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第十章浮力第1节浮力

知识点1:浮力

概念

浸在液体中的物体受到向上的力叫浮力

产生

原因

以浸没在水中的正方体为例,正方体的六个面分别受到液体的压强和压力

位置

深度

压强

面积

压力

图示

前后两

个面

相等

相等

相等

F前、F后是平衡力,大小相等

左右两

个面

相等

相等

相等

F左、F右是平衡力,大小相等

上下两

个面

h上h下

p上p下

相等

F上=p上S;F下=p下S;F浮=F下-F上

方向

竖直向上

公式

F浮=F下-F上

F浮=G-F

如图所示,F上:物体上表面受到的液体压力;F下:物体下表面受到的液体压力

如图所示,物体受三个力:重力G、弹簧测力计拉力F和浮力F浮,因为物体静止,所以受平衡力,此时拉力F和浮力F浮的二力之和与重力G平衡,即F+F浮=G,F浮=G-F

适用于形状规则的物体,且物体下表面与容器底不密合

适用于密度大于液体密度的物体

拓展延伸??浮力产生的两种特殊情况:

?(1)当物体的一部分浸入液体中时,如图1(a)所示,上表面受到液体向下的压力为0,则F浮=F下。

图1

(2)若浸在液体中的物体下表面与容器底部密合,如图1(b)所示,则液体对物体向上的压力为零,物体不受浮力的作用,只受向下的压力。

【例】下列物体没有受到浮力作用的是()

A.在水中嬉戏的小鸭

B.在蓝天飞翔的老鹰

C.深海潜游的鲸鱼

D.深入河底的桥墩

答案：D

点拨：浮力产生的原因是浸在液体中的物体上、下表面存在压力差。桥墩由于埋在地下,故下表面没有与水接触,因此桥墩没有受到水对其向上的压力,桥墩不受浮力作用。

知识点2:探究浮力的大小跟哪些因素有关

提出问题浮力的大小跟哪些因素有关呢?

假设猜想[猜想一]浮力的大小跟物体排开液体的体积有关;

[猜想二]浮力的大小跟物体浸入液体的深度有关;

[猜想三]浮力的大小跟液体的密度有关。

实验设计探究

[思考]1.如何测出浮力的大小?

2.该实验如何采用控制变量法设计步骤?

[实验设计方案]实验目的:探究影响浮力大小的因素。

实验器材:弹簧测力计、水、盐水、物体、烧杯。

实验步骤:(1)用弹簧测力计测出物体的重力G,如图2A所示;

图2

(2)将物体悬挂于弹簧测力计下端,部分浸入水中,读出弹簧测力计的示数为F1,如图2B所示;

(3)将物体浸没入水中,读出弹簧测力计的示数为F2(F2F1),如图2C所示;

(4)让物体浸没在水中,改变物体在水中的深度,读出弹簧测力计的示数仍为F2,如图2D所示;

(5)将物体浸没在盐水中,读出弹簧测力计的示数为F3(F3F2),如图2E所示。

分析论证??实验现象及数据如下表:

实验步骤

液体种类

浸入体积

浸没深度

弹簧测力计示数

浮力

(2)

水

部分浸入

F1

G-F1

(3)

水

完全浸没

浅

F2

G-F2

(4)

水

完全浸没

深

F2

G-F2

(5)

盐水

完全浸没

深

F3

G-F3

分析步骤(2)、(3)可知:物体浸入水中的体积越大,弹簧测力计的示数越小,即受到的浮力越大,由此得出:物体受到的浮力跟物体浸入水中的体积有关,液体的密度相同时,浸入的体积越大,受到的浮力越大;

分析步骤(3)、(4)可知:改变物体浸没在水中的深度,弹簧测力计的示数不变,即受到的浮力不变,由此得出:物体受到的浮力跟物体浸没入水中的深度无关;

分析步骤(4)、(5)可知:物体浸没在液体中的体积相同时,液体的密度越大,弹簧测力计的示数越小,即受到的浮力越大,由此得出:物体受到的浮力跟液体的密度有关,物体浸入液体中的体积相同时,液体的密度越大,受到的浮力越大。

综上所述:物体受到的浮力跟液体的密度和物体浸入液体的体积有关,跟物体浸没入液体的深度无关。

实验点拨??1.本实验中计算浮力的大小时,采用公式:F浮=G-F。

2.在实验中应采用“控制变量法”设计实验步骤:探究浮力的大小跟ρ液的关系时,应控制V排相同;探究浮力的大小跟V排的关系时,应控制ρ液相同。

3.浮力的大小只跟液体密度和物体排开液体的体积这两个因素有关,而跟物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度、在液体中是否运动等因素无关。

【例】某同学在“探究浮力大小跟什么因素有关系”时,做了如图3所示的实验。

图3

次数

1

2

3

4

G/N

3.65

3.60

3.50

F/N

0

(1)请你将表格内容填写完整。

(2)由实验数据可以得出:浸在液体中的物体所受的浮力与有关系。?

(3)实验中他采用了的研究方法。?

解：(1)如下表所示:

次数

1

2

3

4

G/N

4.0

3.65

3.60

3.50

F/N

0

0.35

0.40

0.50

(2)液体的密度(3)控制变量

点拨：从题图上看出,当物体不受浮力时,弹簧测力计示数即物体