第十章 浮力【知識架構(gòu)+難點(diǎn)點(diǎn)播+拓展提升】 中考物理 核心知識必備

第十章浮力【思維導(dǎo)圖】【必背手冊】★知識點(diǎn)一：浮力1.浮力：一切浸入液體（氣體）的物體都受到液體（氣體）對它豎直向上的力叫浮力。2.浮力產(chǎn)生的原因（實(shí)質(zhì)）：液（氣）體對物體向上的壓力大于向下的壓力，向上、向下的壓力差就是浮力。如圖所示，浸沒在液體中的立方體，左右兩側(cè)面，前后兩側(cè)面所受水的壓力大小相等，方向相反，彼此平衡。而上、下兩表面處的液體中不同深度，所受到的液體的壓強(qiáng)不同，因受力面積相等，所以壓力不相等。下表面所受到的豎直向上的壓力大于上表面所受到的豎直向下的壓力，因而產(chǎn)生了浮力，所以浮力的方向總是豎直向上的，即F浮=F向上-F向下。【微點(diǎn)撥】對浮力產(chǎn)生原因的說明(1)當(dāng)物體上表面露出液面時，F(xiàn)向下=0，則F浮=F向上。如：物體漂浮時，受到的浮力等于液體對它向上的壓力。(2)浸在液體中的物體不一定都受到浮力。如：橋墩、攔河壩等因其下底面同河床緊密黏合，水對它向上的壓力F向上=0，故物體不受浮力作用?？梢姰a(chǎn)生浮力的必要條件是：F浮=F向上—F向下>0，即F向上>F向下。當(dāng)F向上=0或F向上≤F向下時，物體不受浮力作用。(3)同一物體浸沒在液體的不同深度，所受的壓力差不變，浮力不變。(4)浮力的實(shí)質(zhì)是液體對物體各個表面壓力的合力。因此，在分析物體的受力情況時，浮力和液體的壓力不能同時考慮。3.浮力方向：豎直向上，施力物體是液（氣）體。4.影響浮力大小的因素：通過實(shí)驗(yàn)探究發(fā)現(xiàn)（控制變量法）：浮力的大小跟物體浸在液體中的體積和液體的密度有關(guān)。物體浸在液體中的體積越大，液體的密度越大，浮力就越大?！局R點(diǎn)詳解】浮力的概念1.浮力的產(chǎn)生：液體具有流動性，在重力作用下，向容器壁、容器底流動而產(chǎn)生壓力。由于力的作用是相互的，容器底和容器壁也對液體產(chǎn)生一個反作用力，作用力反作用力在液體之間相互作用，就產(chǎn)生了壓強(qiáng)。壓強(qiáng)大小相等、方向相反，并與深度成正比；同一水平面上，液體向各個方向產(chǎn)生的壓強(qiáng)相同。在沒有任何外力的情況下，液體保持靜止?fàn)顟B(tài)。2.因?yàn)橐后w具有壓強(qiáng)，它們之間才會相互支持，相互聯(lián)系而形成一個有機(jī)的整體。液體中任何一點(diǎn)液體壓強(qiáng)的變化，都會形成壓強(qiáng)差，從而產(chǎn)生浮力。浮力的方向豎直向上。有人說一個位于容器底面上的物體，并和容器底面密切接觸，那它就只能受到向下作用于物體表面的液體壓力下，所以這個物體不受浮力作用。這種說法并不是完全正確的，它成立需要兩個條件：1.物體的側(cè)表面必須是豎直方向的，不能傾斜；2.物體的下表面必須在技術(shù)上保證與容器底緊密接觸，不能有液體滲入其間。沉在水底的物體實(shí)際上是受到三個力的作用：受的水的浮力，容器對它的支持力，以及自身重力，這時受力情況：F浮+F支=G物?！疚Ⅻc(diǎn)撥】浮力的計(jì)算1.示重差法（稱重法）：F浮=G-F拉（空氣中重力減去彈簧測力計(jì)拉力）（用彈簧測力計(jì)）2.公式法：F浮=G排=m排g=ρ液gV排3.漂浮法：F浮=G物（又叫平衡法）4.壓力差法：F浮=F↑-F↓（向上與向下的壓力差）。★知識點(diǎn)二：阿基米德原理1.阿基米德原理：浸入液體里的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于它排開的液體受到的重力。2.公式表示：；從公式中可以看出：液體對物體的浮力與液體的密度和物體排開液體的體積有關(guān)，而與物體的質(zhì)量、體積、重力、形狀、浸沒的深度等均無關(guān)。3.適用條件：液體（或氣體）?！疚Ⅻc(diǎn)撥】阿基米德原理的五點(diǎn)透析(1)原理中所說的“浸在液體里的物體”包含兩種狀態(tài)：一是物體的全部體積都浸入液體里，即物體浸沒在液體里；二是物體的一部分體積浸入液體里，另一部分露在液面以上。(2)G排指被物體排開的液體所受的重力，F(xiàn)浮=G排表示物體受到的浮力的大小等于被物體排開的液體的重力。(3)V排是表示被物體排開的液體的體積，當(dāng)物體全部浸沒在液體里時，V排=V物；當(dāng)物體只有一部分浸入液體里時，則V排<V物。(4)由可以看出，浮力的大小只跟液體的密度和物體排開液體的體積這兩個因素有關(guān)，而跟物體本身的體積、密度、形狀、在液體中的深度、液體的多少等因素?zé)o關(guān)。(5)阿基米德原理也適用于氣體，但公式中ρ液應(yīng)該為ρ氣。★知識點(diǎn)三：探究浮力大小與排開液體重力的關(guān)系【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹刻骄坑绊懜×Υ笮〉囊蛩??！緦?shí)驗(yàn)器材】彈簧測力計(jì)、燒杯2個、水、圓柱體（A）、鹽水?！緦?shí)驗(yàn)原理】（1）浸在液體中的物體都會受到向上的浮力；（2）浮力大小遵循阿基米德原理?！緦?shí)驗(yàn)步驟】一、實(shí)驗(yàn)裝置如圖。甲乙丙丁戊二、用彈簧測力計(jì)測量圓柱體受到的重力，如圖甲所示，數(shù)據(jù)計(jì)入實(shí)驗(yàn)表格。三、用彈簧測力計(jì)掛著物體A慢慢部分（一半）浸入水中，如圖乙所示，此時彈簧測力計(jì)讀數(shù)計(jì)入表格。四、用彈簧測力計(jì)掛著物體A，使其全部浸入水中（A在水中上半部），如圖丙所示，此時彈簧測力計(jì)讀數(shù)計(jì)入表格。五、用彈簧測力計(jì)掛著物體A，使其全部浸入水中（A在水中下半部），如圖丁所示，此時彈簧測力計(jì)讀數(shù)計(jì)入表格。六、用彈簧測力計(jì)掛著物體A，使其全部浸入鹽水中，如圖戊所示，此時彈簧測力計(jì)讀數(shù)計(jì)入表格。七、實(shí)驗(yàn)表格（參考數(shù)據(jù)，圖中所示）實(shí)驗(yàn)步驟浸入液體內(nèi)體積彈簧測力計(jì)讀數(shù)/N1082V73V64V65V5.6八、整理器材?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)論】浸入液體里的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于它排開的液體受到的重力。2.考查內(nèi)容考查方向解答思路浮力大小與浸入液體內(nèi)部體積關(guān)系物體浸入液體內(nèi)部體積不變，浮力不變（步驟3、4）；浸入液體的體積增大，浮力增大（步驟2、3）浮力大小與浸入液體內(nèi)部深度關(guān)系物體全部浸入液體內(nèi)部，浮力與深度無關(guān)（步驟3、4）浮力大小與液體密度的關(guān)系體積不變時，液體密度越大，浮力越大（步驟4、5）浮力大小和物體形狀的關(guān)系浸入液體內(nèi)體積不變，浮力不變，和物體形狀無關(guān)浮力的計(jì)算F浮=G-F彈（G是重力，F(xiàn)彈是彈簧測力計(jì)讀數(shù)）探究方法控制變量法物體所受浮力大小規(guī)律等于物體排開液體所受到的重力【知識拓展】阿基米德原理應(yīng)用1.阿基米德原理：浸在液體中的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于物體排開液體所受的重力。這就是著名的阿基米德原理。即F浮=G排=ρ液gV排。（V排表示物體排開液體的體積）。2．浮力與壓強(qiáng)（深度）的關(guān)系：物體受到浮力的大小與液體的深度有關(guān)？當(dāng)船運(yùn)載貨物時，它的載重量越大，吃水就越深；載重量越小，吃水就越淺。而載重量大需要的浮力也會大，載重量小，需要的浮力也小。因此看來，浮力的大小與船只在水中的深度成正比，又正為水的壓強(qiáng)也與它的深度成正比。所以，我們仔細(xì)研究會發(fā)現(xiàn)，船只產(chǎn)生的最大壓強(qiáng)與它同深度的水壓是一樣的，載重量大的船吃水深就是因?yàn)樗鼔簭?qiáng)大的緣故。為什么我們做實(shí)驗(yàn)時，彈簧稱的讀數(shù)并不會隨物體在液中位置的深淺而變化呢？其實(shí)，彈簧稱稱量的物體在液中受到的浮力時，只要物體完全浸入液體中的體積不變，無論物體在液體中的深度怎樣，物體受到液體對物體的壓力差也不變，彈簧稱的讀數(shù)才不會隨物體在液中位置的深淺而變化。3.阿基米德原理的應(yīng)用浮力的計(jì)算大都應(yīng)用到阿基米德原理，所以阿基米德原理在本章也是也是最重要知識點(diǎn)和考點(diǎn)。阿基米德原理的應(yīng)用主要有以下幾個方面：（1）計(jì)算物體所受浮力的大小★知識點(diǎn)四：物體沉浮的條件1.前提條件：物體浸沒在液體中，且只受浮力和重力。2.示意圖：重力與浮力的關(guān)系如圖所示：如圖所示，（1）物體上浮，；。（2）物體懸浮，，。（3）物體下沉，；。（4）物體漂浮（物體未完全浸沒液體），；。3.說明：（1）密度均勻的物體懸浮（或漂?。┰谀骋后w中，若把物體切成大小不等的兩塊，則大塊、小塊都懸?。ɑ蚱。?。（2）物體漂浮在密度為ρ的液體中，若露出體積為物體總體積的，則物體密度為ρ。（3）懸浮與漂浮的比較：相同點(diǎn)：；不同點(diǎn)：懸浮時，，；漂浮時，，。（4）判斷物體浮沉（狀態(tài)）有兩種方法：比較與G或比較與。（5）物體吊在測力計(jì)上，在空中重力為G，浸在密度為ρ的液體中，示數(shù)為F，則物體密度為：。（6）冰或冰中含有木塊、蠟塊等密度小于水的物體，冰化為水后液面不變；冰中含有鐵塊、石塊等密大于水的物體，冰化為水后液面下降。4.漂浮問題“五規(guī)律”：規(guī)律一：物體漂浮在液體中，所受的浮力等于它受的重力；規(guī)律二：同一物體在不同液體里漂浮，所受浮力相同；規(guī)律三：同一物體在不同液體里漂浮，在密度大的液體里浸入的體積小；規(guī)律四：漂浮物體浸入液體的體積是它總體積的幾分之幾，物體密度就是液體密度的幾分之幾；規(guī)律五：將漂浮物體全部浸入液體里，需加的豎直向下的外力，外力等于液體對物體增大的浮力?！疚Ⅻc(diǎn)撥】如何調(diào)節(jié)浮力的大小：木頭漂浮于水面是因?yàn)槟静牡拿芏刃∮谒拿芏?。把樹木挖成“空心”就成了?dú)木舟，自身重力變小，可承載較多人，獨(dú)木舟排開水的體積變大，增大了可利用的浮力。牙膏卷成一團(tuán)，沉于水底，而“空心”的牙膏皮可浮在水面上，說明“空心”可調(diào)節(jié)浮力與重力的關(guān)系。采用“空心”增大體積，從而增大浮力，使物體能漂浮在液面上?！镏R點(diǎn)五：浮力的應(yīng)用1.輪船（1）工作原理：要使密度大于水的材料制成能夠漂浮在水面上的物體必須把它做成空心的，使它能夠排開更多的水。排水量：輪船滿載時排開水的質(zhì)量。單位是t，由排水量m可計(jì)算出：排開液體的體積；排開液體的重力；輪船受到的浮力，輪船和貨物共重。2.潛水艇工作原理：潛水艇的下潛和上浮是靠改變自身重力來實(shí)現(xiàn)的。3.氣球和飛艇工作原理：氣球是利用空氣的浮力升空的。氣球里充的是密度小于空氣的氣體如：氫氣、氦氣或熱空氣。為了能定向航行而不隨風(fēng)飄蕩，人們把氣球發(fā)展成為飛艇。4.密度計(jì)原理：利用物體的漂浮條件來進(jìn)行工作。構(gòu)造：下面的金屬粒能使密度計(jì)直立在液體中?？潭龋嚎潭染€從上到下，對應(yīng)的液體密度越來越大（上小下大）?！局R點(diǎn)詳解】浮力的利用1．輪船輪船能漂浮在水面的原理：鋼鐵制造的輪船，由于船體做成空心的，使它排開水的體積增大，受到的浮力增大，這時船受到的浮力等于自身的重力，所以能浮在水面上。它是利用物體漂浮在液面的條件F浮=G來工作的，只要船的重力不變，無論船在海里還是河里，它受到的浮力不變。（只是海水、河水密度不同，輪船的吃水線不同）根據(jù)阿基米德原理，F(xiàn)浮=ρ液gV排，它在海里和河里浸入水中的體積不同。輪船的大小通常用它的排水量來表示。所謂排水量就是指輪船在滿載時排開水的質(zhì)量。輪船滿載時受到的浮力F浮=G排=m排g。而輪船是漂浮在液面上的，F(xiàn)浮=G船+G貨=m船g+m貨g，因此有m排=m船+m貨。2．潛水艇浸沒在水中的潛水艇排開水的體積，無論下潛多深，始終不變，所以潛水艇所受的浮力始終不變。潛水艇的上浮和下沉是靠壓縮空氣調(diào)節(jié)水艙里水的多少來控制自身的重力而實(shí)現(xiàn)的（改變自身重力：排水充水）。若要下沉，可充水，使F浮<G；若要上浮，可排水，使F浮>G.在潛水艇浮出海面的過程中，因?yàn)榕砰_水的體積減小，所以浮力逐漸減小，當(dāng)它在海面上行駛時，受到的浮力大小等于潛水艇的重力（漂?。?。3．密度計(jì)密度計(jì)是利用物體浮在液面的條件來工作的，用密度計(jì)測量液體的密度時，它受到的浮力總等于它的重力，由于密度計(jì)制作好后它的重力就確定了，所以它在不同液體中漂浮時所受到的浮力都相同，根據(jù)可知：待測液體的密度越大，密度計(jì)浸入液體中的體積則越小，露出部分的體積就越大；反之待測液體密度越小，密度計(jì)浸入液體中的體積則越大，露出部分的體積就越小，所以密度計(jì)上的刻度值是“上小下大”。4.煮湯圓湯圓剛放入水中時，湯圓受到的浮力小于重力；湯圓煮熟時，它的體積增大，浮力也隨之增大。湯圓剛放入水中時：5.汽艇和熱氣球（1）氣球和飛艇內(nèi)充有密度小于空氣