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第九章 浮力与升力【知识结构】浮力与升力一认识浮力1、什么是浮力？2、浮力是怎样产生的？3、浮力的大小跟哪些因素有关？二探究浮力的大小1、阿基米德原理三研究物体的浮沉条件1、物体的浮沉条件是什么？2、浮沉条件在技术上的应用四神奇的升力1、液体的压强与流速的关系2、升力是怎样产生的？【中考双向细目表】 章 节 知 识 点要求九、浮力与升力1.浮力产生的原因知道2.阿基米德原理知道3.物体的浮沉条件理解4.轮船、气球、飞艇、潜水艇的浮沉原理知道5. 流体的压强和流速的关系知道【课标要求】1知识与技能了解浮力是怎样产生的。 知道阿基米德原理。理解浮力的大小等于什么？ 知道物体浮沉的条件。知道浮力的应用。知道流体的压强和流速的关系2过程与方法通过观察，了解浮力是怎样产生的。 通过收集、交流关于浮力应用的资料，了解浮力应用的社会价值。通过实验探究，初步了解流体的压强和流速的关系。3情感态度价值观初步认识科学技术对社会发展的影响。 初步建立应用科学知识的意识。【知识点讲解】第一节、认识浮力1什么是浮力？【活动1】：如图P21图112所示，用弹簧测力计、钩码、细线、烧杯、水等，比较钩码在空气中和水中的弹簧测力计的示数。 【结论】：水对浸在其中的物体，具有 向上的托力 。浮力：一切浸入液体的物体，都受到液体对它竖直向上的力，这个力叫浮力。浮力方向总是竖直向上的。（物体在空气中也受到浮力）2浮力是怎样产生的？【活动2】：如图P21图113所示，一长方体浸在液体中，分析上表面、下表面所受压强的大小，所受压力的大小。【结论】：当物体浸在液体中时，它的上下两个表面所在水的深度不同，导致上下两个表面所受水的压力不同，显然下表面的压力要比上表面大，这个压力差就是物体在液体中受到的浮力 浮力是由于液体对向 上 的和向 下 的压力 差 产生的。【例1】有一个合金块质量10kg，全部浸没在水中时，需用80N的力才能拉住它，求：此时合金块受到的浮力多大？【分析】根据G=mg可得出金属块重力，浮力大小是重力与拉力的差。【解答】G=mg=10kg9.8Nkg=98NF浮=G-F拉=98N-80N=18N答：金属块受到的浮力是18N。【例2】一个正方体铁块，在水下某深度时，上底面受到15N压力，下底面受到20N压力，则此时铁块受到浮力是N；当铁块下沉到某位置时，上底受到压力增大至20N时，下底受到压力是N。【分析】浮力产生的原因是物体上下底面受到液体的压力差。随着物体下沉，每个底面受到压力都要变大，但压力差不变，即F浮=F下-F上=20N-15N=5N，F下=F上+F浮=20N+5N=25N。【解答】5，25。3浮力的大小跟哪些因素有关？【活动1】探究影响大小的因素 【猜想】同一物体所受浮力的大小跟哪些因素有关呢？ （1）可能跟浸入液体中的体积大小有关。 （2）可能跟浸入液体中的深度有关。 （3）可能跟液体的密度有关。 【进行实验】器材：弹簧测力计、大烧杯、铁块、细线、水、浓盐水。实验探究过程：在弹簧测力计下端挂一个铁块，依次将铁块浸入水中不同位置，如课本P26图11-10，观察比较弹簧测力计的示数变化情况，从而比较浮力大小；再将铁块分别浸没在水和浓盐水中，观察比较弹簧测力计的示数变化情况，从而比较铁块在水和浓盐水中受到浮力的大小。实验分析：根据F浮=G F，G不变，F变小，F浮变大。（请同学们填空P26） 【得出结论】浸在液体里的物体受到浮力的大小，跟物体浸入液体中的体积大小 有关 ，跟液体的密度 有关 ，跟物体浸入液体中的深度 无关 。 第二节、探究浮力的大小1阿基米德原理怎样测算浮力的大小？（1）设计并进行实验（指导学生上讲台演示）器材：弹簧测力计、铁块、溢水杯、小水杯、水、浓盐水。实验探究过程：参照课本P27图11-11所示实验过程进行探究。研究物体受到的浮力跟被它排开的液体的重量（重力大小）的关系。步骤如下：用弹簧测力计测出铁块的重G，小空杯的重G杯；溢水杯装满水，小空杯放在溢水杯的溢水口下面，再将铁块缓慢地浸没在溢水杯的水中，溢出的水用小空杯装好，并记下这时弹簧测力计的示数F，求出F浮=GF；用弹簧测力计测出小杯和排出的水的总重G杯，G排=G排G杯；比较F浮和G排，即可得出结论：F浮=G排。再用浓盐水代替水，重复以上实验，可以得出相同的结论。 （2）得出结论：浸在液体里的物体受到竖直向上的浮力，浮力的大小等于被物体排开的液体的重量。（这就是著名的“阿基米德原理”，它对于气体同样适用）。阿基米德原理公式：F浮=G排=液gV排 3计算浮力方法(1)秤量法：F浮=GF，(G是物体受到重力，F是物体浸入液体中弹簧秤的读数)(2)压力差法：F浮=F下F上(3)阿基米德原理：F浮=G排=液gV排(4)平衡法：F浮=G物 (适合漂浮、悬浮)【例1】将体积是500dm5、质量是450kg的水雷抛入水中。求水雷在静止时所受的浮力。【分析】本题没有明确水雷静止时是浮还是沉，在这种情况下求水雷在静止时所受的浮力，必须先判断它静止时是沉还是浮。【解答】水雷所受的重力 G=mg=4509.8牛千克=4.41103牛顿水雷浸没在水中时所受浮力F浮=液gV排=1.0103kgm39.8Nkg50010-3m3 =4.9103N 得F浮G则根据物体的浮沉条件可知，水雷静止时是漂浮在水面上。根据物体浮在液面的条件得出水雷此时受到的浮力F浮=G=4.41103N答：水雷在静止时所的浮力为4.41103N。【四、精选习题】1三国时代，诸葛亮曾放出一种“会飞”的灯笼，后人称其为“孔明灯”，如图1所示.它上升的主要原因是：灯笼内的热空气密度小于空气密度，导致灯笼受到的浮力灯笼重力，所以灯笼才上升.图1 图22如图2所示，物体浸没在水中时，所受到的浮力为N；如果直接将该物体投入水中，该物体将（填“上浮”、“悬浮”或“下沉”）；从图乙、丙可以看出浮力的大小与液体的有关.3某潜水艇从长江潜行（在水面下航行）到东海某地执行任务. 若它悬浮在江面下所受重力、浮力分别为G1、F1，悬浮在海面下所受重力、浮力分别为G2、F2，则：G1G2， F1F2（填“大于”、“等于”或“小于”）4将挂在弹簧测力计上的石块浸没在水中，弹簧测力计的示数会变小，是由于石块受到一个向 的浮力；若将石块浸没水中更深处，浮力的大小将。（“变大”“变小”或“不变”）5死海是世界著名的咸水湖，当人完全浸入死海时，人受到的浮力 人受到的重力，所以人就会自然向上浮起，当人浮在海面上时，人受到的浮力人受到的重力（选填“大于”“小于”或“等于”）6一艘轮船的排水量为20000吨，它的自重为 牛，它可以装载千克的货物。7将一个密度为09103kg/cm3的实心小球，先后放入水和酒精当中，则小球排开水的体积与排开酒精的体积之比为 ；小球在水和酒精中所受浮力之比是 (酒糟=08103kg/cm3)8在远洋轮船的船舷上，都漆着几条“载重线”俗称“吃水线”，轮船满载时，水面不能超过规定的“载重线”图3所示为一艘远洋轮船及载重线的示意图，其中标有“W”的是北大北大西洋的载重线，标有“S”的是印度洋的载重线，当轮船由北大西洋驶向印度洋时，轮船在海水中受到的浮力将（填“变大”、“变小”或“不变” )图3图49一个重5N的木块漂浮在水面上，它受到的浮力为N，它排开水的体积为 m3。10一个质量、体积均可忽略不计的塑料袋(不漏水)装上1千克的水后再放入水中，它们受到水的浮力是N(g=1ONkg) 。11在图4所示的大鱼和小鱼的争论中， 鱼的说法正确，这是因为两条鱼浸没在同种液体中，它们所受浮力的大小与 有关。12大军将一支密度计分别放入两种不同的液体中，如图5所示。若两种液体的密度分别甲、乙，静止时密度计所受浮力分别为F甲、F乙，则 （ ）A甲乙 F甲F乙 B甲F乙C乙甲 F甲甲 F甲F乙 图5 13游泳的人由河边走向深水处的过程中，如果河底布满碎石子，则（ ）A脚越来越疼，因为水对脚的压力越来越大B脚疼得越来越轻，因为河底对人的支持力越来越小C脚越来越疼，因为水对人的浮力越来越大D脚疼得越来越轻，因为人受到的重力越来越小14如图8所示，质量相等的ABC三个小球，放在同一液体中，结果A球漂浮，B球悬浮，C球下沉到容器底部，下列说法中正确的是 （ ）A如果三个小球都是空心的，则它们的体积可能相等B如果三个小球的材料相同，则AB两球一定是空心的C如果三个小球都是空心的，则它们所受浮力的大小关系为FAFBFCD如果三个小球都是实心的，则它们密度的大小关系为ABC图815如图6所示，甲、乙、丙三个实心小球分别在不同的液体中静止，三个球的体积关系是V甲V乙V丙，三种液体的密度关系是123。则三个球的重力、密度的大小关系应该为（）A G甲G乙G丙甲乙丙B G甲G乙G丙甲乙丙C G甲G乙G丙甲乙丙D G甲G乙G丙甲乙丙 图6第三节、研究物体的浮沉条件1物体的浮沉条件是什么？【活动】：如图P93图914所示，【结论】：(1)物体的浮沉取决于它受到的重力和浮力的大小. (2)当F浮G物 上浮； 当F浮G物 下沉； 当F浮G物 悬浮或漂浮 (3)比较实心物体的密度与液体密度的大小，也可以判断物体的浮沉.当物液 上浮； 当物液 下沉； 当物液 悬浮（不会漂浮）(4) 浮力利用轮船：用密度大于水的材料做成空心，使它能排开更多的水。这就是制成轮船的道理。潜水艇：通过改变自身的重力来实现沉浮。气球和飞艇：充入密度小于空气的气体。 （5）物体的漂浮条件 物体漂浮在液面的条件: 漂浮在液面上的物体受到的浮力等于物体受到的重力 即F浮G物； 应用: 密度计、轮船. 其中轮船的排水量指轮船满载时排开水的质量.【例3】完全浸没在水中的乒乓球，放手后从运动到静止的过程中，其浮力大小变化情况 A浮力不断变大，但小于重力。B浮力不变，但浮力大于重力。C浮力先不变，后变小，且始终大于重力直至静止时，浮力才等于重力。D浮力先大于重力，后小于重力。【分析】乒乓球完全浸没在水中时，浮力大于重力，因浮力大小与物体在液内深度无关。因此乒乓球在水中运动时所受浮力不变，直到当球露出水面时，浮力开始变小，当浮力等于重力时，球静止在水面上，呈漂浮状态。【解答】C【例4】质量相等的木块和冰块(木冰)都漂在水面上，木块受到的浮力冰块受到的浮力；体积相等的实心木块和冰块都漂在水面上，木块受到的浮力冰块受到的浮力。（填大于、小于、等于）【分析】 根据物体的浮沉条件可知，物体漂浮时F浮=G，所以此题中要比较浮力的大小可通过比较木块和冰块受到的重力的大小来求得。因为木块和冰块都漂浮在水面上，有F木浮=G木，F冰浮=G冰(1)当木块和冰块质量相等时，由G=mg可知，G木=G冰，所以F木浮=F冰浮木块和冰块受浮力相等。(2)当木块和冰块体积相等时，因为木冰，根据G=gV可知，G木G冰。所以F木浮F冰，此时冰块受到的浮力大。【解答】此题正确答案为：等于、小于。 【例5】质量相同的实心木块、铝块、铜块同时放入足够深的水槽中静止时，三个物体所受浮力 A木块最大 B铝块最大C铜块最大 D一样大【分析】 因木块密度小于水密度，铝块和铜块密度大于水密度。因此木块将漂浮在水面上而铝块和铜块将浸没在水中，木块所受浮力大小等于重力，铝块和铜块所受浮力比重力小。【解答】A。【说明】由于铝密度小于铜，质量相等时，铝块体积大于铜块体积，根据浮力公式F浮=水gV排可知，铝块浮力大于铜块浮力。【例6】有一艘潜水艇在水下航行。它先从上面往下沉，后来又从下面往上浮，但是都没有浮出水面。问它在水里受到的浮力哪一次大？为什么？【分析】潜水艇的潜水和上浮是靠改变自身的重力来实现的。而潜水艇的体积是不变的，只要未浮出水面，它所受的浮力就不变。【解答】两次受到的浮力一样大。因为在未浮出水面时，潜水艇的体积是不变的，根据阿基米德原理可知，它所受到的浮力也是不变的。第四节 神奇的升力1流体的压强与流速的关系 物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。当流体处于流动状态时，其内部各处的压强有什么规律呢？【活动1】 A倔强的纸片：向两张下垂的纸中间吹气，你观察到什么现象（图1116a）? 如何解释这个现象呢？向下垂的纸面上方吹气，你观察到什么现象（图1116b）? 如何解释这个现象呢？B不听话的乒乓球：做如图1117所示的实验，先用手托住乒乓球，然后用力向玻璃漏斗管内吹气。松开手后，乒乓球会下落吗？试解释这一现象。C做个简易喷雾器：如图1118所示，将一根塑料管弯曲成直角，在弯折处开一个小洞，插入水中，从水平管口向里吹气，你观察到的现象是 ， 这是什么原因？【实验结论】流体（气体和液体）的压强与流速的关系：流速大的地方，压强 小 ； 流速小的地方，压强 大 。【分析实例】【例1】小明同学将图1所示的玻璃管装置接到水流稳定的自来水管上，当水在玻璃管中流动时，可看到两个竖直管中液面的高度并不相同。从图中可以看出在AB两处管的粗细不同，因而A处流速小，B处流速大。图1【例2】草原犬鼠的空调系统图2（甲）是非洲草原犬鼠洞穴的橫截面示意图，犬鼠的洞穴有两个出口，一个是平的，而另一个则是隆起的土堆，生物学家不是很清楚其中的原因，他们猜想：草原犬鼠把其中的一个的洞口堆成土包状，是为了建一处视野开阔的了望台，但是如果这一假设成立的话，它又为什么不在两个洞口都堆上土包呢？那样不是有两个了望台了吗？实际上两个洞口形状不同，决定了洞穴中空气中流动方向。吹过平坦表面的风运动速度小，压强大；吹过隆起表面的风流速大，压强小。因此，地面上的风吹进了犬鼠的洞穴，给犬鼠带去了习习凉风。 图2请回答下列问题：（1）在图2甲上标出洞穴中的空气流动的方向（2）试着运用上文提到的物理知识说明，乘客为什么必须站在安全线以外的位置候车？（图15乙）【活动2】小明又自制了一个飞机翼模型（如图1119），将其固定在托盘测力计上，在机翼模型的正前方用电扇迎面吹风来模拟飞机飞行时的气流，比较机翼上下方气流压强的大小，进一步验证了流体的压强与流速的关系。 图1119在图1119所示的实验中，电扇转动后，托盘