课题 第十章 压强和浮力 第四节 浮力 时间 月 日,周
课型 新授课 课时 5课时 主备
【目标】(1)理解浮力的概念,知道浮力产生的原因。
(2)会用弹簧测力计测量物体所受浮力的大小。
(3)通过探究,知道阿基米德原理,理解影响浮力大小的因素。
(4)探究物体的浮沉条件,学会判断物体的浮沉状态。
(5)学会利用浮力知识来解决简单的浮力问题。
【重点】(1)经历探究过程,掌握阿基米德原理。
(2)物体浮沉条件的理解及在生活中的应用。
【难点】能熟练运用阿基米德原理和浮沉条件分析和解决浮力问题。
【要点1】 浮力 浮力的产生
〖活动〗利用乒乓球、水槽、可乐瓶完成以下实验,观察分析实验现象。
〖讨论〗(1)浸在水中乒乓球会浮起来说明: 。
(2)乒乓球总竖直向上拉绳子说明: 。
(3)加盖后乒乓球才浮起来又说明: 。
〖总结〗
〖活动〗画出上图中乒乓球所受浮力的示意图。
【要点2】 浮力的测量
〖思考〗①再列举一些物体受到浮力的例子: 。
②那些放入水中会沉下去的物体受不受浮力呢?如何证明你的猜想?
〖方案〗器材: 。
步骤: 。
。
现象: 。
结论: 。
〖总结〗
〖活动〗利用称重法测量一个铁块从开始浸入到完全浸没于水中任意位置的过程里浮力的大小变化情况。
规律: 。
【要点3】 阿基米德原理
〖思考〗物体受到浮力的大小与哪些因素有关呢?
〖猜想〗 。
〖方案〗课题:浮力是一种力,首先选择研究浮力与 关系。
步骤:
(1)合理安排实验步骤: 。
(2)实验中要注意哪些操作要求:
。
〖结论〗
〖拓展〗重100牛的水可以产生的最大浮力为多少呢?为什么?
。
【要点4】 阿基米德原理的应用
〖应用1〗解析浮力现象:如图,对于水中正在上升的气泡,下列
说法正确的是( )
A.气泡受到水的压强变小、浮力变小
B.气泡受到水的压强变小、浮力变大
C.气泡受到水的压强变大、浮力变小
D.气泡受到水的压强变大、浮力变大
〖应用2〗计算浮力参量:用一弹簧测力计挂着一实心圆柱体,圆柱体的底面刚好与水面接触(未浸入水)如图甲,然后将其逐渐浸入水中,如图乙是弹簧测力计示数随圓柱体逐渐浸入水中的深度变化情况,求:(g取10N/kg)
(1)圆柱体受的最大浮力。
(2)圆柱体刚浸没时下表面受到的液体压强。
(3)圆柱体的密度。
〖应用3〗间接测量密度:现提供弹簧测力计、细线、烧杯、水、石块、盐水,请设计实验方案,测量出石块和盐水的密度。要求写出详细的实验步骤和密度表达式。
【要点5】 探究物体浮沉的条件
〖思考〗既然浸在水中的物体都受到浮力,为什么有的上浮,有的下沉呢?
〖猜想〗结合力和运动的关系可知物体浮沉取决于所受 的关系。
结合生活经验可知物体浮沉取决于组成物质的 的关系。
〖活动〗利用提供的器材 :弹簧测力计、量筒、水、小瓶、配重物等到分别测量出物体所受的重力和物体上浮、下沉、漂浮时受到的浮力,将实验数据记入下列表格中。
〖方案〗(1)用调节好的弹簧测力计称出小瓶的重力G。
(2) 。
(3) 。
(4)由公式 计算小瓶所受的浮力。
(5)改变小瓶中配重的数量,使小瓶处于下沉状态。用测力计测出其重力和浮力的 大小并填入表格。
物体的状态 重力/N 浮力/N 重力与浮力的关系
下 沉
悬浮(保持浸没静止)
上浮(保持浸没状态)
漂浮(浮出液面静止)
(6)对数据进行分析得出结论。
〖结论〗
【要点5】物体浮沉条件的应用
〖应用1〗判断物体浮沉:如图所示,把一个苹果放入浓盐水中,
苹果处于漂浮状态。如果把水面以上的部分切去,则
余下的部分 ( )
A.沉入水底 B.仍然漂浮
C.刚好悬浮 D.无法判断
〖应用2〗控制物体浮沉:查阅分析下列物体是如何改变自己的浮沉状态的。
(1)轮船: 。
(2)气球: 。
(3)潜水艇: 。
〖应用3〗计算浮力参量:在装有液体的甲、乙两烧杯中,同时
放入两个完全相同的物体,如图所示,当物体静止后
两烧杯内液面恰好相平。若液体对甲、乙两烧杯底部
压强分别是P甲,、P乙,液体对两物体的浮力分别是
F甲、F乙,则对它们的判断正确的是( )
A.P甲>P乙,F甲=F乙 B.P甲=P乙,F甲>F乙
C.P甲=P乙,F甲<F乙 D.P甲<P乙,F甲=F乙
〖应用4〗物质密度测量:密度计
功能: 。
原理: 。
结构: 。
使用: 。
现提供长方体木块、刻度尺、烧杯、水、鸡蛋、浓盐水,请设计实验方案,测量木块、浓盐水和鸡蛋的密度。要求写出详细的实验步骤和密度表达式。
类型一、浮力的概念
〖例1〗关于浮力,下列说法正确的是 ( )
A.沉在水底的物体不受浮力的作用 B.物体浸没在水中越深,受到的浮力越大
C.浮力大小与受到浮力物体的运动状态无关 D.浮力的施力物体一定是水
〖例2〗一个石块重5N,把石块挂在弹簧测力计下端,将其浸没在某种液体中,此时弹簧测力计的示数为2N,则该石块受到液体的浮力为 N。由此可知,此石块在液体中下沉时 浮力的作用(填“受到”、“不受到”),此石块排开的液体重 N。
〖例3〗弹簧秤下端挂一个物体,将其全部浸入水中,受到有浮力是0.49N,弹簧秤的示数是0.83N,该物体的物重是_______N,物体的体积是_________m3,若把此物体放在水银中受到的浮力是________N,排开水银重为_______N。
〖例4〗将质量相同的甲、乙两物体放入同种液体中静止时,甲漂浮,乙悬浮,则( )
A.甲的体积大于乙的体积 B.甲的体积小于乙的体积
C.甲受到的浮力大于乙受到的浮力 D.甲受到的浮力小于乙受到的浮力
〖例5〗两手分别拿着一个小木块和一个大石块,把它们都浸没到水中,同时松开手,小木块上浮,大石块下沉,受到浮力大的是( )
A.小木块 B.大石块 C.一样大 D.不能确定
类型二、探究浮力的影响因素
〖例6〗小明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,如图表示探究过程及有关数据。
(1)分析图B、C、D,说明浮力大小跟____________ ______有关。
(2)分析图__________________,说明浮力大小跟液体密度有关。
(3)物体完全浸没在煤油中所受的浮力是____________ ______N。
(4)小明还想探究浮力大小与物体形状是否有关,请你简述实验方法。
〖例7〗翔翔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)从A、B两图可知,鸡蛋在水中受到的浮力大小是__ _N。
(2)根据B、C两实验,他就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_____ ___。
类型三、探究物体浮沉条件及其应用
〖例8〗质量为3kg的物体放入盛满水的容器后,溢出0.8kg水,则物体 ( )
A.沉入水底 B.漂浮在水面上 C.悬浮在水中 D.情况不定
〖例9〗把重5N、体积为0.6dm3的物体投入水中,当物体静止时,下列说法正确的是( )
A.物体上浮,F浮=6N B.物体悬浮,F浮=5N
C.物体漂浮,F浮=5N D.物体沉在水底,F浮=6N
〖例10〗春天播种季节农民常用盐水浸泡法选种。在浓度适宜的盐水中,饱满的种子沉在底部,是因为 ;干瘪、虫蛀的种子浮在液面上,是因为 。
〖例11〗潜水艇的潜水和上浮是靠改变____ __来实现的,而气球的上升和下降是靠改变____ __来实现的,气球和飞艇都是利用_____ _____来实现升空的,其中充满了密度____ ____空气密度的的气体(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
〖例12〗一艘轮船满载时的排水量为2×107kg,轮船自重为5×107N,这艘轮船满载时受到的浮力为______ _______N,最多能装_______ ___kg的货物。
〖例13〗在学习了浮力的有关知识后,甲、乙两同学对“物体的上浮或下沉与哪些因素有关”进行了探究。他们各自将一根新鲜萝卜浸没在水中,松手后,发现萝卜要上浮直至漂浮在水面上(如图1所示)。为了使漂浮的萝卜沉下去,两同学分别进行了实验:
甲将一根铁钉全部插入萝卜中(如图2所示),将萝卜浸没水中松手,发现萝卜沉入水底。乙也用同样的铁钉,但只将其一半插入萝卜中(如图3所示),将萝卜浸没水中松手,发现萝卜叶沉入水底。
请回答下列问题:
(1)从物体受力的角度看,他们在萝卜中插入铁钉是为了改变 的大小。
(2)结合两位同学的实验目的、过程及现象,可以得出的结论是 。
(3)虽然两同学的实验结果基本一致,但老师认为甲同学的方法更科学。你认为老师这样评价的主要理由是 。
〖例14〗某研究性学习小组的同学为了制作能够方便鉴别液体种类的仪器。他们猜测漂浮在液面上的物体浸在液体中的深度可能与物体的质量、液体的种类存在着某种关系,并进行实验探究。实验时,该小组同学选用一个圆柱形的瓶子,内装不同质量的细沙,先后漂浮在甲、乙两种液体中,并用仪器测出每一次实验时瓶和细沙的总质量及圆柱形的瓶子底部所处的深度h(已知甲、乙两种液体的密度分别为ρ甲、ρ乙),如图所示。记录的数据如表一、表二所示。
(1)分析比较实验序号l、2、3或4、3、6的数据及相关条件,可初步得出结论:漂浮在同种液体中的圆柱形瓶子,它浸在液体中的深度与瓶和沙的总质量成 比。
(2)分析比较实验的数据及相关条件,可知甲、乙两种液体的密度关系是ρ甲 ρ乙。
(3)实验序号1的这次实验,圆柱形瓶子所受的浮力为 N(g取10N/kg),若圆柱形瓶子的底部面积为0.002m2,则甲液体的密度为 kg/m3。
类型四、浮力知识的综合应用
〖例 15〗某物体重0.5N,把它放到盛满水的大烧杯中,溢出的水重为0.3N,则它受到的浮力大小为( )
A.可能为0.2N B.一定为0.3N C.可能为0.4N D.一定为0.5N
〖例 16〗如图气球下面挂个小石子,悬浮在水中,轻轻触碰气球,则气球受到的浮力将( )
A.变大 B.变小 C.不变 D.上述三种情况都有可能
〖例 17〗有一种被称作“跟屁虫”的辅助装备是游泳安全的保护神。它由一个气囊和腰带组成,两者之间由一根线连接。正常游泳时,连接线是松驰的,气囊漂浮着,跟人如影相随。在体力不支等情况下,可将气囊压入水中,防止人下沉,在此情况下( )
A.人的重力减小了 B.人所受的重力方向改变了
C.气囊排开水的体积变小了 D.气囊受到的浮力变大了
〖例 18〗如图所示,将两块相同的橡皮泥做成实心球形和碗形,分别放入相同的甲、乙两杯水中,静止时甲杯中橡皮泥所受的浮力___________乙杯中橡皮泥所受的浮力(选填“大于”、“小于”或“等于”),____ ____杯中水面升高得多。
〖例 19〗科技小组的同学想利用学到的浮力知识制作一个浮力秤。他们找来一个瓶身为柱状体的空饮料瓶,剪掉瓶底,旋紧瓶盖,在瓶盖系上一块质量适当的石块,然后将其倒置在水桶里,如图所示。使用时,只要把被测物体投入瓶中,从水面所对的刻度就可以直接读出被测物体的质量。
1.在这里石块的作用是什么?试应用所学物理知识分析其中的道理。
2.这种浮力秤的质量刻度是均匀的吗?为什么?
3.经测量,该饮料瓶圆柱状部分的直径为8.0cm,当浮力秤中不放被测物体时,水面所对位置为零刻度。请根据图中标明的长度值,通过计算,在1、2、3、4各刻度线右侧给浮力秤标明对应的质量值。
(兀取3.1,最后结果保留整数)
1.浸在 里的物体受到 的托力称为 力。
2.浮力的方向总是 的。
3.浮力产生的原因是: 。
1.称重法:浮力大小等于 。
2.表达式: 。
1.浸在液体中的物体所受浮力的大小等于 。
2.这一规律最早由 发现,故称 。
3.表达式: 。
4.阿基米德原理说明:浮力大小只与 有关,
与 无关。
5.进一步研究发现阿基米德原理同样适用于 。
1.下沉:重力 浮力,物体密度 液体密度。
2.悬浮:重力 浮力,物体密度 液体密度。
3.上浮:重力 浮力,物体密度 液体密度。
4.漂浮:重力 浮力,物体密度 液体密度。
(例6)
(例7)
(例13)
(例14)
(例18)
(例17)
(例16)
(例19)