【核心素养】人教版八年级下册+第十章《浮力》+知识清单

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知识清单
1
浮力
2
决定浮力大小的因素
一、浮力
1. 浮力
（1）观察现象：漂浮在水面上的冰山；在水面游弋的游船；升空的气球。
冰山、游船、气球都受到重力的作用，冰山、游船但却没有因此而沉入水底，气球还能够升空，这表明水（空气）对它们有一个向上托起的力。
（2）浮力：浸在液体（或气体）中的物体受到向上的力，这个力叫做浮力，常用字母F浮表示。
（3）浮力的方向：竖直向上。
2. 称重法测浮力
（1）称重法测浮力的方法
①测量出物体（ρ物＞ρ液）在空气中受的重力G=F1；
②物体浸在水中时弹簧测力计的拉力F2；
③则浮力的大小 F浮=F1-F2。
弹簧测力计减小的示数就是水对物体的浮力，这种测量浮力的方法叫“称重法”。
（2）称重法测浮力的原理
①物体在空气中时，受到重力G和弹簧测力计的拉力F1；
②物体浸没在水中时，受到三个力的作用：重力G、浮力F浮和拉力F2；
根据力的平衡条件可知： F1=G F浮+F2=G， 所以 F浮=F1–F2 。

3. 浮力产生的原因
（1）分析浮力产生的原因
如下图所示，以浸没在液体中的长方体为例进行探究，该长方体的六个面分别受到液体的压强（p=pgh）和压力（F=pS），我们进行对比。
结论：浮力是液体对物体向上和向下的压力差产生的，即F浮=F2-F1。

浮力产生的原因 物体部分浸入 物体沉底
（2）两种特殊情况
①当物体部分浸入液体中时，如左图所示，上表面不受液体压力，则浮力的大小F浮=F向上。
②若浸没在液体中的物体的下表面和容器底紧密接触（接触处没有水），如右图所示，则液体对物体向上的压力F为0，物体将不受浮力的作用，只受向下的压力。如在水中的桥墩、拦河坝等。
二、决定浮力大小的因素
【猜想与假设】浮力的大小跟什么因素有关呢？
①木块在水中漂浮,铁块在水中下沉，可能跟物体的密度有关。
②人在水中会下沉，在死海中却能漂浮，可能跟液体密度有关。
③用手将空易拉罐按入水中，当它浸入水中的体积越大，手感觉到的浮力也越大，可能跟浸入液体中的体积有关。
④人从浅水区走向深水区的过程中感觉逐渐变轻，可能与物体浸在液体中的深度有关。

【设计实验】
（1）实验方法：控制变量法。
上面所说的固体的密度、液体的密度、固体浸入液体中的体积和固体浸入液体的深度这几个量是实验中的“变量”，在检验浮力与其中某一个量的关系时，必须使其他量保持不变，或者确认浮力跟这些量无关。
（2）测量浮力大小的原理：F浮=F1-F2（称重法）
（3）实验器材：弹簧测力计、烧杯、水槽、圆柱体组（铝块、铁块）、水、酒精、浓盐水等。
【进行实验与分析论证】
（1）探究浮力的大小与物体浸没在液体中的深度的关系
= 1 \* GB3 ①用弹簧测力计测量出物体的重力G；
= 2 \* GB3 ②将物体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数F1；
= 3 \* GB3 ③改变物体在水中浸没的深度，读出弹簧测力计的示数F2。
记录数据，计算浮力：
结论：浮力的大小与物体浸没液体中的深度无关。（选填“有关”或“无关”）
（2）探究浮力大小与物体浸在液体中的体积的关系
= 1 \* GB3 ①用弹簧测力计测量出物体的重力G；
②将物体小部分体积浸入水中，读出弹簧测力计的示数F1；
③把物体大部分体积浸在水中，读出弹簧测力计的示数F2；
④把物体浸没水中，读出弹簧测力计的示数F3。
记录数据，计算浮力：
结论：在同一液体中，物体浸在液体中的体积越大，浮力越大。
（3）探究浮力大小与液体密度的关系
= 1 \* GB3 ①用弹簧测力计测量出金属块的重力G；
②将金属块分别浸没在酒精、水和盐水中，读出弹簧测力计的示数；
记录数据，计算浮力：
结论：浮力的大小跟液体的密度有关，在浸入液体的体积相同时，液体的密度越大，物体受到的浮力越大。
（4）探究浮力大小与物体密度的关系
①用弹簧测力计分别测出体积相等的铜球、铁球的重力；
②把铜球、铁球再悬挂在弹簧测力计下端，分别浸没在水中，观察并记录弹簧测力计的示数。
记录数据，计算浮力：
结论：浮力的大小跟固体的密度无关（选填“有关”或“无关”），在浸入同种液体的体积相同时，所受浮力相等。
【实验结论】影响浮力大小的因素：
物体在液体中所受的浮力大小，跟它浸在液体中的体积有关，跟液体的密度有关。浸在液体中的体积越大、液体的密度越大，浮力就越大。
第2节 阿基米德原理
知识清单
1
阿基米德的灵感
2
浮力的大小
一、阿基米德的灵感
1. 浮力与排开液体体积的关系
（1）阿基米德的灵感
通过阿基米德鉴别王冠的故事，思考以下问题：
①阿基米德的任务是什么？②阿基米德的思路是什么？③阿基米德的困惑是什么？④阿基米德的灵感来自哪里？
【归纳】①阿基米德的任务是鉴定王冠是不是纯金的，但是不允许破坏王冠。
②阿基米德的思路是：相同质量的金子的体积相同，测出王冠的体积，与同质量的金子的体积对比后即可鉴定出真伪。
③阿基米德的困惑是：如何测出不规则王冠的体积？
④阿基米德的灵感是：当他跨进盛满水的浴缸洗澡时，看到浴缸里的水向外溢，突然想到：物体浸在液体中的体积，不就是物体排开液体的体积吗？
（2）阿基米德鉴定王冠故事的启示
①决定浮力大小的因素
上节课的结论是——物体浸在液体中的体积越大，液体的密度越大，它受到的浮力就越大。现在我们用“物体排开液体的体积”取代“物体浸在液体中的体积”来陈述这个结论就是：
物体排开液体的体积越大，液体的密度越大，它受到的浮力就越大。
②想想做做
把装满水的烧杯放在盘子里，再把空的饮料罐按入水中，在手感受到浮力的同时，会看到排开的水溢至盘中。试试看，当饮料罐浸入水中更深、排开的水更多时，浮力是否更大？
【分析】实验发现将易拉罐压入水桶的过程中，易拉罐所受的浮力越来越大，排开的水越来越多。说明物体排开水的体积越大，所受浮力也越大。
2. 浮力与排开液体重力的关系
根据上述实验结论推导浮力与排开液体重力的关系：
（1）物体排开液体的体积V排越大，液体的密度ρ液越大，所受的浮力F浮越大。
（2）物体排开液体的体积V排越大，液体的密度ρ液越大，根据m液＝ρV排可知，物体排开液体的质量m排越大，因为G＝mg，所以物体排开液体的重力G排越大。
由（1）与（2）可知：物体所受浮力的大小跟它排开液体所受重力大小应该有定量的关系。
二、浮力的大小
1. 探究浮力大小跟它排开液体重力的关系
【猜想与假设】液体的密度越大，物体排开液体的体积越大，则排开的液体受到的重力越大；另一方面，液体的密度越大，排开液体的体积越大，物体受到的浮力越大。
所以浮力的大小跟排开液体所受的重力应该有一定的关系，大小可能相等。
【设计实验】
（1）实验器材：弹簧测力计、物体（ρ物＞ρ液）、溢水杯、小桶、细线、水、盐水。
（2）测量浮力的方法（称重法）
使用弹簧测力计进行测量：先测出物体所受的重力G，再读出物体浸在液体中时弹簧测力计的示数F，则F浮=F1-F3（如图甲、丙所示）。
（3）测量排开液体所受的重力（溢水法）
物体排开液体所受的重力可以用溢水杯和弹簧测力计测出（如图乙、丁所示）：溢水杯中盛满液体，再把物体浸在液体中，让排开的液体流入一个小桶中，桶中的液体就是被物体排开的液体，用弹簧测力计测出排开液体所受的重力G排=F4-F2。
【进行实验与收集数据】
（1）如图甲，将小石块用细线系住，挂在弹簧测力计的挂钩上，测出小石块的重力G=F1。
（2）如图乙，将小桶挂在弹簧测力计的挂钩上，测出其所受的重力G桶=F2。先测小桶重力以免沾水使测量数据不准确。
（3）将水倒入溢水杯中，使水面恰好到达溢水杯的溢水口，将小桶放在溢水口下水能正好流入小桶的位置，然后将小石块慢慢地浸入水中，读出此时弹簧测力计的示数F3，如图丙所示。
（4）利用公式F浮= F1-F3，计算出小石块此时在水中受到的浮力。
（5）如图丁，测出小桶和排开的水所受总重力F4，算出排开的水所受的重力G排=F4-F2。
（6）改变质量不同的金属块再做几次实验，把实验数据填入表格中。
（7）实验数据表格。
【分析论证】
分别计算实验序号1、2、3中物体受到的浮力和排开液体所受的重力，发现F浮=G排。
【实验结论】浸在液体中的物体受到浮力的大小等于它排开的液体所受重力的大小。
【交流与讨论】
（1）若先将物体放入水中测浮力，再测物体的重力，由于物体沾水会使所测重力偏大，则所测浮力偏大；
（2）若先测量桶和排开液体的重力，再测桶的重力，则桶由于沾水重力偏大，所测排开液体的重力偏小。
（3）物块在浸入前，水面要与溢水口相平，若水面不与溢水口相平，不会影响浮力的大小，但会导致排到小桶内的水小于物块排开的水的体积，最终会得出物体所受浮力大于排开的液体所受重力的错误结论。（以上均选填“大”或“小”）
（4）实验中换用质量不同的物块或不同液体进行多次测量，是为了使实验结论具有普遍性。
上述结论早在两千多年前就已经被发现，称为阿基米德原理。
2. 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）数学表达式： F浮=G排 导出式：F浮=G排=m排g=ρ液gV排
（3）公式中各物理量的意义及单位
ρ液表示液体的密度，单位：千克/米3（kg/m3 ）
V排表示排开液体的体积，单位：米3（m3）
g表示9.8牛/千克（N/kg）
F浮表示物体受到的浮力，单位：牛（N）
各物理量全部采用国际单位制。
（4）对阿基米德原理的理解
①影响浮力大小的因素：由公式F浮=ρ液gV排可知：浮力F浮的大小只和ρ液和V排有关，与物体的体积、形状、密度、浸没在液体中的深度等因素无关。（选填“有关”或“无关”）
②适用范围：该定律也适用于气体，物体在气体中所受浮力的大小也可用F浮＝ρ气gV排计算。
③求液体密度、排开液体的体积公式： ρ液 =F浮/ gV排 V排=F浮/ gρ液
④理解“浸在液体中的物体”
浸在液体中的物体包括两种情况：一是物体全部浸入液体中，如图中B物体，也叫浸没；二是一部分体积浸入液体中，如图中A物体。
物体浸没时：V排=V浸=V物；物体部分浸入时：V排=V浸”、“