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受力分析
F浮+F2=F1
F浮=F1-F2
(2)浸在液体里的物体的浮力
用弹簧测力计测量浮力的大小
F浮=F1-F2
F1:
物体挂在弹簧测力计下,弹簧测力计的示数。
F2:
再把物体浸到液体中弹簧测力计的示数。
假设:
浮力的大小可能跟________有关。
阿基米德(公元前287年-公元前212年)
古希腊哲学家、数学家、物理学家、科学家。
出生于西西里岛的叙拉古。
他最著名的发现是浮力和相对密度原理,即物体在液体中减轻的视重,等于排去液体的重量,后来以阿基米德原理著称于世。
二、阿基米德原理
1.内容:
当物体全部或部分浸在液体中时,它会受到向上的浮力,浮力大小等于它排开这部分液体所受的重力大小。
2.公式:
F浮=G排=ρ液V排g
王冠的故事
①国王怀疑纯金的王冠被工匠掺了银,于是请来阿基米德。
②阿基米德把王冠和重量相等的金块,分别放进装满水的两个容器盆里。
③从放王冠的盆里溢出了更多的水,说明王冠体积比金块大。
④工匠只好承认他往王冠里掺了银子。
F浮=G排=m排g=ρ液V排g
G排:
排开液体的重力。
牛
m排:
排开液体的质量。
千克
V排:
排开液体的体积。
米3
ρ液:
液体的密度。
千克/米3
F浮:
物体受到的浮力。
3.注意
(1)浸在液体里的物体所受的浮力大小只与__________和___________有关。
而与_______、_______、________及浸入液体的_______和______________都无关。
答案:
ρ液V排ρ物V物m物深度物体的形状
(2)区分:
m物≠m排V物≠V排
G物≠G排ρ物≠ρ液
V排≠V溢V排≠G排
4.计算
例题:
一艘体积为3000米3的潜艇,浮出海面的部分占全部体积的1/5,求此时它受到的浮力大小?
若潜艇全部嵌入水中,它受到的浮力又为多大?
解:
F浮=ρ液V排g=1000kg/m3×
2400m3×
9.8N/kg=2.352×
107N
F浮′=ρ液V排g=1000kg/m3×
3000m3×
9.8N/kg=2.94×
学生实验:
验证阿基米德原理
实验记录单
(1)小组提出的假设:
_____________。
(2)实验器材(在你们小组所选择的实验器材名称前面打“√”)橡皮泥、铜块、铝块、水、浓盐水、煤油、弹簧测力计、溢水杯、小烧杯、量筒、小塑料袋、一次性小塑料杯、细线
(3)实验步骤(可用文字或简图表示)
(4)实验记录表格
序号
物体
液体
弹簧测力计的示数
F浮(N)
G排(N)
F1(N)在空气中
F2(N)浸在液体中
1
2
3
4
(5)请根据你的实验数据分析并归纳初步结论:
__________________________。
当物体全部或部分浸在液体中时,它会受到浮力大小等于它排开这部分液体所受的重力大小。
观察与思考
观察:
A、B两图的现象。
思考:
棋子是否都受到浮力的作用?
上述实验现象中,前后出现不一样现象的原因可能是什么?
回答:
象棋子紧压在底部不能浮起,是因为棋子的下表面没有受到液体的压力。
实验
将两面带有橡皮膜的有机玻璃正方体分别以下图两种方式浸没到水中,观察橡皮膜的凹陷程度。
以正方体物体为例:
物体前后左右几个侧面受到的液体压力相平衡,但是上下表面由于深度不同而受到的压力也不同,F2>
F1,这两个力的合力就是浮力。
三、浮力产生的原因
1.原因:
浸没在液体中的物体,受到液体对它向上的压力和向下的压力的压力差形成了浮力。
(∴浮力的方向是:
竖直向上)
F浮=F2-F1=F下–F上
物体上表面受到的液体压力。
物体下表面受到的液体压力。
F浮=F下-F上=p下s-p上s=ρgh下s-ρgh上s=ρghs=ρgV排=m排g=G排
四、气体的浮力
1.浸在气体中的物体也受到气体的浮力。
2.阿基米德原理同样适用于气体的浮力:
即:
浸在气体中的物体所受的浮力大小等于他排开的气体所受的重力。
F浮=G排=ρ气V排g
五、阿基米德原理的应用
1.轮船——浮体、空心体
漂浮在水面上的轮船受到几个力的作用?
(1)F浮=G物
轮船通过制成空心体结构,实现液体密度不变时增大物体排开液体的体积来增大浮力,从而浮在水面上的。
(2)排水量
阿基米德原理F浮=G排
船漂浮在水面F浮=G物
→G排=G物→m排=m物
排水量:
允许船排开水的最大质量,即船满载时船与货的总质量。
2.密度计
(1)用途:
测定液体密度的仪器;
(2)原理:
∵密度计在常见液体里都是浮体;
∴F浮=G物=定值
又∵F浮=ρ液V排g
∴当ρ液大些,V排要小些,密度计上浮一些;
当ρ液小些,V排要大些,密度计下沉一些;
∴密度计上的刻度值上_____下_____。
小大
做一做
将同一只密度计放在三种不同的液体里,如图所示,请判断三种液体密度的大小关系?
ρb>
ρc>
ρa
6.5物体的浮沉条件
为什么水能托住万吨巨轮,却托不起小铁块?
浮于水面的木块受到的浮力比同体积的铁块大吗?
猜想
浸没在液体中的物体的浮与沉是由什么决定的?
物体受到的重力?
物体受到的浮力?
物体受到的重力和浮力共同决定?
演示实验1
相同体积的不同物体浸没在同一种液体中出现下沉、悬浮、上浮三种不同的情况。
初步结论
不同物体在同种液体中,当受到浮力大小相同时,
G物1<
F浮上浮
G物2=F浮悬浮
G物3>
F浮下沉
一、浸没在同种液体中的物体的浮沉条件
1.物体的浮与沉是由浮力与重力共同决定的,即F浮与G物的大小关系决定的:
2.从合力角度看:
F浮>
G物上浮
F浮=G物悬浮
F浮<
G物下沉
演示实验2
同一物体浸没在不同液体中出现下沉、悬浮、上浮三种不同的情况。
同一物体在不同液体中,当受到浮力大小不同时,
G物<
F浮1上浮
G物=F浮2悬浮
G物>
F浮3下沉
二、同一物体浸在不同液体中的浮沉
ρ物V物g=G物=F浮=ρ液V排g
从密度角度看:
(同种物质,实心)
ρ物<
ρ液上浮
ρ物=ρ液悬浮
ρ物>
ρ液下沉
视频12:
物体的浮沉
三、改变物体浮沉的方法
关键要改变F浮与G物的大小关系
1.使沉的物体上浮:
F浮<
G物(下沉)
增大浮力(增大ρ液、增大V排)
减小重力
2.使浮的物体下沉:
F浮>
G物(上浮)
减小浮力(减小ρ液、减小V排)
增大重力
四、浮沉条件的应用
1.潜水艇——通过改变自身重力来改变浮沉的。
视频13:
浮力的应用——潜水艇
2.热气球、飞艇
视频14:
热气球
古代热气球
我国在汉武帝(公元前140年~公元前88年)时,就利用质地极轻的材料做成薄壳灯笼。
当在其下面点燃烛火后,灯笼便会腾空而起。
这是历史上最早的热气球。
三国时代,诸葛亮曾放出一种“会飞”的灯笼,后人称其为“孔明灯”(如图所示)。
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