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第1节 在流体中运动
第十章 流体的力现象
知识回顾
1、什么是流体？
液体和气体有很强的流动性，统称为流体
2、流体压强的特点
流体不仅对与之接触的物体施加压强，在流体的内部也存在压强
观察下图，思考鸟儿是怎样飞翔的？
1.鸟儿是怎样翱翔的
实验探究：鸟翼的升力
a.用硬纸做一个鸟翼模型（如下图），在其中插一根吸管，穿过吸管将模型套在竖直的铁丝上。
b.用吹风机对着模型吹风，观察气流对鸟翼模型有什么作用。
什么是升力？
就是向上的力，使你上升的力。一般都是说在空气中，向上的力大于向下的力，其合力可以使物体上升。这个力就是升力。
实验结论：
水平的气流，能使鸟翼获得向上的升力。
1891年，奥托·李林达尔就模仿仙鹤翅膀的形状，设计和制造了实用滑翔机，实现了飞行的梦想。
升力是怎样产生的？
早在1738年，伯努利就发现流体压强与流速有关，不仅解开了鸟在天空中翱翔的奥秘，也成为人类打开旅行大门的钥匙。
2.伯努利的发现
探究活动：流体压强与流速的关系
a.取一张小纸条，用力从纸条上方沿纸条吹气，纸条是怎样运动的？
b.向两张纸片中间吹气，会出现什么现象？
这些现象你能得出什么结论？
实验结论：
对于流动的液体和气体，在流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。
伯努利原理
鸟在空中翱翔，空气沿着鸟翼流过，由于鸟翼上凸下凹的特殊造型，使鸟翼上方（凸面）的空气流速比鸟翼下方（凹面）的空气流速大一些，于是鸟翼上方的空气压强小于下方的空气压强，这个压强差就使鸟翼获得了升力；
当升力跟鸟所受的重力相平衡时，鸟便能翱翔在蓝天了。
鸟儿翱翔原理
飞机的机翼就是根据鸟儿翱翔原理设计的。
海洋中的很多动物都是靠水翼在水中自由滑翔、升降的
相信大家都有过这样的经历：步行在雨中，我们会打一把伞,一阵大风吹来，雨伞会被向上吸起来，这是为什么呢？你能不能用今天所学的知识解释这个现象呢？
想一想
2.伯努利的发现：
1.升力：
对于流动的液体和气体，在流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。
水平的气流，能使鸟翼获得向上的升力。
1.赛车尾部气流偏导器的作用，主要是为了让汽车在高速行驶时，对地面的压力更大，提高汽车的抓地性能，能表示偏导器横截面形状的是（ ）
A
B
C
D
Ｂ
2.草原犬鼠是大草原常见的小动物，它挖的洞有多个洞口，一些洞口比较平整，一些洞口由圆锥形土堆围成，这样吹过平整洞口的风运动速度 ，压强 ；吹过隆起洞口的风速度 ，压强 。因此，地面上的风由 的洞口吹向 的洞口，给犬鼠带来了凉风习习，改善了洞内的空气。
大
小
大
小
平整
隆起
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第2节 认识浮力
第十章 流体的力现象
盏盏孔明灯冉冉升起到夜空中，闪烁着耀眼的光芒。孔明灯为何能够升入到空中呢？
帆船为什么能在海面上航行？
其实，除了物体在空气中要受到空气的力，物体在液体中也要受到液体对它的力。
浮力：一切浸在液体或气体中的物体，都受到液
1.什么是浮力
浮力的方向：总是竖直向上
浮力的施力物体：液体（或气体）
浮力的受力物体：浸入液体（或气体）中的物体
体或气体对它竖直向上的力，叫做浮力。
活动：感受浮力
1、将木块、乒乓球按入水中，有什么感觉？
2、将铁球、石块从水中托出，有什么感觉？
3、用线把木块系好，拉入水中，观察线的方向。
实验一：用手把乒乓球按入水中
乒乓球放在水底松手后它将怎样运动？为什么？
松手后乒乓球将向上运动，它受到水对它一个向上的力。
用手把沉在水底的铁块托出，和在空气中托住感觉一样吗？
感觉不一样，在空气中托住铁块比水中要重些，在水中水要给铁块一个向上的力。
实验二：把物块从水中托出
实验三：用线把木块拉入水中
用线把木块拉入水中，你有何感觉？观察线的方向？在水底松手后它将怎样运动？为什么？
观察现象：
物块在水中都受到了一个向上的力，这就是浮力。
2.浮力产生的原因
浸在水中的正方体有4个侧面，2个上、下表面
侧面都在同一深度，侧面均受平衡力作用
上面浅、下面深，上、下表面才存在压力差
浮力就是这样产生的
F向上
F向下
F浮 = F向上 － F向下
根据上述分析，我们得到结论：
F浮= F向上- F向下
浮力是由于液体对物体向上和向下的压力差产生的。
3.测量浮力
讲解：从上面可以看出，物体在液体中弹簧测力计减小的示数就是液体对它的竖直向上的浮力。
这种测浮力的方法叫做实验称重法
1、先把物块挂在弹簧测力计上，读出示数F1 ；
2、把物块浸入水中，再读出弹簧测力计的示数F2 ；
实验探究：测量浮力
G物
F′
实验称重法
先测出物体在空气中的重力G物，然后浸入液体中测出物体在液体中的示重F′ ，两者之差就是液体对物体的浮力。
计算浮力的方法：
沉在水底的铁球有没有受到浮力？
1）阅读P60的讨论交流
2）结论：
只要物体存在上下表面的压力差，液体中的物体就会受到浮力，与它的沉浮无关。
强调1：如果物体下表面不受到液体（气体）向上的力，物体就没有受到液体（气体）的浮力。如：插入水底淤泥中的竹竿、桥墩等。
强调2：如果物体浮在液面上，物体一样要受到浮力，浮力的大小等于物体下表面的压力。即：
F浮=F向上－0N= F向上
1.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力，叫做浮力。
2.浮力产生的原因
由于液体对物体向上和向下的压力差产生的。
3.测量浮力
1.与河底相连的桥墩有没有受到河水的浮力呢？
答：没有，因为桥墩下表面没有水，没有向上的压力。
2.如图所示，AB为可以自由移动的物体，CD为容器里自身凸起的一部分，现往容器里加一些水。则下面说法错误的是（ ）
C
A. A物体一定受到浮力的作用
B. B物体一定受到浮力的作用
C. C物体一定受到浮力的作用
D. D物体一定受到浮力的作用
3.质量相同的铁球和铝球，分别挂在两个相同的弹簧测力计上，将两球同时浸没在水中。若挂铁球的示数变为F1，挂铝球的示数变为F2，则 （ ）
A.F1＞F2 B.F1=F2
C.F1＜F2 D.无法比较
A
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第3节 科学探究：浮力的大小
第十章 流体的力现象
古希腊科学家阿基米德在洗澡时发现，身体越往下浸，从盆中溢出的水越多，感觉身体越轻。由此他想到：物体浸在液体中的体积，不就是物体排开液体的体积吗？
1. 浮力的大小与什么因素有关
猜想1：浮力可能与液体的密度有关
猜想4：浮力可能与物体的体积有关
猜想3：浮力可能与物体浸没在液体的深度有关
猜想2：浮力可能与物体的密度有关
实验探究：影响浮力大小的因素
通过上面的器材我们应用控制变量法研究浮力大小与哪些因素有关
铁块
铁块
铜块
清水
浓盐水
1
2
3
设计实验——猜想1：
结论：浮力的大小跟液体的密度有关
浓盐水
清水
浮力可能与液体的密度有关
设计实验——猜想2：
结论：浮力的大小跟物体的密度无关
清水
清水
浮力可能与物体的密度有关
结论：浮力的大小跟物体浸没液体中的深度无关
设计实验——猜想3：
浮力可能与物体浸没在液体的深度有关
设计实验——猜想4：
结论：浮力的大小跟物体浸在液体中的体积有关
清水
清水
清水
清水
浮力可能与物体的体积有关
分析归纳：
物体所受的浮力可能与
排开液体所受的重力有关
1.浮力随液体密度增大而增大
2.浮力的大小与物体的密度无关
3.浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关
4.浮力随物体浸在液体中的体积（物体排开的液体的体积）增大而增大
2.阿基米德原理
实验探究：浮力大小与排开液体的关系
（2）制定计划与设计实验
①F浮如何测？G排如何测？
②为什么要收集溢出的水？
怎样使收集的水恰为排开的水？
③用什么样的容器接水？如何测排开的水重？
④怎样安排实验顺序最为合理，为什么？
（1）提出问题：F浮与G排有什么关系？
①G物和杯=______N
②F拉=______N； F浮=G物和杯 － F拉= ______N；
③G物、杯和水=______N；
G排 = G物、杯和水－ G物和杯=_____N
比较F浮与G排 ，你发现了什么？
（3）进行实验与收集证据
1.内容：浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力，大小等于它排开液体所受到的重力。
2.数学表达式：F浮=G排
阿基米德原理
4.适用范围：液体和气体
3.用于计算的导出式：
F浮= G排= m排g= r液 gV排
公式法
1．区分：浸没、浸入、浸在、没入；
2. F浮＝r液 gV排 r液——液体的密度；
V排——物体排开的液体的体积；
3. F浮＝ r液 gV排
表明浮力大小只和 r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。
关于阿基米德原理的讨论
对阿基米德原理的理解
（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。
浸没
部分浸入
（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gV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。
阿基米德原理的应用
无论物体是漂浮，悬浮还是沉在水中，它所受的浮力都等于排开的水所受到的重力。
讨论交流：死海之谜
在死海，海水的密度很高。人们可以轻松地在海面仰卧，甚至还可以看书呢！
你知道这是什么道理吗？提出你的解释。和同学交流。
边长为3cm，密度为2×103kg/m3的一个立方体橡皮泥块，浸没在水中，受到的浮力是多少？如果把这块橡皮泥捏成一只小船（如下图），浮在水面，小船所受浮力是多少？(g=10N/kg)
例 题
解：立方体橡皮泥块的体积V=L3=（3cm）3=27cm3=2.7×
10-5m3；
∵橡皮泥浸没在水中，V排=V，
∴受到的浮力是F浮1=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×2.7×10-5m3=0.27N。
如果把这块橡皮泥捏成一只小船，浮在水面，
则根据漂浮的条件：所受的浮力是F浮2=G=mg=ρVg=2×103kg/m3×10N/kg×2.7×10-5m3=0.54N。
1.浮力大小与什么因素有关
2.阿基米德原理
物体所受浮力的大小与液体的密度和物体浸在液体中的体积有关，而与物体的形状、体积、密度、浸没等因素无关。
公式表示： F浮= G排= m排g= r液 gV排
浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力，大小等于它排开液体所受到的重力。
1.下列关于浮力的说法中，正确的是（ ）
A.物体在液体中浸得越深，受到的浮力越大
B.物体的体积越大，受到的浮力越大
C.物体受的重力越小，受到的浮力越大
D.物体排开液体的重力越大，受到的浮力越大
D
先不变后变小
2.乒乓球从水中上浮到水面的过程中，所受浮力大小如何变化？
3.如图所示，A、B两个金属块的体积相等，哪个受到的浮力大？
F浮A< F浮B
4.一个体积为300 cm3 的物体浮在水面上，它的2/3体积露出水面，它受的浮力是 N。（g取10 N/kg）
1
解析：根据阿基米德原理：
F浮＝G排液＝ρ液gV排
据题意V排＝V/3
F浮＝ρ液gV排
＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×10-4 m3=1 N
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第4节 沉与浮
第十章 流体的力现象
观察与思考
思考：浸在水中的物体，有的上浮，有的下沉，为什么？
1.物体的沉浮条件
观察：鸡蛋的沉浮
取一枚新鲜鸡蛋，放在清水中，观察它在水中沉浮的情况。向水中慢慢加些盐，并轻轻搅拌，观察到鸡蛋怎样运动？如果再加些清水，又会发生什么现象？
A
C
B
现象1 下沉
F浮现象2 悬浮
G
F浮
F浮=G
现象3 上浮
F浮>G
结论：
1、物体在液体中的沉浮取决于物体所受的_____力和
_____力的大小。
浮
重
通过改变重力或浮力的大小，可以改变物体的浮沉状态。
2、当F浮＞G 时，物体上浮
当F浮＜G 时，物体下沉
当F浮＝G 时，物体处于悬浮或者漂浮状态
上升
悬浮
鱼鳔的大小变化能使鱼在水中自由沉浮
鱼鳔
V排
F浮
F浮
G
变大
变大
变大
>
鱼鳔
V排
F浮
F浮
适中
适中
适中
=
鱼鳔
V排
F浮
F浮
变小
变小
变小
<
G
G
下沉
抹香鲸靠加热或冷却脑油来控制沉降
乌贼的骨中包含有许多小的充气隔室
鹦鹉螺具有螺旋形的外壳，壳内有很大的充气囊
2.控制沉与浮
潜艇
潜艇是通过水箱改变自身重力（充水或排水）来实现沉浮的。
动手做：做一个潜艇
按下图自制一个潜艇模型，把模型浸在水中，从管中抽气，模型将怎样运动？向管中打气，模型又会怎样？
潜艇的应用
潜艇最早用于军事侦察和袭击，现在也用于深海考察，为开发海洋、获得新资源提供信息。
观光潜艇能让游客欣赏到神秘的海底景观
热气球
热气球是通过加热空气或某些密度比空气小的气体，以获得较大的浮力来升空的。
动手做：做一个热气球
1.取一个大的轻纸袋，用细铁丝编一个简单的小筐，再用几条胶带把小筐挂在纸袋下面，筐里放一团用酒精浸湿的棉花。
2.把热气球拿到室外，点燃酒精棉，热气球就能升起来，你能解释热气球升起来的原因吗？
3.想一想用什么办法能使升起的热气球降回地面？
浮船打捞
浮筒绑在沉船两侧时使整体体积增大，总的浮力增大，排出浮筒中的水，浮筒的重力减小，当浮力大于重力时沉船上浮。
讨论交流：打捞中山舰
中山舰是“浓缩了中国现代史”的一代名舰，其排水量780t，长62.48m，宽8.99m,1938年在长江被日军击中，沉入19m深的长江。
如果由你来组织打捞中山舰，你会怎么做？
1.关于浸在液体里的物体所受的浮力，下列说法中
不正确的是（ ） A．浮力的方向竖直向上
B．浮力的施力物体一定是水 C．浮力的大小与排开液体的质量成正比
D．铁球也能浮在液面上
B
2.用手将一个木球放入水中某一深度后，松开手，木
球上浮，在木球未露出水面的时候，下列说法中正
确的是（ ）
A．木球所受的重力、浮力都不变
B．木球所受的重力不变，浮力变大
C．木球所受的重力、浮力都变小
D．木球所受的重力不变、浮力逐渐变小
A
3.一实心铁球分别浸没水、酒精、水银中，受到浮
力最大的是（ ）
A、水 B、酒精
C、水银 D、无法确定
C
课外探索，超越自我
元宵节是我国的传统节日，这一天全家欢聚，常常煮汤圆以示庆贺。小华在帮姥姥煮汤圆时发现：把生汤圆放入锅中，汤圆先是沉入锅底，煮一段时间后汤圆才又浮起来，你知道原因是什么吗？
