物理总第二板块 物质、运动和相互作用 第12课时 浮力 阿基米德原理

第第12课时浮力阿基米德原理课时浮力阿基米德原理第二板块物质、运动和相互作用第二板块物质、运动和相互作用目目 录录 CONTENTS过 基 础过 考 点过 易 错过 中考过 实 验过 基 础一、浮力一、浮力(9年年6考，考，2017、2016、2014、2013、2012、2010年考年考)1定义：浸在液体或气体里的物体受到向上托的力，这个定义：浸在液体或气体里的物体受到向上托的力，这个力叫做力叫做浮力浮力。2方向：方向：_。竖直向上竖直向上 3测量：先用测量：先用_测出物体在空气中所受的重测出物体在空气中所受的重力力G；再将物体悬挂在弹簧测力计下浸没在液体中，读出弹簧；再将物体悬挂在弹簧测力计下浸没在液体中，读出弹簧测力计的示数为测力计的示数为F拉拉，则此时物体所受的浮力，则此时物体所受的浮力F浮浮_。4产生原因：浸没在液体中的物体，其上下表面受到液体产生原因：浸没在液体中的物体，其上下表面受到液体对它的对它的_不同，即不同，即F浮浮F下表面下表面F上表面上表面。弹簧测力计弹簧测力计 GF拉拉 压力压力 注意注意浸入液体中的物体不一定受到液体对它的浮力，浸入液体中的物体不一定受到液体对它的浮力，如：深埋在泥底的柱状桥墩或水里打的木桩。如：深埋在泥底的柱状桥墩或水里打的木桩。 5影响浮力大小的因素：物体在液体中所受浮力的大小，影响浮力大小的因素：物体在液体中所受浮力的大小，跟它浸在液体中的跟它浸在液体中的_和液体的和液体的_有关。物体浸入有关。物体浸入液体的体积越液体的体积越_，液体的密度越大，浮力就越，液体的密度越大，浮力就越_。(控制变量法控制变量法)体积体积 密度密度 大大大大 注意注意浮力的大小与物体的重量、形状、密度、物体在液浮力的大小与物体的重量、形状、密度、物体在液体中是否运动等无关。当物体浸没在液体中时，浮力的大小与体中是否运动等无关。当物体浸没在液体中时，浮力的大小与物体在液体中的深度无关。物体在液体中的深度无关。 二、阿基米德原理二、阿基米德原理(9年年9考考)1内容：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小内容：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于等于_。2公式：公式：F浮浮_。液液是是_的的密度，而非密度，而非物体物体的密度，单位是的密度，单位是kg/m3；V排排是是_的体积，而非的体积，而非物体物体的体积，单位是的体积，单位是m3。它排开的液体所受的重力它排开的液体所受的重力 G排排 液液gV排排 液体液体 排开的液体排开的液体 变形式：变形式：(1)求物体排开液体的体积：求物体排开液体的体积：V排排_；(2)求液体密度：求液体密度：液液_。注意注意(1)阿基米德原理也适用于气体；阿基米德原理也适用于气体；(2)当物体全部浸入液体当物体全部浸入液体(或气体或气体)中时，排出液体中时，排出液体(或气体或气体)的的体积就等于物体的体积体积就等于物体的体积(V物物V排排)；若物体只有部分浸入液体；若物体只有部分浸入液体(或气体或气体)时，排出液体时，排出液体(或气体或气体)的体积就等于物体浸入液体的体积就等于物体浸入液体(或或气体气体)中那部分的体积中那部分的体积(V排排V物物)。 过 易 错易错易混点易错易混点影响浮力的因素影响浮力的因素练习练习过考点过考点5、6、8题题 例例1(2016岳阳改编岳阳改编)关于物体受到的浮力，下列说法正确关于物体受到的浮力，下列说法正确的是的是( )A在水中上浮的物体比下沉的物体受到的浮力大在水中上浮的物体比下沉的物体受到的浮力大B物体的密度越小受到的浮力越大物体的密度越小受到的浮力越大C物体随着浸入水中深度的增加受到的浮力逐渐增大物体随着浸入水中深度的增加受到的浮力逐渐增大D物体排开水的体积越大受到的浮力越大物体排开水的体积越大受到的浮力越大D技巧规律技巧规律物体受到浮力的大小与物体排开液体的体积及物体受到浮力的大小与物体排开液体的体积及液体密度有关。排开液体体积相同时，比较液体密度：密度大液体密度有关。排开液体体积相同时，比较液体密度：密度大的浮力大；液体密度相同时，比较排开液体体积：排开液体体的浮力大；液体密度相同时，比较排开液体体积：排开液体体积大的浮力大。不能凭感觉和经验来回答物理问题，要养成运积大的浮力大。不能凭感觉和经验来回答物理问题，要养成运用学过的物理概念、物理规律分析解答物理问题的习惯。用学过的物理概念、物理规律分析解答物理问题的习惯。例例2(原创原创)如图如图1所示，边长所示，边长2 dm的正方体物块的正方体物块下底面浸入水中下底面浸入水中3 dm ，此时弹簧测力计的示数为，此时弹簧测力计的示数为10 N，(水水1103 kg/m/m3 3，g g取取10 N/10 N/kg)求：求：(1)物块受到水的浮力为多大？物块受到水的浮力为多大？(用两种方法解答用两种方法解答)(2)正方体物块的密度是多少？正方体物块的密度是多少？易错易混点易错易混点与浮力有关的计算与浮力有关的计算练习练习过考点过考点17、18题题 图图1 解：解：(1)方法一方法一(阿基米德原理法阿基米德原理法): 物块全部浸没在水中，排开水的体积等于物体的体积：物块全部浸没在水中，排开水的体积等于物体的体积：V排排V物物(0.2 m)38103 m3物块所受的浮力：物块所受的浮力：F浮浮水水gV排排1103 kg/m/m3 310 10 N/N/kg8103 m380 N方法二方法二(压力差法压力差法)：物块下底面受到水的压强：物块下底面受到水的压强：p下下水水gh下下1103 kg/m/m3 310 10 N/N/kg0.3 m3 000 Pa物块下底面受到水的压力：物块下底面受到水的压力：F下下p下下S3 000 Pa(0.2 m)2120 N物块上底面受到水的压强：物块上底面受到水的压强：p上上水水gh上上1103 kg/m/m3 310 N/10 N/kg0.1 m1 000 Pa物块上底面受到水的压力：物块上底面受到水的压力：F上上p上上S1 000 Pa(0.2 m)240 N物块所受的浮力：物块所受的浮力：F浮浮F下下F上上120 N40 N80 N易错原因易错原因 (1)对浮力产生的原因不清楚；对浮力产生的原因不清楚；(2)悬挂在弹簧测悬挂在弹簧测力计挂钩下的物体浸入液体中时，不能对物体进行正确的受力力计挂钩下的物体浸入液体中时，不能对物体进行正确的受力分析分析(受到重力、浮力和绳子的拉力三个力的作用受到重力、浮力和绳子的拉力三个力的作用)，不能列出，不能列出平衡方程平衡方程GF浮浮F拉拉。例例3(2016自贡自贡)如图如图2所示，放在水平面上装满水的一溢水所示，放在水平面上装满水的一溢水杯，水深为杯，水深为20 cm。弹簧测力计挂着重为。弹簧测力计挂着重为10 N的物块。现将物的物块。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取取10 N/kg)。求：。求：(1)弹簧测力计的示数。弹簧测力计的示数。(2)物体的密度。物体的密度。图图2 解：解：(1)物块受到浮力：物块受到浮力：F浮浮G排排m排排g0.4 kg10 N/kg4 N弹簧测力计示数：弹簧测力计示数：FGF浮浮10 N4 N6 N易错原因易错原因(1)对阿基米德原理的两种表述理解不透记忆不对阿基米德原理的两种表述理解不透记忆不牢；牢；(2)不会灵活运用阿基米德原理的公式不会灵活运用阿基米德原理的公式F浮浮液液gV排排，不能，不能立刻反映出物体浸没在水中，立刻反映出物体浸没在水中，V物物V排排。技巧规律技巧规律 (1)在进行浮力计算时，不能只会运用公式在进行浮力计算时，不能只会运用公式F浮浮液液gV排排，而应根据题中具体情况选择不同方法。，而应根据题中具体情况选择不同方法。(2)浮力的常用计算方法如下：浮力的常用计算方法如下：求浮力大小方法求浮力大小方法计算公式计算公式适用范围适用范围1用浮力产生的原因计算用浮力产生的原因计算F浮浮F向上向上F向下向下柱体柱体2称量法称量法F浮浮GF拉拉弹簧测力计弹簧测力计测浮力测浮力3用阿基米德原理计算用阿基米德原理计算F浮浮液液gV排排普遍适用普遍适用4平衡法平衡法F浮浮G物物漂浮或悬浮漂浮或悬浮过 实 验实验一浮力的大小跟哪些因素有关实验一浮力的大小跟哪些因素有关例例1在探究在探究“浮力的大小与什么因素有关浮力的大小与什么因素有关”的实验中，小的实验中，小明做了如图明做了如图3所示的一系列实验。实验中铜块与铝块的体积相所示的一系列实验。实验中铜块与铝块的体积相同。同。图图3 (1)铜块浸没水中后，所受的浮力大小为铜块浸没水中后，所受的浮力大小为_N，方向为，方向为_。(2)做三次实验是为了探究浮力的大小与做三次实验是为了探究浮力的大小与_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 的 关 系 ， 得 出 的 结 论 是的 关 系 ， 得 出 的 结 论 是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。主要用到。主要用到的实验方法是的实验方法是_。(3)分析分析_三次实验数据，可知浮力的大小与物体浸三次实验数据，可知浮力的大小与物体浸入液体内的深度入液体内的深度_。1竖直向上竖直向上 物体排开物体排开 液体的体积液体的体积 在液体的密度一定时，在液体的密度一定时， 物体排开液体的体积越大，物体受到的浮力越大物体排开液体的体积越大，物体受到的浮力越大 控制变量法控制变量法 无关无关 (4)小明画出了测力计拉力、浮力、容器底部所受液体压力小明画出了测力计拉力、浮力、容器底部所受液体压力以及容器对桌面的压力与物体浸入深度以及容器对桌面的压力与物体浸入深度h的图像，其中表示容的图像，其中表示容器底部所受液体压力与物体浸入液体深度的关系图像是器底部所受液体压力与物体浸入液体深度的关系图像是_。C(5)做四次实验是为了探究浮力的大小与物重的关做四次实验是为了探究浮力的大小与物重的关系，得出的结论是系，得出的结论是_。(6)做做_三次实验可探究浮力的大小与液体密度的关三次实验可探究浮力的大小与液体密度的关系，可得出的结论是系，可得出的结论是_ _；而班里有同学认为此实验；而班里有同学认为此实验结论不可靠，原因是结论不可靠，原因是_。物体受到的浮力大小与物重无关物体受到的浮力大小与物重无关 在物体排开液体的体积一定时，液体的在物体排开液体的体积一定时，液体的 密度越大，物体受到的浮力越大密度越大，物体受到的浮力越大 没有换用其他液体测量没有换用其他液体测量(不具有普遍性不具有普遍性) (7)实验时若先将物体放入水中测拉力，再测物体的重力，实验时若先将物体放入水中测拉力，再测物体的重力，则会使浮力的测量结果则会使浮力的测量结果_(选填选填“偏大偏大”或或“偏小偏小”)。( 8 ) 由 图由 图 3 中 提 供 的 数 据 ， 可 以 求 出 铜 块 的 密 度 为中 提 供 的 数 据 ， 可 以 求 出 铜 块 的 密 度 为_kg/m/m3 3，盐水的密度为，盐水的密度为_kg/_kg/m3。偏大偏大 9103 1.21.210 03 3 (9)小明想探究小明想探究“物体受到的浮力与其形状是否有关物体受到的浮力与其形状是否有关”，他，他找来薄铁片，烧杯和水进行实验，实验步骤如下：找来薄铁片，烧杯和水进行实验，实验步骤如下：步骤一：将铁片放入盛水的烧杯中，铁片下沉至杯底；步骤一：将铁片放入盛水的烧杯中，铁片下沉至杯底；步骤二：将铁片弯成步骤二：将铁片弯成“碗状碗状”再放入水中，它漂浮在水面再放入水中，它漂浮在水面上。上。通过分析可知，第一次铁片受到的浮力通过分析可知，第一次铁片受到的浮力_(选填选填“大于大于”“”“等于等于”或或“小于小于”)第二次铁片受到的浮力；第二次铁片受到的浮力；小明得出：物体受到的浮力与其形状有关，小明得出错小明得出：物体受到的浮力与其形状有关，小明得出错误结论的原因是：他只关注了铁片误结论的原因是：他只关注了铁片_的改变，忽视了的改变，忽视了_对浮力大小的影响。对浮力大小的影响。小于小于 形状形状 排开水的体积排开水的体积 例例2在探究在探究“浮力的大浮力的大小等于什么小等于什么”的实验中，小的实验中，小明同学的实验操作步骤如图明同学的实验操作步骤如图4所示，实验过程如下：所示，实验过程如下：实验二浮力的大小跟排开液体所受重力的关系实验二浮力的大小跟排开液体所受重力的关系【2016、2013年考年考】图图4 A用细线将橡皮挂在弹簧测力计下，测出橡皮所受的用细线将橡皮挂在弹簧测力计下，测出橡皮所受的_；B将水倒入溢水杯中；将水倒入溢水杯中；C将挂在弹簧测力计下的橡皮浸没水中，让溢出的水全部将挂在弹簧测力计下的橡皮浸没水中，让溢出的水全部流入小桶中，同时流入小桶中，同时_；D将盛有溢出水的小桶挂在弹簧测力计下，读出此时弹簧将盛有溢出水的小桶挂在弹簧测力计下，读出此时弹簧测力计的示数；测力计的示数；E记录、分析实验数据，得出实验结论；记录、分析实验数据，得出实验结论；重力重力 读出弹簧测力计的示数读出弹簧测力计的示数 F整理实验器材。整理实验器材。请根据小明的实验过程回答下面问题：请根据小明的实验过程回答下面问题：(1)指出小明在实验操作中漏掉的一个步骤：指出小明在实验操作中漏掉的一个步骤：_ _。(2)指出上面实验操作中的一处错误：指出上面实验操作中的一处错误：_ _。测量空小桶测量空小桶 的重力的重力 在在B步骤中，水面步骤中，水面 没有达到溢水口没有达到溢水口(或水没有注满或水没有注满) (3)改正实验操作后，若空小桶所受的重力为改正实验操作后，若空小桶所受的重力为F4，则实验中，则实验中测得石块所受的浮力为测得石块所受的浮力为_，排出水的重力为，排出水的重力为_；若等式若等式_成立，则可得出阿基米德原理，成立，则可得出阿基米德原理，还能测出橡皮的密度还能测出橡皮的密度_(只能用只能用F1、F2、F3、F4、水水表示表示)。F1F2 F3F4 F1F2F3F4 (4)在另外一位同学的实验中，也进行了如图的四次操作，在另外一位同学的实验中，也进行了如图的四次操作，但却得出了但却得出了F浮浮大于大于G排排的结论，关于原因分析不合理的是的结论，关于原因分析不合理的是_。A在在C步骤的操作中，橡皮没有完全浸没在水中步骤的操作中，橡皮没有完全浸没在水中B放入橡皮前，溢水杯中未装满水放入橡皮前，溢水杯中未装满水C在在C步骤的操作中，橡皮碰到了容器底且对底部产生了步骤的操作中，橡皮碰到了容器底且对底部产生了压力压力D实验中先进行实验中先进行C步骤，后进行步骤，后进行A步骤步骤A过 考 点1C2.ADEGH3.(1) 5 (2) 3 (3) 2 (4)类比类比4(1)上、下表面存在压力差竖直向上上、下表面存在压力差竖直向上长方体浸没在液体中，则长方体排开液体的体积：长方体浸没在液体中，则长方体排开液体的体积：V排排V物物SlS(h2h1)所以，结合浮力产生的原因有：所以，结合浮力产生的原因有：F浮浮F2F1液液g(h2h1)S液液gV排排m排排gG排排(3)不能，不能， 因为没有控制物体排开液体因为没有控制物体排开液体的体积相同的体积相同(4)液体的密度液体的密度1.110310B图图2 5A6.变大变大7.多大大物体排开液体的体积多大大物体排开液体的体积8变小变小FBFD9(1) 1.0 (2)如图如图2所示所示11(1)(3) (4) T1G，T2GG排排F浮浮，且，且T1T2，所以，所以F浮浮G排排 12(1)如图如图3所示所示(2)DABC (3)物体排开液体的重力物体排开液体的重力 (4) 1104 能能 (5) 物体要缓慢浸入水中物体要缓慢浸入水中(或弹簧测力计要尽量竖直，或弹簧或弹簧测力计要尽量竖直，或弹簧测力计要调零测力计要调零) 图图3 18解：解：(1)当当h0时，弹簧测力计的示数为时，弹簧测力计的示数为3 N，即物体，即物体A的重力的重力G3 N，完全浸没时，弹簧测力计的示数为，完全浸没时，弹簧测力计的示数为F1 N，A受到水的浮力：受到水的浮力：F浮浮GF3 N1 N2 N过 中 考1D2. 1103 20 3103 3(1)B、D1.2A、E(2)变小变小 0.8 3 64DBCAF2F3F1F46(1) 2 150 (2) 1.5 4.5 7.5 750