認(rèn)識(shí)浮力 學(xué)案 初中物理滬科版八年級(jí)全一冊(cè)（2022-2023學(xué)年）

9.1認(rèn)識(shí)浮力【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.知道什么是浮力和浮力的方向；2.會(huì)用“稱重法”測(cè)量浸入液體中的物體受到的浮力；3.知道浮力產(chǎn)生的原因?！局R(shí)導(dǎo)圖】【基礎(chǔ)知識(shí)】知識(shí)點(diǎn)一：浮力現(xiàn)象探究：什么是浮力？現(xiàn)象氫氣球飛向高空放飛的孔明燈輪船在海面上航行湖面上的天鵝原因在空氣中的氫氣球受到空氣向上托的力在空氣中的孔明燈受到空氣向上托的力浸在海水的輪船受到海水向上的托力湖面的天鵝受到湖水向上的托力1. 概念：無論是液體還是氣體，對(duì)浸在其中的物體都有向上的托力，物理學(xué)中把這個(gè)托力叫做浮力【拓展延伸】(1) 無論物體的形狀如何，怎樣運(yùn)動(dòng)，只要是浸入液體（或氣體）中，都會(huì)受到液體（或氣體）對(duì)它豎直向上的浮力。(2) 施力物體是液體（或氣體）。受力物體是浸入液體（或氣體）中的物體。(3) 對(duì)“浸在”的理解：“浸在”包括“部分浸入”和“全部浸入”，也就是說浸沒在液體內(nèi)部和浮在液體表面的物體都受到浮力，浸在氣體中的物體也受到浮力。(4) 測(cè)浮力大小的簡(jiǎn)便方法——稱重法。2.稱重法：物體放在液體前，把物體掛在彈簧測(cè)力計(jì)上，測(cè)出物體的重力G，再把物體浸入液體中，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為，則。知識(shí)點(diǎn)二：浮力的產(chǎn)生原因有一個(gè)棱長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方體浸沒在液體中，分析受力可知：位置深度壓強(qiáng)壓力前后兩面相等相等，是一對(duì)平衡力左右兩面相等相等，是一對(duì)平衡力上下兩面設(shè)上表面的深度為，則下表面的深度為上表面的壓強(qiáng)小于下表面的壓強(qiáng)>>結(jié)論：浸沒在液體中的物體受到的浮力，是由于液體對(duì)物體向上和向下的壓力差產(chǎn)生的，即。【特別提示】——兩種特殊情況(1)當(dāng)物體部分浸入液體中時(shí)，如圖所示甲，物體上表面受到的向下的液體的壓力為零，此時(shí)；(2) 若浸在液體中的物體下表面和容器底緊密接觸，如圖乙所示，則液體對(duì)物體向上的壓力等于零，物體將不受浮力的作用，只受向下的壓力的作用。要點(diǎn)詮釋：1.浮力的施力物體就是“液體”，受力物體就是“浸在液體中的物體”；物體間力的作用是相互的，物體受到浮力的同時(shí)，液體也受到物體對(duì)它的壓力作用，這個(gè)力的大小就等于物體受到的浮力，方向和浮力的方向相反。2.根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因，上、下表面受到的壓力差。如果物體和容器底部緊密接觸（不是沉底），這時(shí)物體上表面受到液體豎直向下的壓力，物體的下表面并沒有受到液體豎直向上的壓力，物體雖然浸沒在液體中，但是不受浮力。（如圖）典例一在圖中，重為4牛的金屬塊靜止在水面下，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為3牛，金屬塊受到浮力的大小為_________牛，方向_________。當(dāng)剪斷連接金屬塊與測(cè)力計(jì)的細(xì)線時(shí)，金屬塊所受合力將________3牛(選填“大于”、“等于”或“小于”)。【解析】(1)根據(jù)題意可以知道，金屬塊的重力為，金屬塊浸沒在水中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為；金屬塊在水中受到水的浮力：，浮力的方向是豎直向上的；

(2)當(dāng)重為的金屬塊靜止在水面下，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為，因?yàn)榻饘賶K靜止，所以金屬塊受到的合力為零；當(dāng)剪斷連接金屬塊與測(cè)力計(jì)的細(xì)線時(shí)，金屬塊受到合力的大小等于彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，即大小為，方向豎直向下。典例二如圖所示，是兩個(gè)體積相同又能自由移動(dòng)的物體，是容器凸起的一部分，現(xiàn)往容器里注入一些水，則下列說法錯(cuò)誤的是（）A.物體一定受到浮力的作用B.物體一定受到浮力的作用C.部分一定受到浮力的作用D.部分一定受到浮力的作用【解析】浮力產(chǎn)生的原因是浸在液體里的物體受到向上和向下的壓力差。由題圖分析知，物體和部分上、下表面都受到水的壓力，且，所以物體和部分一定受浮力的作用。物體，，也受到浮力的作用。是容器底部凸起的一部分，它的下表面沒有與水接觸，也就是沒有受到向上的壓力，所以它一定不受浮力。一、什么是浮力1．關(guān)于浮力，下列說法中正確的是（）A．浮力的施力物體只能是液體B．浮力的方向不一定總是豎直向上C．正在水中下沉的石頭受到浮力的作用D．只有漂浮在水面的物體才受到浮力的作用【答案】C【解析】A．物體浸在空氣中也會(huì)受到浮力的作用，此時(shí)的施力物體是空氣，故A錯(cuò)誤；B．浮力方向總是與重力方向相反，是豎直向上的，故B錯(cuò)誤；CD．浸在液體中的物體會(huì)受到液體產(chǎn)生的向上托的力，即受浮力作用，漂浮的物體受浮力，下沉的物體也受浮力，故C正確，D錯(cuò)誤。故選C。2．有一實(shí)心球形物體，用彈簧測(cè)力計(jì)在空氣中稱重時(shí)，測(cè)力計(jì)的示數(shù)為15N，當(dāng)把物體的一半體積浸入水中時(shí)，測(cè)力計(jì)的示數(shù)為6N。則此時(shí)物體受到的浮力是（）A．9N B．6N C．18N D．15N【答案】A【解析】物體浸入水中時(shí)，受到向上的拉力、豎直向下的重力、豎直向上的浮力處于平衡狀態(tài)，則此時(shí)物體受到的浮力為故A符合題意，BCD不符合題意。故選A。3．在圖中，重為3牛的小球漂浮在水面上，用力的圖示法畫出該球受到的浮力F浮?！敬鸢浮俊窘馕觥孔鲌D前應(yīng)先進(jìn)行受力分析，明確力的三要素，再按一定的標(biāo)度，浮力的作用點(diǎn)在重心，也就是球的中心，從力的作用點(diǎn)開始沿力的方向畫出這個(gè)力，并標(biāo)出大小和方向。小于漂浮在水面上，則所受的浮力與自身的重力是一對(duì)平衡力，大小相等，方向相反，所以浮力的大小為3N，方向豎直向上，作用點(diǎn)在小于的重心上。作圖如下：4．小麗想要測(cè)量一個(gè)石塊浸沒在水中的浮力，她先用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出石塊在空氣中的重力為5N，然后將石塊完全浸沒在水中，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)如圖所示，則石塊所受的浮力大小為______N，浮力的方向是______?！敬鸢浮?/p>

2.2

豎直向上【解析】由圖可知，彈簧測(cè)力計(jì)的分度值為0.2N，石塊重為5N，石塊浸沒在水中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為2.8N，石塊在水中受到水的浮力F浮=G-F示=5N-2.8N=2.2N浮力的方向始終是豎直向上的。二、浮力產(chǎn)生的原因5．如圖所示，取一個(gè)瓶口內(nèi)徑略小于乒乓球直徑的雪碧瓶，去掉其底部，把一只乒乓球放到瓶口處，然后向瓶里注水，會(huì)發(fā)現(xiàn)水從瓶口流出，乒乓球不上浮。若用手指堵住瓶口，不久就可觀察到乒乓球上浮起來。此實(shí)驗(yàn)說明了（）A．大氣存在壓強(qiáng)B．連通器原理C．液體的壓強(qiáng)與液體的密度和深度有關(guān)D．浮力產(chǎn)生的原因是液體（或氣體）對(duì)浸在其中的物體上下兩個(gè)表面存在壓力差【答案】D【解析】開始乒乓球受到上面液體壓強(qiáng)和大氣壓的作用，下部沒有液體，只受到大氣壓的作用，向上的大氣壓強(qiáng)小于向下的壓強(qiáng)的作用，乒乓球不能上浮。用手堵住瓶口，乒乓球下面有水，則其下面也受到液體壓強(qiáng)的作用，且向上的壓強(qiáng)大于向下的壓強(qiáng)，因?yàn)橐后w壓強(qiáng)隨深度的增加而增大，于是產(chǎn)生一個(gè)向上的壓力差，這便產(chǎn)生了浮力，故ABC不符合題意，D符合題意。故選D。6．將兩個(gè)相同的物體放入甲、乙兩個(gè)容器內(nèi)中央位置，同時(shí)等量緩慢地向甲、乙容器中注水，假設(shè)物體密度小于水且注水過程中物體不會(huì)傾倒，則（）A．甲容器中的物體先浮起 B．乙容器中的物體先浮起C．甲、乙容器中的物體同時(shí)浮起 D．都有可能【答案】B【解析】?jī)蓚€(gè)相同的物體的重力相同，放入甲、乙兩個(gè)容器內(nèi)中央位置，因甲容器底面積大，故同時(shí)等量緩慢地向甲、乙容器中注水，同一時(shí)刻，乙容器中水的深度大于甲容器中水的深度。根據(jù)，同一時(shí)刻，乙中物體底部受到液體產(chǎn)生的壓強(qiáng)大，由壓強(qiáng)公式有當(dāng)液體產(chǎn)生的向上的壓力（即浮力）剛好等于重力時(shí)，物體開始上浮，因兩物體底面積相同，故乙容器中的物體受到的浮力先等于重力，故乙容器中的物體先浮起，故B符合題意，ACD不符合題意。故選B。7．如圖所示，浸沒在液體中的物體，其下表面受到液體向上的壓力__________上表面受到液體向下的壓力（選填“小于”“等于”或“大于”），這兩個(gè)壓力之間存在的壓力差就是產(chǎn)生浮力的原因。浮力的方向總是___________________，浮力的大小與該物體所受重力的大小__________（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）?！敬鸢浮?/p>

大于

豎直向上

無關(guān)【解析】浸沒在液體中的物體，下表面所處的深度大于上表面所處的深度，根據(jù)液體內(nèi)部壓強(qiáng)的特點(diǎn)可知，物體下表面所受的液體壓強(qiáng)大于上表面所受的液體壓強(qiáng)，物體上下表面受力面積相同，根據(jù)可知，物體下表面所受的液體向下的壓力大于上表面所受液體向下的壓力。因?yàn)槲矬w浸沒在液體中時(shí)，下表面所受的液體壓力是豎直向上的，上表面所受的液體壓力是豎直向下的，物體上下表面所受的壓力差就是浮力，所以浮力的方向總是豎直向上的。浮力的大小與液體的密度和物體浸沒在液體中的體積有關(guān)，與物體所受重力大小無關(guān)。三、浮力大小的計(jì)算8．如圖所示、裝有水的容器靜止放在水平桌面上。正方體物塊M懸浮在水中，其上表面與水面平行，水對(duì)物體M豎直向下的壓力，豎直向上的壓力為。則下列說法中正確的是（）A．大于B．與的合力方向豎直向下C．與合力大小等于物體M受到的重力大小D．物體M受到水的作用力的合力大小等于零【答案】C【解析】A．由題意可知，物體M上表面的深度小于下表面的深度，由可知，下表面受到的壓強(qiáng)大于上表面受到的壓強(qiáng)，由可知，水對(duì)物體M豎直向下的壓力為F1小于豎直向上的壓力為F2，故A錯(cuò)誤；B．，豎直向上，F(xiàn)1豎直向下，F(xiàn)1與F2的合力方向豎直向上，故B錯(cuò)誤；C．物體受到了重力、上表面的壓力和下表面的壓力，在這三個(gè)力的作用下處于平衡狀態(tài)，F(xiàn)1與F2的合力大小等于物體受到的重力的大小，合力F與重力G的方向相反，故C正確；D．物體M側(cè)面受到水的作用力的合力大小等于零，上下表面受到水的合力就是物體受到的浮力，大小不為零，故D錯(cuò)誤。故選C。9．一均勻的長(zhǎng)方體浸沒在液體中，如圖所示。已知它的底面積為S，上表面所處深度為h1，下表面所處深度為h2，長(zhǎng)方體下表面所受到液體的壓力表達(dá)式為___________、浮力表達(dá)式為___________，側(cè)面所受合力為___________N。（液體密度ρ液和g為已知量）【答案】

ρ液gh2S

ρ液g(h2-h1)S

0【解析】下表面所處深度為h2，長(zhǎng)方體下表面所受到液體的壓強(qiáng)為p2=ρ液gh2根據(jù)，長(zhǎng)方體下表面所受壓力表達(dá)式為F2=p2S=ρ液gh2S同理，上表面所受壓力的表達(dá)式為F1=p1S=ρ液gh1S根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因，浮力表達(dá)式為F浮=F2-F1=ρ液gh2S-ρ液gh1S=ρ液g(h2-h1)S因長(zhǎng)方體相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面具有對(duì)稱性，所以，由p=ρgh可知，相同深度液體內(nèi)部的壓強(qiáng)相等，由F=pS可知，相同深度相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面物體受到的壓力相等，則長(zhǎng)方體側(cè)面所受液體壓力的合力為0。10．如圖所示，用細(xì)繩吊著重力為20牛的正方體金屬塊并將其浸沒在水中，此時(shí)該金屬塊上、下表面受到水的壓力為4.9牛、19.6牛，該金屬塊受到的浮力為_______牛，拉力為______?！，F(xiàn)用細(xì)繩吊著該金屬塊繼續(xù)在水中下沉，則該金屬塊受到水的浮力F浮、其上表面受到水的壓力F上和下表面受到水的壓力F下，這三個(gè)力中大小不變的是______。【答案】

14.7

5.3

F浮【解析】由浮力產(chǎn)生的原因可知，金屬塊受到的浮力由稱重法可得，細(xì)繩的拉力用細(xì)繩吊著該金屬塊繼續(xù)在水中下沉，金屬塊上表面和下表面所處水的深度不斷增加，由和知，該金屬塊上、下表面受到水的壓力變大，但在該過程中，金屬塊排開水的體積不會(huì)發(fā)生變化，根據(jù)可知，該金屬塊受到水的浮力不變。11．如圖所示，一合金塊所受重力為26.5牛，用測(cè)力計(jì)掛著金屬塊一半浸入水中，這時(shí)測(cè)力計(jì)的示數(shù)為21.6牛，此時(shí)金屬塊受到的浮力為______牛，如果將金屬塊全部浸沒到水中，測(cè)力計(jì)的示數(shù)將變?yōu)開_____牛。若此時(shí)，金屬塊受到水對(duì)它向下的壓力為20牛，那么此時(shí)水對(duì)金屬塊向上的壓力為______牛。【答案】

4.9

16.7

29.8【解析】當(dāng)金屬塊剛好一半浸入水中時(shí)，金屬球受到的浮力F浮=G-F示=26.5N-21.6N=4.9N當(dāng)金屬球全部浸入水中時(shí)，受到的浮力F浮′=2F浮=2×4.9N=9.8N此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F示′=G-F浮′=26.5N-9.8N=16.7N由浮力產(chǎn)生的原因知道，水對(duì)金屬塊向上的壓力F上=F浮+F下=9.8N+20N=29.8N12．圖甲是小勇研究彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F與物體A下表面離水面的距離h關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置。其中A是實(shí)心均勻圓柱形物體，用彈簧測(cè)力計(jì)提著物體A，使其緩慢浸入水中（水未溢出），得到F與h的關(guān)系圖象如圖乙所示。在