人教版2023年八年级物理下册同步精品讲义课时10.1 浮力【学生版+教师版】

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课时10.1 浮力（解析版） 【学习目标】 1.知道什么是浮力和浮力产生原因； 2.熟悉浮力的概念； 3.了解生活中常见的浮力现象； 4.会测量（计算）浮力。 【知识导图】 【基础知识】 知识点一、浮力 1.感受浮力 2.浮力的定义：浸在液体（或气体）中的物体受到竖直向上的力，这个力叫做浮力。 “浸在”包括“部分浸入”和“全部浸入（即浸没）”两种情况，也就是说浸没在液体内部和浮在液体表面的物体都受到浮力的作用。 3.浮力的方向：竖直向上。 无论物体的形状如何、是否运动，也无论液体（静止的液体）如何放置，浸在液体中的物体受到的浮力的方向总是竖直向上的。 4.浮力的施力物体与施力物体 （1）浮力的施力物体：液体（或气体）。 （2）浮力的受力物体：浸在液体（或气体）中的物体。 5.浮力的测量-称重法 （1）称重法测浮力的原理 将物体浸在液体中静止时，对物体进行受力分析，如图所示，弹簧测力计拉力为F´，物体重力为G，则F浮=G-F´。因此，只要测出物体的重力G和物体浸在液体中时弹簧测力计的示数F´，即可由F浮=G-F´求出物体在液体中时所受浮力的大小。 （2）称重法测浮力的步骤 ①用弹簧测力计测出物体的重力G； ②将挂在弹簧测力计下的物体浸在液体中，读出弹簧测力计的示数F´； ③物体在液体中所受浮力F浮=G-F´。 步骤①②若颠倒，会因物体沾带液体而产生误差。 6.浮力产生的原因 我们以浸在液体中的长方体为研究对象探究浮力产生的原因。浸没在液体中的长方体的六个面分别受到液体对其的压力，如表所示。 【总结归纳】浮力是因液体（或气体）对物体上、下表面压力不同产生的。 【典例1】一个重54N的金属球，在盛水的容器中静止，用弹簧测力计去拉金属球，如图所示，此时弹簧测力计的示数为 20N ，那么此时金属球受到的浮力是（ ）。 A．54N B．2N C．20N D．条件不足，无法判断 【答案】D。 【解析】根据题意知道，金属块受到竖直向下的重力，而此时金属块是否被拉起、运动状态如何都不确定，所以，金属块除受浮力、拉力外，还可能受到底面的支持力的作用，即条件不足，无法判断。 故选D。 知识点二、决定浮力大小的因素 1.实验探究：浮力的大小跟哪些因素有关 2.实验中注意的问题 （1）在探究过程中，应注意沿竖直方向拉弹簧测力计，并且物体不能与容器底部或侧壁相接触； （2）应等弹簧测力计示数稳定后再读数； （3）实验时烧杯内的液体体积要适中，应以能浸没物体又不溢出为准； （4）探究过程中，把物体浸入液体时要缓慢，以免溅出液体。 【典例2】小明与同学一起利用弹簧测力计、玻璃杯、金属块、水、浓盐水等实验器材，探究浮力的大小与哪些因素有关。他们正确的进行了如图所示的实验操作： （1）根据以上实验，把表中数据填写完整： （2）分析实验②③可得：液体密度相同，金属块排开液体的体积越大，浮力越___________； （3）分析实验③④可得：金属块排开液体的体积相同，液体密度越大，浮力越___________； （4）结论：浮力的大小与___________和___________有关； （5）用这种实验方法，还可以测量___________的密度； （6）小明完成上述实验后，找来合适的玻璃杯，倒入足够深的水，将挂在测力计上的金属块逐渐下降，但不接触容器底。绘制出了实验中测力计的示数F随物体下表面至水面深度h变化的F-h图像（图⑤）。分析图像可知：当金属块浸没水中后继续下降过程中测力计的示数___________，这表明：浸没在水中的物体受到的浮力跟浸没的深度___________。 【答案】1.2；大；大；物体排开的液体的体积；液体密度；金属块（或浓盐水）；不变；无关。 【解析】（1）[1]由图①④可知，金属块的重力为2.7N，在浓盐水中弹簧测力计的示数为1.5N，则金属块在浓盐水中受到的浮力为F浮=G-F示=2.7N-1.5N=1.2N （2）[2]分析实验②③可知，物体浸入水中的体积越大，弹簧测力计的示数越小，则物体受到的浮力越大，即液体密度相同，金属块排开液体的体积越大，浮力越大。 （3）[3]分析实验③④可知，物体排开的液体的体积相同，液体的密度不同，弹簧测力计示数不同，液体密度越大，弹簧测力计示数越小，浮力越大，即金属块排开液体的体积相同，液体密度越大，浮力越大。 （4）[4][5]由（2）、（3）可知，浮力的大小与物体排开的液体的体积和液体密度有关。 （5）[6]根据表中第三次实验数据得到金属块的重力和浸没在水中的浮力，根据G=mg求出金属块的质量，根据阿基米德原理求出物体排开的水的体积，即是物体的体积；利用密度公式算出金属块的密度；或根据表中第四次实验数据得到金属块浸没在浓盐水中受到的浮力，而排开浓盐水的体积等于物体的体积，再利用F浮=ρ液gV排求浓盐水的密度，故用这种实验方法，还可以测量金属块（或浓盐水）的密度。 （6）[7][8]由F-h图像可知，当金属块浸没水中后继续下降过程中测力计的示数不变，说明当金属块完全浸没在水中后继续下降过程中浮力不变，即浸没在水中的物体受到的浮力跟浸没的深度无关。 【方法帮】 题型一：对浮力的理解 【角度1】浮力的方向 浮力的方向总是竖直向上的，与重力方向相反。 【典例3】一个氢气球被风吹向一边，对于此气球所受浮力的示意图，正确的是（ ）。 A． B． C． D． 【答案】B。 【解析】静止的气球受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力、水平向左风的作用力以及沿绳子向下的拉力作用，但浮力的方向总是竖直向上的。 故选B。 【角度2】浮力产生的原因 ★易错警示 浮力是液体对物体向上和向下的压力差，如果物体下表面与液体不接触，没有受到向上的压力，则物体不受浮力。 【典例4】如图所示，A、B是自由移动的物体，C、D是容器自身凸起的一部分，现往容器里注入一些水。则一定不受浮力的是（ ）。 A．A B．B C．C D．D 【答案】C。 【解析】AD．由图可知，水对A、D物体上、下表面都产生了压力差，故A、D物体都受浮力的作用，故AD不符合题意； B．B物体上表面没有受到水的压力，但下表面受到水的压力，因此水对B物体上、下表面产生了向上的压力差，故B物体一定受浮力的作用，故B不符合题意； C．C物体上表面受到水的压力，但下表面没有受到水的压力，因此水对C物体上、下表面没有产生向上的压力差，故C物体一定不受浮力的作用，故C符合题意。 故选C。 题型二：称重法测浮力 明确两点测浮力： （1）明确物体的重力G=mg； （2）明确物体浸在液体中时弹簧测力计的示数F。 物体受到的浮力F浮=G-F。 【典例5】如图所示，甲为盛水的烧杯，将悬挂在弹簧测力计下的圆柱体从水面上方缓慢浸入水中，弹簧测力计示数F与圆柱体下表面下降高度h变化关系如图乙所示。当圆柱体逐渐浸入水中时F逐渐减小，直到圆柱体浸没在水中后F不变，这说明物体所受浮力的大小跟物体_________有关。该圆柱体浸没在水中受到浮力的大小为_________N。 【答案】排开液体的体积；6。 【解析】[1]将悬挂在弹簧测力计下的圆柱体从水面上方缓慢浸入水中时，受到竖直向上的浮力和弹簧测力计的拉力、竖直向下的重力作用处于平衡状态，则F浮=G-F，当圆柱体逐渐浸入水中，排开水的体积变大，由F减小可知，受到的浮力变大，这说明物体所受浮力的大小跟物体排开液体的体积有关。 [2]由图乙可知，圆柱体在空中时弹簧测力计的示数F=9N，由二力平衡条件可知，圆柱体的重力 G=F=9N 圆柱体浸没时弹簧测力计的示数F′=3N，则该圆柱体浸没在水中时受到的浮力 F浮=G-F′=9N-3N=6N。 题型三：探究影响浮力大小的因素 【典例6】小李同学在探究“影响浮力大小的因素”时，依次做了如图甲所示实验。 观察并分别比较图中有关数据可知： （1）当物体浸没在水中时，受到的浮力为_________N。 （2）分析图A、C、D可得，物体在液体中所受浮力大小与_________有关。 （3）当物体从接触水面开始，到浸没于水中，直至浸没到更深位置（未触底），在图乙中能表示出此过程物体所受浮力F与浸入水中深度h关系的图象是________（选填“①”或“②”）。 （4）小李在实验中主要用到的科学探究方法是________。 【答案】1；液体密度；②；控制变量法。 【解析】（1）由图，物体重力为4.2N，浸没在水中时，测力计示数3.2N，浮力为 F浮=4.2N-3.2N=1N （2）分析图A、C、D，均完全浸没，水和酒精密度不同，测力计示数不同，浮力不同，所以物体在液体中所受浮力大小与液体密度有关。 （3）当物体从接触水面开始，到浸没于水中，直至浸没到更深位置（未触底），排开液体体积先增大后不变，根据F浮=ρgV排，浮力先增大后不变，所以为②。 （4）存在多个变量，所以采用了控制变量法。 【中考帮】 考点一：探究影响浮力大小的因素 【典例7】（2022·江苏苏州）兴趣小组探究影响浮力大小的因素。 （1）提出如下猜想 猜想1：与物体浸在液体中的深度有关 猜想2：与物体浸在液体中的体积有关 猜想3：与液体的密度有关 小组为验证上述猜想，用弹簧测力计、4个相同的小长方体磁力块、2个分别盛有水和盐水的烧杯等，按图甲步骤进行实验： ①利用磁力将4个磁力块组合成长方体物块； ②根据图A、B、C的测量结果，小明认为猜想1是正确的，小华却认为不一定正确。你觉得小华的理由是___________； ③小华为了证明自己的想法，利用上述器材设计实验D，根据A、B、D的测量结果，可得：浮力大小与物体浸在液体中的深度无关，请在图D中画出她实验时长方体物块的放置图；___________ ④兴趣小组进一步研究得出浮力大小与物体浸在液体中的体积有关： ⑤根据A、C、E的结果，得出浮力大小还与___________有关。 （2）小华把4个磁力块组合成下图，她还能探究浮力大小与___________的关系。 （3）爱思考的小明又进一步研究水产生的浮力与水自身重力的关系，设计了如下实验：取两个相同的容积均为300mL的一次性塑料杯甲、乙（杯壁厚度和杯的质量不计），甲杯中装入50g水，乙杯中装入100g水，然后将乙杯放入甲杯中，发现乙杯浮在甲杯中。这时甲杯中水产生的浮力为___________N；这个实验说明，液体___________（能/不能）产生比自身重力大的浮力。（g取10N/kg） 【答案】 ①未控制物体浸在液体中的体积相同；②见解析； ③液体的密度；④物体形状；⑤1； ⑥能。 【解析】（1）②[1]由图A、B、C可知，液体的密度相同，排开液体的体积和深度都不同，没有控制物体浸在液体中的体积相同，不能得到浮力大小与物体浸在液体中的深度有关。 ③[2]为了研究浮力大小与物体浸在液体中的深度无关，控制物体浸在液体中的体积相同，图B中物体被竖直吊起，排开液体的体积等于物体体积的一半，图D中可以将物体水平吊起，让物体的一半浸入液体中，这样可以保持物体排开液体的体积相同，浸入液体的深度不同，如图所示： ⑤[3]由图A、C、E可知，物体排开液体的体积相同，液体的密度不同，弹簧测力计的示数不同，由称重法可知浮力大小不同，可以得到浮力大小与液体的密度有关。 （2）[4]把4个磁力块进行不同的组合，可以改变物体的形状，将它们全部浸没在同一液体中，排开液体的体积相同，改变物体的形状，可以探究浮力大小与物体形状的关系。 （3）[5]乙杯处于漂浮状态，所以甲杯中水产生的浮力F浮=G乙=m乙g=0.1kg×10N/kg=1N [6]甲杯中液体的重力G甲=m甲g=0.05kg×10N/kg=0.5N 因为G甲F2物体受到的浮力与物体浸入液体的体积有关探究浮力的大小与液体密度的关系同一物体浸在液体中的体积相同，液体密度不同乙、丙两种情况下弹簧测力计的示数不同，即浮力不同，F2>F1物体受到的浮力于液体的密度有关探究浮力的大小与物体密度的关系两个体积相同、质量不同的物体，浸入在同一液体中甲、乙两种情况下弹簧测力计的示数差相同，即浮力相同物体所受的浮力与物体的密度无关探究归纳浮力的大小只跟液体的密度和物体浸入液体的体积有关（与物体的形状、材料、浸没的深度、液体的多少无关）。在液体密度相同时，浸入液体的体积越大，物体受到的浮力越大；在浸入液体的体积相同时，液体的密度越大，物体受到的浮力越大。实验次数液体种类金属块的重力/N金属块浸入情况金属块在液体中时测力计的示数/N金属块所受浮力/N1——2.7——————2水2.7部分2.00.73水2.7全部1.71.04浓盐水2.7全部1.5___________