初中物理苏科版八年级下册第十章 压强和浮力浮力说课课件ppt
展开浮力探究影响浮力大小的因素探究浮力的大小跟排开液体所受的重力的关系 阿基米德原理
1. 体验浮力的存在观察现象:如图1 所示,热气球腾空而起、乒乓球从水里上浮、人浮在“死海”的水面.
分析思考 图1 中的现象产生的原因是什么?这些现象说明物体在哪儿会受到浮力的作用?
分析结果这些现象都是因浮力而产生的. 气球腾空而起、乒乓球从水里上浮,说明浸没在气体和液体里的物体受到浮力;乒乓球和人能浮在水面上,说明漂在液面上的物体也受到浮力.
2. 浮力的概念浸在液体或气体里的物体,受到液体或气体 竖直向上的托力,这个力叫作浮力.
3. 称重法测浮力如图2 所示,设物重为G, 物体浸在液体中弹簧测力计示数为F示.物体所受浮力为两次弹簧测力计示数之差,即F浮=G-F示.
深度思考 如图所示的实验,能否作为下沉的物体受到浮力的证据?
深度理解物体浸在液体中,弹簧测力计的示数变小,表明水对物体施加向上的托力( 浮力),可以作为下沉的物体受到浮力的证据.
[中考·株洲] 在“测量浮力大小”的实验中,由图3 甲可知金属块受到的重力是________N,现将金属块浸没到水中,弹簧测力计的示数变为如图乙所示,则金属块受到水的浮力是________N.
解题秘方:物体受到的浮力可用公式F浮=G-F示计算.
解析:由图甲可知,金属块受到的重力G= 1.4 N;由图乙可知,金属块浸没到水中时弹簧测力计的示数F′=1.0 N,金属块受到水的浮力F浮=G-F′=1.4 N-1.0 N=0.4 N.
1. 如图4 所示的实验中,悬挂在弹簧测力计下的金属块重10 N,浸在水中受到的浮力为2 N,则此时弹簧测力计的示数为______N.
探究影响浮力大小的因素
1. 实验设计 探究方案和实验记录如图5 所示.
论证思考 根据如图所示的实验信息可以得出什么结论?说明分析论证的过程.
论证结果c、d 两图比较,只改变浸在液体中的深度,弹簧测力计示数不变,即所受浮力不变,说明所受浮力和物体浸在液体中深度无关.d、e 两图比较 ,排开液体的体积不变,液体密度越小,弹簧测力计示数越大,所受浮力越小. 即所受浮力和排开液体的密度有关,液体密度越大,所受浮力越大.
示例:b、c 两图比较,物体浸在同种液体中,排开液体的体积越大,弹簧测力计示数越小,所受浮力越大. 浮力和排开液体的体积有关,液体密度相同时,排开液体的体积越大,所受浮力越大.
深度思考 b、c 两图比较,物体浸在液体中深度增大所受浮力增大. 能否说明所受浮力随物体浸在液体中深度增大而增加?
深度理解b、c 两图没有控制排开液体体积相同,不能得出结论“所受浮力随物体浸在液体中深度增大而增加”.
2. 探究结论 浸在液体中的物体,所受浮力的大小与排开液体的体积和液体的密度有关. 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.
[中考·北京] 小京为了证明“浸没在水中的物体所受的浮力大小与水的深度有关”的观点是错误的,他利用符合实验要求的弹簧测力计、刻度尺、烧杯、水和金属块等器材进行实验.
解题秘方:影响浮力大小的有排开液体的体积和排开液体的密度两个因素,在探究“浸没在水中的物体所受的浮力大小与水的深度有关”时,应控制排开液体的体积和排开液体的密度不变,只改变水的深度,用称重法求出浮力并比较大小,如果两个浮力相等即可证明“浸没在水中的物体所受的浮力大小与水的深度有关”的观点是错误的.
(1)以下是他的部分实验步骤,请帮他补充完整.①将金属块悬挂在弹簧测力计下,测量金属块受到的重力G并记录.
②在烧杯中装入适量的水,_______________________________,静止时记录弹簧测力计的示数F1,用刻度尺测量烧杯中水的深度h1 并记录.
解析:在烧杯中装入适量的水,将金属块浸没在水中且不接触烧杯,静止时记录弹簧测力计的示数F1,用刻度尺测量烧杯中水的深度h1 并记录.
将金属块浸没在水中且不接触
③ _____________________________________________ ,静止时记录弹簧测力计的示数F2,用刻度尺测量烧杯中水的深度h2 并记录.
解析:向烧杯中加水,静止时记录弹簧测力计的示数F2,用刻度尺测量烧杯中水的深度h2 并记录.
向烧杯中加水,将金属块浸没在水中且不接触烧杯
④用公式 ___________计算金属块所受浮力F浮1、F浮2 并记录.
解析:浮力F 浮1、F 浮2 运用公式F 浮=G-F 计算.
(2)由水的深度变化时,F浮1 _______(填“=”或“≠”)F浮2,就可以证明这种观点是错误的.
解析:通过上述实验,由水的深度变化时,F 浮1=F 浮2,就可以证明“浸没在水中的物体所受的浮力大小与水的深度有关”的观点是错误的.
2.[中考·邵阳] 小军同学在做“探究影响浮力大小因素”的实验时,他用弹簧测力计悬挂一个实心金属块,分别在下列四种情况下保持静止(如图6 所示). 请你帮助小军同学完成以下问题:
(1)图乙中金属块所受浮力为_______N.(2)比较丙、丁两幅图的结论: 浮力的大小与___________有关.(3)比较___________三幅图可得出结论:浮力的大小与物体浸在液体中的体积有关.
探究浮力的大小跟排开液体所受的重力的关系
1. 制订计划与设计实验 用称重法测出物体在水中所受的浮力F浮,同时测出物体此时排开液体所受的重力G排,通过比较F浮和G排,得出两者之间的数量关系. 如图7 所示.
2. 进行实验(1) 用细线将空小桶系好,挂在弹簧测力计下,测出其所受的重力G桶;(2) 用细线将小石块系住,挂在弹簧测力计下,测出小石块所受的重力G石;
(3)将溢水杯装满水,再将小桶放在溢水杯的溢水口下,使溢出的水刚好能流入小桶;(4)将小石块慢慢放入水中,读出此时弹簧测力计的示数F,则小石块受到的浮力F浮=G石-F;(5)测出小桶和排开的水所受的总重力G总,则排开的水所受的重力G排=G总-G桶;(6)换用不同质量的小石块,
实验细节1. 注入溢水杯中的水的液面必须达到溢水口, 只有这样, 物体排开的水才会全部溢出,才能准确测出物体排开的水所受的重力.2. 将物体浸入溢水杯中时,手不要晃动,应等水不再流出,弹簧测力计保持静止后再读数. 为了使实验更加精确,可把弹簧测力计固定在铁架台上.3. 换用不同质量( 或体积) 的石块进行多次实验的目的是使实验结论更具普遍性.
重复上述实验步骤,再做几次,并将实验数据填入表格中:
3. 得出结论 物体在液体中受到的浮力大小与它排开的液体所受的重力大小相等.
[中考·孝感]图9 中A、B、C、D 是探究“浮力的大小与排开水所受重力关系”的过程情景,请根据图示完成下面的填空.
先测量桶所受重力,后测小桶和排开水所受的总重力,再计算排开水所受的重力,可避免小桶沾水而导致测得的G排偏小.
解题秘方:在探究浮力的大小与排开水所受重力关系的实验中,F浮是利用“称重法”测得的,G排是利用“差值法”测得的,容器底所受水的压强变化应利用公式p=ρgh 分析.
(1)实验中所用圆柱体所受的重力为________ N .
解析:由图B 可知圆柱体所受重力为4 N.
(2)在情景图B 中存在的错误是_______________.
解析:圆柱体放入水中前,溢水杯中应装满水,否则溢出水的体积将小于圆柱体排开水的体积.
(3)纠正错误后,继续实验,在情景图C 中,圆柱体受到的浮力F浮= ________ N .
解析:由图C 可知,圆柱体浸没在水中时,弹簧测力计的示数F=3 N,则圆柱体受到的浮力F浮=G-F=4 N-3 N=1 N.
(4)圆柱体排开的水所受的重力G排= ________ N .
解析:由图D 可知小桶和水所受的总重力G 总=2 N,由图A 可知空小桶所受的重力G 桶=1 N,则圆柱体排开水所受的重力G 排=G 总-G 桶=2 N-1 N=1 N.
(5)实验结果表明: 浸在水中的物体受到的浮力________物体排开水所受到的重力.
解析:由(3)、(4)可知,浸在水中的物体受到的浮力等于物体排开水所受到的重力.
(6)纠正错误后,圆柱体从刚接触水面到浸没水中,水对溢水杯杯底的压强 ________( 填 “逐渐增大”“逐渐减小”或“保持不变”).
解析:纠正错误后,即溢水杯中装满水时,圆柱体从刚接触水面到浸没水中的过程,溢水杯中水的深度不变,由公式p=ρgh 可知,水对溢水杯杯底的压强保持不变.
3. 小鹭做探究“浮力的大小与排开水所受重力关系”实验的步骤如图10 所示.
(1)小鹭处理数据时, 发现实验步骤有所遗漏. 遗漏的步骤为_____________________. 若将遗漏的步骤标注为d, 则最合理的实验步骤依次为_______ (用实验步骤对应的字母表示).
(2)实验步骤a、b、c、d 中,弹簧测力计的示数依次为Fa、Fb、Fc、Fd. 若这些示数之间的关系满足_____________ (用式子表示),则可证明,浸入液体中的物体所受浮力的大小等于物体排开的液体所受重力的大小.
Fa-Fb=Fc-Fd
1. 内容 浸在液体中的物体所受的浮力,大小等于被物体排开液体所受的重力.2. 公式 F浮=G排液=m排液g=ρ 液V排液g.
3. 运用公式的要点(1)注意单位的统一:质量单位不是kg 的要换算成kg. 密度单位不是kg/m3 的要换算成kg/m3.(2)注意排开液体体积和物体体积的差别,浸没时V 排液=V物,未浸没时V排液
深度理解阿基米德原理适用于气体浮力的计算,计算公式F浮=G排气=m排气g=ρ气 V排气 g.对气体而言,排开气体的体积通常等于物体的体积.
[中考·东营] 池塘中有一块体积为450 cm3 的石头,浸没在水中时受到的浮力为__________N.(g 取10 N/kg,ρ 水=1.0×103 kg/m3)
解题秘方:石块浸没在水中时,排开液体的体积等于物体的体积,石头受到的浮力运用阿基米德原理公式F 浮=ρ 液gV排液计算,本题体积的单位是cm3 必须进行换算.
解析:石头浸没在水中,排开水的体积V 排水=450 cm3=450×10-6 m3=4.5×10-4 m3, 受到的浮力F 浮=ρ 水gV 排水=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×4.5×10-4 m3=4.5 N.
4.[中考· 沈阳] 充入气体后的飞艇的体积是1 500 m3. 飞艇悬浮在空中时,飞艇总重力和它受到空气的浮力是一对________(填“平衡力”或“相互作用力”). 空气密度按1.3 kg/m3 计算,飞艇受到空气的浮力大小为_________ N.(g 取10 N/kg)
将重为5 N的金属实心球轻轻放入盛满水的溢水杯中,若溢出2 N 的水,小球受到的浮力为( )A. 0 N B. 2 N C. 3 N D. 5 N
解题秘方:利用阿基米德原理的表达式F浮=G排分析.
解析:容器盛满水,溢出的水等于球排开的水,即G排=2 N,由阿基米德原理“F浮=G排”得球所受的浮力F浮=G排=2 N.
误区警示:若容器中水不满或不知道水是否盛满,则小球受到的浮力不能确定.
5.[中考·怀化] 某物理兴趣小组做了如图11 所示的实验来测量物体浸在液体中受到的浮力,则由图可知,物体受到的浮力为____N, 其排开液体受到的重力为____N.
[中考·宁夏] 2022 年5 月20 日,全球首艘10 万吨级智慧渔业大型养殖船“国信1 号”在青岛交付运营. 如图12 所示,“国信1 号”排水量为1.3×105 t, 它满载时所受的浮力是________N.(g 取10 N/kg)
解题秘方:船的排水量就是船满载时排开水的质量,显然船所受浮力由阿基米德原理公式F浮=m排 g 计算,本题排水量的单位是吨必须进行换算.
解析:排水量m 排=1.3×105 t=1.3×108 kg, 满载时所受的浮力F浮=m排g=1.3×108 kg×10 N/kg=1.3×109 N.
6. 在“阿基米德解开王冠之谜”的故事中,若王冠的质量为490 g,将王冠挂在弹簧测力计下,然后将王冠浸没在水中, 弹簧测力计的示数为4.5 N,则这顶王冠受到的浮力为________N;它排开的水的质量为________ g.(g 取10 N/kg)
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