知識(shí)清單
1
浮力
2
決定浮力大小的因素
一、浮力
1. 浮力
（1）觀察現(xiàn)象：漂浮在水面上的冰山；在水面游弋的游船；升空的氣球。
冰山、游船、氣球都受到重力的作用，冰山、游船但卻沒(méi)有因此而沉入水底，氣球還能夠升空，這表明水（空氣）對(duì)它們有一個(gè)向上托起的力。
（2）浮力：浸在液體（或氣體）中的物體受到向上的力，這個(gè)力叫做浮力，常用字母F浮表示。
（3）浮力的方向：豎直向上。
2. 稱重法測(cè)浮力
（1）稱重法測(cè)浮力的方法
①測(cè)量出物體（ρ物＞ρ液）在空氣中受的重力G=F1；
②物體浸在水中時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F2；
③則浮力的大小 F浮=F1-F2。
彈簧測(cè)力計(jì)減小的示數(shù)就是水對(duì)物體的浮力，這種測(cè)量浮力的方法叫“稱重法”。
（2）稱重法測(cè)浮力的原理
①物體在空氣中時(shí)，受到重力G和彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F1；
②物體浸沒(méi)在水中時(shí)，受到三個(gè)力的作用：重力G、浮力F浮和拉力F2；
根據(jù)力的平衡條件可知： F1=G F浮+F2=G， 所以 F浮=F1–F2 。

3. 浮力產(chǎn)生的原因
（1）分析浮力產(chǎn)生的原因
如下圖所示，以浸沒(méi)在液體中的長(zhǎng)方體為例進(jìn)行探究，該長(zhǎng)方體的六個(gè)面分別受到液體的壓強(qiáng)（p=pgh）和壓力（F=pS），我們進(jìn)行對(duì)比。
結(jié)論：浮力是液體對(duì)物體向上和向下的壓力差產(chǎn)生的，即F浮=F2-F1。

浮力產(chǎn)生的原因 物體部分浸入 物體沉底
（2）兩種特殊情況
①當(dāng)物體部分浸入液體中時(shí)，如左圖所示，上表面不受液體壓力，則浮力的大小F浮=F向上。
②若浸沒(méi)在液體中的物體的下表面和容器底緊密接觸（接觸處沒(méi)有水），如右圖所示，則液體對(duì)物體向上的壓力F為0，物體將不受浮力的作用，只受向下的壓力。如在水中的橋墩、攔河壩等。
二、決定浮力大小的因素
【猜想與假設(shè)】浮力的大小跟什么因素有關(guān)呢？
①木塊在水中漂浮,鐵塊在水中下沉，可能跟物體的密度有關(guān)。
②人在水中會(huì)下沉，在死海中卻能漂浮，可能跟液體密度有關(guān)。
③用手將空易拉罐按入水中，當(dāng)它浸入水中的體積越大，手感覺(jué)到的浮力也越大，可能跟浸入液體中的體積有關(guān)。
④人從淺水區(qū)走向深水區(qū)的過(guò)程中感覺(jué)逐漸變輕，可能與物體浸在液體中的深度有關(guān)。

【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】
（1）實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法。
上面所說(shuō)的固體的密度、液體的密度、固體浸入液體中的體積和固體浸入液體的深度這幾個(gè)量是實(shí)驗(yàn)中的“變量”，在檢驗(yàn)浮力與其中某一個(gè)量的關(guān)系時(shí)，必須使其他量保持不變，或者確認(rèn)浮力跟這些量無(wú)關(guān)。
（2）測(cè)量浮力大小的原理：F浮=F1-F2（稱重法）
（3）實(shí)驗(yàn)器材：彈簧測(cè)力計(jì)、燒杯、水槽、圓柱體組（鋁塊、鐵塊）、水、酒精、濃鹽水等。
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與分析論證】
（1）探究浮力的大小與物體浸沒(méi)在液體中的深度的關(guān)系
= 1 \* GB3 ①用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量出物體的重力G；
= 2 \* GB3 ②將物體浸沒(méi)在水中，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1；
= 3 \* GB3 ③改變物體在水中浸沒(méi)的深度，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F2。
記錄數(shù)據(jù)，計(jì)算浮力：
結(jié)論：浮力的大小與物體浸沒(méi)液體中的深度無(wú)關(guān)。（選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”）
（2）探究浮力大小與物體浸在液體中的體積的關(guān)系
= 1 \* GB3 ①用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量出物體的重力G；
②將物體小部分體積浸入水中，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1；
③把物體大部分體積浸在水中，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F2；
④把物體浸沒(méi)水中，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F3。
記錄數(shù)據(jù)，計(jì)算浮力：
結(jié)論：在同一液體中，物體浸在液體中的體積越大，浮力越大。
（3）探究浮力大小與液體密度的關(guān)系
= 1 \* GB3 ①用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量出金屬塊的重力G；
②將金屬塊分別浸沒(méi)在酒精、水和鹽水中，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)；
記錄數(shù)據(jù)，計(jì)算浮力：
結(jié)論：浮力的大小跟液體的密度有關(guān)，在浸入液體的體積相同時(shí)，液體的密度越大，物體受到的浮力越大。
（4）探究浮力大小與物體密度的關(guān)系
①用彈簧測(cè)力計(jì)分別測(cè)出體積相等的銅球、鐵球的重力；
②把銅球、鐵球再懸掛在彈簧測(cè)力計(jì)下端，分別浸沒(méi)在水中，觀察并記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)。
記錄數(shù)據(jù)，計(jì)算浮力：
結(jié)論：浮力的大小跟固體的密度無(wú)關(guān)（選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”），在浸入同種液體的體積相同時(shí)，所受浮力相等。
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】影響浮力大小的因素：
物體在液體中所受的浮力大小，跟它浸在液體中的體積有關(guān)，跟液體的密度有關(guān)。浸在液體中的體積越大、液體的密度越大，浮力就越大。
第2節(jié) 阿基米德原理
知識(shí)清單
1
阿基米德的靈感
2
浮力的大小
一、阿基米德的靈感
1. 浮力與排開(kāi)液體體積的關(guān)系
（1）阿基米德的靈感
通過(guò)阿基米德鑒別王冠的故事，思考以下問(wèn)題：
①阿基米德的任務(wù)是什么？②阿基米德的思路是什么？③阿基米德的困惑是什么？④阿基米德的靈感來(lái)自哪里？
【歸納】①阿基米德的任務(wù)是鑒定王冠是不是純金的，但是不允許破壞王冠。
②阿基米德的思路是：相同質(zhì)量的金子的體積相同，測(cè)出王冠的體積，與同質(zhì)量的金子的體積對(duì)比后即可鑒定出真?zhèn)巍?br>③阿基米德的困惑是：如何測(cè)出不規(guī)則王冠的體積？
④阿基米德的靈感是：當(dāng)他跨進(jìn)盛滿水的浴缸洗澡時(shí)，看到浴缸里的水向外溢，突然想到：物體浸在液體中的體積，不就是物體排開(kāi)液體的體積嗎？
（2）阿基米德鑒定王冠故事的啟示
①?zèng)Q定浮力大小的因素
上節(jié)課的結(jié)論是——物體浸在液體中的體積越大，液體的密度越大，它受到的浮力就越大。現(xiàn)在我們用“物體排開(kāi)液體的體積”取代“物體浸在液體中的體積”來(lái)陳述這個(gè)結(jié)論就是：
物體排開(kāi)液體的體積越大，液體的密度越大，它受到的浮力就越大。
②想想做做
把裝滿水的燒杯放在盤(pán)子里，再把空的飲料罐按入水中，在手感受到浮力的同時(shí)，會(huì)看到排開(kāi)的水溢至盤(pán)中。試試看，當(dāng)飲料罐浸入水中更深、排開(kāi)的水更多時(shí)，浮力是否更大？
【分析】實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)將易拉罐壓入水桶的過(guò)程中，易拉罐所受的浮力越來(lái)越大，排開(kāi)的水越來(lái)越多。說(shuō)明物體排開(kāi)水的體積越大，所受浮力也越大。
2. 浮力與排開(kāi)液體重力的關(guān)系
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)論推導(dǎo)浮力與排開(kāi)液體重力的關(guān)系：
（1）物體排開(kāi)液體的體積V排越大，液體的密度ρ液越大，所受的浮力F浮越大。
（2）物體排開(kāi)液體的體積V排越大，液體的密度ρ液越大，根據(jù)m液＝ρV排可知，物體排開(kāi)液體的質(zhì)量m排越大，因?yàn)镚＝mg，所以物體排開(kāi)液體的重力G排越大。
由（1）與（2）可知：物體所受浮力的大小跟它排開(kāi)液體所受重力大小應(yīng)該有定量的關(guān)系。
二、浮力的大小
1. 探究浮力大小跟它排開(kāi)液體重力的關(guān)系
【猜想與假設(shè)】液體的密度越大，物體排開(kāi)液體的體積越大，則排開(kāi)的液體受到的重力越大；另一方面，液體的密度越大，排開(kāi)液體的體積越大，物體受到的浮力越大。
所以浮力的大小跟排開(kāi)液體所受的重力應(yīng)該有一定的關(guān)系，大小可能相等。
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】
（1）實(shí)驗(yàn)器材：彈簧測(cè)力計(jì)、物體（ρ物＞ρ液）、溢水杯、小桶、細(xì)線、水、鹽水。
（2）測(cè)量浮力的方法（稱重法）
使用彈簧測(cè)力計(jì)進(jìn)行測(cè)量：先測(cè)出物體所受的重力G，再讀出物體浸在液體中時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F，則F浮=F1-F3（如圖甲、丙所示）。
（3）測(cè)量排開(kāi)液體所受的重力（溢水法）
物體排開(kāi)液體所受的重力可以用溢水杯和彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出（如圖乙、丁所示）：溢水杯中盛滿液體，再把物體浸在液體中，讓排開(kāi)的液體流入一個(gè)小桶中，桶中的液體就是被物體排開(kāi)的液體，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出排開(kāi)液體所受的重力G排=F4-F2。
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集數(shù)據(jù)】
（1）如圖甲，將小石塊用細(xì)線系住，掛在彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤上，測(cè)出小石塊的重力G=F1。
（2）如圖乙，將小桶掛在彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤上，測(cè)出其所受的重力G桶=F2。先測(cè)小桶重力以免沾水使測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。
（3）將水倒入溢水杯中，使水面恰好到達(dá)溢水杯的溢水口，將小桶放在溢水口下水能正好流入小桶的位置，然后將小石塊慢慢地浸入水中，讀出此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F3，如圖丙所示。
（4）利用公式F浮= F1-F3，計(jì)算出小石塊此時(shí)在水中受到的浮力。
（5）如圖丁，測(cè)出小桶和排開(kāi)的水所受總重力F4，算出排開(kāi)的水所受的重力G排=F4-F2。
（6）改變質(zhì)量不同的金屬塊再做幾次實(shí)驗(yàn)，把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表格中。
（7）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格。
【分析論證】
分別計(jì)算實(shí)驗(yàn)序號(hào)1、2、3中物體受到的浮力和排開(kāi)液體所受的重力，發(fā)現(xiàn)F浮=G排。
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】浸在液體中的物體受到浮力的大小等于它排開(kāi)的液體所受重力的大小。
【交流與討論】
（1）若先將物體放入水中測(cè)浮力，再測(cè)物體的重力，由于物體沾水會(huì)使所測(cè)重力偏大，則所測(cè)浮力偏大；
（2）若先測(cè)量桶和排開(kāi)液體的重力，再測(cè)桶的重力，則桶由于沾水重力偏大，所測(cè)排開(kāi)液體的重力偏小。
（3）物塊在浸入前，水面要與溢水口相平，若水面不與溢水口相平，不會(huì)影響浮力的大小，但會(huì)導(dǎo)致排到小桶內(nèi)的水小于物塊排開(kāi)的水的體積，最終會(huì)得出物體所受浮力大于排開(kāi)的液體所受重力的錯(cuò)誤結(jié)論。（以上均選填“大”或“小”）
（4）實(shí)驗(yàn)中換用質(zhì)量不同的物塊或不同液體進(jìn)行多次測(cè)量，是為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有普遍性。
上述結(jié)論早在兩千多年前就已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，稱為阿基米德原理。
2. 阿基米德原理
（1）內(nèi)容：浸在液體中的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于它排開(kāi)的液體所受的重力。
（2）數(shù)學(xué)表達(dá)式： F浮=G排 導(dǎo)出式：F浮=G排=m排g=ρ液gV排
（3）公式中各物理量的意義及單位
ρ液表示液體的密度，單位：千克/米3（kg/m3 ）
V排表示排開(kāi)液體的體積，單位：米3（m3）
g表示9.8牛/千克（N/kg）
F浮表示物體受到的浮力，單位：牛（N）
各物理量全部采用國(guó)際單位制。
（4）對(duì)阿基米德原理的理解
①影響浮力大小的因素：由公式F浮=ρ液gV排可知：浮力F浮的大小只和ρ液和V排有關(guān)，與物體的體積、形狀、密度、浸沒(méi)在液體中的深度等因素?zé)o關(guān)。（選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”）
②適用范圍：該定律也適用于氣體，物體在氣體中所受浮力的大小也可用F?。溅褮鈍V排計(jì)算。
③求液體密度、排開(kāi)液體的體積公式： ρ液 =F浮/ gV排 V排=F浮/ gρ液
④理解“浸在液體中的物體”
浸在液體中的物體包括兩種情況：一是物體全部浸入液體中，如圖中B物體，也叫浸沒(méi)；二是一部分體積浸入液體中，如圖中A物體。
物體浸沒(méi)時(shí)：V排=V浸=V物；物體部分浸入時(shí)：V排=V浸”、“

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