第十讲01第1节 浮力 物体的浮沉条件 课件 含视频

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一、浮力1、定义：浸在液体中的物体受到液体竖直向________的力．2、方向：____________．3、大小：如图甲所示，F浮＝____________.4、产生原因：浸没在液体中的物体，受到周围液体对其上、下表面的________，即F浮＝F2－F1，如图乙所示．
5、影响因素：物体在液体中所受浮力的大小，跟它浸在液体中的______和液体的________有关．物体浸在液体中的体积越________、液体的密度越________，受到的浮力就越大．
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__________．2、公式：F浮＝G排
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3、推导公式： ρ液表示液体的密度，单位为_______． V排表示物体排开液体的体积，单位为m3. g＝9.8 N/kg，粗略计算可取10 N/kg. 求密度：ρ液＝ 4、注：“浸在”的含义为“浸没”或“部分浸没”．5、适用范围：液体、气体．
F浮＝G排＝_______
三、物体的浮沉条件1、原理：物体在液体中处于什么状态，主要取决于物体所受的浮力和重力的大小关系，也可由物体的密度和液, 体的密度大小关系来判断．2、示意图
1. 判断下列说法的正误，正确的打“√”，错误的打“×”．(1)河水上涨时，浸在河水中的桥墩所受浮力增大(　　)(2)浸在液体中的物体不一定受浮力的作用(　　)(3)潜水艇下潜得越深，受到的浮力越大(　　)(4)质量相同的实心铁块和铝块浸没在水中所受浮力相同(　　)(5)物体处于漂浮状态，该物体的密度一定小于液体的密度(　　)(6)漂浮在水面上的物体受到的浮力一定大于沉在水底的物体受到的浮力(　　)
我国古代对浮力的认识及应用：大约在商朝时期，我们的祖先就开始认识和应用浮力了．当时是利用较大的独木，从中间挖成槽形，放在江河的水中漂流，称为独木舟．
飞艇的原理及应用：艇体的气囊内充以密度比空气小的浮升气体(氢气或氮气)借以产生浮力使飞艇升空．吊舱供人员乘坐和装载货物．尾面用来控制和保持航向、俯仰的稳定．大型民用飞艇还可以用于交通、运输、娱乐、赈灾、影视拍摄、科学实验等等．比如，发生自然灾害时，通讯中断就可以迅速发射一个浮空器，通过浮空气球搭载通讯转发器，就能够在非常短的时间内完成对整个灾区的移动通讯恢复．
1. 请用图示法解释浮力产生的原因：如图1所示，一个正方体物块浸没在液体中静止，相关数据已在图中标出．受力分析：物块静止，则物块所受合力为________．水平方向：由图可知，物块侧面处于同一深度，所受液体的压强________，产生的压力相互抵消．
图1(RJ八下P50)
2. 将同一鸡蛋先后浸入盛有水和浓盐水的两个完全相同的容器中，鸡蛋在容器中的位置如图2所示，此时两容器中液面相平．现象：甲中鸡蛋沉底，乙中鸡蛋悬浮，两容器中液面相平.现象分析：甲中鸡蛋沉底，说明甲中鸡蛋受到的浮力______(选填“大于”“小于”或“等于”)鸡蛋的重力；乙中鸡蛋悬浮，说明乙中鸡蛋受到的浮力______(选填“大于”“小于”或“等于”)鸡蛋的重力．因为是同一鸡蛋，重力保持不变，所以甲中液体的密度______乙中液体的密度，甲中液体是______，则甲中液体对杯底的压强______(选填“大于”“小于”或“等于”)乙中液体对杯底的压强．
图2(RJ八下P57)
3. 小梦将一块橡皮泥放在水中，发现橡皮泥沉底；随后她将橡皮泥取出并擦干，将其捏成船状放在水面，发现其漂浮在水面．她是利用_________________的方法增大浮力的；随后她将一些板栗依次放入“小船”中，小船始终漂浮在水面，如图3所示．在此过程中，整个船所受浮力逐渐________，此时船底受到水的压强________．(后两空均选填“变大”“变小”或“不变”)
图3(RJ八下P58)
增大排开水的体积
生活实践：一艘满载货物的轮船从长江开往海洋，轮船受到的浮力将________，轮船吃水深度将________(前两空均选填“变大”“变小”或“不变”).若轮船的排水量为6 000 t，在江水中满载时受到的浮力是________N.(g取10 N/kg，ρ江水＝1×103 kg/m3，ρ海水＝1.03×103 kg/m3)
4. 如图4所示，潜水艇能够上浮和下沉是通过改变________来实现的．潜水艇潜入水下航行，当用压缩气体将水舱中的水排出一部分时，潜水艇将________(选填“上浮”或“下沉”)，在未露出水面之前，潜水艇所受的浮力________(选填“变大”“变小”或“不变”).拓展：实际航行时，上浮和下潜过程中潜水艇总要开动推进器加快上浮和下潜的速度．
图4(RJ八下P59)
5. 如图5所示，在木棒的一端缠绕一些铜丝，做成简易密度计．将其放在甲、乙两种液体中，密度计静止时，密度计受到的浮力F甲________F乙，两种液体的密度ρ甲________ρ乙．(均选填“＞”“＜”或“＝”)
图5(RJ八下P60)
浮力大小的判断(黄冈2考；咸宁2019.20)1. (2018黄冈7题3分)据史书记载，我国宋朝治平年间，在今陕西境内发生了一次大洪水，洪水将固定浮桥用的八尊沉重的铁牛冲入了河底．当时有一个叫怀丙的人巧妙地将铁牛打捞了起来：把拴在一起的两艘大木船装满沙子，然后用绳索一端系住铁牛，拉紧后另一端拴在船上．把沙子卸入河中，铁牛就被拉起来了．以下判断正确的是(　　)A. 铁牛浸没后，随着深度增加，所受的浮力增大B. 铁牛被冲到河底后，只受到重力和浮力C. 用两艘大木船并装满沙子，是为了减小浮力D. 卸下沙子的过程中，当木船排开水的体积减小时，铁牛就会被拉起
2. (2022十堰28题2.5分)2022年6月6日，中国“探索二号”科考船搭载深海基站等装备顺利返航(如图).“探索二号”是可搭载万米级载人潜水器的保障母船，排水量为6 832.6 t，采用电力发动机组驱动，可行驶15 000海里．下列有关科考船海上航行过程的说法正确的是(　　)A. 科考船所受浮力的方向竖直向下B. 科考船所受浮力与自身重力是一对平衡力C. 潜水器下水后，科考船所受浮力不变D. 航行中，船尾附近海水流速变大，压强变大
3. (2021襄阳8题2分)刘星取一只空牙膏皮，一次将它挤瘪，一次将它撑开，两次都拧紧盖后，先后放入桌面上同一杯水中，结果如图甲、乙所示．下列说法正确的是(　　)A. 牙膏皮在甲中受到的浮力大B. 牙膏皮在乙中受到的浮力大C. 牙膏皮在甲、乙中受到的浮力一样大D. 牙膏皮在甲、乙中受到的浮力无法比较
解题关键点不同形态下的牙膏皮，重力相等，放入水中后的状态不同，可根据浮沉状态判断浮力大小与重力大小的关系，从而进行判断．与橡皮泥捏成小球沉底、捏成船漂浮的原理相同．
4. (2019咸宁20题3分)如图所示，完全相同的两个圆柱形容器A和B分别盛有质量相等的甲、乙两种液体，B容器的液面高于A容器液面．将两个完全相同的小球分别放入甲、乙液体中，静止后受到的浮力分别是F1、F2，下列判断正确的是(　　)A. F1一定大于F2B. F1一定小于F2C. F1不可能大于F2D. F1不可能小于F2
解题关键点小球的密度未知，小球放入不同液体后的状态未知．因此需分类讨论小球与甲、乙液体密度的大小关系，再利用浮沉条件判断浮力与重力的关系．
浮力的相关计算(黄冈孝感咸宁均2考)5. (2022武汉15题3分)如图所示，三个相同的柱形容器中盛有体积相同的水或盐水，将重为3.0 N的圆柱体依次放入这三个容器中．下列说法错误的是(ρ水＝1.0×103 kg/m3)(　　)A. 图乙和图甲中圆柱体下表面受到水的压力之差大于0.7 NB. 图丙和图乙中容器底上表面受到的压力之差等于0.1 NC. 图丙中盐水的密度是1.1×103 kg/m3D. 圆柱体的密度是3.0×103 kg/m3
解题关键点AB：利用称重法求出甲、乙中圆柱体的浮力分别为0.3 N、1 N，再根据浮力产生的原因F浮＝F下－F上分别列式，即可找出物理量间的关系．
5．1　变下压入水(2022荆门17题2分)如图甲所示，水平放置的容器中装有密度为0.8×103 kg/m3的某种液体，体积为9.6×10－3 m3的长方体漂浮在液体中，排开液体的体积为6.0×10－3 m3.如图乙所示，对长方体施加竖直向下的外力，使其上表面刚好浸没在液体中并保持静止状态．则(g取10 N/kg)(　　)A. 长方体的密度为0.625×103 kg/m3B. 长方体的重力为60 NC. 刚好浸没时长方体所受的浮力为36 ND. 刚好浸没时长方体所受的外力为28.8 N
6. [2018咸宁30(1)题节选2分]如图所示为我国自主研制、世界最大的水陆两栖飞机AG－600，它的最大起飞质量为53.5吨，最大航程可达5 500公里，其一次可最大汲水12吨，对森林防火具有很高的价值．则该飞机以最大起飞质量静止漂浮在水面上时，所受的浮力为_________N；它一次最大汲水的体积为________m3.(g取10 N/kg)
6．1　变条件——沉浮状态未知(2018宜昌23题2分)有一木块的体积为200 cm3，密度为0.8×103 kg/m3，把它浸没在水中时，它受到的浮力是______N；松手后，木块静止时排开水的质量是______kg.(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)
7. (2019孝感17题节选4分)水平桌面上有一容器，底面积为100 cm2，容器底有一个质量为132 g、体积120 cm3的小球，向容器中注入一定质量的水，如图甲所示．(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g＝10 N/kg)(1)再向容器中慢慢加入适量盐并搅拌，直到小球悬浮为止，如图乙所示，求此时盐水的密度ρ1.
解：(1)如图乙所示，小球悬浮，则此时盐水的密度ρ1＝ρ球＝ ＝ ＝1.1 g/cm3
(2)继续向容器中加盐并搅拌，某时刻小球静止，将密度计放入盐水中，测得盐水的密度ρ2＝1.2×103 kg/m3，求小球浸入盐水的体积．
(2)由于ρ2＞ρ球，则小球在密度为ρ2的盐水中静止时，处于漂浮状态则F浮＝G＝mg＝0.132 kg×10 N/kg＝1.32 N根据F浮＝ρ液gV排可得，小球浸入盐水的体积V浸＝V排＝ ＝ ＝1.1×10－4 m3＝110 cm3
7．1　变模型——潜水艇(2022黄石22题8分)兴趣小组用厚壁容器(内有空腔)、轻软管制成潜水艇模型，开始下水试验：先把模型内空腔充满水，沉入水底，如图①；通过进气管打气，排出空腔内一半的水，模型上升至悬浮状态，如图②；再继续打气，排出空腔内所有存水，模型上升至水面漂浮，如图③，露出水面的体积为整个模型总体积的 .若不计进气管和排水孔的体积，整个模型的总体积为3×10－3 m3；全过程忽略水封空气的体积随压强的变化，ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg.求：
(1)模型的总重力G.
解：(1)题图③中模型受到的浮力F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg× ×3×10－3 m3＝20 N模型漂浮在水面上，所以模型的总重力G＝F浮＝20 N
解题关键点模型为空腔模型，在计算时要考虑空腔内及空腔本身．如模型排开水的体积等于空腔内与空腔排开水的体积之和，模型的重力等于空腔的重力与空腔内水的重力之和．
(2)模型内部空腔的容积V空．
(2)当模型悬浮时受到的浮力F悬浮＝ρ水gV物＝1.0×103 kg/m3×10N/kg×3×10－3 m3＝30 N则模型悬浮时空腔内水的重力G水＝F悬浮－G＝30 N－20 N＝10 N空腔内水的质量m水＝ ＝ ＝1 kg空腔内水的体积V水＝ ＝ ＝1.0×10－3 m3所以空腔的容积V空＝2V水＝2×1.0×10－3 m3＝2.0×10－3 m3
(3)模型沉在水底时，受到底面的支持力FN.
(3)当模型充满水时，空腔内水的重力G水总＝m水总g＝ρ水V空g＝1.0×103 kg/m3×2.0×10－3 m3×10 N/kg＝20 N当模型充满水时，模型的总重力G总＝G水总＋G＝20 N＋20 N＝40 N模型沉底时受到的浮力F沉＝F悬浮＝30 N模型沉底时有F沉＋FN＝G总，则支持力FN＝G总－F沉＝40 N－30 N＝10 N