数；
④比较弹簧测力计示数的变化情况.
结论：浮力大小与物体浸没水中后的深度______.
（2）探究浮力与物体浸在液体中的体积的关系：
①用弹簧测力计测量出物体的重力G；
②将物体部分浸入在水中，读出弹簧测力计的示数；
③把物体浸在水中体积再大一些，读出弹簧测力计的示数；
④把物体浸没水中，读出弹簧测力计的示数.
结论：在同一液体中，物体浸在液体中的体积越大，浮力______.
（3）浮力与液体密度的关系
①用弹簧测力计测量出物体的重力G；
②将石块分别浸没在酒精、水和盐水中，读出弹簧测力计的示数；
③比较弹簧测力计示数的变化情况.
液体种类 水 盐水
重力G / N
弹簧测力计示数F / N
浮力F浮/ N
结论：物体排开液体体积一定时，液体密度越大，浮力______.
4.归纳：浮力的大小只跟液体的______和物体排开液体的______有关.在液体密度不变时，排开液体的体积越大，物体受到的浮力______：在排开液体的体积相同时，液体的密度越大，物体受到的浮力______.
【当堂练习】
1.下列物体中，不受浮力作用的是（ ）
A．在水中下沉的铁块 B．在水中的桥墩
C．浮在水面上的轮船 D．空中上升的气球
2.下列关于浮力的说法你认为不正确的是（ ）
A．浸入水中的物体受到浮力的施力物体是水
B．浮力是由物体上、下表面所受液体压力差而产生的
C．浮力方向与重力方向相反
D．在不同液体中浮力方向会不同
3.如图甲所示，金属块挂在弹簧测力计下，将金属块慢慢放入水中，弹簧测力计的示数逐渐减小，图乙是弹簧测力计示数与金属块下降距离的关系图像.当金属块浸没在水中时，它受到的浮力为（ ）
A. 5 N B. 3 N C. 2 N D. 1 N
4..如图是探究“浮力的大小与哪些因素有关”的实验步骤之一，弹簧测力计的示数为______N；若石块重2.6N，则它所受浮力为______N.
5.如图4所示，大鱼和小鱼在争论，你认为________鱼的说法正确，这是因为两条鱼浸没在同种液体中，它们所受浮力的大小跟________有关.
6.将细线一端固定在烧杯底部，另一端固定在乒乓球上.烧杯加水后静止在斜面上，如图所示.不计乒兵球的重力，请以球心为作用点画出乒乓球受到的浮力和拉力的示意图.
7.为了检验“浸没在液体中的固体所受浮力与固体形状有关”的猜想是否正确，小明选用了弹簧测力计、细线、装有适量水的大烧杯和50g橡皮泥块.
（1）将橡皮泥块捏成长方体，用细线系住挂在弹簧测力计上浸没于水中，弹簧测力计示数为0.3N，这时橡皮泥块受到水的浮力为_______N（g取10N/kg）.
（2）取出橡皮泥块捏成圆柱体，再浸没于水中的不同深度，弹簧测力计示数均为0.3N，说明：浮力的大小与物体浸没的深度______（选填“有关”或“无关”）.
（3）小明的实验证明，上述猜想是_____（选填“错误”或“正确”）的.
【课后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些不足，有什么体会.
参考答案
【自主预习】
1上 2．竖直向上 相反 3．G－F 4．F向上－F向下 5．液体的密度 排开液体的体积 6．大 大
【探究新知】
探究点一 浮力
（一）
1.上浮 竖直向上 竖直向上 2.竖直 竖直向上 3.竖直向上
（二）测量浮力的大小
1.①变小
②重力、拉力和托力 等于铁块的重力与拉力（弹簧测力计的示数）
如图所示：
2.G－F
4.浮力 ①液体 上 ② F浮 =G物 -F拉
探究点二 浮力产生的原因
1.大于 压力差 2.上浮 压力 压力 浮力 3.F向上－F向下
探究点三 决定浮力大小的因素
（一）浸入水中的体积 液体的密度（二）1.控制变量
3.（1）无关（2）越大（3）越大
4密度 体积 越大 越大
【当堂练习】
1.B 2.D 3.C 4. 1.6 1 5.大 浸在液体中的体积
6.如图所示
7.（1）0.2（2）无关 （3）错误
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第1节 浮力
物理观念:认识浮力,了解浮力的方向和产生原因;通过实验探究知道影响浮力大小的因素。
科学思维:通过观察,认识浮力的存在;经历推理过程,了解浮力产生的原因。
科学探究:通过实验探究知道影响浮力大小的因素;学会使用弹簧测力计测量浮力;经历通过实验收集证据,形成合理的解释,并与其他同学相互交流、完善结论的科学探究过程,系统地培养学生的科学探究能力。
科学态度与责任:认识浮力,体会物理概念之间的联系,建立科学的世界观;根据实验现象提出猜想、表达观点,并通过探究收集证据、加以论证,培养学生科学论证的科学思维。
教学重点:探究影响浮力大小的因素,“称重法”测浮力。
教学难点:运用实验和分析的方法得出浮力产生的原因。
教师准备:教学课件、大量筒、乒乓球、大水槽、弹簧测力计、剪掉底的透明塑料瓶、粘着红线的乒乓球、烧杯。
学生准备:弹簧测力计、细线、铁块、拴着细线的石块、大水槽、空矿泉水瓶、水、盐水。
教学环节 设计意图
一、创设情境 导入新课 1.首先将乒乓球放在大量筒中,问同学们:“除了将乒乓球倒出来,用什么方法能把乒乓球从量筒中取出来呢 ” 学生上台进行演示,向大量筒中加入适量水,取出乒乓球。 2.课件展示:冰山漂浮在海面上;鸭子、轮船漂在水面上;人漂在死海海面上;热气球载着重物飞上高空等 引导学生思考:以上物体在液体或气体为什么能漂浮或升空呢 学生:液体或气体对物体有一个向上的力。 教师:这个力是浮力,这节课我们学习“浮力”。 通过播放神奇的死海、生活中的浮力图片,以教师设问的方式引入浮力,能够贴近学生的思维实际,使学生从生活中的浮力现象走向物理
二、新课讲解 探究新知 探究点一 浮力 (一)浮力的方向 演示实验1:将一乒乓球按入水中,松手后,乒乓球浮出水面,最后漂浮在水面上。 讨论以下问题: 水中上浮的乒乓球和浮在水面上的乒乓球受几个力的作用 施力物体是什么 力的方向怎样 学生:乒乓球受到重力作用,施力物体是地球,方向是竖直向上。 学生:乒乓球从水中由静止上浮,说明它还在水中受到与重力方向相反即竖直向上的力,这个力就是浮力,它的施力物体是水。 学生:浮上来的乒乓球最终静止在水面,处于平衡状态,说明它在竖直方向上受到的是平衡力,这时它受到的重力与浮力是一对平衡力,所以我们得出浮在水面上的物体受到的浮力的方向竖直向上,力的大小等于物体的重力。 演示实验2:找一段较粗的红线,将其两端分别固定在乒乓球和烧杯的底部,将水注入烧杯,直到将乒乓球浸没,观察红线的状态。将烧杯的一端垫高,再次观察红线的状态。 分析两种情况下乒乓球的受力情况,应用二力平衡知识得出浮力的方向与重力方向相反,即浮力方向总是“竖直向上”的
讨论以下问题: 1.乒乓球受到了哪些力 2.本实验说明了什么 学生:乒乓球受到竖直向下的重力、拉力和竖直向上的浮力。 学生:本实验说明浮力的方向是竖直向上的。 归纳总结:浸在液体中的物体受到向上的力,这个力叫作浮力。 (二)测量浮力的大小 过渡:力的要素除了方向、作用点外还有大小,之前我们学习重力时,用弹簧测力计测量重力,那么又如何利用弹簧测力计来测量浮力大小呢 学生活动: 1.用弹簧测力计挂着铁块,读出示数,然后用手托住铁块。看到什么现象 (弹簧测力计的示数变小了) 2.分析铁块受力情况,手对铁块的托力多大 学生思考后小组讨论。 学生:铁块受到重力、拉力和托力,托力大小等于铁块的重力与拉力(弹簧测力计的示数)之差。 教师:通过刚才的实验,当我们把铁块放入水中时,铁块受到竖直向上的浮力,这个浮力相当于刚才实验中我们对铁块竖直向上的托力,我们如何测量物体浸在液体中受到的浮力 学生:用弹簧测力计悬挂铁块,测量出铁块的重力G,然后铁块浸没在水中,读出弹簧测力计的示数F,铁块受到的浮力F浮=G-F。 学生实验1:测量铁块在水中受到的浮力,体验用称重法测量浮力。 演示实验3:把石块放入水中,石块下沉,一直沉到烧杯底。 教师:下沉的石块受到浮力吗 请同学们讨论并自己利用桌上的实验器材设计实验验证自己的想法。教师巡回指导。 学生:将石块挂在弹簧测力计下测出石块在空气中的重力,然后将弹簧测力计悬挂着石块浸入水中,让石块全部或部分浸入水中,直到达到平衡。如果弹簧测力计的示数不变,说明石块不受浮力;如果示数变小,说明受到向上的浮力;如果示数变大,说明受到了水对它向下的力。 学生:用弹簧测力计吊着石块浸入水中时,弹簧测力计的示数变小了,说明石块在水中受到了水对它竖直向上的浮力的作用。 探究点二 决定浮力大小的因素 学生实验2:在大水槽中装半槽水,用手将空矿泉水瓶慢慢压入水中,在空矿泉水瓶浸没前,体会空矿泉水瓶所受浮力及其变化。 教师:浮力的大小可能与哪些因素有关 请同学们根据刚才的体验和生活中的经验提出猜想 并说出猜想的依据。 学生利用之前学习的二力平衡知识解决现在的新问题,层层递进的方式,让学生掌握称重法测浮力 学生结合体验猜想,训练学生合理猜想,有根据地猜想,有依据推理问题的能力
学生:可能与瓶子浸在水里的体积有关,因为刚才瓶子全部压入比一半压入要费力,浮力更大,说明与浸入水中的体积有关。 学生:可能与瓶子浸入水中的深度有关,因为瓶子往下压,深度增加,更费力。 学生:可能与物体的密度有关,因为乒乓球和钢球的密度不同,乒乓球在水里漂浮,钢球在水里沉底。 学生:可能与液体的密度有关,因为人可以躺在死海里看书。 教师:实验中运用的科学研究方法是什么 学生:控制变量法。 教师:首先全体小组来探究是否和物体浸没在液体中的深度有关。如何设计实验 学生:控制液体的密度相同,所以液体都是水,控制物体浸在液体中的体积相同,让物体都是浸没状态,控制物体的密度相同,选择同一物体。 教师:如何设计该实验 小组讨论,设计实验方案。 学生:先用弹簧测力计测出铁块的重力,然后将铁块浸没在水中,读出弹簧测力计的示数,再改变铁块浸没的深度,读出弹簧测力计的示数。 学生分小组进行实验,实验过程中分工明确,记录数据同时也要注意实验过程中出现的问题。 学生:分析数据可知,物体所受浮力的大小和浸没在液体中的深度无关。 另外3个猜想,为了节省时间,3个猜想的探究实验同时进行,每2~3个小组进行一个猜想探究实验。 分组实验完成后,各小组派代表汇报本组的实验操作、分析数据的过程,以及得到的实验结论。教师在合理性和规范性上给予指导,对小组合作探究的过程给出评价。最后师生一起归纳、总结,得出结论。 师生共同归纳分析: 物体在液体中所受浮力的大小,跟物体的密度、物体的体积、浸没的深度等无关,跟浸在液体中的体积、液体的密度有关。 探究点三 浮力产生的原因 过渡:浮力是怎么产生的呢 带着问题我们来看一段视频。 学生:浮力是由于液体对物体下表面的压力大于上表面的压力,也就是物体上下表面受到液体的压力差。 演示实验4:取一只去底的透明塑料瓶,瓶口直径略小于乒乓球直径。将乒乓球放入瓶中,保持瓶口朝下。向塑料瓶中注水,观察乒乓球的状态。用手堵住瓶口,观察乒乓球的状态。 教师:你看到了什么现象 为什么会出现这样的现象 小组讨论解释这个现象。 学生:乙图实验中,乒乓球静止不动,这是因为乒乓球只受到水给它向下的压力。在图丙实验中,乒乓球向上运动,这是由于乒乓球下面积满了水,乒乓球既受到水对它向下的压力,又受到水对它向上的压力,并且向上的压力大于向下的压力。 培养学生设计实验的能力、分析概括能力 通过演示实验,加深对浮力产生原因的理解
如图所示,我们研究浸没在液体中的长方体的受力情况。长方体两个相对的侧面所受液体的压力相互平衡,物体水平方向所受力的合力为0。长方体上、下表面所处的深度分别记为h1、h2,h2>h1,因此,液体对长方体下表面的压强要大于液体对上表面的压强。长方体上、下表面的受力面积相同,所以,液体对长方体向上的压力F2大于液体对它向下的压力F1。 归纳:浮力产生的原因是物体上下表面受到液体的压力不同(压力差)。
三、归纳概括 课堂小结 学生总结本节所学知识,教师课件展示。 培养学生归纳总结的意识和能力
第1节 浮力
1.方向:竖直向上(与重力方向相反)。
2.测量:弹簧测力计F浮=G-F(称重法)。
3.产生原因:物体上下表面受到液体的压力差,F浮=F向上-F向下。
4.影响因素:(1)浸在液体中的体积(排开液体的体积);(2)液体的密度。
利用弹簧测力计、橡皮泥等探究浮力大小是否与物体的形状、质量有关,请设计实验进行验证。
参考答案:
(1)探究浮力大小是否与物体的质量有关
器材:烧杯、水、细线、弹簧测力计、体积相同但质量不同的两小球A和B。
步骤:
①用细线分别拴上小球A和小球B,悬挂在弹簧测力计下,分别测出二者的重力G1和G2。
②将小球A和小球B分别缓慢地浸没在水中,分别读出弹簧测力计的示数F1和F2。
③比较G1-F1和G2-F2的大小,若不相等,说明所受浮力与物体的质量有关;反之,则证明有关。
(2)探究浮力大小与物体的形状是否有关
器材:烧杯、水、细线、弹簧测力计、橡皮泥。
步骤:①用细线拴上橡皮泥,悬挂在弹簧测力计下,使橡皮泥缓慢地浸没在水中,读出弹簧测力计的示数F1。
②改变橡皮泥的形状,重复上述步骤,读出弹簧测力计的示数F2。
③比较F1和F2的大小,若不相等,说明所受浮力与物体的形状有关;反之,则证明无关。
本课的教学设计,从我们生活中所熟悉的场景引入,密切联系生活实际,教学中从学生身边的例子入手,进行演示实验和学生实验,学生体验了科学探究的全过程,又让学生学习了科学探究的方法,还加深了对浮力概念的理解。新的课程改革对物理教育提出了新的理念,将“培养学生的科学素养”作为物理教学的根本目的,将“从生活走向物理,从物理走向社会”,“注重科学探究,提倡学习方式的多样化”作为课程的基本理念。因此,在课堂教学中要落实物理教育的基本目的,突出新的课程理念。
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第1节 浮力
第十章 浮力
一、浮力
1.定义:浸在液体中的物体受到向 的力。
2.方向: 。
3.施力物体: 。
4.浸没在液体中的物体所受浮力的大小,跟它所到达的深度没有关系。
5.称重法:用弹簧测力计测出物体在空气中的重力G,把物体浸在液体中,弹簧测力计的示数为F拉,则浮力F浮= 。
知识清单
上
竖直向上
液体
G-F拉
二、决定浮力大小的因素
1.浮力的大小与物体浸在液体中的 有关。
2.浮力的大小与液体的 有关。
三、浮力产生的原因
浸没在液体中的物体,其上、下表面受到液体对它的压力 。
[注意] 若浸在液体中的柱状物体下表面和容器底部紧密接触,物体将不受浮力的作用。如沉入河底的桥墩,不受水的浮力。
体积
密度
不同
深度理解
1.浮力产生的条件
(1)当物体部分浸入液体中时,上表面受到的液体向下的压力为零,则浮力的大小等于下表面受到的压力的大小。
(2)当浸在液体中的物体下表面和容器底部紧密接触时,液体对物体向上的压力为零,物体将不受浮力的作用。
2.探究浮力的大小与哪些因素有关
(1)注意控制变量法在实验中的应用。
(2)浮力与浸在液体中的深度的关系应分为两种情况考虑。一是物体浸没前,浸入液体的深度越深,物体所受到的浮力越大;二是物体浸没后所受浮力与深度无关。
【典例分析】
[例]以下有关浮力的说法正确的是( )
A.物体所受的浮力的方向总是与物体所受重力的方向相反
B.只有浸没在液体中的物体才受到浮力
C.将一块石块扔在水中,其沉底时一定不受浮力
D.物体受到浮力的作用时,液体对物体向上的压力小于向下的压力
A
基础题
1.如图所示各情景中,物体没有受到浮力的是( )
A.图甲,沉在水底的铁球
B.图乙,水面上戏水的天鹅
C.图丙,立在河水中的桥墩
D.图丁,浮在空中的热气球
C
2.2024年6月10日,中国传统龙舟大赛在贵州省铜仁市碧江区大明边城龙舟基地举行。比赛前,龙舟静止在湖面上受到竖直向上的浮力,该浮力的施力物体是( )
A.人 B.龙舟 C.湖水 D.船桨
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,图上画出了几个力的方向,你认为鸡蛋所受的浮力方向应该是
( )
A.F1 B.F2
C.F3 D.F4
C
C
4.如图所示,一个长方体浸没在水中,其上表面受到水的压力为 4 N,下表面受到水的压力为7 N,则长方体受到水的浮力为( )
A.3 N B.4 N
C.7 N D.11 N
A
5.如图所示是“太空教师”演示浮力消失实验时的情景,在太空中,乒乓球并没有像在地面一样浮在水面,而是停留在了水中。下列有关现象的解释正确的是( )
A.乒乓球受到的浮力方向向下
B.乒乓球受到的浮力小于重力
C.上下表面没有压力差
D.浮力是由重力产生的
C
6.如图所示,用弹簧测力计测量物块在空气中所受的重力,把物块浸没在水中,发现弹簧测力计的示数变 ,表明物块受到浮力作用,该物块受到的浮力为 N。
小
0.4
7.如图所示的正方体浸没在液体中,它的侧面所受的各个方向上的压力相互 ,其下表面受到液体向上的压力F1 (选填“大于”“等于”或“小于”)其上表面受到液体向下的压力F2,这就是浸在液体中的物体受到浮力的原因,所以浮力的大小可表示为F浮=
。
平衡
大于
F1-F2
8.如图所示是探究浮力大小与哪些因素有关的实验过程,弹簧测力计挂着同一金属块。
(1)金属块浸没在水中时,受到的浮力是 N。
(2)分析图甲、丙、丁可知,浮力大小跟物体浸没在水中的深度 .
(选填“有关”或“无关”)。
(3)分析图 可知,浸在液体中的物体所受浮力大小跟液体密度有关。
2
无关
甲、丁、戊
中档题
9.(物理学与社会发展)我国近年来在科学技术领域取得了辉煌的成就。下列物体没有受到浮力的是( )
A.在海水中下潜的“奋斗者”号深潜器
B.在海面上航行的“福建舰”航母
C.在空中飞行的“祥云”载人飞艇
D.在太空中遨游的“天宫”空间站
D
10.将同一长方体分别水平与竖直放置在水中,长方体都保持静止。下列说法正确的是( )
A.水对长方体上、下表面的压强差不相等,压力差相等
B.水对长方体上、下表面的压强差不相等,压力差不相等
C.水对长方体上、下表面的压强差相等,压力差不相等
D.水对长方体上、下表面的压强差相等,压力差相等
A
11.在如图所示的大鱼和小鱼的争论中, (选填“大”或“小”)鱼的说法正确。这是因为两条鱼浸没在同种液体中,它们所受到的浮力的大小与 无关。如果在池底有一木桩插入泥中,木桩 .
(选填“受到”或“不受”)池水浮力的作用,原因是 .
。
大
深度
不受
木桩上表面受
到水的压力,而下表面不受水的压力
12.如图所示重20 N的物体用细线浸没在水中,上表面受到水向下的压力为15 N,下表面受到水向上的压力为24 N,则物体受到的浮力大小为 N,方向 ,此时细线对物体的拉力为 N。
9
竖直向上
11
13.小明在“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验中,提出如下猜想。
猜想1:浮力的大小可能与液体的密度有关
猜想2:浮力的大小可能与物体的重力有关
猜想3:浮力的大小可能与物体的形状有关
猜想4:浮力的大小可能与物体排开液体的体积有关
(1)如图甲所示,用手把饮料罐按入水中,越往下压,手会感到越吃力。这个事实可以支持猜想 (选填序号)
4
(2)为了探究猜想1和猜想2,运用了体积相同的A、B、C三个圆柱体进行如图乙所示的实验,A、B、C的重力分别为4 N、4.5 N 和5 N;
①a中物体所受的浮力为 N。
②比较a、b、c的三次实验,可知浮力的大小与物体的重力 (选填“有关”或“无关”)。
③比较a、d、e的三次实验,可得出结论: .
。
1
无关
在排开液体体积一定时,
液体的密度越大,物体所受的浮力越大
(3)为了探究猜想3,小明找来薄铁片、烧杯和水进行实验。实验步骤如下:
步骤一:将铁片放入盛水的烧杯中,铁片下沉至杯底;
步骤二:将铁片弯成“碗状”再放入水中它漂浮在水面上。
由此小明得出浮力的大小与物体的形状有关。你认为小明的结论
(选填“正确”或“不正确”),主要原因是 .
。
不正确
没有控制物
体排开液体的体积相同
素养题
14.如图甲所示在弹簧测力计下挂一圆柱体,从盛水的容器上方某一高度缓慢下降,圆柱体浸没后继续下降,直到圆柱体底面刚要与容器底部接触为止,如图乙所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图像。(g取10 N/kg)
(1)分析图像可知,圆柱体重力是 N。
(2)圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是 N。
(3)分析图像BC段,可得结论:物体在浸没之前,浸入液体的深度越深,受到的浮力越 (选填“大”或“小”)。
(4)分析图像CD段,可得结论: .
。
12
8
物体浸没在液体中后,浮力大小不变(或
大
者说物体浸没在液体中后,物体所受的浮力与物体浸入的深度无关)
