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1、第10课时浮力,知识梳理,自主测试,一,二,三,一、浮力 1.定义:浸在液体中的物体受到向上的力。 2.方向:竖直向上。 3.决定浮力大小的因素:(1)浮力大小与物体排开液体的体积有关,液体的密度相同时,排开液体的体积越大,浮力就越大;(2)浮力大小与液体的密度有关,物体排开液体的体积相等时,液体的密度越大,浮力就越大,知识梳理,自主测试,一,二,三,二、阿基米德原理 1.内容:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。 2.公式:F浮=G排。 3.推导式:F浮=液gV排 4.适用范围:阿基米德原理适用于浸在液体和气体中的物体,知识梳理,自主测试,一,二,三,知识梳
2、理,自主测试,一,二,三,三、物体的浮沉条件及应用 1.浮沉条件,知识梳理,自主测试,一,二,三,2.悬浮和漂浮,知识梳理,自主测试,一,二,三,3.应用 (1)轮船:采用“空心”的办法增大可以利用的浮力。 (2)潜水艇:靠改变自身重力来实现上浮和下潜。 (3)气球和飞艇:充的是密度小于空气的气体,知识梳理,自主测试,1,2,3,4,5,1.下列有关浮力的说法正确的是() A.物体的密度越大,受到的浮力越大 B.物体的体积越大,受到的浮力越大 C.物体浸入水中越深,受到的浮力越大 D.浸没在水中的物体,可能不受浮力 答案:D 解析:物体受到的浮力和液体的密度、物体排开液体的体积都有关系,选项A
3、、B错误;物体完全浸没在水中后,排开水的体积不变,受到的浮力不变,所以浮力和浸没的深度无关,选项C错误;浸没在水中的物体不一定受到浮力,物体受到浮力一定是物体下表面接触液体,上下表面形成压力差,若下表面没有接触液体,则物体不受浮力。例如在水中的桥墩、紧密粘在烧杯底部的蜡块等,选项D正确,知识梳理,自主测试,1,2,3,4,5,2.质量相同的甲、乙、丙、丁4个小球,分别静止在水中的不同深度处,如图所示,则这4个小球在水中所受浮力最小的是() A.甲B.乙C.丙D.丁 答案:D 解析:由题图知,甲、乙两球为漂浮,丙球为悬浮,丁球沉入容器底部,漂浮和悬浮时,F浮=G=mg,又因4个小球的质量相同,所
4、以甲、乙、丙球受到的浮力F浮甲=F浮乙=F浮丙=G,丁球沉入容器底部时,F浮丁F浮丁,丁小球受到的浮力最小,知识梳理,自主测试,1,2,3,4,5,3. 如图,小瓷碗漂浮在水面上,倾斜后能沉入水底,对这一情景分析正确的是() A.小瓷碗能沉入水底是因为它的重力变大了 B.小瓷碗漂浮时受到的浮力小于它的重力 C.小瓷碗浸没时和漂浮时相比所受的浮力变小了 D.小瓷碗下沉过程中浮力大于重力 答案:C 解析:由于瓷碗浸没时是下沉,浮力小于重力,漂浮时与瓷碗重力相等,所以小瓷碗浸没时和漂浮时相比所受的浮力变小,故C正确,知识梳理,自主测试,1,2,3,4,5,4.探究浮力的大小跟哪些因素有关实验的部分操
5、作,装置静止时测力计指针的位置如图所示,知识梳理,自主测试,1,2,3,4,5,1)b图中测力计的示数为 N。由a、b、c所示实验可得出的结论是:在液体密度相同时,物体所受浮力的大小跟有关。 (2)由c、d所示实验得出的结论是。 (3)由图中提供的数据,可以求出盐水的密度为 kg/m3。 答案:(1)3.6物体排开液体的体积(2)物体排开液体体积相等时,浮力大小与液体密度有关(3)1.1103,知识梳理,自主测试,1,2,3,4,5,解析:(1)由题图b知,其分度值为0.2 N,示数为3.6 N;由题图a、b、c所示实验可知,物体排开液体的密度相同而排开液体的体积不同,物体受到的浮力不同,由此
6、可知,在液体密度相同的情况下,物体受到的浮力与物体排开液体的体积有关。 (2)由题图c、d所示实验可知,物体排开液体的体积相同而液体密度不同,物体受到的浮力不同,由此可知,在物体排开液体体积相同的情况下,物体受到的浮力与液体密度有关。 (3)由题图a、c所示实验可知,物体浸没在水中受到的浮力F浮=5 N-3 N=2 N,由题图a、d所示实验可知,物体浸没在盐水中受到的浮力F浮=5 N-2.8 N=2.2 N,设物体体积为V,由浮力公式F浮=gV排,F浮=水gV,F浮=盐水gV,则盐水的密度,知识梳理,自主测试,1,2,3,4,5,5.小明同学对一个金属块进行了两次测量:第一次如图甲所示,用细线
7、系住金属块挂在弹簧测力计上,弹簧测力计的读数为2.7 N。第二次如图乙所示,让金属块浸没在盛水的杯子中,这时弹簧测力计的读数为1.7 N。(g取10 N/kg,知识梳理,自主测试,1,2,3,4,5,1)求金属块在水中受到的浮力。 (2)求金属块的体积。 (3)通过进一步计算,结合下表所列的“某些金属的密度”,说明金属块是何种金属,知识梳理,自主测试,1,2,3,4,5,答案:(1)1 N(2)110-4 m3(3)金属块的密度是 2.7103 kg/m3,即此金属块是铝 解析:(1)金属块在水中受到的浮力F浮=G-F=2.7 N-1.7 N=1 N。 (2)由F浮=液gV排得,1,2,3,1
8、.利用“控制变量法”探究影响浮力大小的因素 探究浮力大小跟哪些因素有关时,用“控制变量”的思想去分析和设计,具体采用“称重法”来进行探究,既能从弹簧测力计示数的变化中体现浮力,同时还能准确地测出浮力的大小。 【例1】 在探究浮力的大小与什么因素有关的实验中,同学们提出了如下猜想: A.可能与物体的密度1有关; B.可能与液体的密度2有关; C.可能与物体的体积V1有关; D.可能与物体浸在液体中的体积V2有关; E.可能与物体浸在液体中的深度h有关。 小明所在的实验小组得到的实验器材有:柱形铁块一个、弹簧测力计一个、一杯水(足够多)、细线,1,2,3,1)只用这些器材,他们可以验证上述猜想中的
9、E和(填序号即可)是否正确。 (2)他们在验证猜想E的过程中,先让铁块静止在如图所示的位置,读出测力计的示数F1,接着向下移动测力计和铁块(实验过程中,铁块始终没有碰到杯底),增大h,待铁块处于状态时,再读出测力计的示数F2。继续增大h,重复上述操作。若每次测量,测力计的示数都相等,说明猜想E,1,2,3,解析:(1)因为器材中只有一个铁块,所以无法探究浮力与物体密度及体积的关系,不能验证猜想A、C;题目中只给出了一杯水,所以无法探究浮力与液体密度的关系,不能验证猜想B;可以在实验中改变物体浸在液体中的体积,所以可以验证猜想D。(2)由题图知,物体完全浸没在水中,在实验过程中要保持物体静止时的
10、读数,不受液体阻力的影响,此时F浮=G-F。通过实验发现每次测量,测力计的示数都相等,说明所受的浮力不变,即浸没在液体中的物体所受的浮力与物体浸在液体中的深度h无关,所以猜想E错误。 答案:(1)D(2)静止错误,1,2,3,1,2,3,探究浮力的大小跟哪些因素有关的实验。 实验器材:体积相同的甲、乙两物体(甲乙盐水水),弹簧测力计,一杯水,一杯盐水,细绳。 小明利用上述器材完成实验,记录数据如下表,1,2,3,1)在第4次实验中,弹簧测力计的示数如图所示。这个弹簧测力计的分度值为 N,表格中的数据为 N,的数据为 N,2)分析比较第1、2、3次实验,能够得到物体在液体 中受到的浮力大小与有关
11、;分析比较第3、4次实验,能够得到物体在液体中 受到的浮力大小与有关。 (3)探究物体在液体中受到的浮力大小与物体本身密度的关系时,应分析比较两次实验,根据实验数据可知物体在液体中受到的浮力大小与物体密度(选填“有关”或“无关”,1,2,3,答案:(1)0.22.81.2(2)排开液体的体积液体的密度(3)4、5无关 解析:(1)弹簧测力计的分度值是0.2 N,物体浸在液体中时弹簧测力计的示数为2.8 N,物体浸在液体中所受的浮力为F浮=G-F拉=4 N-2.8 N=1.2 N。 (2)分析比较第1、2、3次实验,其他因素都相同,只有排开液体的体积不同,所以得到物体在液体中受到的浮力大小与排开
12、液体的体积有关;分析比较第3、4次实验,其他因素都相同,只有排开液体的密度不同,能够得到物体在液体中受到的浮力大小与液体的密度有关。 (3)探究物体在液体中受到的浮力大小与物体本身密度的关系时,可选择排开液体体积相同、液体密度相同但物体密度不同的操作,操作4、5符合要求,通过计算浮力两次都为1.2 N,所以物体在同种液体中受到的浮力大小与物体密度无关,1,2,3,2.关于浮力的计算问题 (1)称重法 把物体挂在弹簧测力计下,记下示数为G(等于物体的重力),再把物体浸入液体中,记下测力计示数F,则F浮=G-F,1,2,3,例2】 如图所示,放在水平面上装满水的一溢水杯,水深为20 cm。弹簧测力
13、计挂着重为10 N的物块。现将物块浸没在装满水的溢水杯中,静止后溢出水的质量为0.4 kg(g取10 N/kg)。求: (1)弹簧测力计的示数; (2)物块的密度,1,2,3,解析:(1)物块受到浮力F浮=G排=m排g=0.4 kg10 N/kg=4 N 弹簧测力计读数F=G-F浮=10 N-4 N=6 N。 (2)由F浮=G排=水gV排=水gV物可得,物块的体积 答案:(1)6 N(2)2.5103 kg/m3 (2)原理法 根据阿基米德原理F浮=G排=液gV排,利用液体的密度、排开液体的体积计算。这是一个应用广泛、适用性强的普遍原理,1,2,3,2)原理法 根据阿基米德原理F浮=G排=液g
14、V排,利用液体的密度、排开液体的体积计算。这是一个应用广泛、适用性强的普遍原理。 【例3】 用手将一重力为5 N的物体全部压入水中,物体排开水的重力为8 N,此时物体受到的浮力为N,放手后物体将(选填“上浮”“下沉”或“悬浮”),待物体静止时所受浮力为N,排开水的体积是m3(g取10 N/kg)。 解析:物体受到的浮力F浮=G排=8 N;由于物体重G=5 N,F浮G,所以放手后物体将上浮;待物体静止时,漂浮在水面上,F浮=G=5 N,此时排开水的体积 答案:8上浮5510-4,1,2,3,3)平衡法 漂浮于液体表面或悬浮于液体中的物体,根据二力平衡的知识可知,F浮=G。此方法适用于漂浮或悬浮的
15、物体。 【例4】 将一块石蜡分别放入足量的水和酒精中,当石蜡静止时,它排开水的体积与排开酒精的体积之比为。(石蜡=0.9103 kg/m3,酒精=0.8103 kg/m3) 解析:石蜡在水中漂浮在水面上,则F浮=G,F浮=水gV排,G=石蜡gV,即得水gV排=石蜡gV, 而石蜡在酒精中会下沉,完全浸没,所以排开酒精的体积等于石蜡块的体积,因此石蜡块排开水的体积与排开酒精的体积之比为910。 答案:910,1,2,3,3.浮沉条件和阿基米德原理的综合运用 对于浮沉条件和阿基米德原理的综合应用问题,在近几年中考中经常出现,往往与密度、压强、二力平衡条件和杠杆等相结合,题目难度一般较大,但只要灵活运用各种方法,问题可以得到顺利解决,1,2,3,答案:液体的密度是1.25103 kg/m3
