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浙教版 八年级上 科学1.3水的浮力

发布时间:2013-09-17 21:06:33  

实验探索——鸡蛋的沉浮

1、将鸡蛋放入盛水的杯中,观察鸡蛋的沉浮;
2、逐渐向水中加入盐,观察鸡蛋的沉浮;

为什么淹不死 他们?是神在 保护他们吗?

不会游泳的人在死海里 为什么不会被淹死?

为什么潜水艇在水中沉浮自如?

水底下的乒乓球为什么会浮到水面?

将旋紧的空矿泉水瓶压入水中时,手有什么 感觉? 将瓶释放后,瓶将怎么样?

一.浮力

问题1 以上现象说明什么问题? 在水中能上浮的物体受到向上的浮力。 问题2 在水中下沉的石块,铁块等物体是否也 受到浮力作用呢?

F拉 F浮

结论: F浮 + F拉= G 即: F浮= G - F拉

结论 在水中会下沉的物体 : 也受到向上的浮力。

G

所有的液体都会对浸入其内 的物体产生一个向上的浮力。

思考:气体也能产生浮力吗?

气球、热气球为什么能飞向天空?

你能得出什么结论?

浮力
所有的液体和气体都会对浸入其 中的物体产生一个向上托起的力,这 个力叫浮力。
1、浮力方向: 竖直向上 2、施力物体: 3、作用点: 液体(或气体) 在物体的重心上

浮力产生的原因
设想有一个立方体的 浸没在水中它的六个表 面都受到压力。 左右两侧受到的压力 有何关系? 前后两侧受到的压力 有何关系?

上下两面受到的压力 有何关系?

上下两个面的 压力的差就是液体 对物体的浮力。

F浮=F向上-F向下 浮力的实质:是液体(或气体)对物体向
上和向下的压力差,方向总是竖直向上。

小结:
1、在水中会上浮的物体受到向上的浮力。 2、在水中会下沉的物体也受到向上的浮力。 3、所有的液体都会对浸入其内的物体产生 一个向上的浮力。 浮力的方向:竖直向上 4、不但液体会产生浮力,气体也会产生浮力。

思考:
1.一个盛水的杯中悬浮着一个小球,杯 子放在斜面上,如图,此处小球受到的 浮力方向如何?

答:竖直向上。

2.一个金属块挂在弹簧秤上,在空气中 称时,示数为 27牛 ,把它浸没在水中 称时,示数为17牛,它受到的浮力是多 少牛? F

解:F浮= G- F
=27牛 - 17牛=10牛 答:它受到的浮力是10牛。

F浮

G

3.桥墩受到浮力了吗?

没有,因为桥墩的底面没有 受到水的向上的压力。

4、如图所示,两个正方体物块A、B分别与 容器底部和侧壁紧密接触(即容器壁与物体间 无液体),往容器中倒水。则下列说法正确的 是( D )
A.都受浮力
B

B.都不受浮力

A

C.A物块受浮力、B物块不受浮力

D.A物块不受浮力、B物块受浮力

探究:浮力与物体排开水的关系
提出问题:
浮力的大小与哪些因素有关? 作出假设: 浮力的大小可能与物体的质量有关; 浮力的大小可能与物体的体积有关

; 浮力的大小可能与液体的密度有关; 浮力的大小可能与物体浸入液体的深度 有关; ……

实施步骤:
1、溢水杯盛满水,如图放置(水面与杯口低处 齐平); 2、用弹簧秤测量出石块的重力G; 3、用弹簧秤测出空杯的重力G1. 4、把石块浸入水中,用小烧杯收集 从溢水杯中排出的水,并读出弹簧 秤的读数T; 则有 F浮 = G – T 5、用弹簧秤测出小烧杯+水的重力G2; 则有 G排 = G2 – G1

实验记录:
G物 F拉 F浮 G杯

G杯+


G排水

F浮与G排水
关系

实验结论:

F浮 = G排水

即:

浸在水中的物体所受浮力等于物体排开 水的重力。 若把水换成别的液体,仍然可以得到类似 的关系,这个关系称为:

浸在液体里的物体,受到向上的浮 力,浮力的大小等于物体排开的液体受 到的重力。
公式: F浮= G排 = ρ液 g V排

从公式可看出,物体所受浮力的大 小与液体的密度大小有关,与物体排开 液体的体积多少有关,与物体浸入的深 度无关。

注意:
1. 对阿基米德原理理解应注意: (1)公式中是液体的密度,而不是浸入 液体的物体的密度。 (2)公式中 V 排 是物体浸入液体时排开液 体的体积。物体可以完全浸入,也可以是部分 浸入。 (3)阿基米德原理也适用于气体,此时 公式中的ρ 液应该为ρ 气 2. 用阿基米德原理进行计算时,注意计 算过程中的单位要统一 。

例题:
向上 1.浸在液体里的物体受到______的浮力,浮力 排开的液体 的大小等于它____________受到的重力。
2.弹簧秤的下端吊着一个金属球,弹簧秤的示 数是10牛,当金属球慢慢浸入水中时,弹簧秤 变小 变大 的读数将______,金属球受到的浮力将____。 (选填“变大”或“变小”)若将金属球的一 半浸在水中时,弹簧秤的示数是8牛顿,这时金 2 属球受到的浮力是_____牛。

例3:

解: 2.34kg钢的体积: m铁 2.34kg V钢= ρ = =3×10-4m3 7.8×103kg/m3 铁 因为钢块浸没,故V排=V钢=3×10-4m3 f浮=ρ液gV排 =1×103kg/m3×9.8N/kg×3×10-4m3=3N 答:钢块受到的浮力为3N.

2. 将一物体悬挂于弹簧秤下,在空气中称量 时,弹簧秤示数为18N,将物体全部浸入水 中称量时,弹簧秤的示数为8N,则物体所受 10 水的浮力为____N,将物体浸没在水中的深度 10N(或不变) 增加,它受到水向上的浮力__________ 3、关于浸在液体里的物体所受的浮力,下 列说法中不正确的是 [ C ] A.浮力的方向竖直向上; B.浮力的施力物一定是水; C.浮力的大小与排开液体的质量成正比; D.实心的铁球也能浮在液面上.

例4:

解法一:在空气中: G = 3.12N 在水中,由力的平衡得: f浮+ F测= G f浮= G - F测= 3.12N -2.5N = 0.62N 由f浮=ρ 液gV排得: V球=V排=f浮/(ρ 液g)=0.62N/(1×103kg/m3×10N/kg)

=6.2×10-5m3 3.12N的铁应有的体积: V铁 = m铁/ρ 铁=G/(ρ 铁g) =3.12N/(7.8×103kg/m3×10N/kg)=4×10-5m3

V铁<V球

铁球空心

解法二: f浮= G - F测= 3.12N -2.5N = 0.62N 3.12N的铁应有的体积: V铁 = m铁/ρ 铁=G/(ρ 铁g) =3.12N/(7.8×103kg/m3×10N/kg)=4×10-5m3 全部浸入水中受到的浮力为: F浮= ρ铁g V铁 = 7.8×103kg/m3×10N/kg×4×10-5m3 =0.4N < f浮= 0.62N

可见是铁球空心

6、一个体积为1000厘米3的物体浮在液面上, 受到的浮力大小为3.92牛,画出这个物体的 受力示意图,并求出这个物体的密度。 解: 重力与浮力二力平衡: G=mg=3.92N m=G/g=3.92N/9.8N/kg=0.3kg ρ物=m/V=0.3kg/1000×10-6m3 =0.3×103kg/m3

浮力的计算方法
(一)力的分析法——力的平衡

(1)测量法——三力平衡

F浮+ T= G (下沉的物体) (2)二力平衡 F浮 = G (漂浮和悬浮的物体) (二)阿基米德原理:
F浮 = G排 = m排g =ρ液V排 g(任何情况)

课堂练习:比比谁厉害?
1、一木块的质量是500g,漂浮于水面。求: (1)木块受到的浮力; (2)木块浸入水中的体积。 2、弹簧秤下吊着重为14.7N的金属块,当金属块浸没 在水中时,弹簧秤的示数为9.8N,求 (1)水对金属块的浮力; (2)金属块排开水的体积(g 取9.8N/kg) 3、浮在水面上的木块,浸入水中部分是80厘米3, 露出水面部分是40厘米3,根据已有的条件,至少求 出4个有关的科学量.

5、一个不规则的实心物体,质量为55克,放入装满 纯水的烧杯中,沉入底部排开0.5牛的水。然后向烧 杯中加盐并搅拌,直到物体悬浮为止。求: (1)物体在纯水中所受的浮力; (2)物体的体积; (3)物体悬浮时盐水的密度。

0.5N

50cm3 1.1×103kg/m3

6、质量为270g的铝球悬浮于水中,求 (1)球受到的浮力应是多少? (2)球的体积应是多少? (3)球中间空心部分的体积是多少? (ρ铝=2.7×103kg/m3 g=9.8N/kg) 7、如下图,一量筒内盛有某种液体,底部沉入一附 有细线的铁块,此时液面的示数为Vl,现将一密度为 ρ的球体用细线系在铁块上,使球体完全浸没在液体中, 这时量筒中液面上升到V2,若断开细线,则球体上浮 露出液面,稳定后量筒中液面至V3,求该液体的密度。

8.轮船的排水量是指轮船满载时所排开水的质量,而 事实上通常用轮船与轮船装满的货物质量的总和来 表示。现有一艘轮船,其质量为1000t,装4×103t货 物时为满载。 (1)满载时这艘轮船受到得浮力是多少? (2)这艘轮船的排水量是多少?(g取9.8N/kg) (3)这艘轮船从淡水海域驶向咸水海域时,轮船受到 得浮力会改变吗?轮船浸没在水中部分有无变化?

4.9×107N

5×106kg

不变 轮船水下部分减小

一只 上浮 ,最终 漂浮在水面 ; 一只 静止 ,

最终 悬浮在水中 ; 一只 下沉 ,最终 沉入水底 。
F浮

上浮的物体是否 把外观相同的3只乒乓球(里面分别装 浮力较大,而下沉的物 入不同质量的沙)放在水中,结果发现; 体是否浮力就较小呢?

漂浮

F浮

悬浮

F浮

沉底

G F浮> G

G F浮= G

G F浮< G

一个实心物体浸没在液体中,你能否根据 物体密度与液体之间的关系,对物体的浮 沉作出判断?试推导出这些关系。 当物体浸没在水中时:V排=V物 F浮=ρ液gV排 G物=mg =V物ρ物g
当F浮> G物 时,物体上浮 即: ρ液gV排> V物ρ物g 故有: ρ液>ρ物 当F浮= G物 时,物体悬浮 即: ρ液gV排= V物ρ物g 故有: ρ液=ρ物 故有: ρ液<ρ物

当F浮<G物 时,物体下沉 即: ρ液gV排< V物ρ物g

看图尝试运用所学知识解释潜水 艇的工作原理

将冰 块投入到 酒精中, 会上浮还 是下沉, 或者是悬 浮呢?

当油轮发生漏油事件时,往往在海面 上形成 “海上沙漠”。你知道它是怎么 形成的吗?

刚放入水中的汤圆

煮熟的汤圆

你知道哪是煮熟的汤圆呢? 你是怎么判断的?为什么?

四、物体浮沉的条件
状态 上浮 悬浮 受力情况 密度关系 F浮>G F浮 = G F浮 < G 最终状态 漂浮到液面 液体里任何位置 沉到底部

下沉

ρ液>ρ物 ρ液=ρ物 ρ液<ρ物

五、物体浮沉条件的应用

铁块在水中会下沉, 把一块橡皮泥放在 而轮船的船壳却是用钢 水面上,橡皮泥将 沉 板制造的,为什么能漂 入水底 。将橡皮泥捏成 浮在水面上?
碗状再放在水面上,橡 皮泥将 浮在水面 。

当玻璃球中的水 被排出时,玻璃球将 浮出水面;当水进入 玻璃球时,玻璃球 将 沉入水底 。

在一根塑料吸管的下端口粘一块橡皮泥, 将它先后放在水和盐水中,在吸管上分别标 出两种液面所对的位置。

密度计

同样一根 密度计在测清 水和酒精时,哪 个受到的浮力 大?排开液体的 体积何者大?


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