班级: 物理编号: 姓名: 八年级物理(下) 学案
10-1 浮力(1) 双溪初中 徐锦卫
一、早期发现浮力
1、冰山、游船、鸭子都受到重力的作用,但却没有因此而沉入水底,这表明水对它们有一个向______托起的力。浸在液体中的物体受到向上的力,这个力叫做_________。
2、由于漂浮物处于静止状态,所以漂浮物受到的重力跟它受到的________是一对平衡力,漂浮物受到的浮力大小为F浮=________,浮力的方向跟重力的方向相反,是_________的。这种方法叫______________法。
3、如右图,某物体漂浮在水面上,作出该物体受力的示意图。
4、提示:2中的研究方法也适用于悬浮物体(悬浮:物体浸没在液体中只受到浮力和重力且处于静止状态)。
二、探究浸没在液体中的物体是否受到浮力
1、器材:石块、烧杯、细线、__________、__________。
2、如图甲所示,在弹簧测力计下悬挂一个石块,读出弹簧测力计的示数F=__________N,这就是石块所受的_______力,可以用公式表示为F甲_____G铝。
3、如图乙所示,把石块浸没在水中,读出弹簧测力计的示数F乙=________N。 4、经比较:F乙____F甲,说明________________________________。 5、计算:F甲-F乙=______N,这就是弹簧测力计减小的示数,也就是铝块受到的_____。用公式表示为F浮=____________。这种方法叫__________法。
6、在图乙中,石块一共受到了______个力,其中竖直向下的力有_______________,竖直向上的力有___________________。
7、提示:5中的研究方法也适用于物体未全部浸入液体的情况。 三、分析浮力产生的原因
1、液体内部存在_______,其大小与液体的密度和________有关。 甲 乙 2、如右图,我们研究浸没在液体中的长方体,分析它的受力情况。长方体左右两个侧面所受液体的压力相互_________,前后两个侧面所受液体压力相互________,对物体_______方向的受力没有影响。
3、设液体密度为ρ液,长方体上下表面的面积均为S,上表面深度
为h1,长方体的高为a,则下表面的深度h2=______;上表面受到液体的压强为P上=__________,下表面受到液体的压强P下=__________;上面表受到液体的压力F上=__________,下表面受到液体的压力F下=__________;经比较,F上_____F下。
4、结论:浸没在液体中的物体,其上、下表面受到液体对它的________差,这就是浮力产生的原因。可用公式表示为F浮=______________。这种方法叫___________法。
5、提示:4中计算浮力的方法只适用于柱体。柱体漂浮属于特殊情况,其上表面未受到液体压力,所以对于柱体漂浮又有F浮=F下。
四、练习
1、浸在液体(或气体)里的物体,受到_______力,该力的施力物体是______________。 2、一只鸭子质量为3kg,当它浮在水面时,受到的浮力大小为_______N,方向______________。
3、判断:乒乓球在水中要浮起来是因为受到了浮力,铁球在水中要沉入底部是因为铁球没有受到浮力。( )
甲
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4、一铜块在空气中称时示重为17.8N,当把它浸没在水中称时示重为15.8N,它受到的浮力为________N。
5、把一铝块挂在弹簧测力计下并浸没在水中,测力计的示数为3.4N,已知铝块受到的浮力为2N,则铝块的重力为_________N,铝块的质量为_________N,铝块的体积为
333
________m。(g=10N/kg,ρ液=2.7×10kg/m)
6、如右图,一个边长为10cm的正方体木块浸没在水中,上表面深度为5cm,木块每个表面的面积均为_________m,木块上表面受到的压强为__________Pa,压力为_______N;木块下表面受到的压强为__________Pa,压力为_______N;木块受到的浮力为_________N,方向_______________;木块的重力为_______N,方向_______________。
请在图中画出木块在竖直方向受力的示意图。(g=10N/kg,ρ木=2.7×10kg/m)
3
3
2
10-1 浮力(2)
一、探究决定浮力大小的因素
猜想一:浮力的大小与物体浸在液体中的体积有关; 猜想二:浮力的大小与物体浸没的深度有关; 猜想三:浮力的大小与液体的密度有关; 猜想四:浮力的大小与物体的密度有关; 猜想五:浮力的大小与物体的重力有关; 猜想六:浮力的大小与物体的形状有关。
1、由于影响浮力大小的因素可能有很多,所以我们采用_____________法来进行探究。 2、器材:弹簧测力计,烧杯,水,盐水,细线,体积相同的铝块、铜块各一个。 3、如图,其中图(1)-(6)中为同一铝块,图(7)(8)中为同一铜块且与铝块的体积、形状完全相同,(2)(3)(4)(5)(8)中的液体为水,(6)中的液体为盐水。
(1)
(2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)
4、依次记下各图中弹簧测力计的示数如下:
F1=_________ F2=_________ F3=_________ F4=_________ F5=_________ F6=_________ F7=_________ F8=_________ 5、经计算,各图中物体所受浮力大小分别为:
F浮1=_________ F浮2=_________ F浮3=_________ F浮4=_________ F浮5=_________ F浮6=_________ F浮7=_________ F浮8=_________ 6、比较图(2)(3)(4)可以验证猜想_____。为了验证猜想(2)应该选择的图是__________。比较图(5)(6)可以验证猜想_____。比较图(6)(8)可以验证猜想____________。
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7、为了验证猜想六,你的做法是____________________________________________。 8、结论:浮力的大小与_________________________________________________有关, 与_________________________________________________________无关。 二、我能行:
1.弹簧秤下吊着重为14.7N的正方体金属块,当它完全浸没在水中时,弹簧秤的示数为9.8N,则金属块受到的浮力为_______N.若金属块上表面与水面平行,上表面受到水的压力为19.6N,则金属块下表面所受水的压力为______N。
2.已知铁的密度小于铜的密度,把质量相同的铜块和铁块浸没入水中,它们所受浮力 ( )
A.铜块的大
B.铁块的大 C.一样大 D.条件不足无法判断
3.水球运动员把漂在水面上的水球慢慢压入水下0.5m的过程中,水球受到的浮力变化情况是( )
A.逐渐增大 B.逐渐减小 C.始终不变 D.先增大后不变 4.甲、乙、丙、丁是四个体积、形状相同而材料不同的球,把它们投入水中静止后的情况如所示.它们中所受浮力最小的是( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁 5.两个物体分别挂在弹簧测力计上,将它们同时浸没在同一种液体中,两弹簧测力计减小的数值相同,两物体必定有相同的( )
A.密度 B.体积 C.质量 D.形状
6.将空矿泉水瓶慢慢压入水中,直到完全浸没。下列对矿泉水瓶受到的浮力分析不正确的是( )
A.矿泉水瓶受到水对它的浮力 B.浮力的方向竖直向上
C.排开水的体积越大,受到的浮力越大 D.浸没后,压入越深,受到的浮力越大
7.如图所示是“探究同一物体所受的浮力大小与哪些因素有关”的实验过程图。
第4题
实验中保持物体处于静止状态,图甲和图乙中物体露出液面的体积相等,弹簧测力计测得的拉力大小的关系是:F1<F2,F2>F3=F4.则:
(1)由图甲和图乙的探究可以得出的结论是: ;
(2)由图乙和图丙的探究可以得出的结论是: ; (3)由图丙和图丁的探究可以得出的结论是: 。
10-2 阿基米德原理
一、阿基米德的灵感(学生自学)
国王让金匠做了一顶新的纯金王冠。但他怀疑金匠在金冠中掺假了。可是,做好的王冠
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无论从重量上、外形上都看不出问题。国王把这个难题交给了阿基米德。
阿基米德日思夜想。一天,他去澡堂洗澡,当他慢慢坐进澡堂时,水从盆边溢了出来,他望着溢出来的水,突然大叫一声:“我知道了!”竟然一丝不挂地跑回家中。原来他想出办法了。
阿基米德把金王冠放进一个装满水的缸中,一些水溢出来了。他取了王冠,把水装满,再将一块同王冠一样重的金子放进水里,又有一些水溢出来。他把两次的水加以比较,发现第一次溢出的水多于第二次。于是他断定金冠中掺了银了。经过一翻试验,他算出银子的重量。当他宣布他的发现时,金匠目瞪口呆。 这次试验的意义远远大过查出金匠欺骗国王。阿基米德从中发现了一条原理:即物体在液体中减轻的重量,等于他所排出液体的重量。这条原理后人以阿基米德的名字命名。
二、阿基米德的故事给我们的启示
1、从上节知道: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________。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____________________________________________________________________。
2、完成教材P53想想做做。
3、由于物体的体积与密度的乘积等于物体的________,物体的体积越大、密度越大,其_______就越大。因此,在想想做做中,如果排开的液体体积越大、液体的密度越大,溢出在盘中液体的质量也就越大。由此我们推想,浮力的大小跟排开液体的________密切相关,而液体的_________大小跟它的质量成________,因此,可以进一步推想,浮力的大小跟排开液体所受的__________也密切相关。
三、探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
实验器材:弹簧测力计、溢水杯、小烧杯、两个不同的石块、细线、水。 实验方法:
1.用弹簧测力计测物体的浮力。
(1)用 测出石块的重力G;
(2)将石块浸没水中,读出弹簧测力计的示数为F示 ; (3)浮力大小F浮= 。 2.用溢水杯测出物体排开液体的重力。 (1)测出 所受的重力G1
(2)把石块没入水中,用小收集石块 的水。 (3)测出被排开的水和所受的重力G2。 实验记录:
石块 1 2 石块重力G 石块浸没在水中时弹簧测力计的示数F示 石块受到的浮力F浮小桶重 排开的水和桶的G1 来源学科网ZXXK]排开的水重G排 总重G2 [来源:Z+xx+k.Com]
发现规律:浸在液体中的物体所受的浮力,大小等于____________________________。 用公式表示为F浮=_______。 四、阿基米德原理
_____________________________________________________________,这就是著名的
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阿基米德原理。用公式表示为___________。再根据重力和密度的计算公式,可以把阿基米德原理公式进一步表示为F浮=G排=____________=_______________。
五、例题 1、边长为10cm的一个立方体铜块,浸没在水中,受到的浮力是多少?如果立方体铜块处于更深的位置,浮力又是多少?如果把这个铜块压扁再让它浸没在水中,所受的浮力会不会发生变化?如果把它浸没在酒精中,它受到的浮力变大还是变小?
2、把质量为540g的实心铝球挂在弹簧测力计下并浸没在水中,铝球受到的浮力为多大?弹簧测力计的示数为多大?
六、课堂小结
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受到的重力。 2.公式表示:F浮 = G排 =m排g=ρ液V排g。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 、浸没的深度等均无关。
3.适用条件:液体(或气体)。
七、反馈评价(以下题中均取g=10N/kg)
1.一个铁球先后浸没在盐水、水、酒精中,受到的浮力分别是F1、F2、F3,则三者的大小关系是_______________。
2.潜水艇在水面下潜往深处的过程中,受到的压强_________,浮力________。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
3.把乒乓球按入水底,放手后,乒乓球受到的浮力( )
A.一直变小 B.一直变大 C.先变小,后不变 D.先不变,后变小 4.关于物体受到水的浮力,下面说法中正确的是( )
A.漂在水面上的物体比沉在水底的物体受到的浮力大
B.没入水中的物体在水中的位置越深受到的浮力越大 C.物体排开水的体积越大受到的浮力越大 D.物体的密度越大受到的浮力越小 5.同样重的两个铜块甲和乙,甲浸没在水中,乙浸没在煤油中,受到浮力较大的是_____;同样重的铝块和铜块,都浸没在煤油中,受到浮力较大的是________;同样重的铝块和铜块,铜块浸没在煤油中,铝块浸没在水中,受到浮力较大的是__________。(ρ铜=8.9×103kg/m3,ρ铝=2.7×103kg/m3,ρ煤油=0.8×103kg/m3)
6.一个在节日放飞的气球,体积是620m3。这个气球在地面附近受到的浮力为______N。(设地面附近气温是0℃,气压是1×105Pa,空气的密度是1.29kg/m3)
7.一个物体受到的重力是15N,将其全部浸没在水中时,所排开的水受到的重力为20N,此时它受到的浮力是_______N。
8.用弹簧测力计测得一石块重5N,将石块全部浸没在水中,测力计的示数为3N,则物体受到的浮力为______N,石块排开水的体积为________m3,石块的体积为_________m3,石块的密度是_________kg/m3;若将这个石块浸没在密度为0.8×103kg/m3的液体中,它受到的浮力是_______N,此时弹簧测力计的读数是_______N。
-9.把一个体积为5×105m3的木块轻轻放在盛满水的烧杯中,从杯中溢出0.04kg的水,木块受到的浮力为_______N,木块的重力为_______N,木块的密度为___________kg/m3。
10.一个物体的体积为60cm3,当其全部浸没在水中时,所受到的浮力是________N;当其
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