第5节：水的浮力

1.将物体挂在弹簧测力计下，读出弹簧测力计的示数 G ；
G
G′
2.再将物体浸入水下，读出弹簧测力计的示数 G′ ；
3.物体在水中受到的浮力大小为： F 浮
= G－G′
实验表明：在水中漂浮或下沉的物体都会受 到向上的浮力作用。
不仅是水，所有的液体都会对浸入其内的物 体产生一个竖直向上的浮力。
问题：浮力是怎么产生的？ 由于液体的压强随深度的 增加而增大，因此液体对物体 下表面向上的压力大于对物体 上表面向下的压力。
实验：探究影响浮力大小的因素
1.观察物体在水中下沉过程中浮力大小的变化
G = 4N
G = 4N
G = 4N
G = 4N
F浮 = 1N
F浮 = 2N
F浮 = 2N
物体受到的浮力大小与物体排开水的体积成正比
实验：探究影响浮力大小的因素
1.观察物体在水中下沉过程中浮力大小的变化 2.研究浮力大小与物体排开水的重力大小的关系
问题：液体能产生浮力，气体也能产生浮力吗？
问题：液体能产生浮力，气体也能产生浮力吗？ 不但液体会产生浮力，气体也会产生浮力。
问题：物体受到的浮力大小与什么因素有关？
古希腊哲学家阿基米德
问题：物体受到的浮力大小与什么因素有关？ 猜想： （1）物体的大小（体积） （2）物体的重量 （3）物体在液体中的深度 （4）液体的密度
液体甲
液体乙
课 堂 练 习
7.用细绳将一石块挂在弹簧测力计挂钩上，在空 气中称时，弹簧测力计示数为 10牛，把它浸没 在水中称时，示数为 6 牛，问： （1）石块受到的浮力是多少牛？ （2）石块的体积是多大？ （3）石块的密度是多少？ （g 取10N/kg）
G
G′
The End
第五节
水 的 浮 力
中国有句成语“水能载舟，水也能覆舟”。
思考：水为什么会表现出截然相反的特性呢？
思考：在死海，人为什么可以悠然自得地躺在 水面上看书呢？
活动：研究水的浮力
1.将一木块按入水中时，你的手会有什么感觉？
活动：研究水的浮力
1.将一木块按入水中时，你的手会有什么感觉？
手会有木块被向上顶起的感觉 2.将手松开后，观察瓶的运动情况。 木块向上运动，最后漂浮在水面上。
木块排开水 的 重 力 G排 （ N ）
5
4
1
2
3
1
结论：F浮 = G排
阿基米德原理
浸在液体中的物体，受到向上的浮力，浮力 的大小等于物体排开的液体所受到的重力。
F浮 = G排 = r液 g V排
式中 V排 是物体浸在液体表面以下部分的体积
V排
（图中红色部分的体积就是 V排 ）
V排
阿基米德原理
阿基米德原理既可用于液体浮力的计算，也 可用于气体浮力的计算。
物体的沉浮条件的应用
气球和飞艇
目前使用的载人气球大多数为热气球
物体的沉浮条件的应用
密 度 计
密度计是一种用来快速测量液体密度的仪器
密度计漂浮在被测液体中，密度计的玻璃管上标有 刻度值，可从液面处对应的刻度值读出被测液体的密度。
物体的沉浮条件的应用
密 度 计
思考：图中的甲、乙两种液体，谁的密度较大？
实验：探究影响浮力大小的因素
1.观察物体在水中下沉过程中浮力大小的变化 2.研究浮力大小与物体排开水的重力大小的关系
实验：探究影响浮力大小的因素
1.观察物体在水中下沉过程中浮力大小的变化 2.研究浮力大小与物体排开水的重力大小的关系
物块重力 物块在水中时 物块受到 小桶的重力 小桶和溢出 G（ N ） 测力计的示数 的 浮 力 （N） 水的总重力 F浮（ N ） G′（N） （N）
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5.甲、乙、丙为三个体积相等的圆球，它们在水 中的状态如图所示，则下面说法中错误的是： ( A) （A）甲受到的浮力最大 （B）甲受到的浮力最小 （C）乙、丙受到的浮力相等 （D）丙球的重量最大
甲 乙 丙
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6.同一只密度计先后放入甲、乙两种液体中，静 止时的位置如图所示，则( B D ) （A）密度计在乙液体中受到的浮力较大 （B）密度计在甲乙液体中受到的浮力一样大 （C）甲液体的密度较大 （D）乙液体的密度较大
浮力的应用
密度计：根据漂浮物体露出的体积大小测定液体的密度
课 堂 练 习
1.人在齐胸的深水中走路时会感到轻飘飘，这是 因为（ C ） （A）人在水中受到的重力变为零； （B）人在水中受到的重力减小了，但不为零； （C）人在水中受到了水对他向上的浮力。
2.浸没在液体中的物体，受到的浮力与（CD） 有关， （A）液体的体积； （B）物体的密度； （C）液体的密度； （D）物体的体积。
玻璃球下沉
物体的沉浮条件的应用
潜 水 艇
潜水艇是在不改变浮力（体积）的条件下，通过 改变自身的重量来实现上浮和下潜的。
物体的沉浮条件的应用
气球和飞艇
问题：什么样的气球和飞艇才能飞上天？
气球或飞艇内所充的气体的密度必须小于气球或 飞艇外空气的密度，它们才能飞上天。 气球内充的气体有氢气、氦气和热空气。
上浮物体露出液面后，会漂浮在液面上。
物体沉浮的条件
思考：决定物体沉浮的条件是什么？
F浮 F浮
F浮
G
G
F浮 G
G
F浮＜G 物体下沉
F浮＞G 物体上浮
Байду номын сангаас
F浮 = G 物体漂浮
F浮 = G 物体悬浮
当物体受到的浮力大于重力时，物体上浮，物体 露出液面后，浮力会减小，当浮力等于重力时，物体 就漂浮在液面上。
问题：为什么手会受到木块向上的弹力？为什么松手后 木块会向上运动最后漂浮在水面上？
因为木块受到水对它向上的浮力作用
问题：漂浮在水面上的木块受到了浮力作用，那么下沉 到水底的鸡蛋是否也受到了浮力作用？
思考：用什么方法可以证明沉入水中的物体也 受到了浮力作用？
活动：测量在水中下沉的物体受到的浮力
问题：浮力是怎么产生的？ 由于液体的压强随深度的 增加而增大，因此液体对物体 下表面向上的压力大于对物体 上表面向下的压力。 物体上下表面的压力差就是浮力 问题：浮力的方向是怎样的？
浮力的方向总是竖直向上
问题：桥墩有没有受到浮力的作用？
因为桥墩的下表面没有受到水向上的压力 作用，因此桥墩不受浮力的作用。
物体沉浮的条件
思考：为什么油总是漂在水面上？为什么木块会 漂浮而石块会下沉？为什么“死海不死”？
物体沉浮的条件
讨论：当汤圆或饺子刚放入水中时，会沉入锅底，而当汤 圆或饺子煮熟时，则会浮出水面。这是为什么？
刚入锅时 煮熟时
当汤圆或饺子刚放入水中时，她们的体积 较小，受到的浮力小于重力；而当汤圆或饺子 煮熟时，体积会膨胀，受到的浮力也随之增大。
课 堂 练 习
3.一艘轮船从长江驶入东海，它受到的浮力将如 何变化？船身相对于水面是升高了还是降低了 ？（不考虑燃油的消耗和补充）
轮船从长江驶入东海，它受到的浮力不变（等于 轮船的重力），但船身相对于水面是升高了。
课 堂 练 习
4.密度计玻璃管上的刻度值是上部大还是下部大？ 为什么？
密度计玻璃管上部的刻度值大于下部的刻度值， 因为液体的密度越大，密度计玻璃管露出的越多。
物体的沉浮条件的应用
物体的沉浮条件的应用
船 舶
问题：铁块放在水中会下沉，而用钢铁制成的船为什么 却能够漂浮在水面上？
物体的沉浮条件的应用
船
活动：模拟轮船实验
1.把一块橡皮泥放在水面上时，观察橡皮泥能否浮在水面上；
舶
不 能
能
2.将橡皮泥捏成碗状，再放在水面上，观察橡皮泥能否浮在水面 上。
物体的沉浮条件的应用
液体甲
液体乙
密度计在不同液体中受到的浮力大小是 相同的，但排开的液体体积大小不同。液体 的密度越大，密度计露出的体积越多。
阅读：轮船的载重线 思考：轮船的载重线（吃水线）有什么作用呢？
FW 表示淡水载重线 W 表示冬季海洋载重线
S 表示夏季海洋载重线 T 表示热带海洋载重线
知 识 小 结
定义：浸入液体中的物体受到液体对它向上的托力叫做浮力
物体沉浮的条件
讨论：一个实心物体浸没在液体中，你能否根据物体密度 与液体密度之间的关系，对物体的沉浮作出判断？ 试推导出这些关系。
当物体浸没时：F浮 = r液 g V物
G = r 物 g V物
r液 r物
r液 r物
r液 r物
当r物＞r液， 当r物＜r液， 当r物＝r液， 物体下沉。 物体上浮最后漂浮。 物体悬浮。
F浮 = r气 g V物
式中 V物 是物体的体积， r气 是物体周围气体的密度。
问题：既然浸没在液体中的物体都会受到浮力作用， 为什么有的物体在液体中会下沉，而有的物体 会浮起来？决定物体沉浮的条件是什么？
物体沉浮的条件
物体在液体中的四种沉浮状态
下沉
（石块等）
上浮
（气泡等）
漂浮
（轮船等）
悬浮
（鱼、潜艇等）
船 舶
利用“空心”的方法可以在不增加物体自重的条 件 下增大排水体积，获得更大的浮力，使物体漂浮。
物体的沉浮条件的应用
潜 水 艇
问题：潜水艇是通过什么方法实现上浮和下潜的？
物体的沉浮条件的应用
潜 水 艇 活动：潜水艇沉浮的模拟实验
1.在玻璃球内装满水，并用橡皮管把它连到大针筒上；
玻璃球上浮
2.用针筒将玻璃球内的水抽出，观察玻璃球的运动情况； 3.用针筒把水再次压入玻璃球中，观察玻璃球的运动情况。
浮力的 浮力的方向：竖直向上 概 念
产生的原因：上下表面由于深度不同而产生的压力差
浮力的测量：称重法 F浮 ＝ G －G′
浮 力
阿基米德原理： F浮 = G排 = r液g V排
上浮： F浮 ＞ G 物体沉浮的条件 下沉： F浮 ＜ G （浮力的计算） 漂浮或悬浮：F = G 浮
轮船： 采用空心的方法增大可利用的浮力 潜水艇： 通过改变自重来控制沉浮 气球和飞艇：球（艇）内气体密度小于空气的密度