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第10课时 浮力 物理课件PPT
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这是一份第10课时 浮力 物理课件PPT，共30页。PPT课件主要包含了知识梳理，自主测试，悬浮和漂浮等内容，欢迎下载使用。
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。
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=ρ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。
三、物体的浮沉条件及应用1.浮沉条件
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。
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、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。
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。
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。
4.探究浮力的大小跟哪些因素有关实验的部分操作,装置静止时测力计指针的位置如图所示。
(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)1.1×103
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=ρgV排,F浮=ρ水gV,F浮'=ρ盐水gV,则盐水的密度
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)
(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。
答案:(1)1 N (2)1×10-4 m3 (3)金属块的密度是 2.7×103 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=ρ液gV排得
1.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ρ1有关;B.可能与液体的密度ρ2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)只用这些器材,他们可以验证上述猜想中的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 。
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
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(ρ甲>ρ乙>ρ盐水>ρ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)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①的数据为 N,②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;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”)。
答案:(1)0.2 2.8 1.2 (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。
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。
【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。
解析:(1)物块受到浮力F浮=G排=m排g=0.4 kg×10 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=ρ水gV排=ρ水gV物可得,物块的体积答案:(1)6 N (2)2.5×103 kg/m3(2)原理法根据阿基米德原理F浮=G排=ρ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。
(2)原理法根据阿基米德原理F浮=G排=ρ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。【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 5 5×10-4
(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 。(ρ石蜡=0.9×103 kg/m3,ρ酒精=0.8×103 kg/m3) 解析:石蜡在水中漂浮在水面上,则F浮=G,F浮=ρ水gV排,G=ρ石蜡gV,即得ρ水gV排=ρ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9∶10。答案:9∶10
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。
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。
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=ρ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。
三、物体的浮沉条件及应用1.浮沉条件
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。
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、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。
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
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。
4.探究浮力的大小跟哪些因素有关实验的部分操作,装置静止时测力计指针的位置如图所示。
(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)1.1×103
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=ρgV排,F浮=ρ水gV,F浮'=ρ盐水gV,则盐水的密度
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)
(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。
答案:(1)1 N (2)1×10-4 m3 (3)金属块的密度是 2.7×103 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=ρ液gV排得
1.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ρ1有关;B.可能与液体的密度ρ2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)只用这些器材,他们可以验证上述猜想中的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 。
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
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(ρ甲>ρ乙>ρ盐水>ρ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)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①的数据为 N,②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;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”)。
答案:(1)0.2 2.8 1.2 (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。
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。
【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。
解析:(1)物块受到浮力F浮=G排=m排g=0.4 kg×10 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=ρ水gV排=ρ水gV物可得,物块的体积答案:(1)6 N (2)2.5×103 kg/m3(2)原理法根据阿基米德原理F浮=G排=ρ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。
(2)原理法根据阿基米德原理F浮=G排=ρ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。【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 5 5×10-4
(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 。(ρ石蜡=0.9×103 kg/m3,ρ酒精=0.8×103 kg/m3) 解析:石蜡在水中漂浮在水面上,则F浮=G,F浮=ρ水gV排,G=ρ石蜡gV,即得ρ水gV排=ρ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9∶10。答案:9∶10
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。
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