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1、水的浮力(一)学习目标 1.认识水及其他液体对浸入其内的物体都会产生浮力的作用，确认空气也有浮力。 2.能通过实验的方法，探究浮力大小跟哪些因素有关，并概括出阿基米德原理。3.能用测力计测量浮力，能用阿基米德原理计算浮力。课堂学习设计 课前准备 1.形状不规则的小石块和小木块的密度应如何测定? 答 测小石块的密度可用排液法，具体方法是:先用天平称出小石块的质量m，然后用量筒装适量水，水的体积为V1，再将小石块用细线扎住浸在量筒中的水中，读出水和石块总体积V2，根据密度公式得石 测小木块的密度应用助沉法，具体方法是:先用天平称出小木块质量m，然后用量筒装适量水，测出水和助沉的石块或铁块的体积V1
2、，再将木块和铁块或石块完全浸没在水中，测出总体积V2，则有木 2.测小石块和小木块密度的方法为什么不同?是由于什么原因造成的? 答 是由于它的密度与水的密度相比较有所不同造成的。石块密度比水大，自己能沉在水中，而木块密度比水小，必须用石块或铁块等来帮助它浸没在水中，所以具体测定方法有所不同。 科学探究 一、浮力的存在 1.实验:将旋紧瓶盖的空矿泉水瓶压入水中时，手会感觉到 有一个力将手往上推 ，将瓶释放后，瓶将 上浮最后浮在水面上 。 结论 在水中会上浮的物体受到向上的浮力 。 2.实验:将一个钩码挂在弹簧秤下，记下弹簧秤读数，再将钩码浸入水中，记下弹簧秤的读数，会发现 钩码浸入水中后，弹簧秤
3、读数变小了 。 结论 在水中会下沉的物体也受到向上的浮力 。不仅是水，所有的液体都会对浸入其内的物体产生一个向上的浮力。 3.实验证明:气体也会产生浮力。 二、浮力的测量阿基米德原理 1.浮力的感觉。 提问 当你躺在浴缸的水中时，你会有什么感觉?水发生了什么变化?这说明了什么问题? 当我们躺在浴缸的水中时，会有一种变轻的感觉，好像有一种力将人托起，同时我们还可以发现浴缸中的水面比原来升高了。这说明人受到了浮力的作用，并且受到的浮力可能跟物体排开水的多少存在着一定的联系。 2.探究:浮力与物体排开水的关系。 (1)提出问题: 浮力与物体排开水的多少有关系吗?有什么关系 ? (2)建立假设: 浮力
4、大小与物体排开水的多少成正比 。 (3)设计实验: 实验器材:弹簧秤、烧杯、水、量筒、溢杯、物块。 实验步骤: a.在溢杯中盛满水，将小烧杯放在溢杯的出水口下； b. 将物块悬挂在弹簧秤上，用弹簧秤测出物块的重G； c. 将物块浸没在溢杯的水中，读出弹簧秤的读数F； d.将溢杯溢出的水注入量筒内，测出它的体积V排水；e.将上述数据填入下面的实验记录表中:物块的重G物块浸入水中后弹簧秤的读数F物块排开水的体积V排水物块受到水的浮力F浮G-F物块排开的水受到的重力G排水=水gV排水 (4)分析实验数据，得出结论 F浮G排水=水gV排水 (关系式)。 3.上述关系就是著名的阿基米德原理，它也适用于其
5、他的液体。 (1)阿基米德原理的文字表达: 浸在液体里的物体，受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力 ； (2)数字表达式: F浮=G排液液gV排液 ； (3)阿基米德原理也适用于气体。 4.对阿基米德原理理解的几个注意问题: (1)公式中的液是液体的密度，而不是浸入液体的物体的密度。 (2)公式中的V排液是物体浸入液体时，排开液体的体积，而不是液体的总体积，也不是物体的体积。当物体完全浸入(即浸没)液体中时，V排液恰好等于物体本身的体积V物；当物体只部分浸入液体中时，V排液V物。 (3)浮力大小只跟物体排开的液体受到的重力有关，而与其他因素无直接关系。 (4)液的单位只能是
6、千克米3 ，V排液的单位只能是 米3 。 典型例题解析 例1 将质量是2.34千克的钢块浸没在水中，受到的浮力是多大?(钢块的密度为7.8103千克米3) 解析 由于钢块浸没在水中，故V排水V钢。因此可以先根据钢块质量，计算出钢块的体积，即算出钢块浸没在水中时排开水的体积，然后再根据阿基米德原理求解。V排水V钢3104米3 F浮G排水水gV排水1.0103千克米39.8牛千克3.0104米3=2.94牛 答 钢块受到的浮力为2.94牛。 例2 一只铁球在空气中重3.12牛，全部浸没在水中重为2.5牛，问这个铁球是实心的还是空心的?(铁7.8103千克米3) 解析 这类题有多种解法。 解法一:比
7、较密度。先计算出铁球在水中所受的浮力，再计算出排开水的体积，即为球的体积，从而求出球的密度球，再与铁的密度铁相比较，就可知球是否空心。 F浮GG3.12牛2.5牛0.62牛V排水6.3105米3球5.05103千克米3因为球3.12牛所以是空心的。 解法三:比较体积。先根据铁球在空气中的重力和铁的密度，求出有此重力的实心铁球应有的体积V应，然后由浮力求出铁球的实际体积，再比较这两个体积，即能判定铁球是否空心。 V应=0.410-4米3 V实V排水0.6310-4米3 因为V实V应，所以此铁球是空心的。 答 此球是空心的。 课内练习 1.阿基米德原理可用公式F浮gV表示，式中是 液体的密度 ，V
8、是 物体排开液体的体积 ，浮力的方向是 竖直向上的 。 2.弹簧秤的下端挂着一只装满水的薄塑料袋(袋本身体积和重力不计)，秤的读数为20牛，若将它完全浸入水中，它受到的浮力F浮 20 牛，此时弹簧秤的读数为 0 牛。 3.如图1一23所示为一平底试管，长为l1，横截面积为S，倒扣并漂浮在水面上，其露出水面的长度为l2，进入管内的水柱长为l3，水的密度为,则试管受到的浮力为. ( D ) A.gSl1 B.gS(l1l2) C.gSl2 D.gS(l1l2l3) 4.边长为10厘米的正方体木块，放入水中后，有的体积露出水面。求该木块受到的浮力。 解 V木10-3米3 V排水610-4米3 F浮水
9、gV排水5.88牛 课时小结 重点:1.浮力的存在。 2.浮力的概念和公式。 3.有关浮力的简单计算。 难点:1.对浮力测量的探究。2.对浮力概念和公式的理解。课外同步训练 基础过关 1.水下6米深处有一条体积为300厘米3的鱼，它受到的浮力为 2.94 牛，这条鱼若再向上游5米，则它受到的浮力将 不变 。(假设鱼本身体积不变) 2.下列有关阿基米德原理的说法中，错误的是 ( A ) A.浸在液体中的物体所受到的浮力，就是物体所排开液体的重力 B.物体在液体中所受的浮力，其大小等于物体在液体中所减轻的重 C.物体浸没在液体中所受的浮力，其大小等于物体体积和液体密度及常数g的乘积 D.浸在液体中
10、的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体所排开的液体受到的重力 3.如图124所示是探究阿基米德原理的实验装置图，请对实际步骤作出补充说明: (1)甲步骤:向溢杯中 注满水 。 (2)乙步骤:在空气中先称出物体重力G，然后将物 体浸没在水中，读出弹簧秤的示数G，两次示数之差(GG)是 物体在液体中受到的浮力 。 (3)丙步骤:两次弹簧秤示数之差(F1F2)测出的是 物体排开液体所受的重力 。比较(2)(3)两次实验的结果，得出结论:浸在液体中的物体受到 向上 的浮力，浮力的大小 等于 物体排出的液体的重力。 4.质量相同的铝球、铁球和铜球(铜铁铝)分别浸没在水中，三只球受到的浮力 ( A )
11、A.铝球所受的浮力最大 B.铁球所受的浮力最大 C.铜球所受的浮力最大 D.三只球所受浮力一样大 5.有一个边长为L的立方体木块，放入水中时有L露出水面，求木块的密度木。 答 木0.75103千克米3 深化提高 6.一石块在空气中用弹簧秤称得示数为G，浸没在水中(1)时示数为G1，浸没在密度为2的液体中示数为G2，则2的值为 ( A )A. B. C. D. 7.一体积为0.1分米3的金属块挂在弹簧秤下，若将此金属块浸没在水中后，弹簧秤示数为6.8牛，求此金属块所受的浮力和金属块的重力及密度。(取g10牛千克) 解 V排V物0.1分米31.010-4米3 F浮水gV排1.0 103千克米310牛千克1.010-4米31牛 所以G物6.8牛+1牛7.8牛m物=0.78千克物= 7.8103千克/米36用心 爱心 专心
