(共34张PPT)
平衡法及阿基米德原理的综合运用
1.当物体处于三力平衡时,可由平衡条件或阿基米德原理求浮力。
2.当物体漂浮时,可由平衡条件 或阿基米德原理求浮力,
物体的密度 。
(一)平衡法求浮力
如图所示,质量为、体积为 的木块在绳子
拉力的作用下浸没于水中,处于静止状态。不计绳重, 取
,求:
(1)此时木块受到的浮力。
解:木块浸没在水中,则木块受到的浮力
。
答:木块受到的浮力是 ;
(2)木块所受的重力。
解:木块受到的重力
。
答:木块所受的重力是 ;
(3)绳子的拉力 。
解:木块静止,受到竖直向下的重力、竖直向下的拉力和竖直向上的浮
力,所以拉力的大小为
。
答:绳子的拉力为 。
(二)平衡法求密度
如图所示,将边长是 的实心正方体木块
(密度比水小且不吸水),轻轻地放入装满水的烧杯
中,待木块静止时,从杯中溢出了的水。求:
取
(1)木块受到的浮力。
解:从杯中溢出了的水,即 ,
木块排开水所受的重力 ,
由阿基米德原理可知,木块受到的浮力 。
答:木块受到的浮力是 。
(2)木块的密度。
解:木块排开水的体积 ,
木块的体积 ,
因为 ,所以木块在水中静止时处于漂浮状态,因为漂浮时,
受到的浮力等于重力,
则 ,
木块的质量 ,
木块的密度 。
答:木块的密度是 。
利用浮力测密度
(一)计算在水中下沉的固体的密度
根据阿基米德原理测物体的密度:物体浸没在液体中,
,根据阿基米德原理得,由 得
,根据密度公式 可求物体的密度。
如图甲所示,在弹簧测力计下悬挂一个金属零件,示数
是,当把零件浸没在密度为 的油中时
(如图乙所示),弹簧测力计的示数是,取 。
求:
(1)金属零件所受的浮力。
解:金属零件所受的浮力 。
答:金属零件所受的浮力为 ;
(2)金属零件的体积。
解:因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,所以,
由 可得,金属零件的体积
。
答:金属零件的体积为 ;
(3)金属零件的密度。
解:由可得,金属零件的质量 ,
金属零件的密度 。
答:金属零件的密度为 。
(二) 结合图像计算物体的密度
分析图像时,要做到五看:看坐标、看起点、看转折点、看终点、看特征。
(1)看坐标:即看清横、纵坐标所表示的具体意义(代表什么物理量)。
(2)看起点、转折点和终点:要分析这些点对应的具体物理情景。
(3)看特征:分析图像的走势和变化的特征,找出横、纵坐标代表的物
理量之间的定性或定量关系。例如:
如图甲所示,将圆柱体缓慢向下放,直至将
圆柱体全部浸入水中,整个过程中弹簧测力计示
数与圆柱体下降高度 变化关系的图像如图乙所
示,, 。求:
(1)圆柱体的质量。
解:由图乙可知,当时,弹簧测力计示数为 ,此时圆柱体处于
空气中,根据二力平衡条件可知,圆柱体所受的重力 ;
由可知,圆柱体的质量为 。
答:圆柱体的质量是 ;
(2)圆柱体受到的最大浮力。
解:图乙中深度为 时,圆柱体完全浸入水中,排开水的体积不
再改变,受到的浮力不再改变,此时圆柱体受到的拉力 ,则圆柱
体受到的最大浮力 。
答:圆柱体受到的最大浮力是 ;
(3)圆柱体的体积。
解:圆柱体完全浸没时,排开水的体积等于其自身的体积,由
可知,
圆柱体的体积 。
答:圆柱体的体积是 ;
(4)圆柱体的密度。
解:圆柱体的密度为 。
答:圆柱体的密度是 。
如图甲所示,物体挂在弹簧测力计下
端且浸没在水中,在将物体缓慢拉出水面
的过程中,弹簧测力计示数 随物体上升
距离 的变化情况如图乙所示。求:
,取
(1)物体浸没时所受的浮力。
解:由图乙可知,物体所受的重力 ,
物体浸没时弹簧测力计的示数 ,则物体浸没时所受的浮力
。
答:物体浸没时所受的浮力为 ;
(2)物体的密度。
解:因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,所以,由
可得物体的体积
,
由可得物体的质量 ,
则物体的密度 。
答:物体的密度为 。
(三)测量液体的密度
将固体挂在测力计下,在空气中测得重力 ,再将物体浸没在水中,
测力计示数为 ,最后将固体浸没在待测液体中,测力计示数为,
待测液体的密度 。
(1)该零件浸没在水中时受到的浮力 。
解:该零件浸没在水中时受到的浮力
。
答:该零件浸没在水中时受到的浮力为 ;
在弹簧测力计下悬挂一个金属零件,弹簧测力
计的示数是 。当把零件浸没在水中时,弹簧测
力计的示数是 。现把该零件浸没在另一种液体
中时,弹簧测力计的示数是,求:
取
(2)该金属零件的密度 。
解:该金属零件的质量 ,
由于零件浸没水中,该金属零件的体积
,
则密度 。
答:该金属零件的密度 为 ;
(3)另一种液体的密度 。
解:该零件浸没在另一种液体中时受到的浮力
,
则另一种液体的密度 。
答:另一种液体的密度为 。
1.将物块A竖直挂在弹簧测力计下,在空气中静止时弹簧测力计的示数 。将物块A的一部分浸在水中(物块A不与容器接触),静止时弹簧测力计的示数 ,如图所示。已知
,取 。
(1)画出图中物块A的受力示意图。
解:见右图
(2)求图中所示状态物块A受到的浮力 。
解:依题意得,物块A所受的重力 ,
物块A在水中的拉力 ,
则物块A受到的浮力为 。
答:图中所示状态物块A受到的浮力为 ;
(3)求物块A浸在水中的体积 。
解:由 得,物块A排开水的体积
,
所以物块A浸在水中的体积 。
答:物块A浸在水中的体积为 。
2.下表为硫酸的密度与硫酸溶液中溶质质量分数的对照表 。
密度 1.0 1 1.0 7 1.1 4 1.2 2 1.3 0 1.4 0 1.5 0 1.6 1 1.7 3 1.8 1 1.8
4
质量分数
现有一物块A,其体积为,密度为 ,一容器中
盛有某硫酸溶液 ,将物块A放入该溶液中静止后如图所示,
此时物块A有的体积露出液面。取
(1)求物块A静止时受到的浮力大小。
解:由 可得,A的质量为
,
A所受的重力为 ,
因为物体A漂浮,所以受到的浮力等于重力,即 。
答:物块A静止时受到的浮力为 ;
(2)该硫酸溶液的溶质质量分数是多少?
解:因为物体A漂浮,且物体A有 的体积露出液面,则物体淹没的体积
占总体积的 ,
由可得 ,则
,
查表可知该硫酸溶液的溶质质量分数是 。
答:该硫酸溶液的溶质质量分数是 。
3.某市跨海大桥建设过程中,要向海
中沉放大量的施工构件,假设一正方
体构件在空中被缓缓吊入海水中如图
甲所示,从刚接触水面到沉入过程中,
其下表面到水面的距离 逐渐增大,随
着的增大,正方体构件所受浮力、钢绳拉力 的变化如图乙所示。
(海水的密度,取 )
(1)图乙中能反映钢绳拉力随 变化的图线是①还是②?
解:①
答:图乙中能反映钢绳拉力随 变
化的图线是①;
(2)构件的体积为多少?
解:从乙图中可以看出,当构件刚好浸
没时下表面到水面的距离为 ,
则构件边长为 ,构件的体积为
。
答:构件的体积为 ;
(3)构件所受的最大浮力为多少?
解:构件所受的最大浮力
。
答:构件所受的最大浮力为 ;
(4)构件的密度为多少?
解:由图乙可知,构件全部浸入水中,拉力是 ,
构件所受的重力 ,
构件的密度为 。
答:构件的密度为 。(共23张PPT)
能运用物体的浮沉条件说明生产生活中的有关现象。
1
课前预习
2
课堂导学
3
随堂检测
1.由静止释放的物体如何运动,取决于它所受力的______。要分析浸没
在液体中的物体向哪个方向运动,需要分析它所受力的______的方向。
2.浸没在液体中的物体,受到两个力:竖直向下的____力和竖直向上的
____力。当浮力大于重力时,合力方向向____,物体______;当浮力等
于重力时,物体受力平衡,可以______在液体内任何地方;当浮力小于
重力时,合力方向向____,物体______。
合力
合力
重
浮
上
上浮
悬浮
下
下沉
3.浸没在液体中的物体由静止释放,如果它的密度小于液体的密度,物
体______;如果它的密度等于液体的密度,物体可以______在液体内任
何地方;如果它的密度大于液体的密度,物体______。
上浮
悬浮
下沉
物体的浮沉条件
1.图1是物体浸没在液体中时的受力情况。通过受力分析可知:
(1)当 时,物体受到非平衡力的作用,物体______,最终会露
出液面一部分体积,漂浮在液面上(处于静止状态),如图2所示,则漂
浮时:___ 。
上浮
(2)当 时,这两个力平衡,物体保持原来的静止状态,会悬浮
在原来的位置,如图3所示。
(3)当 时,物体受到非平衡力的作用,物体______,最终沉在
底部,并受底部的支持力,如图4所示,则沉到底部时:___ 。
下沉
2.当物体浸没在液体中时,,而物体所受的重力 可表示为
,排开液体所受的重力可表示为 ,则:
(1)当时,即,可得出____ ____时,物体
上浮,最终漂浮在液面上。
(2)当时,即,可得出____ ____时,物体悬
浮在液体中。
(3)当时,即,可得出____ ____时,物体
下沉,最终沉在底部。
结论:物体的浮沉条件是:浸没在液体中的物体,
(1)若或,物体______,静止时______,___ 。
(2)若或 ,物体______。
(3)若或 ,物体______。
上浮
漂浮
悬浮
下沉
3.思考讨论:新鲜的鸡蛋在清水中会下沉,为什么?怎样才能让它浮起来?
_______________________________________________________________
_____________
因为,所以新鲜的鸡蛋在清水中会下沉。若想让它浮起来,可向水中加盐。
(物理学与日常生活) 周末,小明帮妈妈洗菜时发现,放在盆中
的茄子浮在水面,而西红柿却沉在水底,如图所示。他对此现象作出的
分析正确的是( )
B
A.茄子受到的浮力大于它自身的重力
B.茄子受到的浮力等于它排开的水所受的重力
C.西红柿受到的浮力大于它自身的重力
D.茄子的密度大于西红柿的密度
物体的浮沉 情况 上浮 (运动) 漂浮 (静止) 悬浮 (静止) 下沉 (运动) 沉底
(静止)
图示 ___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________
受力情况
与 的 关系
浮沉条件的综合应用
1.根据浮沉状态比较浮力的大小
漂浮:___,悬浮:___,沉底:___ 。
例2图
甲、乙、丙三个完全相同的小球,分别
投入三种不同的液体中,静止后,甲漂浮、
乙悬浮、丙沉底,如图所示,它们所受浮力
分别是、、 ,则其大小关系是( )
A
A. B.
C. D.
三个体积相同而材料不同的小球A、B、C在水中静止时的情况如图所
示,若它们受到的重力和浮力分别为、、和、、 ,则下列
判断正确的是( )
D
例3图
A. B.
C. D.
1.相同的物体投入不同的液体中,根据浮沉条件可得出 与 的大小
关系。
2.不同物体投入同种液体中,根据,可以通过比较 来比
较 的大小。
甲、乙、丙三个实心小球体积相同,
静止时如图所示,三个小球密度从大到小
的顺序是______________。
例4图
2.根据浮沉状态比较密度的大小
同种液体中的不同物体,与液体密度对比;同一物体放在不同液体,与
物体密度比较。
漂浮:___,悬浮:___,沉底:___ 。
例5图
将一个重为 的小球先后放入甲、乙两杯液体中,小
球在两杯液体中静止时所处的状态如图所示。若甲杯液
体的密度为,乙杯液体的密度为 ,下列判断正确的
是( )
B
A. B. C. D.无法确定
1.不同物体投入同种液体,可以分别比较与 的关系来比较物体
的密度大小。
2.同一物体投入不同液体,根据浮沉状态直接比较 的大小。
3.判断物体的浮沉状态
将体积为、重为 的苹果投入足够深的水中静止时,
下列描述正确的是( )
C
A.苹果漂浮,浮力为 B.苹果悬浮,浮力为
C.苹果漂浮,浮力为 D.苹果沉底,浮力为
1.假定物体浸没,通过与 比较,进而得出浮沉状态。
2.通过物体的密度与 比较,进而得出浮沉状态。
1.(科学思维) 将同一枚新鲜的鸡蛋分别浸入盛有水和浓盐水的容器
中,静置一会儿,出现如图所示的现象。则( )
D
A.鸡蛋在水中受到的浮力大
B.鸡蛋在水和浓盐水中受到的浮力一样大
C.鸡蛋的密度小于水的密度
D.鸡蛋的密度等于浓盐水的密度
2.在传统农耕文化中,劳动人民一般采用“盐水选种”的方法挑选种子,
下列说法正确的是( )
C
第2题图
A.种子上浮过程中盐水对种子的压强变大
B.漂浮的种子受到的浮力大于自身重力
C.下沉的种子密度比盐水的密度大
D.沉底的种子只受到重力和支持力
第3题图
3.泡茶时可以欣赏到茶叶在水中浮沉“起舞”。如图所示,冲
泡茶叶时,部分茶叶表面附着气泡使其排开水的体积增大,由
于受到的浮力大于重力而______;茶叶充分吸水后由于其密度
______水的密度而下沉。
上浮
大于
4.一个苹果的质量为,体积为 ,用手将其浸没在水中
时,苹果受到的浮力是____ ,松手后苹果将______(选填“上浮”
“下沉”或“悬浮”),再次静止时苹果受到的浮力大小是____ 。
,取
1.5
下沉
1.5
5.一个木块的体积为,密度为 。把它浸没在水
中后由静止释放,这个木块为什么不能悬浮在水中 木块最终漂浮在水面
上时,浸在水中的体积是多少 取
解:木块所受的重力为
,
根据阿基米德原理,木块浸没在水中时排开水的体积等于木块体积,则
受到的浮力为
,
则 ,根据物体的沉浮条件,木块松手后漂浮在水面上,不能悬浮
在水中,此时的浮力为 ,
木块静止时,浸在水中的体积
。
答:浸在水中的体积是 。(共23张PPT)
1.通过实验,认识浮力。
2.探究并了解浮力大小与哪些因素有关。
1
课前预习
2
课堂导学
3
随堂检测
第1节 浮力
1.浸在液体中的物体受到向____的力,这个力叫作浮力。
2.物体完全处在液面下方的状态,称为______。
3.沉底在液体中的物体______(选填“受到”或“不受”)浮力。
4.浸没在液体中的物体,其上、下表面受到液体对它的压力______,这
就是浮力产生的原因。
5.实验结果表明,物体在液体中所受浮力的大小,与它_______________
___有关,与____________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____。
上
浸没
受到
不同
浸在液体中的体积
液体的密度
大
浮力
图1
1.观察并讨论问题。
(1)如图1甲所示,乒乓球漂在水面上,分析乒乓
球的受力情况。
(2)如图1乙所示,将乒乓球用细线固定在烧杯底,并加入适量的水,
并将烧杯由乙位置变换到丙位置,观察乒乓的拉力方向。
结论:浸在液体中的物体受到浮力的作用,且浮力的方向是竖直向____的。
上
结果:金属块浸没在水中时,测力计拉力___ 。
这说明金属块在水中也受到竖直向____的力,这个力
就是______。
思考:该物体所受浮力的大小是多少? ________(称重法)。
(3)如图2,用弹簧测力计分别测量金属块在空气中所受的重
力 与完全浸没在水中时受到的拉力 。
图2
上
浮力
如图所示,乒乓球漂浮在水面上,请画出乒乓球受到的重力 和浮
力 的示意图。
例1图
小陆同学利用称重法探究金属块在液体中所受浮力大小,测量过程
及示数如图所示,则金属块所受的重力为____ ,金属块在液体中受到
的浮力大小为___ 。
4.8
2
例2图
图3
2.浮力产生的原因。
(1)阅读课本第 页的内容,讨论浮力产生的原因。
如图3,假设在一个装满水的容器中有一个底面积 的长方
体,上表面距离水面,下表面距离水面 ,请完成以下
分析:
①左右表面和前后表面的深度______,受到压强______,受到压力_____,
可以相互抵消。
②上表面受到液体压强为 ______,方向向____;下表面受到液体压
强为 ______,方向向____。
相等
相等
相等
下
上
③上表面受到液体向____的压力为 _______,下表面受到液体向____
的压力为 _______。
结论:物体上、下表面的压力不相等,这个压力差是浮力产生的原因,
________。
下
上
图3
图4
(2)思考:浸入液体的物体一定受到浮力吗?
演示:如图4,把一只乒乓球放在瓶内
(瓶颈的截面直径略小于乒乓球的直径),打开
瓶盖,从上面倒入水,观察到有水从乒乓球与瓶
颈之间的缝隙中流出,但乒乓球______
不会
会
结论:物体下表面没有液体(或与底部密合)时,物体______(选填
“受到”或“不受”)浮力,如立在河床上的桥墩、陷在河泥里的脚。
不受
(选填“会”或“不会”)上浮;盖上瓶盖,当乒乓球下方充满水时,
乒乓球____(选填“会” 或“不会”)上浮。
如右图所示,洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头,则水堵
头( )
C
A.没有受到水的压力,但受到水的浮力
B.没有受到水的压力,也没有受到水的浮力
C.受到水的压力,没有受到水的浮力
D.受到水的压力,也受到水的浮力
一个浸没在水中的正方体物块,其下表面受到水对它向上的压力
,上表面受到水对它向下的压力 ,则正方体在水中受到的浮力
大小和方向为( )
B
A.,竖直向上 B. ,竖直向上
C. ,竖直向下 D.无法判断
决定浮力大小的因素
1.阅读课本第 页的内容,讨论决定浮力大小的影响因素。
2.实验器材:弹簧测力计、水、盐水、烧杯、一定质量的物体等。
(1)探究1:浮力的大小是否与物体浸在液体中的体积有关。
此时要保证液体的______不变,当物体浸在液体中的体积逐渐增大时,
弹簧测力计的示数会______,说明物体受到的浮力______。图中的_____
与①对比,可以说明物体所受浮力的大小与物体浸在液体中的体积
______(选填“有关”或“无关”)。
密度
减小
增大
②③
有关
(2)探究2:浮力的大小是否与物体浸没的深度有关。
此时要保证物体浸入液体的______和液体的______不变,把弹簧测力计
下悬挂的物体浸没在同一种液体中,并分别停在液体的不同______,观
察弹簧测力计的示数变化。图中的______与①对比,可以说明物体所受
浮力的大小与物体浸没的深度______(选填“有关”或“无关”)。
体积
密度
深度
③④
无关
(3)探究3:浮力的大小是否与液体的密度有关。
此时要保证物体浸入液体的______和所处的______相同,当物体浸在不
同液体中时,弹簧测力计所减小的示数不同,说明物体受到的浮力_____。
图中的______与①对比,可以说明物体所受浮力的大小与液体的密度
______(选填“有关”或“无关”)。
体积
深度
不同
④⑤
有关
在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,某同学用弹簧测
力计、圆柱体、两个装有适量水和盐水的同样的烧杯,对浸在液体中的
圆柱体所受的浮力进行了探究,实验装置和每次实验中弹簧测力计的示
数如图所示,请按要求回答下列问题。
(1)分析图甲、乙、丙可知,浮力的大小与____________________有关。
(2)由____________三个实验图可知,浮力大小与物体浸没在液体中的
深度无关。
(3)由图中数据可知,圆柱体全部浸没在水中时的浮力为___ 。
(4)由甲、丁、戊三个实验图可知,浮力大小与_____________有关。
物体浸入液体的体积
甲、丙、丁
2
液体的密度
(5)下图中能正确反映弹簧测力计示数和圆柱体下表面到水面距离
关系的图像是___(选填字母)。
A
A. B. C. D.
1.物体在液体中所受浮力的大小,与物体浸入液体的体积有关,与
液体的密度有关;采用控制变量法。
2.图像分析注意纵轴的意义。
1.将鸡蛋浸入装有盐水的杯子中,鸡蛋所受浮力的施力物体是( )
D
A.地球 B.鸡蛋 C.杯子 D.盐水
2.一木制象棋放入水中后漂浮在水面上,若将它的底部磨平后,按压到
装水容器底部,使象棋底部与容器底部紧密接触,使它底部无水,松手
后象棋静止在容器底部,如图所示。产生这一现象的主要原因是( )
D
第2题图
A.木制象棋受到的浮力大小小于重力
B.木制象棋受到的浮力大小等于重力
C.木制象棋受到的浮力大小大于重力
D.木制象棋不受浮力作用
第3题图
3.小花在家探究鸡蛋受到的浮力大小与哪些因
素有关,如图所示,请仔细观察图示并回答下
列问题。
(1)甲图中弹簧测力计所对应的拉力大小等于
物体所受的______大小,从甲、乙两图可知,
鸡蛋在水中受到的浮力大小是____ 。
重力
0.5
(2)根据乙、丙两实验,他得出鸡蛋受到的浮力大小与液体的密度有关,
你认为对吗?______,理由是__________________________________。
不对
没有控制鸡蛋浸在液体中的体积相等(共12张PPT)
知道物体的浮沉条件,了解微型密度计的制作。
项目提出
图1 测量酒精的
密度
消毒酒精的密度约为 。用密度
计测量酒精的密度,是一种初步判断酒精是否合格的
简单方法。不过常用的密度计体积较大,很难放入小
瓶酒精中进行测量(图1)。
如果能设计和制作一个微型密度计,测量时只要
把微型密度计放入小瓶中,就能方便、快速地判断其
是否合格。
项目分析:要制作一个微型密度计,需要完成以下任务。
1.设计一个能放入小瓶中,并能用来判断酒精是否合格的微型密度计。
2.按照设计要求,完成微型密度计的制作。
项目实施
1.了解密度计的工作原理
(1)浮力原理:微型密度计的制作基于阿基米德原理,即浸入液体中的
物体都会受到一个向____的浮力,该浮力等于它所排开的液体所受的
______。密度计通过在不同密度的液体中______(选填“漂浮”或“悬
浮”),利用浮力来指示液体的密度。
上
重力
漂浮
(2)密度与体积关系:在浮力相等的情况下,液体的密度越大,密度计
排开液体的体积就越____,从而导致密度计浸入液体的深度也越____。
反之,液体密度越小,密度计浸入液体的深度就越大。
小
小
2.设计微型密度计
(1)设计的基本思路
密度计漂浮,所受浮力的大小______它所受的重力,浮力的大小决定了
排开酒精的体积,吸管的直径影响了液面在吸管上位置的变化。看来,
要设计符合要求的密度计,应该着重考虑两个因素:一个是密度计的质
量,另一个是标度杆的直径。
等于
(2)估算密度计的质量
对于的小瓶酒精来说,若微型密度计测量时排开 的酒精,
一般不会导致酒精的溢出。酒精的质量为 左右,因此我们设
计的微型密度计的质量也应为___ 左右。
1
图2
(3)估算标度杆的直径
可以认为消毒酒精的密度为 是合
格的,如图2所示,若密度计漂浮在 的酒精中,
液面位于标度杆的位置;漂浮在 的酒精中,液
面位于标度杆的位置,则测量时液面位于、 之间的酒精都是
合格的。、 间的长度过小,不便于观察者分辨。为此,可设
定、间的长度不小于 。这样,根据圆柱体的体积公式,就可以
计算标度杆的横截面积和直径了。通过估算,可以知道标度杆的横截面
积约为,直径约为 。
图3
(4)设计微型密度计的结构
为了使微型密度计能在酒精中竖直漂浮,需要在标杆下部
增加配重(如缠上一些铜丝),但增加了配重的标度杆放
在酒精中会下沉,因此还要在标度杆上固定一个浮子来增
大浮力。这样,微型密度计由标度杆、浮子、配重三部分
组成(如图3)。
3.制作微型密度计
(1)材料: 小泡沫塑料球,棉签塑料杆,铜丝。
(2)制成成品:
①组装器材; ②调节配重; ③标记刻度。
注意:
(1)把这个密度计放在____中调节配重。改变铜丝的长度,使密度计在
水中漂浮时浮子浸没在水中,水面上方露出一截塑料杆。
(2)把调好配重的微型密度计放入标准消毒酒精中。待微型密度计静止
时,依据液面的位置在标度杆上做一个记号,最后用 宽的彩色胶布
中心对着记号贴在塑料杆上。
水
展示交流
1.老师准备了若干瓶密度不同的酒精,请用自制的微型密度计测量这些
酒精,判断哪瓶酒精的密度符合消毒酒精的要求,哪瓶密度偏大,哪瓶
密度偏小。你的测量结果与老师公布的结论相同吗
2.如果你的测量结果与老师公布的结论不同,请分析产生误差的原因。
3.如果你的测量结果与老师公布的结论相同,说说你的体会。(共17张PPT)
浮力和压强的综合
1.浮力计算: ;液体压强的计算: 。
2.物体漂浮时,;物体下表面受到的液体压强 。
例1图
我国自主研发建造的最大油轮“凯桂”号,
设计最大吃水深度约为 ,最大排水量达到
,则满载时船底受到的海水压强约为
________,船受到的浮力约为__________ 。
当船卸完石油后,受到的浮力将______(选填
“变大” “不变”或“变小”)。
变小
水平桌面上的甲、乙、丙三个完全相同的容器内装有不同的液体,
将三个完全相同的长方体分别放入容器内的液体中,静止时的位置如图
所示,三个容器中的液面相平,则正确的是 ( )
C
例2图
A.长方体受到的浮力:
B.液体对容器底的压强:
C.长方体下表面受到液体的压力:
D.容器对桌面的压力:
用弹簧测力计挂着一个长方体金属
块,沿竖直方向缓慢浸入盛有适量水的
圆柱形平底薄壁容器中,直至完全浸没
(水未溢出),如图甲所示。通过实验
得出金属块下表面浸入水中的深度 与
其排开水的体积 的关系,如图乙所示。
已知金属块的质量为 ,容器的底面积与金属块的底面积之比为
,,取 。
(1)金属块的下表面浸入水中的深度为 时,弹簧测力计的示数是多少?
解:由图乙可知,当时,金属块排开水的体积是 ,
即 ,此时金属块受到的浮力
,
由题意可得,金属块受到的重力
,
弹簧测力计的示数
。
答:弹簧测力计的示数是 ;
(2)金属块刚浸没时,金属块底部受到水的压强是多少?
解:由图乙可知,当 时,金属块刚好浸没,即金属块的高度为
,即 ,此时金属块底部受到水的压强
。
答:金属块底部受到水的压强是 ;
(3)金属块浸没后与金属块浸入之前比较,水对容器底部的压强增加了
多少?
解:金属块的底面积 ,
容器的底面积 ,
增加的压力等于水对金属块的浮力,则
,
则水对容器底部增加的压强 。
答:水对容器底部的压强增加了 。
多力平衡的计算
当物体处于多力平衡时,可用平衡条件或阿基米德原理求浮力。
小安在观看了我国海洋深潜技术相关纪录片后,自制
模拟深潜器,模拟深潜器在海中的运动。如图所示,甲、
乙两物体由一条细线连接且在水中处于静止状态,已知乙
的质量为,体积为 ,求:
,取
(1)乙物体所受到的浮力。
解:乙浸没在水中,排开水的体积与其自身体积相等,
根据阿基米德原理可得,乙物体所受到的浮力为
。
答:乙物体所受到的浮力为 ;
(2)细线对乙物体拉力的大小。
解:乙静止时,受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力以及细线对其向
上的拉力,
由力的平衡条件可得 ,
细线对乙物体拉力的大小为
。
答:细线对乙物体拉力为 。
第1题图
1.如图所示,一个棱长为 的正方体竖直悬浮在某液体中,
上表面受到液体的压力为,下表面受到液体的压力 为
,取 。下列说法错误的是( )
C
A.正方体受到的浮力为
B.液体的密度为
C.正方体上表面到液面的距离为
D.液体对正方体下表面的压强为
2.水平桌面上两个完全相同的烧杯中分别盛有甲、乙两种液体,将两个
完全相同的实心小球A、B分别放入两烧杯中,当两球静止时,两液面高
度相同,两球所处的位置如图所示,A球密度与甲液体密度关系为 ___
,B球密度与乙液体密度关系为___ ,两种液体对烧杯底部的压
强的大小关系为___(均选填“ ” “”或“ ”)。
第2题图
第3题图
3.小阳同学分别在底端封闭的两支相同吸管中装入不同质量的
细沙,制成了A、B两支不同的简易密度计,放入同一盛有水的
烧杯中,密度计静止后如图所示。从观察到的现象可以判断:
两只密度计所受浮力___,两密度计底部所受水的压强
___。(均选填“ ”“”或“ ”)
4.浸没在水中的正方体铁块边长为 ,下表面受到水向上的压强为
,压力是____。上表面受到水的压强是_______ ,压力是
____。铁块受到的浮力是____。取 ,
40
3 000
30
10
5.如图所示,一圆柱形容器,里面装入足量水。把体积为
、密度为 的木块投入水中,当
最后静止时,水深,且水未溢出杯外。
取
(1)木块所受的重力是多少?
解:木块所受的重力
。
答:木块所受的重力是 ;
(2)水对容器底的压强是多少?
解:已知深度 ,水对容器底的压强
。
答:水对容器底的压强是 ;
(3)若用力把木块刚好全部压入水中,此时木块所受的浮力是多少?
解:若用力把木块刚好全部压入水中, ,此时
木块受的浮力
。
答:此时木块所受的浮力是 。(共23张PPT)
1
课前预习
2
课堂导学
3
随堂检测
1.轮船的大小通常用________来表示。排水量就是轮船装满货物时排开
水的______。
2.潜水艇两侧有水舱,向水舱中充水时,潜水艇______(选填“变重”
或“变轻”),逐渐潜入水中;当水舱充水后潜水艇重等于同体积的水
重时,它可以______在水中;当用压缩空气将水舱里的水排出一部分时,
潜水艇______(选填“变重”或“变轻”),从而上浮。
排水量
质量
变重
悬浮
变轻
3.如果气球里充的是密度______(选填“大于”或“小于”)空气的气
体,那么气球就可以飘在空中。
4.密度计是可以直接读出液体密度的仪器。它______在液体中,密度计
下方装着金属颗粒作为配重,使密度计漂浮时能保持______姿态。
小于
漂浮
竖直
轮船
1.阅读第 页“轮船”的内容,完成填空。
(1)如今的轮船都是用钢铁做成的,钢铁的密度比水大得多,但轮船却
没有沉入水底,那是因为轮船采用______的办法,增大_______________
_____,从而增大了浮力。
空心
物体排开液体的体积
(2)排水量:轮船______时,排开水的______。因为轮船______,所以
。又因为 (阿基米德原理),所以
_____。
满载
质量
漂浮
2.思考讨论:同一艘轮船从河流驶入海里的过程中,轮船所受的重力、
轮船受到的浮力、轮船的排水量、轮船排开液体的体积、船身在水中
的深浅如何变化?
点拨:轮船所受的重力______,轮船受到的浮力______,轮船的排水量
______,根据,因为 ,所以轮船排开液体的体积
______,船身将______(选填“上浮”“下沉”或“不变”)。
不变
不变
不变
变小
上浮
母满载时受到的浮力为___________ ;当舰载机离开航母执行任务时,
航母受到的浮力将______(选填“变大”“变小”或 “不变”)。若
该航母从海水驶入江水中,它应该__________(选填“上浮一些”或
“下沉一些”)。取
如图所示,我国航母静止在水面上时,
其受到的浮力______(选填“大于”“等
于”或“小于”)重力;已知航母吃水深
度为,满载排水量为 ,则航
等于
变小
下沉一些
轮船始终漂浮,浮力始终等于重力,只有轮船重力发生变化时,浮力
才会跟着变化。轮船在航行于不同密度的水域时,浮力不变,其排开
液体的体积与液体的密度成反比。
潜水艇、气球和飞艇
1.阅读第75页“潜水艇”的内容,了解潜水艇的工作原理。
(1)当潜水艇所受的重力等于浮力时,潜水艇悬浮在水中,在潜水艇
未露出水面时,排开水的体积不变,所以浮力______。
不变
(2)向水舱中充水,潜水艇所受的重力变大,当重力大于浮力时,潜水
艇______。
(3)排出水舱中的水,潜水艇所受的重力变小,当所受的重力小于浮
力时,潜水艇______。
即潜水艇通过改变__________实现上浮或下潜。
下潜
上浮
自身重力
右图为同一艘潜水艇在水中上浮和下潜时的情景,其中潜水艇正在
水中上浮的是____(选填“甲”或“乙”)图。潜水艇所处图甲、乙所
示情景的位置时,潜水艇所受的浮力分别为、,则___(选填
“ ”“”或“ ”)。
甲
潜水艇浸没水中时,排开水的体积不变,所受的浮力不变。它是通过
注排水来改变其自身重力,从而改变其浮力与自身重力的关系,实现
浮沉,当注水时,可以下潜;当排水时,可以上浮。
2.阅读第75页“气球和飞艇”,完成填空。
气球里充的是密度______空气的气体,利用______升空。热气球充的是
________。飞艇充的是____________。
小于
浮力
热空气
氦气或氢气
如图,一飞艇充入气体后的质量是 ,体积为
,取 ,下列关
于飞艇的说法不正确的是( )
D
A.用不会爆炸的氦气代替氢气做成的飞艇造价低廉、安全
B.飞艇的原理是充密度小于空气的气体,可以漂在空中
C.该飞艇悬浮在空中时装入货物为
D.飞艇所受的浮力为
1.飞艇通过充入密度小于空气的气体(一般是氦气),从而减小自身
重力。
2.热气球是通过加热球囊内空气来排出部分空气,从而减小自身重力。
密度计
阅读第76页 “密度计”,完成填空。
(1)密度计是用来测量__________的仪器。
(2)密度计的原理:在测量液体的密度时,密度计______在液体中,这
时它所受的浮力______它所受的重力。液体的密度越大,排开液体的体
积就越____,密度计露出液面的体积就越____。
液体密度
漂浮
等于
小
大
右图是用同一支密度计测量甲、乙两种液体密度时的情景,相同的
两烧杯中液面相平,下列说法正确的是( )
D
A.密度计上的刻度值上大下小
B.甲液体的密度比乙液体的密度大
C.甲图密度计受到的浮力比乙大
D.甲液体的密度比乙液体的密度小
密度计始终漂浮,浮力始终等于重力,其排开液体的体积越大,液体密
度越小,即露出液面体积越小,液体密度越小;密度计刻度值上小下大。
1.(物理观念) 浮力知识在生活中有非常多的应用,以下不属于浮力
应用的是( )
B
A.热气球 B.飞机 C.潜水艇 D.轮船
2.“青岛号”导弹驱逐舰从海洋驶入长江时,受到的浮力和吃水深度的
变化是,忽略驱逐舰自重的变化 ( )
B
A.浮力变大 B.浮力不变 C.吃水深度变小 D.吃水深度不变
3.一艘满载时质量为 的轮船在河水中航行,满载时船所受的浮力
是________。当这艘轮船卸下 货物后,船身会______(选填“上
浮”“下降”或“不变”),此时它的排水量______(选填“变大”
“变小”或“不变”)。取
上浮
变小
4.下列说法正确的是( )
C
A.潜水艇是通过改变自身所受浮力的大小实现在水中上浮或下潜的
B.热气球停在空中静止不动时,球内空气的密度与球外空气的密度一样大
C.飞艇里充的是密度小于空气的氢气或氦气
D.民航飞机利用空气浮力而“飞天”
第5题图
5.下图为模拟潜水艇工作原理的装置,潜水艇
模拟装置在水下下潜过程中,试管所受浮力大
小将______(选填“变大” “变小”或“不
变”)。如果想要模拟潜水艇的试管上浮,应
该向________(选填“内压入”或“外抽出”)
不变
内压入
自身重力
空气。由此可见潜水艇是通过改变__________实现上浮和下潜的。
第6题图
6.如图所示的是一种自制简易密度计,它是在木棒的
一端缠绕一些铜丝做成的,用它来测量液体密度时,
应将密度计______(选填“悬浮” “漂浮”或“下
沉”)在被测液体中。现将其先后放入装有不同液体
的甲、乙两个烧杯中(密度分别为和 ),可以判
漂浮
断:___(选填“ ” “”或“ ”,下同),若该密度计两次
测量中排开液体的质量分别为、,则___ 。
第7题图
7.图甲是小明用粗细均匀吸管制成的简易密度计。竖
直漂浮在水中时,水面位于图中处,图中 间距
离为,则处应标为___ ,将该密度计漂浮
在酒精中,所受的浮力______(选填“大于” “小于”
或“等于”)在水中所受的浮力。小华用另一根长度
1
等于
小
相同且较细的吸管制作了等质量的密度计,如图乙,直接将小明的刻度
线和相应密度值标在自己制作的密度计上,若用小华的密度计来测量液
体密度,测量值比真实值偏____。(共20张PPT)
知道阿基米德原理。
1
课前预习
2
课堂导学
3
随堂检测
第2节 阿基米德原理
1.浮力大小的决定因素:____________、______________________。
2.阿基米德发现:物体浸在液体中的体积______物体排开液体的体积。
3.浸在液体中的物体受到向____的浮力,浮力的大小______它排开的液
体所受的重力。这就是著名的阿基米德原理。
4.阿基米德原理不仅适用于液体,也适用于______。
液体的密度
物体浸在液体中的体积
等于
上
等于
气体
阿基米德灵感的启示
阅读第 页“阿基米德灵感的启示”的内容,完成填空。
(1)阿基米德的灵感:物体浸在液体中的体积______物体排开液体的体积。
等于
(2)阿基米德灵感的启示:浮力的大小跟物体排开液体的体积有关、跟
液体的密度有关。物体排开液体的体积越大、液体的密度越大,所受的
浮力就越大。而排开液体的体积与液体密度的乘积就是排开液体的_____,
所以上面的结论又可以说成:物体排开液体的______越大,所受的浮
力越大。又由于物体所受的重力和它的质量是成正比的,由此可以想到:
物体在液体中所受的浮力与它排开液体所受的重力有直接的关系。
质量
质量
浮力的大小
1.阅读第 页“探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系”的实
验,完成填空。
(1)实验目的:探究浮力与排开液体所受的重力 的定量关系。
丙、丁
(2)实验原理:通过________两图可测量浮力 ________;通过_____
___两图可测量排开液体所受的重力 _________;再比较二者的数量
关系。
(3)为了减小误差,顺序应为________________。
甲、乙
丁、甲、乙、丙
(4)进行实验过程:
①用弹簧测力计测量空桶所受的重力 。
②用弹簧测力计测出小圆柱体所受的重力为 。
③溢水杯装满水(液面与溢水口______),并把小桶放置在溢水杯杯口
下方。
④将小圆柱体浸入在水中,此时弹簧测力计的示数为 ,则物体所受的
浮力 _________。
⑤测量小桶与排开水所受的总重力,则排开水所受的重力
_________。
相平
⑥将记录到的数据,填入表格中。
⑦改变小圆柱体浸入水的体积,重复④⑤⑥。
次数 小桶所受 的重力 物体所受 的重力 物体在水 中时弹簧 测力计的 读数 小桶和排开 水所受的总 重力 浮力 排开水所受
的重力
1
2
3
表格略
(5)结论:浸在液体中的物体所受的浮力___(选填“ ”“ ”
或“”)物体排开液体所受的重力 ,这就是著名的阿基米德原理。
注意:(1)实验前,溢水杯必须装满水,否则 偏小。
(2)实验时,物体不需要完全浸没。
(3)如果物体漂浮,也可以进行实验。
(4)阿基米德原理既适用于液体,也适用于气体。
2.阿基米德原理公式推导:__________ ________,由此也可看
出浮力的大小只与____________和________________有关。
3.公式变形:要求物体排开液体的体积 _ ____;要求液体的密度
_ ____。
液体的密度
排开液体的体积
请比较以下浮力的大小
。
(1)同样重的两个实心铜块甲和乙,甲浸没在水中,乙浸没在煤油中,
____受到的浮力大。
(2)同样重的实心铝块和实心铜块,都浸没在煤油中,______受到的浮
力大。
(3)体积完全相同的铜球、铝球,浸没在水中,受到的浮力______
(选填“铜球” “铝球”或“一样”)大。
甲
铝块
一样
有一杯水、一杯盐水和一块重、密度为 的塑料块。
(1)该塑料块浸没在水中时受到多大的浮力
解:由
可得塑料块的体积 ,
塑料块浸没在水中时, ,塑料块受到的浮力
。
答:该塑料块浸没在水中时受到 的浮力;
(2)若该塑料块在某种盐水中是漂浮的,它所受浮力的大小等于它所受
的重力,浸在盐水中的体积是塑料块总体积的 ,则盐水的密度是多
少 取
解:塑料块漂浮时所受浮力的大小等于它所受的重力, ,
由阿基米德原理
可得盐水的密度。
答:盐水的密度是 。
1.如图所示,在研究浮力的大小时,将浮于水面的盆子慢慢向下按,用
力越大,盆子浸入水中的部分越多。根据以上事实,下列猜想最符合研
究目的是( )
C
第1题图
A.用力越大,物体排开水的体积越大
B.液体密度越大,物体所受浮力越大
C.物体排开水越多,所受浮力越大
D.物体的体积越大,所受浮力越大
2.两个相同的烧杯中分别装满了两种不同的液体,把甲、乙两球分别轻
轻放入两杯液体,最后处于上图所示状态。甲、乙排开液体所受的重力
相等,甲、乙所受浮力相比 ( )
C
第2题图
A.甲所受浮力更大 B.乙所受浮力更大
C.甲、乙所受浮力一样大 D.无法比较
第3题图
3.小聪同学在成都游玩“海底世界”时,观察到鱼
嘴里吐出的气泡上升时的情况如上图所示,对气泡
上升过程中受到的浮力和气泡内气体压强分析正确
的是( )
C
A.浮力不变,压强不变 B.浮力变小,压强变小
C.浮力变大,压强变小 D.浮力变大,压强变大
4.在弹簧测力计下悬挂一个金属零件,示数是 。当把零件浸没在密
度为的油中时,弹簧测力计的示数是 ,金属零件的
体积是多少 取
解:金属零件所受的浮力
,
零件浸没油中, ,
根据阿基米德原理得 ,则金属零件的体积
。
答:金属零件的体积是 。
5.某同学用阿基米德原理测量一种未知液体的密度:他把一个铁块用细
绳悬挂在弹簧测力计的挂钩上,铁块在空气中时弹簧测力计的示数是
,把铁块浸没在该液体中时弹簧测力计的示数是 ,该液体的密
度是多少 (铁的密度为,取 )
解:铁块浸没在液体中,排开液体的体积
,
它受到的浮力 ,
根据阿基米德原理 可得液体的密度
。
答:该液体的密度是 。(共15张PPT)
1
知识归纳
2
重点回顾
第十章 章末复习
此时物体上表面受到水的压力是,则物体下表面受到水的压力是
____ ;将物体继续向下移动(未碰到烧杯底),测力计示数______,
受到的浮力大小______。
浮力
小李同学测量物体在水中的浮力的大小,依次
做了如图所示的实验。观察并分别比较图中有关数
据可知:物体所受的重力是___ ,当物体浸没在水
中时,受到的浮力为____ ,方向__________;若
4
0.8
竖直向上
2.8
不变
不变
1.利用称重法可以测物体的浮力 。
2. 。
3.浮力大小与物体浸没液体的深度无关。
阿基米德原理
如图甲所示,长方体金属块在细绳竖直向上的拉力作用下,从水中
开始一直竖直向上匀速直线运动,上升到离水面一定的高度处。图乙是
绳子的拉力随时间变化的图像 , 取
。则:
(1)浸没在水中时,金
属块受到的浮力为___ 。
(2)金属块的体积为
_________ 。
(3)如图丙所示,当该金属块完全浸没在某种液体中时,弹簧测力计的
示数为,则丙图中某液体的密度是__________ 。
2
物体排开液体的体积; 液体密度 。
物体的浮沉条件
两个相同的烧杯中盛有甲、乙两种不同的液体,两个相同的小球在
杯中静止时两杯液面相平,如图所示。则( )
C
A.小球排开液体的质量
B.液体对容器底部的压强
C.液体对小球的浮力
D.液体对容器底部的压力
如图所示,水平桌面上三个完全相同的容器内,装有适量的水,将
A、B、C三个体积相同的正方体分别放入容器内,待正方体静止后,三个
容器内水面高度相同。下列说法正确的是( )
C
A.物体所受浮力
B.三个物体密度
C.容器底部受到水的压力
D.容器对桌面的压强大小关系
1.“一体多液”比较物体的浮力,通常根据物体的状态,比较浮力
与重力的大小得出结果;“多体一液”比较物体的浮力,通常根据
阿基米德原理计算。
2.物体漂浮时,; 物体悬浮时, ;物体沉底时,
。
浮力的应用
下列关于浮力的应用,说法不正确的是( )
A
A.潜水艇靠改变自身重力来实现上浮、下潜,跟水中鱼儿实现浮沉是
一样的原理
B.轮船从海中驶入江河,受到的浮力不变,船身下降
C.热气球和飞艇都是利用内部气体密度小于空气密度,使受到的浮力
大于重力,进而上浮升空
D.密度计在不同液体中受到的浮力相等,越靠下的刻度值越大
潜水艇通过改变自身重力实现上浮或下潜;鱼类通过改变排开水的
体积改变浮力来实现上浮或下潜。
小沙同学用一个弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯(分别
装有一定量的水和煤油),对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究。
探究过程及有关数据如图1所示。
(1)观察图A、B、C、D四个图可得出金属块受到的浮力大小与________
________有关。
(2)分析__________三个图,说明浸在液体中的物体受到的浮力大小与
液体密度有关。
排开液体的体积
A、D、
(3)小沙还想在实验室中用石块按图2验证阿基米德原理。由图可知,
石块浸没在水中受到的浮力____,排开水的重力____ ,发
现 ,造成这种结果的原因可能是___(选填字母)。
A.整个实验过程中,弹簧测力计都没有校零
B.步骤C中,石块浸没后,碰触到溢水杯底部
0.5
0.4
B