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1.3水的浮力

1.3水的浮力

知识整理

知识整理

知识点1浮力

1．概念：液体(或气体)会对浸入其中的物体产生一个__向上__的力，这个力就是浮力。

2．浮力产生的原因(以液体为例)：液体内部存在压强，所以物体浸在液体中，前后、左右、上下都受到了液体的压力，前后、左右的压力可以相互抵消，而物体下表面受到的向上的压力大于上表面受到的向下的压力，物体总体受到一个竖直向上的托力，这就是浮力。

注：当浸在液体中的物体下表面与容器紧密接触时，物体不受浮力，如桥墩。

3．浮力的施力物体：__液体(或气体)__。

4．浮力的受力物体：浸入液体(或气体)中的物体。

5．浮力的方向：__竖直向上__。

6．浮力的作用点：浸入液体(或气体)的物体上。

知识点2阿基米德原理

1．阿基米德原理的内容

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。其表达式为：F浮＝__G排液__＝__ρ液gV排液__。

2．对阿基米德原理的理解

(1)ρ液是指__液体__密度，而不是浸入液体的物体的密度。

(2)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。当物体完全浸入液体中(即浸没)时，V排液恰好等于物体本身的体积V物；当物体部分浸入液体中时，V排液V物。(注：V排液有可能大于V物)

(3)浮力大小只跟物体排开液体的体积和液体的密度有关，而与物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度无关，也与物体是否在液体中运动、液体的多少等因素无关。

(4)阿基米德原理也适用于气体。浸在气体中的物体所受的浮力大小等于它排开的气体所受的重力，用公式表示为F浮＝G排气＝ρ气gV排气。

知识点3物体浮沉的条件

比较浮力与重力的大小关系来判断物体的浮沉状态。

(1)上浮和漂浮：物体浸没在液体中时，所受浮力是最大值。当__F浮G物__时(如图甲所示)，合力方向竖直向上，物体在液体中向上运动——上浮，随着物体不断上升，最终物体将有一部分体积开始露出液面，物体所受的浮力也就随之减小，一直减小到F浮＝G物时，物体所受浮力与重力的合力为零，就不再上浮，此时物体处于平衡状态，将__漂浮__在液面上(如图乙所示)。

(2)悬浮：物体浸没在液体中，当__F浮＝G物__时(如图丙所示)，物体可以停留在液面下任何位置，随时都能保持平衡状态。

(3)下沉和沉底：物体浸没在液体中，当__F浮G物__时(如图丁所示)，物体所受重力与浮力的合力的方向竖直向下，物体将向下运动——下沉，直至容器底部对物体产生一定的支持力为止，这时物体在重力、浮力、支持力的作用下而处于平衡状态，下沉运动就此结束，物体静止在容器底部(如图戊所示)。

说明物体在液体中，最终会出现三种状态：漂浮、悬浮、沉底，它们的特点如下表。

状态

漂浮

悬浮

沉底

力的关系

F浮＝G

F浮＝G

F浮＜G

体积关系

V排液＜V物

V排液＝V物

V排液＝V物

密度关系

ρ物＜ρ液

ρ物＝ρ液

ρ物＞ρ液

知识点4物体浮沉条件的应用

1．密度计

密度计是测量液体密度的工具。它是一根上部标有刻度，形状特殊的玻璃管，管下部的玻璃泡内装入小铅丸或汞，用它测液体密度时，它所受的浮力总是__等于__它受到的重力。

测量液体的密度时，由于液体的密度不同，同一密度计的重力相同，所受浮力相同，根据F浮＝ρ液gV排液可知，当底面积不变时，液体的密度越大，浸入液体中的深度越小，故密度计的刻度值“__上小下大__”。

2．轮船

轮船是用密度大于水的钢铁制成的，采用“空心”的办法使它排开更多的水，增大浮力，从而漂浮在水面上。

3．潜水艇

潜水艇的两侧有水舱，当水舱中充满水时，潜水艇受到的重力大于浮力，就逐渐潜入水中；当压缩空气将水舱里的水排出一部分，潜水艇__重力减小__，它受到的重力小于浮力时，就会浮出水面，如下图所示。潜水艇浸没在水中时，所受浮力不变，当从水舱排出水使F浮＞G时，潜水艇上浮；当向水舱中充水时，潜水艇自身__重力增大__，增大到F浮＝G时，可悬浮于某一位置航行；当向水舱中再充水至F浮＜G时，潜水艇下潜。

知识点5浮力的计算方法

1．称重法：把物体挂在弹簧测力计上，记下弹簧测力计的示数为F1，再把物体浸入液体，记下弹簧测力计的示数为F2，则F浮＝__F1－F2__。

2．平衡法：物体悬浮或漂浮时，物体处于平衡状态，由二力平衡条件知__F浮＝G物__。

说明悬浮和漂浮是不同的两种状态，悬浮时是浸没在液体中，V排液＝V物；漂浮时，V排液＜V物。

3．公式法：根据阿基米德原理：F浮＝G排液，而G排液＝m排液g＝__ρ液gV排液__，普遍适用于计算任何形状物体受到的浮力。

4．压力差法：物体浸在液体中，下表面受到的向上的压力大于上表面受到的向下的压力，物体总体受到一个竖直向上的托力，这个力就是浮