2020-2021学年教科版八年级物理下册同步导学课件46张：10.3.科学探究：浮力的大小

流体的力现象
3.科学探究：浮力的大小
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第十章
一 浮力大小与什么因素有关
1．探究影响浮力大小的因素
新知梳理
实验器材
体积相同的铜块与铝块各一个、一个弹簧测力计、一杯清水、一杯盐水
探究
目的
　浮力F浮与液体的密度ρ液的关系
　浮力F浮与物体浸入液体的体积V浸的关系
　浮力F浮与物体浸没在液体中的深度h的关系
　浮力F浮与物体的密度ρ物的关系
新知梳理
图例
　
新知梳理
实验设计
　(1)用弹簧测力计测出铜块的重力G铜(图a)；(2)将铜块________在水中，读出弹簧测力计的示数F1(图d)；(3)将铜块浸没在盐水中，读出弹簧测力计的示数F2(图g)
　(1)用弹簧测力计测出铜块的重力G铜(图a)；(2)将铜块部分浸在水中，读出弹簧测力计的示数F3(图c)；(3)将铜块缓慢浸入水中，观察测力计的示数变化，当铜块浸没在水中时，读出弹簧测力计的示数F1(图d)
　(1)用弹簧测力计测出铜块的重力G铜(图a)；(2)将 铜 块__________在水中某一深度h1处，读出弹簧测力计的示数F1(图d)；(3)将铜块浸没在水中更大深度h2处，读出弹簧测力计的示数F4(图e)
　(1)用弹簧测力计测出铜块的重力G铜(图a)；(2)将铜块浸没在水中某一深度，读出弹簧测力计的示数F1(图d)；(3)用弹簧测力计测出铝块的重力G铝(图b)；(4)将铝块浸没在水中相同深度处，读出弹簧测力计的示数F5(图f)
浸没
浸没
新知梳理
现象
　铜块先后浸没在水和盐水中时，弹簧测力计的示数不同
　铜块浸在水中的体积越大，弹簧测力计的示数越小
　铜块浸没在水中不同深度处时，弹簧测力计的示数相同
　铜块和铝块浸没在水中相同深度处，弹簧测力计的示数不同，但弹簧测力计示数的减少值相同。即：____________________(用物理量符号表示)
G铜－F1＝G铝－F5　
新知梳理
结论
　浮力的大小与液体的密度______
　浮力的大小与物体浸在液体中的体积大小________
　浮力的大小与物体浸没在液体中的深度________
　浮力的大小与物体的密度无关
有关
有关
无关
新知梳理
评估交流
①本实验中采用的科学探究方法是____________。②实验中物体(金属块)__________(选填“可以”或“不可以”)接触容器壁或容器底
控制变量法
不可以
2.物体所受浮力的大小与物体浸在液体中的_______和液体的______有关。
[点拨]浮力的大小与物体的密度、形状以及物体浸没在液体中的深度、液体的多少等无关。
新知梳理
体积
密度
二　阿基米德原理
1．验证阿基米德原理
新知梳理
实验器材
　弹簧测力计、重物(如：合金块)、溢水杯、小空桶、内装足量水的烧杯
实验
图例
新知梳理
实验设计
A．测出空桶所受的重力G1；
B．测出实心合金块所受的重力G2；
C．把合金块浸没在装满水的溢水杯中，读出弹簧测力计的示数F，同时收集合金块排开的水；
D．测出桶和排开的水所受的总重力G3　
新知梳理
实验结论
若G1、G2、F、G3之间满足关系：________________，则可验证阿基米德原理
评估交流
　根据实验设计，结合图例可知，实验步骤为：丙、甲、乙、丁。某同学认为，按照甲、乙、丁、丙的顺序进行实验也能够达到实验目的，且误差一样。你认为这名同学的认识正确吗？答：__________
G2－F＝G3－G1
不正确
2．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_______，用公式表示为__________。这就是著名的阿基米德原理。
[明确](1)因为G排＝ρ液gV排，因而阿基米德原理公式也可写成F浮 ＝ρ液gV排。
新知梳理
重力
F浮＝G排
(2)当物体的一部分浸入液体中时，V排[拓展]物体在气体中也受到浮力作用，氢气球脱手后会上升，就是因为受到空气对它的浮力作用。阿基米德原理也适用于气体，公式中ρ液改为ρ气，即F浮＝G排＝ρ气gV排。一般物体全部浸在气体中，故V排＝V物，公式可写成F浮＝ρ气gV物。
新知梳理
[点拨](1)无论物体在液体中是漂浮、悬浮还是沉底，它所受的浮力都等于排开的液体所受的重力。
(2)要使密度大于水的物体漂浮在水面，可采用“空心”的办法以增大可以利用的浮力。
新知梳理
类型一　浮力的大小与什么因素有关
应用示例
例1 林红同学在探究“浮力的大小与什么因素有关”时，做了如图10－3－1所示的一系列实验，实验中的铜块与铝块的体积相同。
图10－3－1
(1)林红做①③④三次实验是为了探究浮力的大小与_______________________的关系，得出的结论是
_________________________________________________。
(2)分析________三次实验数据，可知浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
应用示例
　　　
物体浸在液体中的体积
物体所受浮力的大小与物体浸在液体中的体积有关
①④⑤
(3)林红做①②④⑥四次实验是为了探究浮力的大小与____________的关系，得出的结论是_____________________________________。
(4)林红做________三次实验可探究浮力的大小与液体密度的关系，可得出的结论是_______________________________________。
应用示例
　　　
物体的密度
物体受到的浮力大小与物体的密度无关
①④⑦
物体受到的浮力大小与液体的密度有关
应用示例
[解析] （1）由①③④可知，液体密度一定，物体浸在液体中的体积越大，受到的浮力越大，所以是探究浮力大小与物体浸在液体中的体积的关系，结论是：物体所受浮力的大小与物体浸在液体中的体积有关。
（2）要探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度的关系，需要保持液体的密度和物体浸在液体中的体积相同，所以应选择①④⑤三次实验。
（3）铜块浸没时受到的浮力为F铜浮＝9 N－8 N＝1 N，铝块浸没时受到的浮力为F铝浮＝2.8 N－1.8 N＝1 N，浮力大小相等。故可以得出物体受到的浮力大小与物体的密度无关。
应用示例
（4）要探究浮力的大小与液体密度的关系，应该将物体浸入不同的液体，同时保持物体浸在液体中的体积相同，所以选择①④⑦三次实验，实验结论是：物体受到的浮力大小与液体的密度有关。
[方法指导]用控制变量法探究影响浮力大小的因素
浮力大小与多个因素有关，在探究过程中需要采用控制变量法。在探究浮力大小与液体密度的关系时，需控制物体浸在液体中的体积、浸没在液体中的深度等因素不变；在探究浮力大小与浸在液体中的体积的关系时，需控制液体密度等因素不变；在探究浮力大小与浸没在液体中的深度的关系时，需控制液体密度、浸在液体中的体积等因素不变。
应用示例
类型二　阿基米德原理的探究及应用
例2 林红同学在探究有关浮力的实验中：
(1)如图10－3－2所示，林红做了这样一个小实验：在水槽中加入适量的水，用手把空的小塑料盆按在水面上，体会塑料盆所受浮力的变化，同时观察
水槽中水位的变化。
应用示例
　　　
图10－3－2
依据这个小实验，林红对“浮力的大小与什么因素有关”这一问题，作出的猜想是_______________________________________。
(2)为验证阿基米德原理，实验需要比较的物理量是_______与______________________的大小关系。
应用示例
　　　
浮力的大小与物体浸在液体中的体积有关
浮力
物体排开液体的重力
(3)如图10－3－3所示是验证阿基米德原理的一个实验过程图，既能减小误差又方便合理的实验顺序是_____________；通过图中________两个步骤可测出浮力。
应用示例
　　　
D、A、B、C
A、B
图10－3－3
(4)如果上述步骤对应的弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4，则如果等式__________________成立，即可验证阿基米德原理。
应用示例
　　　
F1－F2＝F3－F4
应用示例
[解析] （1）用手把空的小塑料盆按在水面上，手就会感受到竖直向上的浮力，越往下按，浮力越大；将小塑料盆向下按的过程中，水面会升高，小塑料盆浸在水中的体积会变大；由此得出猜想：浮力的大小与物体浸在液体中的体积有关。
（2）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的重力，要验证阿基米德原理就要测量物体受到的浮力和物体排开液体的重力。
应用示例
（3）要验证阿基米德原理需要测出物体受到的浮力和物体排开液体的重力，合理的实验步骤是：D、A、B、C；先测出物体的重力，然后将物体浸入水中，弹簧测力计的示数就会减小，减小的示数就是物体受到的浮力，根据A和B两个步骤就可以测出浮力。
（4）若等式F1－F2＝F3－F4成立，就可以验证阿基米德原理。
[实验点拨]验证阿基米德原理实验分析
应用示例
称重法
实验顺序： ② ③ ④ ①
F浮=G排
G-G示=G桶+水- G空桶
注意：①②实验顺序可以颠倒，①④实验顺序不能颠倒，若先测G桶加水，倒出水后，再测G空桶，由于水倒不干净，会使G空桶偏大，G排偏小
应用示例
注意：实验前一定要在溢水杯中装满水，否则会影响实验结果。
例3 如图10－3－4所示，小强同学在弹簧测力计下悬挂一个金属块，测力计示数为7.5 N。当把金属块浸没在密度为0.8×103 kg/m3的油中时，测力计的示数是6.5 N。求：(g取10 N/kg)
(1)金属块所受的浮力。
(2)金属块的体积。
(3)金属块的质量。
(4)金属块的密度。
应用示例
　　　
图10－3－4
应用示例
　　　
应用示例
　　　
[方法指导]逆推法求物体的密度
应用示例
p浮=
V物
m排
m物=
g
G物
F浮
V物=
V排=
p浮g
因为浸没
课堂小结
科学探究：浮力的大小
阿基米德原理: F浮=G排=p液gV排
物体浸在液体中的体积
液体的密度
浮力大小
物质的密度
物体浸没的深度
有关
无关
1．林红同学在实验室里做“探究影响浮力大小的因素”的实验，如图15－1所示是其中的一次实验情景。根据图示可知，林红这次操作的目的是(　　)
A．探究物体所受浮力大小与其浸没在液
体中的深度的关系
B．说明物体所受浮力的大小跟浸在液体中的体积大小有关
C．探究物体所受浮力大小与液体密度的关系
D．验证阿基米德原理F浮＝G排
课堂反馈
C
图15－1
2．林红同学在探究“影响浮力大小的因素”时，做了如图15－2所示的实验。
课堂反馈
　　　
图15－2
(1)当物体逐渐浸入水中时，弹簧测力计的示数将_______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)当物体浸没在水中时，受到的浮力为_____N。
(3)比较A、B、C三图，可以得出结论：_______________________越大，物体受到的浮力越大。
(4)比较____________三图可知，物体所受浮力的大小与液体的密度有关。
课堂反馈
变小
0.6
物体浸在液体中的体积
A、C、D
[解析] （1）由图可知，当物体逐渐浸入水中时，弹簧测力计的示数将逐渐变小。（2）由图A知，物体的重力G＝4.8 N；由图C可知，物体浸没在水中时受到的拉力为4.2 N，所以物体浸没在水中时，受到的浮力为F浮＝G－F＝4.8 N－4.2 N＝0.6 N。（3）比较A、B、C三图可知，液体的密度相同，物体浸在液体中的体积不同，物体浸在液体中的体积越大，测力计的示数越小，由称重法可知物体受到的浮力越大，可得出结论：物体浸在液体中的体积越大，受到的浮力越大。（4）要探究物体所受浮力的大小与液体密度的关系，需要控制物体浸在液体中的体积相同，改变液体的密度，则应比较A、C、D三图。
课堂反馈
3．林红同学在探究“影响浮力大小的因素”时，进行了以下实验操作。根据图15－3回答问题。
课堂反馈
图15－3
(1)探究物体所受浮力大小与物体浸没在液体中的深度的关系时，应选用图________(填序号)，探究的结果是：___________________________________________________。
(2)上述实验中，主要采用的方法是(　　)
A．控制变量法 　 B．转换法 　
C．模型法 D．等效法
课堂反馈
①③④
　　　　　
物体所受浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关
A
4．浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力，浮力的大小等于_________________________，这就是著名的阿基米德原理。用公式表示为F浮＝______。又根据G＝mg，m＝ρV可得，G＝ρgV，所以浮力的推导式可以写为F浮＝________。阿基米德原理________(选填“适用”或“不适用”)于气体。
课堂反馈
它排开的液体所受的重力
　　　　　
G排
ρ液gV排
适用
5．在“探究浮力的大小等于什么”的实验中：
(1)如图15－4所示的四个步骤，最合理的操作顺序应是___________。
课堂反馈
②①④③
　　　　　
图15－4
(2)物体的重力G＝____N，物体浸没在水中后弹簧测力计的示数F＝_____N，由此可得物体所受的浮力F浮＝____N。
(3)物体排开的水所受的重力G排＝____N。
(4)比较F浮和G排的大小，可以发现：F浮____G排。
课堂反馈
4
　　　　　
3
1
1
＝
6．一物体浸没在水中，其排开水的体积为1×10－3 m3，则该物体所受的浮力是多少？(g取10 N/kg)
课堂反馈
　　　　　
由F浮＝ρ液gV排可得，该物体所受的浮力：F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1×10－3 m3＝10 N。
7．物体A浸没在水中时，排开水的重力为4 N，求：(g取10 N/kg)
(1)物体A受到的浮力F浮。
(2)物体A的体积V物。
课堂反馈
　　　　　
课堂反馈
　　　　　

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