第九章 浮力与升力

第九章 浮力与升力
热点考题导析
一、浮力的概念1、浸入液体（或气体）的物体会受到液体（或气体）向上托的力叫浮力。

其方向是竖直向上；2、浮力产生的原因：液体对浸在其中的物体向上的压力大于向下的压力，这两个压力差就是浮力。

3、浸在液体中的物体，受到两个力的作用，分别是浮力和重力。

【例1】 完全浸没在水中的乒乓球，放手后从运动到静止的过程中，其浮力大小变化情况 [ C ]
A ．浮力持续变大，但小于重力。

B ．浮力不变，但浮力大于重力。

C ．浮力先不变，后变小，且始终大于重力直至静止时，浮力才等于重力。

D ．浮力先大于重力，后小于重力。

【方法点拨】乒乓球完全浸没在水中时，浮力大于重力，因浮力大小与物体在液内深度无关。

所以乒乓球在水中运动时所受浮力不变，直到当球露出水面时，浮力开始变小，当浮力等于重力时，球静止在水面上，呈漂浮状态。

二、阿基米德原理：
1、内容：浸入液体里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。

其表达式的三种形式：F 浮 = G 排 或者F 浮 = m 排 g ，最常用的是F 浮 = ρ液g V 排
2、适用范围：液体（或气体）
3、公式F 浮 = ρ液g V 排其中各量选用的单位：F 浮 用 N ；ρ液 用kg/m 3 ；V 排 用m 3
公式F 浮 = G 排 = m 排 g 中的m 排 选用的单位是kg
4、根据F 浮 = ρ液g V 排 可知浮力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积相关，而与物体的质量、体积、重力、形状 、浸没的深度均无关。

5、几个常用规律：
(1)物体漂浮在液体中，受到的浮力等于其重力；(2)同一物体漂浮在不同液体里，因所受浮力始终等于其重力，故物体受到的浮力的大小不变；
(3)同一物体漂浮在不同液体里，在密度大的液体中，排开液体的体积小；
(4)物体悬浮或漂浮在液体时，若把物体切成大、小两块，它们仍然会悬浮或漂浮在液体中。

【例2】 将一个蜡块（ρ蜡＝0.9×103kg/m 3）分别放入酒精、水和盐水中静止后，试比较它受的浮力大小和排开液体的体积大小．（ρ盐水＞ρ水＞ρ蜡＞ρ酒精）
解 蜡块放入不同液体中，先判断蜡块处于静止时的状态．
∵ ρ盐水＞ρ水＞ρ蜡＞ρ酒精
∴ 蜡块在酒精中下沉，最后沉底；在水和盐水中最后处于漂浮状态．
设蜡块在酒精、水、盐水中受的浮力分别为F 1、F 2和F 3，蜡块重力为G ．
对蜡块实行受力分析：F 1＜G ，F 2＝G ，F 3＝G ．同一物体，重力G 不变，所以F 1＜F 2＝F 3 根据阿基米德原理：V 排＝g F 液浮
ρ
酒精中：V 排酒精＝V 物 水中：V 排水＝g F 水ρ2 盐水中：V 排排水＝g F 盐水ρ3
∵ F 2＝F 3，ρ水＜ρ盐水 ∴ V 排水＞V 排盐水
而V 排酒精＞V 排水＞V 排盐水
【方法点拨】 确定状态→受力分析→比较浮力→比较V 排．此题考查学生能否在判断状态的基础上，对问题实行分析，而不是急于用阿基米德原理去解题．答案 蜡块在酒精中受的浮力最小，排液体积最大；在水和盐水中受的浮力相等，排水体积大于排开盐水体积．
三、当物体放入液体中时，判断物体浮沉情况的方法：
1．比较浮力F 浮 和物体的重力G 物
①若F 浮 > G 物 时，物体会上浮；②若F 浮 < G 物 时，物体会下沉；
③若F 浮 ＝ G 物 时，物体会悬浮或者会漂浮。

2．比较液体的密度ρ液和物体的密度为ρ物
①若ρ液 >ρ物 时，物体会上浮，静止时会漂浮在液面；
②若ρ液 <ρ物 时，物体会下沉；
③若ρ液 =ρ物 时，物体会悬浮。

（注意此时不存有漂浮，与上面比较浮力和重力的情况不同）
3．悬浮和漂浮的区别：相同点：受到的浮力都等于其重力即F 浮 = G 不同点：悬浮时V 排＝V 物即物体全部浸在液体中，它排开液体的体积等于物体的体积；漂浮时V 排<V 物，即物体有一部分浸在液体中，它排开液体的体积小于物体的体积。

还有一点不同悬浮时ρ液 =ρ物；漂浮时ρ液 <ρ物
【例3】 体积相同的A 、B 、C 三个物体，放入水中静止后，处于图9—1所示的状态，试比较三个物体受的重力G A 、G B 、G C 和密度ρA 、ρB 、ρC ．
图9—1
解法1 由图来判断物体的状态：A 、B 漂浮，C 悬浮．
由状态对物体实行受力分析： G A ＝F 浮A ，G B ＝F 浮B ，G C ＝F 浮C ．
比较A 、B 、C 三个物体受的浮力 ∵ V A 排＜V B 排＜V C 排，ρ液相同．
根据F 浮＝ρ液gV 排，可知：F 浮A ＜F 浮B ＜F 浮C ，
∵ G A ＜G B ＜G C ．比较物体密度ρ＝V
m ＝gV G ρA ＜ρB ＜ρC 解法2 由物体的浮沉条件可知：
A 、
B 漂浮 ∴ ρA ＜ρ水，ρB ＜ρ水，ρ
C ＝ρ水，
A 、
B 漂浮于水面：F 浮A ＝G A ρ水g V A 排＝ρA gV
F 浮B ＝
G B ρ水G v B 排＝ρB Gv
由图：V B 排＞V Ａ排 ∴ ρB ＜ρA
比较密度：ρC ＞ρB ＞ρA
比较出密度后，由G＝mg＝ Vg，就可比较出物体重力：G C＞G B＞G A．
【方法点拨】上述分析看出：不同物体的重力可借助浮力的知识来比较．由物体的状态，
作出准确的受力分析与阿基米德原理相结合是解决问题的关键．答案C的重力和密度最
大，B居中，A最小．
四、浮力的计算方法：
（1）二次称量法（也叫实验法）：
①用测力计测出物体在空气中的重力为G物；
②然后将物体浸在液体中，再读出测力计的示数为F；
③物体在液体中受到的浮力F浮=G物－F
（2）阿基米德原理法：F浮= G排或者F浮= m排g ，或者F浮= ρ液g V排
（3）平衡法：对于漂浮或悬浮的物体，F浮＝G物
（4）压力差法：物体在液体中上、下表面受到的压力差F浮＝F向上－F向下
【例4】一个正方体铁块，在水下某深度时，上底面受到15N压力，下底面受到20N压力，
则此时铁块受到浮力是N；当铁块下沉到某位置时，上底受到压力增大至20N时，下底
受到压力是________N。

，即
F浮= F下－F上= 20N－15N = 5N，F下= F上+F浮= 20N+5N = 25N。

【方法点拨】浮力产生的原因是物体上下底面受到液体的压力差。

随着物体下沉，每个底面
受到压力都要变大，但压力差不变
五、神奇的升力（1）液体和气体都具有流动性，称为流体。

流体流速大的地方压强小，流
速小的地方压强大。

（2）机翼的升力产生原因：气流经过机翼上方的流速比下方的流
速大，则机翼上方空气的压强比下方的压强小，所以空气对机翼有了向上的升力
【例4】有的跑车在车的尾部设计安装了一种“气流偏导器”，它的上表面平直，底部呈弧形
凸起，相当于一个倒置的翅膀（如图9-2所示），这主要是为了让跑车高速行驶时，车轮能
更好地抓紧地面。

请解释其中道理。

图9-2
【方法点拨】主要借助于流体流速与压强的关系，并且注意“气流偏导器”的形状结构与机
翼相同，但放置方式与机翼是相反的，所以产生的压力差就是向下的压在跑车上，使车紧紧
的抓在地方上
学习效果评价
一、选择题
1.（10年盐城）如图9—3所示，在一只不计重力和厚度的塑料袋中装入大半袋水，用
弹簧测力计钩住并将其慢慢浸入水中，直至塑料袋中的水面与容器中的水面相平．此过程
中弹簧测力计的示数（A）
A．逐渐减小到零B．先减小后增大C．始终保持不变D．逐渐增大
2．（2010年常州）随着世界气候变暖，漂浮于海面的冰山正逐渐熔化．小明为了探究冰
图9—3山熔化后海平面是否变化，就将一块冰放入浓盐水中，冰处于漂浮状态，
液面位置如图9—4所示．冰熔化后，杯中的液面将比熔化前（A）。