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人教版 八年级 第十章 浮力
第1节《浮力》导学案
【学习目标】
1. 认识一切浸在液体中的物体都要受到浮力的作用，浮力的方向是竖直向上的。
2．能认识浮力产生的原因。
3．会用弹簧测力计测量浮力的大小
4．初步探究浮力大小跟它浸在液体中的体积有关，跟液体的密度有关。
【学习重点】：经历浮力大小和哪些因素有关的探究过程，掌握浮力跟哪些因素有关。
【学习难点】：浮力产生的原因。
【自主预习】
1．浮力：浸在液体(或气体)里的物体受到液体(或气体)对物体向上的力，这个力叫做浮力。
2．浮力的方向：竖直向上，与重力方向相反。
3．测量浮力的一种方法——“称重法”即F浮=_G一F。
4．浮力产生的原因是物体上下表面所受的压力差．F浮=_F向上一 F向下
5．浮力的大小只跟液体的密度和_排开液体的体积的体积有关。
6．在液体密度不变时，排开液体的体积越大，物体受到的浮力越大：在排开液体的体积相同时，液体的密度越大，物体受到的浮力越大。
【合作探究】
探究一：浮力的概念
活动：认识浮力
（1）用手把乒乓球按入水中后松开手,仔细观察会出现什么现象？
（2） 把苹果从水中托出，有什么感觉？
现象：（1）乒乓球按入水中，松开手后，乒乓球上浮至水面上。
（2）感觉苹果在水中变轻了,托出水中，在空气中要重些.
分析：乒乓球和苹果在水中，除了受到重力的作用外，还受到浮力作用。
问题：在水中沉底的石块和金属块会受到浮力的作用吗？
实验：探究下沉的物体是不是受浮力
(1)用弹簧测力计测出一个铝块所受的重力G。受力示意图如甲图。
（2）当用手向上托铝块时，测力计示数会变小。
（3）把铝块浸没入水中，测力计示数变小，说明物体受到了向上的力。受力示意图如图乙所示。
（1） 甲 （2） （3） 乙
由实验看出，物体在水中弹簧测力计减小的示数就是液体对它的竖直向上的浮力。
由此，可以用“称重法”计算浮力：
F浮:物体所受浮力大小；G物 :物体在空气中的重力；F拉:物体浸在液体中，弹簧测力计的示数:F浮=G物-F拉 。
结论：下沉的物体受到浮力的作用。
1．浸在液体中的物体受到液体对物体向上托的力叫浮力
2．用弹簧测力计测浮力：F浮 =G物 -F拉
做一做：用线把木块系好，拉入水中，观察线的方向？
现象：线受到向上的拉力,处于竖直方向。
3．浮力的方向： 竖直向上。
探究二：浮力产生的原因
做一做：乒乓球能浮起来吗？
（1）将瓶盖去掉，乒乓球放入瓶内堵在瓶口，向瓶里倒水，乒乓球能否浮起？
（2）将瓶盖拧上，乒乓球能否浮起？
实验现象:开始倒水时，乒乓球被压在瓶口没浮起来，一拧上瓶盖，乒乓球立即上浮。
实验分析:没瓶盖时，乒乓球受到水向下的压力，下面没有水，不受水的压力。拧上瓶盖后，受到向上的压力，乒乓球受浮力而浮起。
1.浮力产生的原因：物体上下表面所受的压力差。
2.理论分析：浸没在液体中长方体，各个方向都受到液体对它施加的压力。上表面距离水面h1，下表面距水面的深度为h2，请同学们完成以下分析：
(1)物块上表面受到的液体的压强p1=_ρgh1，压力F1=__ρgh1S__,方向_竖直向下。
(2)物块下表面受到的液体的压强p2=__ρgh2__,压力F2=__ρgh2S_,方向竖直向上。
(3)相对的侧面受到的压强大小相同,压力大小相同(均选填“相同”或“不同”),压力相互平衡(选填“相互平衡”或“不平衡”)。
(4)由于h2>h1,物块上下表面的受力面积相同,所以液体对物块向上的压力F2_大于_(选填“大于”“等于”或“小于”)液体对它向下的压力F1。液体对物体上、下两面的压力差，就是液体对物体的浮力。
3.压力差法计算浮力：F浮=F向上-F向下
探究三：决定浮力大小的因素
问题：浮力的大小跟什么因素有关呢？
猜想：1.木块在水中漂浮,铁块在水中下沉：可能跟物体的密度有关。
2.人在一般水中下沉，在死海中却能漂浮：可能跟液体密度有关。
3.用手将空易拉罐按入水中，当它浸入水中的体积越大，手感觉到的浮力也越大：可能跟浸入液体中体积有关。
实验：探究浮力的大小跟哪些因素有关
（1）实验方法：控制变量法。
（2）实验器材：弹簧测力计、烧杯、水槽、圆柱体组、水、酒精、浓盐水
（3）进行实验：
<1>探究浮力与物体浸没后的深度的关系
④比较弹簧测力计示数的变化情况。
深度h
| 浅
| 深
| 较深
| 重力G / N
| 4
| 4
| 4
| 弹簧测力计示数F / N
| 3
| 3
| 3
| 浮力F浮/ N
| 1
| 1
| 1
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结论：浮力大小与物体浸没水中后的深度无关。
<2>探究浮力与物体浸在液体中的体积的关系：
- 把物体浸在水中体积再大一些，读出弹簧测力计的示数；
物体浸在液体中的体积V/ 格
| 1/3 V物
| 2/3 V物
| V物
| 重力G / N
| 4
| 4
| 4
| 弹簧测力计示数F/ N
| 3.6
| 3.2
| 3
| 浮力F浮/ N
| 0.4
| 0.8
| 1
|
结论：在同一液体中，物体浸在液体中的体积越大，浮力越大。
<3>浮力与液体密度的关系
②将石块分别浸没在酒精、水和盐水中，读出弹簧测力计的示数；
液体种类
| 酒精
| 水
| 盐水
| 重力G / N
| 4
| 4
| 4
| 弹簧测力计示数F / N
| 3.2
| 3
| 2.8
| 浮力F浮/ N
| 0.8
| 1
| 1.2
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结论：物体排开液体体积一定时，液体密度越大，浮力越大。
探究归纳：浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积有关。在液体密度不变时，排开液体的体积越大，物体受到的浮力越大：在排开液体的体积相同时，液体的密度越大，物体受到的浮力越大。
【精讲点拨】
(1) 在液体中下沉的物体也受到浮力的作用；在气体中的物体也受到竖直向上的浮力的作用。
(2)浸在液体中的物体不一定都受到浮力的作用。如物体下表面与容器底部完全紧密接触,下表面没有受到向上的压力,故不受浮力的作用。
(3)浸在液体中包括“全部浸入”(即浸没)或“部分浸入”两种情况。
【归纳整理】
【当堂练习】
1.（2020百色）下列物体中，不受浮力作用的是（ ）
A．在水中下沉的铁块 B．在水中的桥墩
C．浮在水面上的轮船 D．空中上升的气球
【答案】B
【解析】ACD．在水中下沉的铁块和浮在水面上的轮船受到液体的浮力，空中上升的气球，受到气体的浮力，故ACD不符合题意；
B．桥墩由于底面埋在地下，其底面不与水接触，因此桥墩没有受到水对其向上的压力，故桥墩不受浮力作用，故B符合题意。故选B。
2.（2020临沂）如图是探究“浮力的大小与哪些因素有关”的实验步骤之一，弹簧测力计的示数为______N；若石块重2.6N，则它所受浮力为______N。
【答案】 (1). 1.6 ； (2). 1
【解析】[1]由图可知，弹簧测力计的分度值是0.1N，弹簧测力计的示数是1.6N。
[2]它所受浮力：F浮=G-F=2.6N-1.6N=1N
3.（2020龙东）2020年6月我国深潜器在马里亚纳海沟下潜深度达10907m时，它受到水的压强是______Pa。深潜器在下潜过程中浮力______（变大、变小或不变）。（ρ水=1.0×103kg/m3）
【答案】(1). 1.0907×108Pa ； (2). 不变
【解析】[1]它受到水的压强：p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg ×10907m=1.0907×108Pa
[2]浮力大小与排开液体的体积和液体的密度有关，与浸没的深度无关；排开液体的体积不变，故深潜器在下潜过程中浮力不变。
4.（2020大连）弹簧测力计通过细线吊着一个金属块，静止时弹簧测力计的示数如图甲所示，则金属块的重力是_____N。如图乙所示，将金属块浸没在水中，静止时弹簧测力计的示数是1.6N。则金属块在水中受到的浮力是______N。
【答案】 (1). 2.8N ； (2). 1.2N
【解析】[1]由图甲可知，弹簧测力计的示数为2.8N，根据二力平衡条件，可得金属块的重力是2.8N。
[2]根据称重法求浮力可得，金属块在水中受到的浮力:<Object: word/embeddings/oleObject1.bin>
5．（2020 甘孜州）如图甲所示，小聪课余时间用弹簧测力计做浮力实验。他用弹簧测力计挂着实心圆柱体，圆柱体浸没在水中且不与容器壁接触，然后将其缓慢拉出水面，弹簧测力计示数随圆柱体上升距离的变化情况如图乙，g取10N/kg，则圆柱体的重力为N，圆柱体受到的最大浮力是N。
【答案】（1）2；（2）0.4。
【解析】（1）由图乙可知，当上升高度在20cm以上，圆柱体脱离水面，弹簧测力计示数F示1＝2N，此时圆柱体处于空气中，圆柱体的重力G＝F示1＝2N；
（2）由图乙可知，圆柱体上升高度在0～10cm时，圆柱体浸没水中，此时弹簧测力计示数F示2＝1.6N，此时圆柱体受到的浮力最大，其大小为F浮最大＝G﹣F示2＝2N﹣1.6N＝0.4N。
6.（2020 泰州）将细线一端固定在烧杯底部，另一端固定在乒乓球上。烧杯加水后静止在斜面上，如图所示。不计乒兵球的重力，请以球心为作用点画出乒乓球受到的浮力和拉力的示意图。
【答案图】
【解析】不计重力的作用，乒乓球受到的向上的浮力向下的拉力一对平衡力，根据力的示意图的画法，如上图所示。
7.（2020十堰）为了检验“浸没在液体中的固体所受浮力与固体形状有关”的猜想是否正确，小明选用了弹簧测力计、细线、装有适量水的大烧杯和50g橡皮泥块。
（1）将橡皮泥块捏成长方体，用细线系住挂在弹簧测力计上浸没于水中，弹簧测力计示数为0.3N，这时橡皮泥块受到水的浮力为_______N（g取10N/kg）。
（2）取出橡皮泥块捏成圆柱体，再浸没于水中的不同深度，弹簧测力计示数均为0.3N，说明：浮力的大小与物体浸没的深度______（选填“有关”或“无关”）。
（3）小明的实验证明，上述猜想是_____（选填“错误”或“正确”）的。
【答案】（1）0.2 ； （2）无关； （3）错误。
【解析】(1)[1]将橡皮泥块捏成长方体，用细线系住挂在弹簧测力计上浸没于水中，弹簧测力计示数为0.3N，这时橡皮泥块沿竖直方向在向上的弹簧拉力、向上水的浮力及向下的重力作用下平衡，则受到水的浮力为
<Object: word/embeddings/oleObject2.bin>
(2)[2]物体所受浮力与其排出液体的体积有关，取出橡皮泥块捏成圆柱体，再浸没于水中的不同深度，弹簧测力计示数均为0.3N，此时浮力仍为0.2N，故说明浮力的大小与物体浸没的深度无关。
(3)[3]小明的实验中改变了橡皮泥的形状，但其质量不变，实心体的体积不变，浸没在水中后弹簧的拉力也不变，故所受水的浮力不变，故可证明关于“浸没在液体中的固体所受浮力与固体形状有关”的猜想是错误的。
8.（2019云南）某水底打捞作业中，需将一长方体石柱从水底匀速打捞出水，如图所示是吊车钢丝绳拉力F随石柱下表面距水底深度h变化的图像，（水的阻力忽略不计，<Object: word/embeddings/oleObject3.bin>）求：
（1）石柱浸没在水中受到的浮力；
（2） 在水底时石柱上表面受到的水的压强。
【答案】（1）5 000 N （2）30 000 Pa
【解析】（1）由图知，石柱的重力为G=12 500 N；
浸没在水中受到的拉力为：F=7 500 N；
浸没在水中受到的浮力为：F浮=G–F=12 500 N–7 500 N=5 000 N；
（2）在水底时石柱上表面距水面的深度为：h=h2–h1=5 m–2 m=3 m
此时受到水的压强为：p=ρgh=1×103 kg/m3×10 N/kg×3 m=3×104 Pa；
【课后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些不足，有什么体会。
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