
如圖 9-31 所示,熱氣球為什么能升上天空,船舶為什么能浮在水面?
探究影響浮力大小的因素
熱氣球載著重物飛上高空
已知物體受到地球的重力,根據(jù)所學過的物理知識,試從運動狀態(tài)出發(fā),分析物體的受力情況。
一個裝足夠水的水槽,用手將一個乒乓球壓入水中,然后放手。
浸在液體或氣體中的物體,會受到液體或氣體向上托的力,這個力叫作浮力。
浮力的施力物體:液體或氣體
當乒乓球靜止于水面時,浮力和重力是一對平衡力,由二力平衡的條件可知,浮力的方向與重力的方向相反,即浮力的方向豎直向上.
下沉的物體是否受到浮力?生活中有哪些實例能夠支持你的猜想?
用彈簧測力計、石塊(或金屬塊)和一杯水,按照圖 9-32 所示的步驟試一試。你觀察到什么現(xiàn)象?這些現(xiàn)象能說明什么?
實驗現(xiàn)象:(b)或(c)的彈簧測力計示數(shù)相比(a)變小。
手托石塊或把石塊浸入水中,彈簧測力計示數(shù)變小,這說明石塊放入水中雖然下沉,但它也受到浮力。
活動9.8 下沉的物體是否受到浮力
分析:在彈簧測力計下懸掛石塊,此時彈簧測力計示數(shù) F1等于石塊 受到的重力大??;將石塊浸沒在水中,彈簧測力計示數(shù)為 F2 。物體浸沒在水中后, 根據(jù)物體的平衡條件,物體受到的豎直向下的重力大小 G 應(yīng)該等于豎直向上的浮力大小 F浮和彈簧測 力計對物體的拉力大小F2 之和,即 G = F2 + F浮,又因為重力大小與F1相等,所以浮力F浮 = F1-F2。即圖 9-32(a)和圖 9-32(c)中彈簧測力計的示數(shù)之差,就等于石塊所受浮力的大小。
概念分析—浸入與浸沒
浸在液體或氣體中的物體為什么會受到浮力? 如圖 9-35 所示,立方體的上下表面與水面平 行,在水中的深度分別為 h1 、h2 。由于相同深度 對應(yīng)點的壓強均相等,因而左右兩個側(cè)面所受的 壓力相互平衡,合力為零。同理,前后兩個側(cè)面 所受的壓力也相互平衡,合力也為零。而立方體 下表面受到的水的壓強大于上表面受到的水的壓 強,因此水對下表面的壓力 F2 大于水對上表面的 壓力 F1。浮力就是由于物體上下表面受到的壓力差產(chǎn)生的,其大小為 F浮 = F2 - F1。
讀一讀 浮力產(chǎn)生的原因
如圖所示,取一個塑料礦泉水瓶, 用剪刀剪去底部。將瓶口朝下,放入一個乒乓球,同時向瓶中緩慢注水,發(fā)現(xiàn)有少量水從乒乓球與瓶口的縫隙漏出,乒乓球不會上浮;擰上瓶蓋,乒乓球會上浮。解釋你觀察到的現(xiàn)象。
通過上述實驗發(fā)現(xiàn),當乒乓球下方的水不斷漏出時,盡管乒乓球浸在水中,但下表面并不受到水對它向上的壓力,所以不會形成水對乒乓球的浮力,乒乓球無法上浮。
此實驗證明了浮力產(chǎn)生的原因是浸沒在液體中的物體,其上下表面受到的壓力差產(chǎn)生的。同時,也說明了如果浸在液體中的物體下表面如果不受液體的壓力,該物體就不會受到浮力的作用。
探究影響浮力大小的因素
把飲料罐用手按入水桶,飲料罐進入水中越深,手的感覺有什么變化?
分析一下,浮力大小和什么因素有關(guān)?
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.人在一般水中下沉,在死海中卻能漂?。嚎赡芨后w密度有關(guān)。3.用手將空易拉罐按入水中,當它浸入水中的體積越大,手感覺到的浮力也越大:可能跟排開液體的體積有關(guān)。
彈簧測力計,物塊,盛有水和濃鹽水的容器各一個。
學生實驗 探究影響浮力大小的因素
設(shè)計實驗數(shù)據(jù)記錄表,并按圖 9-33 所示的步驟進行實驗。1. 如圖(a)所示,測出物塊所受的重力并記錄。2. 如圖(b)所示,將物塊逐漸浸入水中,直到浸沒,觀察并記錄彈簧測力計示數(shù)的變化。3. 如圖(c)所示,改變物塊浸沒在水中的深度,觀察并記錄彈簧測力計的示數(shù)。4. 如圖(d)所示,將物塊浸沒在濃鹽水中,觀察并記錄彈簧測力計的示數(shù)。
2. 如圖(b)所示,將物塊逐漸浸入水中,直到浸沒,觀察并記錄彈簧測力計示數(shù)的變化。
彈簧測力計的示數(shù)為F1
彈簧測力計的示數(shù)逐漸變小,直到浸沒時記下示數(shù)為F2
1. 如圖(a)所示,測出物塊所受的重力并記錄。
注(步驟2-4):右圖為實驗步驟圖,左圖為對比圖.
3. 如圖(c)所示,改變物塊浸沒在水中的深度,觀察并記錄彈簧測力計的示數(shù)。
彈簧測力計的示數(shù)不變,記下示數(shù)為F3
4. 如圖(d)所示,將物塊浸沒在濃鹽水中,觀察并記錄彈簧測力計的示數(shù)。
彈簧測力計的示數(shù)為F4
或F1-F3<F1-F4,即步驟4的彈簧測力計示數(shù)變化量更大,即F浮更大
分析實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù),你認為物體所受浮力的大小與哪些因素有關(guān)?
實驗表明,浸在液體中的物體,所受浮力的大小與其排開液體的體積和液體的密度有關(guān)。液體密度相同,物體排開液體的體積越大,受到的浮力越大;液體密度不同,當物體排開液體的體積相同時,液體的密度越大, 物體受到的浮力越大。
1.內(nèi)容:浸在液體中的 物體所受浮力的大小,等于被物體排開液體所受重力的大小。
3.適用范圍:液體和氣體
①物體“浸在液體里”包括“全部浸入(即浸沒)”(V排=V浸=V物)和“部分浸入”(V排=V浸
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