人教版八年级下册第十章 浮力10.1 浮力优秀学案设计

这是一份人教版八年级下册第十章 浮力10.1 浮力优秀学案设计，文件包含101浮力导学案-八年级物理下册同步备课系列人教版教师版docx、101浮力导学案-八年级物理下册同步备课系列人教版学生版docx等2份学案配套教学资源，其中学案共24页， 欢迎下载使用。

1. 认识一切浸在液体中的物体都要受到浮力的作用，浮力的方向是竖直向上的。能通过实验证明上述结论的正确性。
2. 能认识浮力产生的原因，会用弹簧测力计测量物体在液体中所受浮力的大小。
3. 经历探究浮力大小跟哪些因素有关的实验过程，认识物体所受浮力的大小跟它浸在液体中的体积有关，跟液体的密度有关。
【学习重点】决定浮力大小的因素。
【学习难点】浮力产生的原因。
【自主预习】阅读教材，完成以下问题：
1．浮力：浸在液体（或气体）中的物体受到向上的力，这个力叫做浮力，常用字母F浮表示。
2．浮力的方向：竖直向上，与重力方向相反。
3．用“称重法”测量浮力：
物体在液体中所受浮力的大小就是弹簧测力计减小的示数。即F浮=G-F。
4．浮力产生的原因：
是物体上、下表面受到液体的压力不同，产生的压力差就是浮力，F浮=F向上- F向下。
5．影响浮力大小的因素：
（1）物体在液体中所受的浮力大小，跟它浸在液体中的体积有关，跟液体的密度有关。浸在液体中的体积越大、液体的密度越大，浮力就越大。
（2）物体在液体中所受的浮力大小与物体的密度、浸没在液体中的深度无关（选填“有关”或“无关”）。
【合作探究】
探究一、浮力
1. 浮力
（1）观察现象：冰山能在水上漂浮，游船能在水面游弋、升空的气球。
【想一想】是什么力量把它们托起来的？
【分析】冰山、游船、气球都受到重力的作用，冰山、游船但却没有因此而沉入水底，气球能够升空，这表明水（空气）对它们有一个向上托起的力。
（2）浮力：浸在液体（或气体）中的物体受到向上的力，这个力叫做浮力，常用字母F浮表示。
（3）浮力方向：竖直向上。
（4）浮力的施力物体：液体或气体。
【想一想】当物体全部浸入（浸没）水中时，还会受到浮力吗？
2. 称重法测浮力
（1）实验：测量铝块浸没在水中所受的浮力
在弹簧测力计下悬挂一个铝块，读出测力计的示数F1；把铝块浸没在水中，发现弹簧测力计的示数减小。
【想一想】弹簧测力计的示数为什么会变小？
说明浸没在水中的铝块受到了水的浮力作用。
（2）称重法测浮力的方法
①测量出物体在空气中受的重力G=F1
②物体浸在水中时弹簧测力计的拉力F2
③则浮力的大小 F浮=F1-F2
弹簧测力计减小的示数就是水对物体的竖直向上的浮力。这种测量浮力的方法叫“称重法”。
（3）称重法测浮力的原理
①铝块在空气中时，受到重力G和弹簧测力计的拉力F1。
②铝块浸没在水中时，受到三个力的作用：重力G、浮力F浮和拉力F2。
根据力的平衡条件可知： F1=G F浮+F2=G，
所以 F浮=F1–F2

3. 浮力产生的原因
【想一想】为什么浸在液体中的物体会受到浮力呢？
这是因为液体内部存在压强，而且深度不同，其压强不同。
（1）分析浮力产生的原因
如下图所示，以浸没在液体中的长方体为例进行探究，该长方体的六个面分别受到液体的压强（p=pgh）和压力（F=pS），我们进行对比。
总结归纳：
浮力是液体对物体向上和向下的压力差产生的，即F浮=F2-F1

浮力产生的原因 物体部分浸入 物体沉底
（2）两种特殊情况
①当物体部分浸入液体中时，如左图所示，上表面不受液体压力，则浮力的大小 F浮=F向上。
②若浸没在液体中的物体下表面和容器底紧密接触，如右图所示，则液体对物体向上的压力F为0，物体将不受浮力的作用，只受向下的压力。如在水中的桥墩、拦河坝等。
【例题1】在研究浮力产生的原因时，某同学做了如图所示的两个实验，将两端蒙上绷紧程度相同的橡皮膜的玻璃筒浸没在水中。
①甲图说明：___________________________________。
②乙图说明：___________________________________。
③通过_____图可以说明浮力的产生原因。
【答案】①在同一深度，水对玻璃筒左、右两侧橡皮膜的压力相等；②水对玻璃筒下表面橡皮膜向上的压力大于水对玻璃筒上表面橡皮膜向下的压力；③乙。
【解析】①甲图橡皮膜深度相同，凹陷程度相同，说明在同一深度，水对玻璃筒左、右两侧橡皮膜的压力相等。
②乙图橡皮膜深度不同，凹陷程度不同，说明水对玻璃筒下表面橡皮膜向上的压力大于水对玻璃筒上表面橡皮膜向下的压力。
③通过乙图可以说明浮力的产生原因。
例题1图 例题2图
【例题2】物理实验小组的同学利用一只可乐瓶与一只乒乓球做“研究浮力产生原因”的实验，如图所示，将一只塑料可乐瓶剪去底部，把一只乒乓球放在瓶内，从上面倒入水，观察到有少量水从乒乓球与瓶颈缝隙中流出（图甲），但乒乓球并不上浮，这是因为：________________；若用手堵住瓶口（图乙），可观察到乒乓球浮起，这是因为_________________；此实验说明浮力产生的原因是液体对物体上、下表面产生__________。
【答案】乒乓球不受浮力，它的底部不受水的向上的压力；乒乓球受到浮力的作用，浮力大于乒乓球的重力；压力差。
【解析】甲图中，乒乓球下部没有水，它的底部不受水的向上的压力，而浮力是由于浸没在液体中的物体上、下表面受到液体的压力差，所以，乒乓球不受浮力。乙图中，用手堵住瓶口，乒乓球的上部和下部分别受到向下和向上的压力，从而产生浮力，当浮力大于乒乓球的重力时，乒乓球上浮。
综上分析可知，此实验说明浮力产生的原因是液体对物体上、下表面产生压力差。
探究二、决定浮力大小的因素
【猜想】浮力的大小跟什么因素有关呢？
①木块在水中漂浮,铁块在水中下沉，可能跟物体的密度有关。
②人在水中会下沉，在死海中却能漂浮，可能跟液体密度有关。
③用手将空易拉罐按入水中，当它浸入水中的体积越大，手感觉到的浮力也越大，可能跟浸入液体中的体积有关。
④人从浅水区走向深水区的过程中感觉逐渐变轻，可能与物体浸在液体中的深度有关。

【设计实验】
（1）实验方法：控制变量法
上面所说的固体的密度、液体的密度、固体浸入液体中的体积和固体浸入液体的深度这几个量是实验中的“变量”，在检验浮力与其中某一个量的关系时，必须使其他量保持不变，或者确认浮力跟这些量无关。
（2）测量浮力大小的原理： F浮=F1-F2（称重法）
（3）实验器材：弹簧测力计、烧杯、水槽、圆柱体组（铝块、铁块）、水、酒精、浓盐水等。
【进行实验与分析论证】
（1）探究浮力的大小与物体浸没的深度的关系
= 1 \* GB3 ①用弹簧测力计测量出物体的重力G；
= 2 \* GB3 ②将物体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数F1；
= 3 \* GB3 ③改变物体在水中浸没的深度，读出弹簧测力计的示数F2。
记录数据，计算浮力：
结论：浮力的大小与物体浸没液体中的深度无关。（选填“有关”或“无关”）
（2）探究浮力大小与物体浸在液体中的体积的关系
= 1 \* GB3 ①用弹簧测力计测量出物体的重力G；
②将物体部分浸入水中，读出弹簧测力计的示数F1；
③把物体浸在水中体积再大一些，读出弹簧测力计的示数F2；
④把物体浸没水中，读出弹簧测力计的示数F3。
记录数据，计算浮力：
结论：在同一液体中，物体浸在液体中的体积越大，浮力越大。
（3）探究浮力大小与液体密度的关系
= 1 \* GB3 ①用弹簧测力计测量出金属块的重力G；
②将金属块分别浸没在酒精、水和盐水中，读出弹簧测力计的示数；
记录数据，计算浮力：
结论：浮力的大小跟液体的密度有关，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。
（4）探究浮力大小与物体密度的关系
①用弹簧测力计分别测出体积相等的铝块、铁块的重力；
②把铝块、铁块再悬挂在弹簧测力计下端，分别浸没在水中，观察并记录弹簧测力计的示数。
记录数据，计算浮力：
结论：浮力的大小跟固体的密度无关（选填“有关”或“无关”），在浸入同种液体的体积相同时，所受浮力相等。
（5）归纳实验结论——影响浮力大小的因素：
物体在液体中所受的浮力大小，跟它浸在液体中的体积有关，跟液体的密度有关。浸在液体中的体积越大、液体的密度越大，浮力就越大。
【例题3】在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”实验中，小明同学用调好的弹簧测力计测出金属块的重，再将金属块缓慢浸入液体中不同深度，实验步骤如图所示，弹簧测力计的示数如图所示。
（1）由实验步骤________可知，浮力大小与物体浸没在液体中的深度_______（选填“有关”或“无关”）。
（2）分析实验步骤A、E、F可知，浮力的大小与________有关，步骤F中液体密度_____（选填“大于”、“小于”或“等于）水的密度。
【答案】（1）A和D、E，无关；（2）液体密度，小于。
【答案】（1）A和D、E，无关；（2）液体密度，小于。
【解析】（1）研究浮力大小与物体浸没在液体中的深度的关系，要控制排开液体的体积和密度相同，所以，分析比较实验步骤A和D、E知道，因D、E中测力计示数相同，由称重法可知，受到的浮力相同，故浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
（2）分析实验步骤A、E、F知道，E、F排开液体的体积相同，但液体的密度不同，由称重法可知，E、F中物体受到的浮力不同，浮力的大小与排开液体的密度有关。
分析实验数据知道，因F中测力计示数较大，由称重法知，F图中受到的浮力较小，所以液体密度小于水的密度。
【精讲点拨】
（1）物体在液体中所受的浮力大小，只跟它浸在液体中的体积、液体的密度有关。与物体的密度、物体在水中的深度等因素无关。
（2）浸没在液体中的物体，其上、下表面受到液体对它的压力不同，这就是浮力产生的原因。但是浸在液体中的物体不一定都受到浮力的作用。如物体下表面与容器底部完全紧密接触，下表面没有液体，就不会受到向上的压力，故不受浮力的作用。
（3）浸在液体中包括“全部浸入”(即浸没)或“部分浸入”两种情况。
（4）探究“浮力的大小跟哪些因素有关”实验中，主要运用了控制变量法来探究影响浮力的因素，注意要正确判断“控制不变的量”和“探究量”。
【归纳整理】
第1节 浮力

【课堂练习】
1．下列关于浮力的说法中，正确的是（ ）
A．在液体中下沉的物体不受浮力
B．浮力的方向总是竖直向下
C．浮力的施力物体是气体或液体
D．物体浸在液体中的体积越大，浮力越大
【答案】C
【详解】A．浸在液体或气体里的物体都受到液体或气体竖直向上托的浮力，在液体中下沉的物体也不例外，故A错误；
B．浮力的方向是竖直向上，故B错误；
C．浸在液体中的物体受到浮力的施力物体是液体，浸在气体中的物体受到浮力的施力物体是气体，故C正确；
D．物体受到的浮力大小不仅与浸在液体中的体积有关，还与液体的密度有关，所以应该说在同种液体中，物体浸在液体中的体积越大，浮力越大，故D错误。故选C。
2．以下情景中没有受到浮力的物体是（ ）
A．甲图：空中上升的热气球
B．乙图：遨游太空的“天宫一号”
C．丙图：海中下潜“蛟龙”号
D．丁图：海中航行的“辽宁号”
【答案】B
【详解】A．空中上升的热气球受到空气的浮力，故A不符合题意；
B．太空中没有空气，故太空中运行的“天宫一号”不受到浮力，故B符合题意；
C．下潜的“蛟龙”号在水中尽管下沉，但仍然受到浮力，故C不符合题意。
D．浮力是浸在液体（或气体）中的物体受到液体（或气体）向上托起的力，航行的“辽宁号”受到水的向上托起的力，即受到浮力，故D不符合题意。故选B。
3．物体A浸入水中前后，弹簧测力计的示数如图所示，物体浸入水后，受到重力、 和 力的作用，其中重力为 N，浮力为 N。
【答案】浮力，拉力，4，1。
【详解】物体完浸没时，受到重力、浮力及拉力作用。根据左边测力计的示数可知，物体的重力G=4N。根据称重法可得，物体受到的浮力 F浮=G﹣F=4N-3N=1N
第3 题图 第4题图
4．如图所示，把一金属块挂在弹簧测力计下，金属块全部浸没于水中，弹簧测力计的示数为F，若要使弹簧测力计的示数变小，下列做法可行的是（ ）
A．往烧杯里加水 B．往烧杯里加些食盐
C．往烧杯里加些酒精 D．把弹簧测力计向上提一下，但金属块不露出水面
【答案】B
【详解】A．原来金属块全部浸于水中，往烧杯里加水，水的密度与浸入的体积不变，则浮力不变，测力计示数不变，故A不符合题意；
B．往烧杯里加些盐，液体的密度变大，浸入的体积不变，则浮力变大，测力计示数变小，故B符合题意；
C．往烧杯里加些酒精，液体的密度变小，则浮力变小，测力计示数变大，故C不符合题意；
D．把弹簧测力计向上提一下，金属块不露出水面，则排开液体的体积不变，水的密度不变，所以浮力不变，则测力计示数不变，故D不符合题意。
故选B。
5．如图所示，将乒乓球置于去底塑料瓶口处，然后向瓶里注水，当有少量水从瓶口流出时，乒乓球不上浮；若用手堵住瓶口，可观察到乒乓球上浮起来，此实验说明了（ ）
A．液体的压强与液体的密度有关 B．连通器原理
C．大气存在压强 D．浮力产生的原因
【答案】D
【详解】开始时乒乓球受到液体压强作用，下部液体较少且随时流走，所以受到液体向上的压强小于向下的压强，向上的压力小于向下的压力，乒乓球不能上浮。当用手堵住瓶口，乒乓球下面有水，乒乓球下面也受到液体压强和大气压的作用。向上的液体压强大于向下的液体压强，乒乓球上浮，故此实验说明了浮力产生的原因，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。
6．一实心铜块挂在弹簧测力计上，在空气中称时，弹簧测力计的示数是4.8N，把它一半浸入水中称时，弹簧测力计的示数为2.6N，则铜块全部浸入水中受到的浮力是 牛，方向 。两个物体分别挂在两个完全相同的弹簧测力计下，将它们同时浸没在同一杯水中，两个弹簧测力计的示数减小值相同，那么这两个物体必有相同的 （填物理量）。
【答案】2.4，竖直向上，体积。
【详解】弹簧测力计在空气中的示数就是物体所受重力的大小，所以物体的重力为4.8N，根据称重法得铜块的一半浸入水中时受到的浮力
F浮半=G-F示=4.8N-2.6N=1.2N
则铜块全部浸入水中受到的浮力是铜块的一半浸入水中时受到的浮力的两倍，即为2.4N，浮力的方向始终竖直向上。
浮力大小与液体的密度、排开液体的体积有关。两个物体分别挂在两个完全相同的弹簧测力计下，将它们同时浸没在同一杯水中，两个弹簧测力计的示数减小值相同，说明两个物体受到的浮力大小相等，液体的密度相等，则两个物体浸没在水中时，排开液体的体积相等，那么这两个物体的体积相等。
7．小红用弹簧测力计、铁圆柱体、两个相同的大烧杯做“探究影响浮力大小的因素”的实验， 其实验步骤和弹簧测力计示数如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．铁圆柱体浸没在水中所受浮力大小为1N
B．由甲、乙、戊三图可探究浮力大小与液体密度的关系
C．由甲、乙、丁三图可知，物体浸入液体的深度越深，所受浮力越大
D．再增加一个体积和铁圆柱体相等的铜圆柱体，可探究浮力大小与物体质量的关系
【答案】D
【详解】A．由图甲可知铁圆柱体的重力为5N，由图丙可知铁圆柱体浸没在水中时，弹簧测力计的示数为1N，根据称重法可知铁圆柱体浸没在水中所受浮力
F浮=G-F示=5N-1N=4N，故A错误；
B．由甲、乙、戊三图可知，液体密度种类不同，铁圆柱体排开液体体积不同，无法探究浮力大小与液体密度的关系，故B错误；
C．由甲、乙、丁三图知，物体浸入液体的深度越深，排开液体的体积越大；物体在液体中受到的浮力只与排开液体的体积有关，排开液体的体积越大，所受浮力越大，跟浸入深度无关，故C错误；
D．再增加一个体积和铁圆柱体相等的铜圆柱体，控制两种圆柱体浸入液体的密度和排开液体的体积相同，可探究浮力大小与物体质量的关系，故D正确。
故选D。
8．小明用弹簧测力计、正方体物块、两个相同的圆柱形容器等，对浸在液体中的物体所受浮力进行了探究，其装置和弹簧测力计示数如图所示。
（1）分析甲、乙、丙图的实验，说明浮力的大小与 有关；比较甲、丁、戊图的实验，说明浮力的大小与 有关；
（2）为了探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度是否有关，可比较甲、 和丁三图的实验，并得出当物体完全浸没于液体中，浮力大小与物体浸入液体的深度 ；当物块浸没在水中时，受到的浮力是 N；
【答案】（1）物体排开液体的体积，排开液体的密度；（2）丙，无关，4
【详解】（1）由图甲、乙、丙所示实验可知，物体排开液体的密度相同而排开液体的体积不同，物体受到的浮力不同，由此可知，浮力大小与物体排开液体的体积有关。
由丁、戊中，排开液体的体积相同，排开液体的密度不同，测力计示数不同，由称重法测浮力，受到的浮力不同，所以，分析图甲、丁、戊实验，说明浮力的大小与排开液体的密度有关。
（2）为了探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度是否关系，需要控制液体的密度相同，排开的液体的体积相同，所以，可比较甲、丙、丁三图的实验。
观察丙、丁两图可知，物体完全浸没于液体中，排开液体的体积不变，物体在水中的深度增加，弹簧测力计示数不变，受到的浮力不变，说明浸没在液体中的物体所受浮力与浸没的深度无关。
物体的重力为5N，浸没在水中时弹簧测力计示数为1N，正方体受到的浮力是
F浮=G-F示=5N-1N=4N
【课后反思】
本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？位置
前、后两个面
左、右两个面
上、下两个面
深度
相等
相等
上浅下深
压强
相等
相等
上小下大
压力
F前、F后是
一对平衡力，
合力为0
F左、F右是
一对平衡力，合力为0
F向下˂F向上，
F差=F向上-F向下
浸没深度h
浅
深
更深
重力G / N
1.8
1.8
1.8
弹簧测力计示数F / N
1.2
1.2
1.2
浮力F浮/ N
0.6
0.6
0.6
物体浸在液体中的体积V
部分浸入
大部分浸入
浸没
重力G / N
1.8
1.8
1.8
弹簧测力计示数F/ N
1.6
1.4
1.2
浮力F浮/ N
0.2
0.4
0.6
液体种类
酒精
水
盐水
重力G / N
1.8
1.8
1.8
弹簧测力计示数F / N
1.4
1.2
0.9
浮力F浮/ N
0.4
0.6
0.9
固体种类
铝块
铁块
重力G / N
1.6
4.8
弹簧测力计示数F / N
0.6
3.8
浮力F浮/ N
1.0
1.0