初中物理苏科版八年级下册浮力教案

专项十  压强和浮力

4 浮力

【知识梳理】

一、浮力

1．浮力：一切      液体（气体）的物体都受到液体（气体）对它            的力叫浮力。

2．浮力方向：竖直向上，施力物体是液（气）体。

3．浮力产生的原因（实质）：液（气）体对物体向上的压力      向下的压力，向上、向下的      就是浮力；如图所示。

4．影响浮力大小的因素：通过实验探究发现（控制变量法）：浮力的大小跟物体浸在液体中的      和液体的      有关。物体浸在液体中的体积      ，液体的密度      ，浮力就      。

二、阿基米德原理

1．阿基米德原理：浸入液体里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体的      。如图所示。

2．公式表示：      ；

3．从公式中可以看出：液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关，而与物体的质量、体积、重力、形状、浸没的深度等均      。

4．适用条件：      （或      ）。

【易混淆点】

一、浮力

1．定义：浸在液体或气体里的物体，受到液体或气体向上的托力，这个力叫作浮力。

2．浮力的施力物体是液体(或气体)，方向是竖直向上。

3．浮力产生的原因：浸在液体(或气体)中的物体，受到液体(或气体)对物体向上的压力大于向下的压力，向上、向下的压力差即浮力F浮=F上–F下。

4．注意：若物体下部没有液体则物体不受浮力作用。例如插入河底淤泥中的木桩和已粘在杯底上的铁块都不受水的浮力。浸在气体中的物体也受到气体对它竖直向上的浮力，但一般情况下不考虑气体对物体的浮力。

二、控制变量法探究浮力大小与哪些因素有关

1．物体在液体中所受浮力的大小不仅与液体的密度有关；还与物体排开液体的体积有关，而与浸没在液体中的深度无关。

2．探究F浮与ρ液的关系时，应控制V排不变；

3．探究F浮与V排的关系时，应控制ρ液相同；

4．弹簧测力计下挂着一个物体，当物体逐渐浸入水中时，弹簧测力计的示数逐渐减小，物体受到的浮力逐渐增大。

5．将一个空心的金属球浸没在水中并上浮，随着露出水面的体积逐渐增大时，球所受的浮力将逐渐变小，球所受的重力不变，当球浮在水面静止时，所受浮力和它的重力相等。

三、浮力的计算

1．称重法：就是物体在空气中的重与物体在液体中的重的差值等于浮力。

例：弹簧秤下挂一铁块，静止时弹簧秤的示数是4N，将铁块浸入水中时，弹簧秤的示数为3.5N，这时铁块所受的浮力是      N，=       。

解：由题意可知，铁块受到的重力为4N；铁块浸入水中示数是3.5N，铁块所受浮力为：，假设铁块体积为。

所以，。

2．压力差法：应用求浮力，这是浮力的最基本的原理。

例：某物块浸没在水中时，下表面受到水的压力为2.3N，上表面受到水的压力为1.5N，则该物块受到水的浮力为     牛，方向为        。

解：下表面受到水的压力为2.3N，上表面受到水的压力为1.5N；所以浮力方向向上，大小为：。

3．公式法：利用阿基米德原理，F浮=G排=m排g=ρ液gV排，普遍适用于计算任何形状物体受到的浮力。

例：将体积是50cm3的物体浸没在水中，它受到的浮力多大？若此物体有一半浸在煤油中，它所受的浮力多大？（ρ煤油=0.8×103kg/m3）g取10N/kg）

解：由公式，得到物体在水中的浮力：

；

在煤油中的浮力为：

4．受力分析法（漂浮或悬浮条件）：如果物体在液体中处于漂浮或悬浮状态，则物体受重力和浮力作用，且此二力平衡，则。

例：把质量是200g的塑料块放入水中，静止时塑料块有一半露出水面。（g取10N/kg）

求（1）塑料块在水中受到的浮力？（2）塑料块的体积和密度？

解：（1）塑料块受到的重力：，

因为塑料块静止，故它受到的浮力：；

（2）塑料受到的浮力等于它排开水受到的重力，故排开水的体积为：

，

塑料块的体积：，故塑料块的密度：

。

5．排水量法（也是阿基米德原理）：。

轮船的满载重量，一般是以排水量表示的，即是排开水的质量，船也是浮体，根据浮体平衡条件也得：船受到的总，而排水量kg•g，就是船排开水的重，即是浮力，又是船、货的总重力。

四、阿基米德原理

探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系。

1．实验器材：溢水杯、弹簧测力计、金属块、水、小桶。

2．实验步骤：

①　如图甲所示，用测力计测出金属块的重力；

②　如图乙所示，把被测物体浸没在盛满水的溢水杯中，读出这时测力计的示数。同时，用小桶收集物体排开的水；

③　如图丙所示，测出小桶和物体排开的水所受的总重力；

④　如图丁所示，测量出小桶所受的重力。

3．结论

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：

4．在应用阿基米德原理时应注意：

①　“浸在”包含两种情况：一是物体有一部分浸在液体中，此时V排=V浸入<V物；二是物体全部没入液体中，此时V排=V浸入=V物。

②　“浮力的大小等于物体排开液体所受的重力”，这里要注意浮力本身是力，只能和力相等，很多同学常把这句话说成“浮力大小等于物体排开液体的体积”。力和体积不是同一物理量，不具有可比性；这里所受的重力，不是物体所受的重力，而是被排开液体所受的重力。

③　由F浮=ρ液gV排，可以看出，浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积两个因素有关，而跟物体本身的体积、密度、形状，与在液体中是否运动，液体的多少等因素无关。

④　阿基米德原理也适用于气体。浸没在气体里的物体受到浮力的大小，等于它排开的气体所受的重力。即F浮=G排=ρ气gV排。

知识点一：浮力产生的原因

【探究重点】

【典例分析】

1. 下列物体中，不受浮力作用的是(　　)

A．在水中下沉的铁块 B．在水中的桥墩

C．浮在水面上的轮船 D．空中上升的气球

【真题操练】

2. 下列说法中正确的是(　　)

A．浸在气体中的物体不受浮力

B．浸在液体中的物体受到的浮力，浮力的大小就是液体对物体压力的合力

C．浸在液体中的物体受到的浮力，浮力大小只与液体的密度有关

D．悬浮在液体中的物体受到的重力与浮力是一对相互作用力

3. 浸入液体中的物体，通常要受到液体对它竖直向上的力，浮力的施力物体是       ，浮力的方向是         。

知识点二：阿基米德原理

【探究重点】

【典例分析】

4. 把两个物重相同的实心铁球和铝球，浸没在水中，它们受到的浮力 (     )

A.相等　                  B.都等于重力

C.铝球的比铁球小          D.铝球的比铁球大

5. 小聪同学在探究“影响浮力大小的因素”时，做了如图所示的实验，图②中物体A受到水向上和向下的压力的合力为________。

【真题操练】

6. 为了验证阿基米德原理，小明在一只塑料袋(塑料袋很轻很薄)中装入大半袋水，用弹簧测力计测出盛有水的塑料袋所受重力的大小。再将塑料袋慢慢浸入水中，观察到测力计的示数变　　　，说明盛水的塑料袋排开　　　  越大，受到的浮力越大。继续将塑料袋慢慢浸入水中，当观察到　　　　　　　　    现象时，弹簧测力计的示数为零，由此验证了阿基米德原理。小华准备将塑料袋装满水做同样的实验，操作时发现，塑料袋尚未完全浸入水中弹簧测力计的示数已为零，这是　　　　原故。

知识点三：浮力计算

【探究重点】

【典例分析】

7. 弹簧秤下吊着重为14.7N的正方形金属块，当它完全浸没在水中时，弹簧秤的示数为9.8N，则金属块排开水的重力为________N．若金属块上表面所受水的压力为19.6N，则金属块下表面所受水的压力为________N。
8. 一个体积为20cm3的金属圆柱体，用细线吊着慢慢浸入水中，当它一半没入水中时，它排开水的体积是          cm3，排开这部分水的重力是          N，它受到的浮力是          N。如果它全部没入水中，它受到的浮力是          N。

【真题操练】

9. 用弹簧测力计测出一个物体重为4 N，然后将该物体浸没在水中，这时弹簧测力计的示数变为3　N，则该物体在水中受到的浮力是

A．7 N B．4 N C．3 N D．1 N

10. (2020·江苏无锡市)如图所示，某同学正在探究影响浮力大小的因素。

(1)为了探究浮力大小与物体排开液体体积的关系，接下来的操作是______，并观察弹簧测力计示数的变化。

(2)将水换成酒精，比较物体浸没时弹簧测力计的示数，可探究物体所受浮力大小与______的关系。

11. 用弹簧测力计测石块，其重为l0N，若把石块的一半浸入水中，弹簧测力计的读数为8N，此时石块所受到的浮力是      N，当石块全部浸没于水中时，受到的浮力是      N，该石块的密度是      kg/m3，若石块全部浸入煤油中，弹簧测力计的读数将变为      N。(ρ煤油=0.8×103kg/m3，g=l0N/kg)

知识点四：浮力应用

【探究重点】

【典例分析】

12. 2020年，洪水肆虐，水位不断升高，关于桥墩在河水中所受浮力的情况，下列说法正确的是(　　)

A．水中桥墩不受浮力作用 B．水中桥墩所受浮力减小

C．水中桥墩所受浮力增大 D．水中桥墩所受浮力不变

【真题操练】

13. 利用如图所示的装置来探究浮力的方向是怎样的，随着α角的改变，悬线与水平面的夹角将      (选填“改变”或“保持不变”)，剪断悬线 ，小气球将沿      方向运动。

1. 对阿基米德原理的理解，下列说法中正确的是(　　)

A．浸入液体中的物体，受到的浮力大小和物体的体积有关

B．浸没在液体中的物体，在液体中的深度越大，受到的浮力越大

C．阿基米德原理也适用于气体

D．浸没在液体中的物体，受到的浮力与物体的形状有关

2. 乒乓球漂浮于水面上，乒乓球所受浮力的施力物体是 (　 　)

A．空气   B．乒乓球  

C．水   D．盛水容器

3. 小明把上钩后的鱼匀速拉出水面过程中，会感觉鱼逐渐“变重”，关于小明用该鱼竿钓鱼的过程，下列说法正确的是(　　)

A．鱼竿是省力杠杆，鱼受到的浮力逐渐增大

B．鱼竿是省力杠杆，细绳上的拉力逐渐减小

C．鱼竿是费力杠杆，鱼受到的重力逐渐增大

D．鱼竿是费力杠杆，细绳上的拉力逐渐增大

4. 如图所示，装有水的容器静止放在水平桌面上，正方体物块M悬浮在水中，其上表面与水面平行，则下列说法中正确的是

A．M上、下表面受到水压力的合力大于M受到的浮力

B．M上、下表面受到水压力的合力大小等于M受到的重力大小

C．M上表面受到水的压力大于M下表面受到水的压力

D．M上表面受到水的压力和M下表面受到水的压力是一对平衡力

5. (2020·四川内江市)一质量为54g边长为3cm的立方体橡皮泥块，浸没在水中时，受到的浮力为___N，立方体橡皮泥块的密度为___kg/m3(水的密度ρ水=1.0×103kg/m3、g=10N/kg)。
6. (2020·辽宁抚顺市·九年级其他模拟)在海面下3m深处有一只质最为50kg的小海豚悬浮在海水中，这只小海豚受到海水的压强为______Pa，受到的浮力为______N，它的体积为______m3。(海水密度取1.0×103kg/m3，g取10N/kg)
7. 2018年4月20日，我国最先进的自主潜水器“潜龙三号”首次下潜（如图所示）。潜水器在水面下匀速下潜过程中（假定海水的密度不变），受到的浮力______（选填“变大”、“不变”或“变小”），潜水器下表面受到的压强______（选填“变大”、“不变”或“变小”）。

8. 在“测量物体浸没在液体中所受的浮力”实验中，某同学在弹簧测力计下悬挂一个物块，静止时弹簧测力计的示数F1=2.2N，再将物体浸没在酒精中，静止时弹簧测力计的示数F2=1.4N，如图所示，则物体在酒精中受到的浮力是      N，物体的体积是      m3。(酒精0.8×103kg/m3，g取10N/kg)

9. 如图所示，一个空的塑料药瓶，瓶口扎上橡皮膜，竖直地浸入水中，一次瓶口朝上， 一次瓶口朝下，这两次药瓶在水中的位置完全相同。乙中橡皮膜向内凹的程度比甲中的大，原因是       。甲图中药瓶受到的浮力      (选填“大于”、“小于”或“等于”)乙图中药瓶受到的浮力。

10. (2020·山东淄博市·九年级二模)某物理兴趣小组做了如图所示的实验来探究影响浮力大小的因素。

(1)物体浸没在水中时受到的浮力是_______N，方向为_______；

(2)物体浸没在酒精中时排开酒精的重力是_______N；

(3)比较_______两幅图可知，浸没在液体中的物体所受浮力的大小与液体的密度有关；

(4)由ABCD四个步骤可知，浮力的大小有时与深度有关，有时又与深度无关，对此正确的解释是浮力的大小与_______有关。

1. (2020·浙江金华市)如图为金鱼吐出的某个气泡在温度恒定的水中上升过程的示意图。该过程中气泡密度和受到浮力的变化情况，叙述正确的是(　　)

A．密度和浮力都不变 B．密度和浮力都变大

C．密度变小，浮力不变 D．密度变小，浮力变大

2. (2020·黑龙江牡丹江市)如图所示，2019年4月23日海军成立70周年的海上阅舰仪式上，我国新型万吨级055型导弹驱逐舰接受检阅，其满载排水量达12500t，有关该型驱逐舰在海上航行过程中，下列说法正确的是(　　)

A．驱逐舰所受浮力的方向是竖直向下

B．满载时的排水量指的是驱逐舰所受的重力

C．发射导弹后，驱逐舰所受浮力变小

D．发射导弹后，驱逐舰会下沉一些

3. 如图所示，重为、边长的正方体物块静置于粗糙的水平桌面上，物块对桌面的压强为  。向右推动物块，在运动过程中，它受到  (向左向右)的摩擦力。物块掉入水槽中(水足够深)，其静止后所受浮力为  。取

4. 物理实验考核中，水平桌面上放着一个底面积为100 cm2的容器，当中装有12 cm高的水，小明将一个圆柱体浸入水中，如图甲所示，弹簧测力计示数F与圆柱体下表面距液面高度h的关系如图乙所示，当圆柱体下表面距离液面10 cm时，细绳断了，圆柱体沉入水底，如图丙所示。求：(g=10 N/kg)

(1)浸没时圆柱体受到的浮力；

(2)圆柱体的体积；

(3)圆柱体沉在水底时，水对容器底的压强

5. 小华同学利用实验“探究浮力大小和哪些因素有关系”，她把一金属块挂在弹簧测力计上，示数如图所示，再将它分别浸入水和盐水中的不同位置，如图所示。

(1)金属块浸没在水中受到的浮力是   N，该金属块的体积是   m3；

(2)图乙、丙、丁、戊几种情况中，图  中金属块所受到的浮力最小；

(3)做甲、丙、戊三次实验，是为了探究浮力大小与  是否有关；

(4)做  三次实验(选填“甲~戊”序号)，是为了探究金属块浸没在同种液体中时，保持  不变，受到的浮力与深度是否有关；

(5)以下用到的研究方法与第(3)、(4)中用到的方法相同的是  (填字母)。

A．用光线来表示光

B．探究深度对液体内部压强的影响

C．将泡沫小球靠近发声的音叉，探究声音的产生条件

D．探究阻力对物体运动的影响时，将小车从同一高度释放

6. 为探究物体在水中受到的浮力大小与浸入水中的体积和深度的关系，小明和小华把装满水的溢水杯放到台秤上，溢水杯口下方放置一空量筒．用细线系住金属块并挂在弹簧測力计上，测力计示数为G．然后将金属块缓慢浸入水中，且始终不与杯接触，如图．

(1)金属块浸没前的过程中，测力计示数逐渐变小，说明浮力大小逐渐     ．据此，小明认为金属块受到的浮力随浸入水中的深度增大而增大；而小华则认为浮力随浸入水中的体积增大而增大，根据以上实验你认为下列说法正确的是     ．

A．只有小明的观点合理         B．只有小华的观点合理

C．两人的观点都不合理         D．两人的观点都合理

(2)接下来他们继续实验，增大金属块浸没在水中的深度，发现测力计的示数始终不变且为F，据此可得出     的观点不具有普遍性．这个过程中金属块受到的浮力F浮＝     ．

(3)为了深入研究，他们测出量筒中水的体积V排，水的密度用ρ水表示，其重力G排＝     ，通过比较数据发现F浮＝G排，换用不同的物体和液体重复上述实验，都能得出F浮＝G排，说明决定浮力大小的根本因素是G排．

(4)从金属块开始浸入直至浸没一定深度的过程中台秤的示数变化情况是          ．

1. (2020·湖北鄂州市·九年级其他模拟)将一鸡蛋投入水中浸没后，鸡蛋在不断地下沉过程中，说法正确的是(  )

A．鸡蛋受到水的压强不变

B．鸡蛋所受浮力的方向竖直向上

C．在水中越深，鸡蛋所受浮力越大

D．水对鸡蛋向下的压力大于水对它向上的压力

2. 2013年2月，中国海监在钓鱼岛海域放置浮标以监测我国领海的水文变化。监测发现，从春季至夏季，海水温度上升、体积膨胀导致密度下降。此过程中，若浮标体积保持不变，则(　　)

A．浮力变大，露出海面体积变小 B．浮力变小，露出海面体积变大

C．浮力不变，露出海面体积变大 D．浮力不变，露出海面体积变小

3. 如图所示，小球在绳子拉力作用下恰好浸没在水中，此时小球所受的浮力　　　 小球的重力(选填“大于”、“小于”或“等于”)。剪断绳子后，小球上升过程中所受的浮力　　　 (选填“变大”、“变小”或“不变”，下同)，水对烧杯底部的压强　　　 。

4. 如图甲所示，薄塑料袋中装有盐水(盐水的密度为1.2g/cm3)，用细线扎紧袋口，用弹簧测力计测得其所受重力为12N；再将这个装盐水的塑料袋浸入放在水平桌面上的烧杯内的水中(如图乙所示，水不溢出)，不计塑料袋和细线的重。当弹簧测力计示数为3N时，则：烧杯对水平桌面的压力增加了   N，袋内盐水面比烧杯中的水面   (选填“高”或“低”)。

5. 在“探究影响浮力大小因素”的实验中，同学们提出了下列4种猜想：

猜想1：浮力大小与液体的密度有关；

猜想2：浮力大小与物体浸人液体的体积有关；

猜想3：浮力大小与物体的形状有关；

猜想4：浮力大小与物体所受的重力有关。

(1)如图1所示，小明把一个柱状固体挂在弹簧测力计下端，使它浸在液体中的体积逐渐增大，观察到弹簧测力计的示数逐渐减小，此实验说明猜想        是正确的；

(2)如图2所示，小明将同一石块分别浸没在水和盐水中，此实验为了验证猜想        。在实验中，观察到石块浸没在水中静止时弹簧测力计的示数大，则说明石块在水中受到的浮力        (选填“大”或“小”)；

(3)为了验证猜想3，他找来薄铁片，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；步骤二：将铁片弯成“碗状”再放入水中，它漂浮在水面上。

①通过分析可知，第一次铁片受到的浮力        (选填“大于”“等于”或“小于”)第二次铁片受到的浮力；

②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：        ；

(4)为了验证猜想4，小明将重力相同而体积不同的铁块和铝块浸没在水中，观察到所受浮力大小不相等，由此得出结论：浮力的大小与物体的重力无关，请指出他的实验方法的错误：①        ；②        ；

(5)如图3所示，将装置放在电子秤上，把浸没的物体缓慢下沉(物体未碰到烧杯底部)，电子秤的示数       (选填“变大”“变小”或“不变”)。

6. (2020·湖南湘潭市)某型号声呐，质量为。其内部有两个完全相同的空腔，声呐每个空腔的侧上方都用轻薄易腐蚀材料制成的密封盖密封，密封盖质量和体积均不计，当密封盖浸泡在海水中，将逐渐被海水腐蚀，海水进入空腔导致声呐逐渐下沉。某次公海军事演习，反潜飞机向海中投入该声呐，声呐在海中静止后露出整个体积的。此时上下空腔均没有海水进入，如图甲所示；24小时后，声呐没入海中处于悬浮状态，声呐下空腔充满海水而上空腔没有海水进入，如图乙所示；再经过24小时后，声时沉入海底，上下空腔均充满海水，如图丙所示。(已知)，

(1)图甲中，声呐所受浮力为__N；

(2)声呐整个体积为__m3；

(3)当声呐底部位于海面下深度时(未沉入海底)，所受海水的压强为__Pa；

(4)每个空腔的体积为多少m3？