浮力与物体的浮沉条件

浮力与物体的浮沉条件

二. 教学重点与难点：

1. 浮力的概念

2. 浮力的计算

3. 物体的浮沉条件

4. 阿基米德原理

三. 主要知识点

1. 浮力的概念：

A. 定义：浸在液体或者气体里的物体受到液体或者气体向上的托力，称为浮力。

B. 大小的测量：称重法即用弹簧测力计分别测出物体的重力和物体在液体中的测力计的示数。即：F浮＝G－G’（F’）

C. 影响因素：（1）液体的密度；（2）被物体排开的液体的体积。与其它因素无关。如浸在液体中的深度，物质的密度，物体的形状等等

2. 阿基米德原理：

A. 文字表述：浸在液体或者气体中的物体受到竖直向上的浮力，浮力的大小等于被物体排开的液体所受到的重力。

B. 公式表述：F浮＝G排＝ρ液g V排

C. 实验探究过程：

3. 浮力的计算方法

A. 称重法：F浮＝G－G’（F’）

B. 阿基米德原理：F浮＝G排＝ρ液g V排

C. 悬浮、漂浮条件：F浮＝G物

4. 物体的浮沉条件

当物体浸没在液体中时，它的浮或沉决定于它所受到的浮力和重力的大小关系。

A. 当F浮>G物时，物体上浮；

B. 当F浮

C. 当F浮=G物时，物体悬浮；

当物体部分浸在液体中时，若F浮=G物，物体漂浮；

5. 浮沉条件的应用

通过改变物体的浮力或者重力来实现上浮与下沉

A. 轮船：采用增大排开液体的体积从而增大浮力，来实现漂浮.对于同一艘轮船而言，从江驶入海（或者从海驶入江）中时，由于船自身的重力不变，故其所受到的浮力大小不变。但是它浸入江水中的体积与浸入海水中的体积会有所不同。

B. 密度计也是利用这一原理工作的。浸在液体中的体积越大，液体的密度就越小，浸在液体中的体积越小，液体的密度就越大，但是密度计所受到的浮力不变。

C. 潜水艇：当其浸没于水中时，所受到的浮力不变，靠改变自身重力来实现上浮与下沉。露出水面以后所受到的浮力减小。

D. 鱼是利用自身的鳔来改变自身的体积，从而改变所受到的浮力从而实现了上浮或者下沉的。

E. 气球和飞艇：是通过增大或者减小自身的体积，来实现增大或者减小浮力来工作的。

6. 利用浮力来测密度的两种方法。

A. 漂浮法：当物体漂浮在液面上时，物体所受到的浮力等于重力，根据F浮＝G物，即ρ液g V排＝ρ物g V物，则ρ物＝，测出V排和V 物即可。

B. 测力计法：利用浸没时，V物＝V 排＝；而ρ物＝；而F浮＝G－F’，故ρ物＝

【典型例题】

例1. 一个物体在水面上时有体积露出水面，则物体的密度是_________ 分析：这是一个利用漂浮条件来测物体的密度的典型题目。当物体漂浮时，物体所受到的浮力等于物体所受到的重力，即F浮＝G物，即ρ液g V排＝ρ物g V物，则ρ物＝。已知露出的体积即可求出V排与V物的比值从而可以求出物体的密度。

答案：0.75×103kg/m3。

说明：利用漂浮条件来进行相关的应用的知识有很多，也重要，是初二应该掌握的重要容。凡是漂浮的情况都可以用ρ物＝，来计算液体或者固体的密度。

例2.小明将一物体挂在弹簧测力计上，示数为9.8N，将物体浸没在某种液体中，示数为7.8N，请你帮他解答下列问题：（1）物体浸没在液体中，示数减小是因为，减小的示数是；（2）若直接将物体放入此液体中，则物体将。（填“漂浮”、“悬浮”或“下沉”）

分析：这是一个关于浮力计算、及物体浮沉条件的应用类的题目，由于浸在液体中的物体受到浮力的作用，故测力计的示数减小，在计算浮力时，由于知道了重力和物体浸没时的弹簧测力计的示数，用称重法：F浮＝G－G’（F’）可得。第2 问是关于物体浮沉条件的，根据浮沉条件A.当F浮>G物时，物体上浮；B.当F浮

答案：（1）受到浮力2N （2）下沉

说明：对于物体浮沉问题的两种判断方法：

一是受力分析法，即A.当F浮>G物时，物体上浮；B.当F浮

二是密度分析法，即当ρ液>ρ物时，物体将上浮至漂浮；当ρ液=ρ物时，物体将悬浮，ρ液<ρ物时，物体将下沉至沉底。

计算浮力的公式有：

A. 称重法：F浮＝G－G’（F’）

B. 阿基米德原理：F浮＝G排＝ρ液g V排

C. 悬浮、漂浮条件：F浮＝G物

在不同的问题情境中，应该选择不同的公式灵活运用。

例3. 潜水艇在海水中航行时，排水量是8×106牛；在海面上航行时排水量为6.5×106牛。求：（1）潜水艇在海面上航行时，在水面上体积是多大？

（2）要充入多少海水潜水艇才能潜入海中？（ρ海水=1.03×103千克／米3）

分析：这是一个运用漂浮条件来进行计算的题目，在新课程下，我们对于浮力的计算已经不会出现繁难的计算，但是漂浮情况是一种特别重要的题型，而且计算并不难，在解题过程中能体现出物理学的解题思想如差值法等，另外对于潜水艇而言它的工作原理要注意：浸没时是利用改变自身的重力（向水仓中充放水）来上浮和下潜的。

在计算第一问时，根据排水量来计算排开水的体积，两次体积之差就是在海面上航行时在水面的体积，V排＝。

要充入水的质量应该等于两次排开水的质量之差。

答案：（1）145.6米3 （2）1.5×106牛

说明：在这个题目中所涉及到的是浮力与排水量的关系，船的排水量是指船排开水的质量。而船漂浮时，由于浮力等于重力，即船的质量等于被排开水的质量。

例4. 某固体全部滑入水中时，水对它的浮力是它重量的，求：该固体密度是多少？

分析：这个题目中物体全部浸没在水中因此它排开水的体积等于自身的体积，利用体积相等从而找到了解决问题的办法。

即V物＝V排，即从而得出ρ物＝

答案：ρ物＝＝6×103kg/m3

说明：求密度的问题，有多种变式，漂浮时，ρ物＝，物体浸没时，可以用弹簧测力计时，ρ物＝，本题中利用体积相等，从而利用浮力的相关公式来进行解决问题。

【模拟试题】（答题时间：80分钟）

一、填空题

1. 液体对浸在液体里的物体向上和向下的________，就是液体对物体的浮力浮力的方向总是________的。

2. 物体漂浮在液面上的条件是________。

3. 一木块，从水里浮上水面，在未露出水面之前受到的浮力________. （填变大、变小和不变）这是因为________。

4. 浸入液体中的物体同时受到重力和浮力的作用，当浮力大于重力，物体________，当浮力小于重力，物体________，当浮力等于重力，物体________或________。

5. 浮力的大小跟两个因素有关，这两个因素是________。

6. 甲、乙两个实心球体积为V，它们的密度和水密度的关系式：ρ甲＞ρ水＞ρ水. 若将两球放入水中，待它们静止后，则甲球受到的浮力为________，乙球受到的浮力为________，________球受到的浮力大。

7. 密度计是用来测量________的仪器，它是利用________的条件工作的。

8. 体积相同的木块和冰块，都浮在水面上，木块受到的浮力________冰块受到的浮力，木块排开水的体积________冰块排开水的体积。

9. 质量相等的铜块和铁块，它们受到的重力之比为________；投入水银中，受到的浮力之比为________。

10. 浮力的施力物体是________，浮力的方向是________的，浮力和大小跟________和________有关。

11. 一块冰浮在水面上，它浸入水中的体积是冰的体积的________倍。（ρ水=0.9×103千克/米3）

12. 一块铁和一块铝，在水中称一样重，若在密度比水大的液体中称则________重。