初中科學(xué)《水的浮力》

1、 水能載舟，水能載舟， 亦能覆舟。亦能覆舟。 哈爾濱號(hào)驅(qū)逐艦哈爾濱號(hào)驅(qū)逐艦 軍軍 艦艦 鐵塊會(huì)沉在水中，船會(huì)浮在水上，鐵塊會(huì)沉在水中，船會(huì)浮在水上， 這好像是理所當(dāng)然的事情，但你有沒(méi)這好像是理所當(dāng)然的事情，但你有沒(méi) 有想過(guò)為什么鐵塊會(huì)沉下去？有想過(guò)為什么鐵塊會(huì)沉下去？ 為什么鐵做的船可以浮在水面上？為什么鐵做的船可以浮在水面上？ 一艘船可以載多重的東西呢？一艘船可以載多重的東西呢？ 死海不死 為什么為什么 淹不死他們淹不死他們 ？是神在保？是神在保 護(hù)他們嗎護(hù)他們嗎 一、什么是浮力 1.液體的浮力 F浮 浮 G船 船 據(jù)二力平衡知識(shí)，船(人)除受到 . 作用外，還受到水對(duì)它（他） . 的力，這

2、種力叫 。 豎直向下的豎直向下的 重力重力 豎直向上托豎直向上托 F浮 浮 G人 人 人躺在死人躺在死 海上看書(shū)海上看書(shū) 船浮在水面上船浮在水面上 浮力浮力 將旋緊瓶蓋的空礦泉水瓶壓入水中時(shí)，手會(huì)明顯感受 到 。 將瓶釋放后，瓶將 。 結(jié)論：水中會(huì)上浮的物體受到 。 瓶子受到水的浮力而向上頂?shù)淖饔闷孔邮艿剿母×Χ蛏享數(shù)淖饔?向上浮出水面向上浮出水面 向上的浮力向上的浮力 【實(shí)驗(yàn)】【實(shí)驗(yàn)】 哪些東西會(huì)浮起來(lái)？ 想想看，下面哪些東西會(huì)浮在水面 上？哪些會(huì)沉下去？ 軟木塞 木制餐具玻璃珠 塑料盒鉛球 石頭色拉油 阿里山神木鐵塊游泳圈 你覺(jué)得，上面的哪些物體會(huì)受到浮力的作用？你覺(jué)得，上面的哪些物體

3、會(huì)受到浮力的作用？ 浮力的大小如何測(cè)量呢？浮力的大小如何測(cè)量呢？ 稱(chēng)重法：稱(chēng)重法： 力的測(cè)量工具是力的測(cè)量工具是 。 用彈簧秤吊著物體。物體受到用彈簧秤吊著物體。物體受到豎直豎直 向下向下的的 和和豎直向上豎直向上的的 的的 作用。作用。 這兩個(gè)力是一對(duì)這兩個(gè)力是一對(duì) ：兩個(gè)力：兩個(gè)力 大小大小 ，方向方向 ，且，且 作用在作用在 上。上。 F G 彈簧秤彈簧秤 重力重力G拉力拉力F 平衡力平衡力 相等相等F=G 相反相反 一條直線一條直線 物 物 物 物 在空氣中將物體掛在彈簧秤下，記下彈簧秤 的讀數(shù)F=G物= 。 托住懸掛在空氣中的物體，記下彈簧秤的讀 數(shù)F1 。 彈簧秤讀數(shù) ,因?yàn)槭謱?duì)物

4、體有向上托的 力F2= 。 將物體浸沒(méi)在水下，記下彈簧秤的讀數(shù)F拉 = 。 彈簧秤讀數(shù) ，表明水對(duì)物體也有一個(gè)向 上托的力即浮力F浮 。 結(jié)論：在水中會(huì)下沉的物體也受到向上 的 。（條件：物體在水中會(huì)下沉） 推廣：所有的液體都會(huì)對(duì)浸入其內(nèi)的物體產(chǎn) 生一個(gè) 。 G-F1 變小變小 G G F F拉 拉 變小變小 浮力浮力 向上的浮力向上的浮力 物 物 F 稱(chēng)重法：稱(chēng)重法： F F浮 浮 . . G G物 物 F F拉 拉 F1 F2 F浮 浮 F拉 拉 【實(shí)驗(yàn)】【實(shí)驗(yàn)】 2.氣體的浮力。 氣體對(duì)進(jìn)入其內(nèi)的物體是否也有浮力呢？ 實(shí)例： 可以說(shuō)明氣體 對(duì)物體也有浮力。 熱氣球、煙上升等熱氣球、煙上升

5、等 打足了氣的籃球，氣孔上插有打氣打足了氣的籃球，氣孔上插有打氣 針，打氣針的另一端通過(guò)導(dǎo)管、橡針，打氣針的另一端通過(guò)導(dǎo)管、橡 皮塞和氣球囊連接。導(dǎo)管閥門(mén)開(kāi)始皮塞和氣球囊連接。導(dǎo)管閥門(mén)開(kāi)始 處于關(guān)閉狀態(tài)，現(xiàn)將閥門(mén)打開(kāi)。處于關(guān)閉狀態(tài)，現(xiàn)將閥門(mén)打開(kāi)。 現(xiàn)象：現(xiàn)象： 。 表明籃球整體受到表明籃球整體受到 。 結(jié)論：氣體也會(huì)產(chǎn)結(jié)論：氣體也會(huì)產(chǎn) 生生 。 【實(shí)驗(yàn)】【實(shí)驗(yàn)】 氣球脹大，同時(shí)杠桿左端上升氣球脹大，同時(shí)杠桿左端上升 向上的浮力增大向上的浮力增大 向上的浮力向上的浮力 1、一鐵塊掛在彈簧秤上，在空氣中稱(chēng)量時(shí)， 彈簧秤的讀數(shù)是32牛。把它全部浸在水中 稱(chēng)量時(shí)，讀數(shù)是12牛。鐵塊受到浮力是 2、判斷

6、：所有液體都會(huì)對(duì)浸入其中的物體 產(chǎn)生浮力。 3、一質(zhì)量為5千克的鋁塊，用彈簧秤吊住 它，將其置于酒精中時(shí)，彈簧秤的讀數(shù)為 30牛。求酒精對(duì)鋁塊的浮力 20牛牛 20牛牛 二、阿基米德原理 【提出問(wèn)題】氣體和液體都會(huì)對(duì)浸入其內(nèi)的物體 產(chǎn)生豎直向上的浮力，那么浮力的大小究竟和 哪些因素有關(guān)呢？ 當(dāng)你躺在浴缸的水中時(shí)，會(huì)有一種 了 的感覺(jué)，同時(shí)浴缸的水面會(huì) 。 人變輕是因?yàn)槿耸艿?。水面上升是因 為人浸入水中后， 。 變輕變輕 上升上升 水的浮力水的浮力 排開(kāi)了一部分水排開(kāi)了一部分水 1、探究實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn) 古希臘國(guó)王艾希羅交給金匠一塊純金，命 令他制出一頂非常精巧、華麗的王冠王冠制 成後，國(guó)王拿在手

7、里掂了掂，覺(jué)得有點(diǎn)輕他 叫來(lái)金匠問(wèn)是否摻了假金匠以腦袋擔(dān)保，并 當(dāng)面用秤來(lái)稱(chēng)，與原來(lái)金塊的重量一兩不 差可是，摻上別的東西也是可以湊足重量 的國(guó)王既不能肯定有假，又不相信金匠的誓 言，於是把阿基米德找來(lái)，要他解此難題 一連幾天，阿基米德閉門(mén)謝 客，反覆琢磨，因?yàn)閷?shí)心的金 塊與鏤空的王冠外形不同，不 砸碎王冠鑄成金塊，便無(wú)法求 算其體積，也就無(wú)法驗(yàn)證是否 摻了假他絞盡腦汁也百思不 得其解 有一天 阿基米德由澡盆溢水聯(lián)想到阿基米德由澡盆溢水聯(lián)想到 【建立假設(shè)】浮力可能與物體所排開(kāi)水的多少有 關(guān)。 【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】將物體逐漸浸入水中時(shí)，物塊排開(kāi) 水的體積逐漸增多，彈簧秤的讀數(shù)逐漸 ， 浮力逐漸 。 結(jié)論

8、(定性)：物體受到的浮力跟物體排開(kāi)水的多 少有關(guān)，排開(kāi)的水越多，浮力 。 越大越大 變小變小增大增大 溢水杯溢水杯 實(shí)驗(yàn)器材：實(shí)驗(yàn)器材： 物塊物塊彈簧秤彈簧秤量筒量筒 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn):要測(cè)量浮力的大小，還要測(cè)量物體排開(kāi)水的多少(體積、 重力)。請(qǐng)利用這些器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格，然 后交流討論。 (1)在溢水杯中盛滿水，將小燒杯放在溢水杯的出水口下； (2)將物塊掛在彈簧秤上，測(cè)出物塊的重G物； (3)將物塊浸沒(méi)在溢水杯的水中，讀出彈簧秤的讀數(shù)F拉， 并計(jì)算出物塊所受的浮力F浮=G物F拉 (4)將溢水杯溢出的水注入量桶內(nèi)，測(cè)出它的體積V排，并 算出物塊所排出的水的重力 G排= g V排 水

9、 水 F F浮 浮= = G G排排= gV = gV排 排 水 1.1.研究研究浸沒(méi)浸沒(méi)在液體中的物體所受到的浮力在液體中的物體所受到的浮力 v阿基米德原理：浸在液體里的物體，受到向上的浮力， 浮力的大小等于 . ，即F浮 。 v同樣，阿基米德原理可以推廣到氣體的浮力上：浸在氣 體里的物體，受到向上的浮力，浮力的大小等 于 。 地球表面上的物體一般都浸沒(méi)在空氣中： F浮= 。 物體排開(kāi)的液體物體排開(kāi)的液體 受到的重力受到的重力 G G排液 排液 m m排液 排液g g 液 液V V排液排液g g 物體排開(kāi)的氣體受到的重力物體排開(kāi)的氣體受到的重力 G G排 排=m =m排 排g= g=空氣 空

10、氣V V排氣排氣g= g=空氣 空氣V V物物g g 2、阿基米德原理阿基米德原理 【得出結(jié)論】對(duì)于浸沒(méi)在液體中的物體和部分浸入在【得出結(jié)論】對(duì)于浸沒(méi)在液體中的物體和部分浸入在 液體中的物體都有：液體中的物體都有：F F浮 浮 G G排水 排水。 。 【推廣】如果把水換成別液體，仍然可以得到：【推廣】如果把水換成別液體，仍然可以得到： F F浮 浮 G G排液 排液 。 。 3、對(duì)公式的理解 (1)液是 ,不是浸入液體的物體密度。 (2)V排液是 ，不是液體總體積，也 不一定是物體的總體積(V物)。 物體完全浸入液體中(浸沒(méi)):V排液= ； 物體部分浸入液體中，V排液V物，V排液 。(用V露代

11、表物體露出液面的體積) (3)浮力只跟 和 ,即只跟 . 有關(guān)，而與物體浸入液體的 、物 體的 、 、 、 等無(wú)關(guān)。 V V物 物 V V物 物 V V露 露 液 液V V排液 排液 物體排開(kāi)的物體排開(kāi)的 液體受到的重力液體受到的重力 深度深度 形狀形狀 質(zhì)量質(zhì)量密度密度 重力重力 液體密度液體密度 物體排開(kāi)液體的體積物體排開(kāi)液體的體積 1、將兩個(gè)金屬塊分別掛在兩個(gè)彈簧秤下，都將金、將兩個(gè)金屬塊分別掛在兩個(gè)彈簧秤下，都將金 屬塊浸沒(méi)在屬塊浸沒(méi)在不同不同的液體中，發(fā)現(xiàn)彈簧秤減小的示的液體中，發(fā)現(xiàn)彈簧秤減小的示 數(shù)相同，說(shuō)明（數(shù)相同，說(shuō)明（ ） A.排開(kāi)水的重力相同排開(kāi)水的重力相同 B.兩金屬塊物

12、重相同兩金屬塊物重相同 C.排開(kāi)水的體積相同排開(kāi)水的體積相同 D.以上說(shuō)法都不對(duì)以上說(shuō)法都不對(duì) 2、有一金屬塊，在空氣中稱(chēng)得重、有一金屬塊，在空氣中稱(chēng)得重3.8牛頓，將它浸牛頓，將它浸 沒(méi)在盛滿水的溢水杯中時(shí)，有沒(méi)在盛滿水的溢水杯中時(shí)，有50毫升的水從溢水毫升的水從溢水 杯中流入量筒。求（杯中流入量筒。求（1）金屬塊的體積（）金屬塊的體積（2）金屬）金屬 塊在水中受到的浮力（塊在水中受到的浮力（3）金屬塊在水中時(shí)彈簧秤）金屬塊在水中時(shí)彈簧秤 的讀數(shù)（的讀數(shù)（4）金屬塊的密度是多千克）金屬塊的密度是多千克/米米3 ？它可能？它可能 是什么金屬？是什么金屬？ A 把物體漸漸壓入水中,液不變，V排水

13、增大 F浮 ，感覺(jué)浮力漸漸變大;當(dāng)物體完全 浸入(浸沒(méi))后，V排水=V物不變F浮 ，再 往下壓不會(huì)感覺(jué)到更吃力。反之，上升(未露 出水面前)V排水=V物不變F浮 ;漸漸露出 水面時(shí)液不變， V排水減小F浮 ，感覺(jué) 浮力漸漸變小。F浮與V排液成正比。 把物體浸入不同液體,當(dāng)V排液相同時(shí)，液越 大F浮 。F浮與液成正比。 (4)計(jì)算過(guò)程單位要統(tǒng)一用國(guó)際單位制。 增大增大 不變不變 越大越大 可用彈簧秤演示可用彈簧秤演示 不變不變 減小減小 現(xiàn)象：現(xiàn)象：下表面受到水的壓 強(qiáng)大于上表面受到水壓強(qiáng)。 原因：原因：上表面距水面的深 度小于下表面距水面的深度。 又因長(zhǎng)方體上下表面的面積又因長(zhǎng)方體上下表面的面

14、積 相等，因此，下表面受到水的豎相等，因此，下表面受到水的豎 直向上的壓力直向上的壓力 上表面受到上表面受到 水的豎直向下的壓力，其合力是水的豎直向下的壓力，其合力是 豎直向上的。豎直向上的。合 合 2 2 大于大于 長(zhǎng)方體浸沒(méi)在水中，其左右兩個(gè)長(zhǎng)方體浸沒(méi)在水中，其左右兩個(gè) 側(cè)面和前后兩個(gè)側(cè)面的側(cè)面和前后兩個(gè)側(cè)面的面積面積分別分別相等相等， 并且相對(duì)應(yīng)的距水面的并且相對(duì)應(yīng)的距水面的深度相同深度相同處處， 水對(duì)它們的水對(duì)它們的壓強(qiáng)相等壓強(qiáng)相等。所以長(zhǎng)方體左。所以長(zhǎng)方體左 右兩個(gè)側(cè)面和前后兩個(gè)側(cè)面受到水的右兩個(gè)側(cè)面和前后兩個(gè)側(cè)面受到水的 壓力的大小分別相等，方向分別相反，壓力的大小分別相等，方向分

15、別相反， 分別平衡。所以長(zhǎng)方體受到的分別平衡。所以長(zhǎng)方體受到的浮力等浮力等 于下表面和上表面的壓力差于下表面和上表面的壓力差。 壓力差法壓力差法F浮 浮 . F向上 向上 F向下 向下 把一塊臘塊放入燒杯里，讓臘塊緊貼把一塊臘塊放入燒杯里，讓臘塊緊貼 燒杯底，加入水，觀察臘塊會(huì)否上浮？然燒杯底，加入水，觀察臘塊會(huì)否上浮？然 后撥動(dòng)臘塊，使之不再緊貼燒杯底，觀察后撥動(dòng)臘塊，使之不再緊貼燒杯底，觀察 能否上浮，請(qǐng)分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原因。能否上浮，請(qǐng)分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原因。 答：水對(duì)臘塊答：水對(duì)臘塊的的底部沒(méi)有向上的壓力底部沒(méi)有向上的壓力, ,由由 壓力差法知臘塊沒(méi)有受到向上的浮力。壓力差法知臘塊沒(méi)有受到向上的浮力。 答：水對(duì)答：水對(duì)橋墩的橋墩的底部沒(méi)有底部沒(méi)有 向上的壓力向上的壓力, ,由壓力差法知由壓力差法知 橋墩沒(méi)有受到向上的浮力。橋墩沒(méi)有受到向上的浮力。 18741874年年8 8月的一天，在大西洋亞速爾群島的西南方，有一艘月的一天，在大西洋亞速爾群島的西南方，有一艘 深海考察潛艇，為研究海底礦產(chǎn)資源的分布，正在向深處下潛。深海考察潛艇，為研究海底礦產(chǎn)資源的分布，正在向深處下潛。 艙內(nèi)的考察人員被海底迷人的景色陶醉了，