名师导学——1.3 水的浮力

1.3 水的浮力(1)
学习指要
一、知识要点
1.浮力：浸在液体中的物体受到液体对它向上托起的力。

浮力的方向是竖直向上的。

物体浸
在气体中也会受到浮力的作用。

2.浮力的测量：先用弹簧测力计在空气中测量出物体的重力G，再用弹簧测力计测出物体浸
在液体中的重力G′，两次弹簧测力计的示数差就是浸在液体中的物体所受浮力的大小，
F浮=G-G′。

3．阿基米德原理
(1)原理内容：浸在液体里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体所排开的液体受
到的重力。

数学表达式：F浮=G排液=ρ液gV排。

(2)从F浮=ρ液gV排可知，浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积V排有关。

(3)阿基米德原理也适用于气体浮力的计算。

二、重要提示
在运用阿基米德原理进行计算时应注意：
(1)在公式F浮=ρ液gV排中，ρ液是指物体所浸入液体的密度，而不是物体的密度；当物
体全部浸入液体时，V排=V液，当物体仅部分浸入时，V排<V液。

因此在运用此公式计
算时，要写出ρ和V的下标，否则，ρ液与ρ物，V排与V液易发生混淆。

(2)公式中g是个常量，单位是牛／千克，因而在计算时，密度的单位必须用千克／米3，
体积的单位用米3，浮力的单位是牛。

若单位不符合，则必须先进行换算后才能计算。

阿基米德原理的理论证明
阿基米德原理指出：浸在液体中的物体，受到液体向上的浮力，浮力的大小等于物体排
开的液体受到的重力。

如何从理论上对这一原理作出证明呢?
我们设想在静止的液体中，取外形不规则的一部分液体(如图1．3—1所示)，我们甚至
可以设想，这部分液体与外界液体之间用一层极薄的膜隔开。

图中箭头表示周围液体对这部
分液体的表面不同位置的作用力。

如果我们用一个力F代替这部分液体
表面不同位置受到的力，使这个力产生的效果与液体表面受到的所有力
产生的效果相同，那么，这个力就是这部分液体受到外界液体的浮力。

由于整个液体是静止的，可见力F必与这部分液体受到的重力大小相等，
方向相反，作用在同一直线上。

现在假设把这部分液体取出，用形状完
全相同的固体代替，那么，这个固体表面上各点所受的压力跟原来取出
的这部分液体完全一样。

也就是说，这个固体受到液体向上的浮力与原图1．3一l 来那部分液体受到的向上的浮力完全一样。

由此可得，固体受到外界液体对它向上的浮力就
等于被固体排开的那部分液体受到的重力，方向向上。

【例l】如图1．3—2所示是认识浮力的探究实验。

图1．3—2
(1)将物体悬挂在弹簧测力计下端时，如图甲所示，物重G=__________牛。

(2)当用手向上托物体时，如图乙所示，手对物体向上的托力F2=___________牛。

(3)当物体浸入水中后，如图丙所示。

将实验丙与实验甲、乙对照，说明水对物体也有向上
的托力，即浮力。

实验中水对物体的浮力F浮=__________牛。

(4)该实验是通过 ____________的方法建立起浮力概念的。

【解析】本题通过等效替代的科学方法，以称重法测浮力为载体建立起了浮力的概念。

【答案】(1)5 (2)3 (3)2 (4)等效替代
【例2】关于浮力，下列说法错误的是 ( )
A.物体在液体中受到的浮力大小与液体的密度及排开液体的体积有关
B．物体在液体中受到的浮力大小等于物体排开液体的重力
C. 体积大的物体受到的浮力一定大
D．浸在空气中的物体也受到浮力的作用
【解析】根据阿基米德原理，有F浮=ρ液gV排，A、B选项说法正确。

因为阿基米德原理不仅适用于液体，也同样适用于气体，所以D选项说法也正确。

物体的体积大，不一定排开液体的体积也大，例如物体只有部分体积浸入液体中，另外，物体受到的浮力大小还与液体的密度有关。

【答案】C
同步训练 A组
1．如图是小军同学探究“物体受到的浮力大小与哪些因素有关”的实验过程示意图，弹簧测力计上的每格表示0．5牛。

请回答下列问题：
(第1题)
(1)根据a、c两图可知，物体在水中受到的浮力是________牛。

(2)根据a、b、c三次实验，他得出物体受到的浮力大小与液体的密度无关，你认为他的
观点是__________(填“正确”或“错误”)的。

(3)根据图______和图d可知，浸在液体中的物体受到的浮力与它排开液体的体积有关。

2．人在齐胸深的水中时，会感到轻飘飘的，这是因为 ( )
A．人在水中受到的重力变为零
B．人在水中受到的重力变小了，但不为零
C人在水中受到水对他向上的浮力
D．人在水中受到水对他向下的压力
3．在学习“浮力”的知识时，老师要求同学们完成下面四项内容。

(第3题)
(1)如图甲所示，在水桶中装半桶水。

用手把空的饮料罐按入水中越深(未完全浸没)，观察
发现水面升得越高，说明饮料罐排开水的重力越大；同时感受到手对饮料罐向下的压力也越大，这说明饮料罐受到向上的浮力_______(填“越大”“越小”或“不变”)。

于是同学们猜想：浮力大小可能跟排开水的重力有关。

(2)如图乙所示，在弹簧测力计下面挂一石块，测得石块重力为G，把石块浸入水中静止时，
弹簧测力计示数为F，则石块所受浮力的表达式为F浮=_______。

(3)在“探究浮力大小跟排开液体重力大小的关系”时，老师提供足够的器材，同学们设计
并完成实验，下表是某组同学记录的数据，请在空格处填上适当的数据。

(4)分析上表数据可得出结论：___________。

4．我国“蛟龙号”载人潜水器于2012年6月在西太平洋马里亚纳海沟下潜6次，下潜深度突破7000米。

设海水的密度不变，下列与潜水器有关的说法中，错误的是 ( )
A．下潜越深，受到海水的压强越大
B. 受到海水的压强与其自身的体积有关
C．浸没前，下潜过程中受到的浮力越来越大
D．浸没后，下潜过程中受到的浮力不变
5．甲、乙两物体的体积相等，在液体中分别向上和向下运动，如图所示，它们此时受到的浮力的大小关系是 ( )
A. 甲大 B．乙大
C. 一样大 D．无法比较(第5题)
6．热气球飞行作为一个体育项目正日趋普及。

如图所示，现有一个体积
为100米3的热气球，静止在空中，若已知空气的密度为l．29
千克／米3，则此时它所受的浮力是(ρ取10牛／千克) ( )
A. 129牛
B. l290牛
C．12900牛 D．129000牛
7．目前在长江上有很多游览长江三峡的豪华游轮，已知某游轮满载
时的排水量是4860吨，吃水深度(指水面到船底的深度)是2.7米。

(第6题) (ρ取l0牛／千克)
(1)满载时游轮的总重是多少牛?游轮浸入水中的体积是多少?
(2)当该游轮从长江驶到海里时，吃水深度是变大还是变小?请说明理由。

同步训练 B组
8．一棱长为a的立方体铁块从如图所示的实线位置(此时该立方体的
下表面恰好与水面相平)，下降至图中的虚线位置，则下列能正确反
映铁块所受水的浮力的大小F和铁块下表面在水中的深度h关系的
图象是 ( )
(第8题)
9．在探究“浮力大小等于什么”的实验中，小明同学的一次实验操作过程如图所示。

(第9题)
(1)测出铁块所受到的重力G铁；
(2)将水倒人溢水杯中；
(3)把铁块浸入溢水杯，读出弹簧测力计示数F；
(4)测出小桶和被排开水的总重G；
(5)记录分析数据，归纳总结实验结论，整理器材。

分析评估小明的实验，指出存在的问
题并修正。

10．一弹簧测力计下挂一圆柱体，将圆柱体从盛有水的
烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降，然后将其逐
渐浸入水中，如图已给出整个过程中弹簧测力计的
示数F与圆柱体下降高度h变化关系的实验图象，
已知徘一l．0×103千克／米3，ρ取10牛／千克。

则下列说法中错误的是 ( )
A．圆柱体在刚浸没时下表面受到的液体压强700帕
B．圆柱体的重力为l2牛
C．圆柱体所受的最大浮力为8牛
D．圆柱体的密度为l．5×103千克／米3 （第10题）
11．小明和小华分别用重为1牛的橡皮泥、弹簧测力计、细线、烧杯和水等器材探究浮力大小与物体形状的关系。

他们将各自的橡皮泥依次捏成圆锥体和圆柱体进行实验，实验过程及相关数据如图所示。

请回答下列问题：
（第11题）
(1)图A中橡皮泥所受浮力为_________牛。

(2)他们经过交流发现实验结论不一致，你认为__________的实验方案得出的结论更可靠，
另一方案得出的结论不可靠的主要原因是_____________________________________ （3）在初中科学学习中与上述实验方法相同的实验有______________________________ (举一例即可)。