浮力 教案 (教师版).doc

一对一个性化教育口碑品牌学生姓名 学科 物理 教师姓名 程小可 课时 第次课 授课日期 2012.03.知识框架：阿基米德原理：浸在液体中的物体所受的浮力，大小等于它排开的液体所受的重力。用公式表示：F浮=G排=液排 ，F浮：浮力（牛），液：液体密度（千克/立方米），排：物体排开液体的体积（立方米）。当物体漂浮在液面上时，物体排开液体的体积必然小于物体本身的体积，V排V物 ，而G=F浮，由物gv物=液gv排可得物液；当物体悬浮在液体中时，物体排开液体的体积等于物体本身的体积，V排=V物 ，而G=F浮，由物gv物=液gv排可得物=液；当物体沉到容器底时，物体排开液体的体积等于物体本身的体积，V排=V物 ，而GF浮，由物gv物=液gv排可得物液；浮力的应用：1. 轮船：轮船的大小通常用排水量（轮船满载时排开的水的质量）来表示。排水量=船自身的质量+满载时货物的质量2. 潜水艇：1) 潜水艇两侧有水舱，向水舱中冲水时，潜水艇逐渐加重，当水舱充水潜水艇重等于同体积的水重时，潜水艇就悬浮在水中；2) 当用压缩空气的方法将水舱里的水排出一部分时，潜水艇变轻，从而上浮。3) 靠改变自身重力而实现上浮、下沉、或停留在水中。4) 实际航行时，上浮和下潜过程中潜水艇总要开动推进器加快上浮和下潜的速度。5) 普通潜水艇的潜水深度可达300米。3. 气球和飞艇：1) 气球里冲的是密度小于空气的气体。2) 利用空气的浮力升入高空。4. 密度计：1) 利用物体漂浮在液面的条件工作，即F浮=G物。2) 密度计上标的刻度是被测液体的密度与水的密度之比。3) 大刻度值在下面，小刻度值在上面。影响浮力大小的因素：液体密度、物体排开液体的体积。相同、相关、相似、相异的八对概念一、“漂浮”与“浮在液面”“漂浮”与“浮在液面”是两个相同的概念，表示物体静止在液面，一部分浸在液体中，在重力和浮力的作用下平衡。二、“漂浮”与“悬浮”“漂浮”与“悬浮”是两个相似的概念，它们的相同点是：都是在重力和浮力的作用下平衡，它们的不同点是：“漂浮”是部分浸入，而“悬浮”是浸没。三、“上浮”与“浮在液面”“上浮”与“浮在液面”是两个不同的概念，“上浮”是受重力和浮力的作用，且浮力大于重力，物体处于不平衡状态，向上作加速运动；“浮在液面”是在重力和浮力作用下的平衡状态。不过物体“上浮”的最终结果是“浮在液面”。四、“下沉”与“沉在液底”“下沉”与“沉在液底”是两个不同的概念，“下沉”是受重力和浮力的作用，且浮力小于重力，物体处于不平衡状态，向下作加速运动；“沉在液底”是在重力、浮力和底面支持力三个力作用下的平衡状态。不过物体“下沉”的最终结果是“沉在液底”。五、“浸没”与“浸入”“浸入”与“浸没”是大概念与小概念的关系，它们之间是包含与被包含的关系。“浸没”是指物体全部浸在液体中；而“浸入”可以是指物体全部浸在液体中，也可以是指物体部分浸在液体中。六、“物体浮在液面的条件”与“物体浮沉的条件”“物体浮在液面的条件”是：重力等于浮力；“物体浮沉的条件”是：当浮力大于重力时，物体上浮；当浮力等于重力时，物体悬浮；当浮力小于重力时，物体下沉；七、“排开”与“排出”阿基米德原理指出：“浸在液体中的物体，受到液体对它的浮力，浮力的大小等于这个物体排开液体的重力。”其中指的是物体“排开”液体的重力，而不是指物体“排出”液体的重力。当容器装满液体把物体放入液体中，这时“排开”和“排出”相同。当容器未装满液体把物体放入液体中，这时“排开”和“排出”不相同。八、“物体的体积”与“物体排开液体的体积”“物体的体积”不一定等于“物体排开液体的体积”，只有当物体浸没时“物体的体积”等于“物体排开液体的体积”，而物体部分浸在液体中时，“物体的体积”大于“物体排开液体的体积”。浮力规律总结一、漂浮问题“五规律”：规律一：物体漂浮在液体中，所受的浮力等于它受的重力；规律二：同一物体在不同液体里，所受浮力相同；规律三：同一物体在不同液体里漂浮，在密度大的液体里浸入的体积小；规律四：漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几，物体密度就是液体密度的几分之几；规律五：将漂浮物体全部浸入液体里，需加的竖直向下的外力等于液体对物体增大的浮力。规律六：物体漂浮在液体中时，它排开液体的重力等于物体的重力，排开液体的质量等于物体的质量。二、沉底问题“五规律”：规律一：物体漂浮在液体中，所受的浮力小于它受的重力；规律二：同一物体在不同液体里，所受不同相同，液体密度越大浮力越大；规律三：同一物体在不同液体里沉底，排开液体的体积相同，都等于物体的体积；规律四：物体沉底时，它排开液体的重力小于物体的重力，排开液体的质量小于物体的质量，等于液体的密度乘以物体的体积。三、V排：1、如果液体密度一定时，知道F浮可求V排，反之也可求浮力。2、如果液体密度一定时，V排的变化量等于浮力的变化量除以液体密度与g的乘积。3、在同一容器中，V排的变化量等于液体深度变化量乘以容器的底面积。4、在同一液体中，V排等于物体的底面积乘以物体浸入液体的深度。5、物体放入液体中时，V排等于液体的底面积乘以液体上升的高度。四、浮力与上下表面的压力；1、浮力是上下表面压力的合力。F浮=F2-F12、应用；一般上面的公式应用在求不规则图形收到液体给它的压力。五、浮力与压强：一般情况下，浮力与压强（压力）的综合题都是液体对容器底的压强（压力）。1、当物体浸入液体中时，如果物理在液体中向下运动时，浮力的变化量等于液体对容器底的压力变化量。压强变化量等于压力（浮力）变化量除以容器底面积2、当物体漂浮时，液体对物体底面的压强等于浮力除以物体的底面积，反之浮力等于物理底面受到压强乘以物体的底面积。六、密度计原理：密度计放入不同密度不同的液体中时所受的浮力相同： 1、可以应用浮力相等列方程一个物体漂浮在某种液体上，如果排开水的体积占总体积的n/m ，则物体的密度为这种液体密度的n/m 思路汇总：解浮力问题的一般步骤： (1)确定研究对象。一般情况下选择浸在液体中的物体为研究对象。 (2)分析物体受到的外力。主要是重力G（mg或物gV物）、浮力F浮（液gV排）、拉力、支持力、压力等。 (3)判定物体的运动状态。明确物体上浮、下沉、悬浮、漂浮等。 (4)写出各力的关系方程和由题目给出的辅助方程。如体积间的关系，质量密度之间的关系等。 (5)将上述方程联立求解。通常情况下，浮力问题用方程组解较为简便。 (6)对所得结果进行分析讨论。题型体系:题型一、阿基米德原理的应用例1一木块放入盛满酒精的容器中，溢出酒精的质量是8g。若将它放入盛满水的容器中，溢出水的质量是 。若放入液体的是蜡块呢？ 8g 9g例2例3例4例5例6例7题型二、浮力变化问题例1如图所示，装有金属球的小盆漂浮在圆柱形水槽的水面上。此时小盆受浮力F1。若把金属球从盆中拿出并投入水槽中，球沉到水槽的底部。此时小盆受浮力F2，水槽底对金属球的支持力为N。那么A. 小盆受重力的大小为F1 B. 金属球受重力的大小为F1F2C. 小盆排水体积减小了 D. 水对水槽底部的压力减小了N例2如图所示，小鱼口中吐出的气泡在升至水面的过程中，体积会逐渐变大，则气泡受到的浮力和气泡内气体压强的变化情况是（ ）A. 浮力不变，压强不变 B. 浮力变小，压强变小 C. 浮力变大，压强变大 D. 浮力变大，压强变小例3例4例5例6例7题型三、错误问题分析表现一：一切浸入液体中的物体，都受到液体的浮力作用。浮力产生的原因是：浸在液体中的物体受到液体上下表面不同的压力差，即F浮=F上F下。由此可知只有F上F下时，物体才受浮力即浸入液体中的物体，物体不一定受浮力的作用。例1一个圆柱形桥墩的总体积为11.8m3，浸在水中的部分体积为5m3，则桥墩所受到的浮力是 N桥墩深入河底泥土中，底部没有受到水对它向上的压力即：F上=0。桥墩没有受到水的浮力作用即：桥墩所受浮力为0。表现二：浮力的大小跟物体的运动状态有关，上浮的物体受到的浮力大，下沉的物体受到浮力小。浸没在液体中的物体，只受重力和浮力作用时，当浮力等于重力，物体悬浮；当浮力大于重力，物体上浮；当浮力小于重力，物体下沉。由此可知，物体的浮沉取决于浮力和重力的大小，物体所受浮力的大小和物体的浮沉（运动状态）无关。例2两手分别拿着一个小木块和一个大石块浸没在水中。同时松手，小木块上浮大石块下沉，所受浮力较大的物体是（ ） A、小木块 B、大石块 C、一样大 D、无法确定石块下沉是因为F浮石G石，木块上浮是因为F浮木G木，从以上两式并不能判断出F浮石和F浮木的大小关系。由于小木块和一个大石块浸没在水中即：V石排= V石，V木排=V木又因为V石V木因而V石排V木排根据阿基米德原理F浮=水g V排可知F浮石F浮木表现三：用9.8N的水不能产生大于9.8N的浮力。根据阿基米德原理，浮在液体中的物体受到的浮力大小等于被物体成开的液体的重力，但是物体并一定将液体排出容器外，物体排开液体的体积实质是物体浸在液体中的那部分体积，物体排开液体的体积可以大于容器中原有液体的体积，即物体在液体中所浮的浮力同样可以大于原容器中液体的重力。如“盆水举缸”，所以用9.8N的水能产生大于9.8N的浮力。表现四：浮力的大小跟物体的体积有关，物体的体积越大，物体受到的浮力越大。根据阿基米德原理可知，物体所受浮力的大小既和液体的密度有关，又和物体排开液体的体积有关。当物体浸没在液体中时V排等于V物，这时V物越大V排也越大，物体受到的浮力也越大；当物体不是浸没在液体中时，物体所受的浮力与物体的体积无关。例3关于浮力，下列说法正确的是（ ）A体积相等的实心木球和铁球，投入足够多的水中，静止后木球受到的浮力较大B质量相等的实心木球和铁球，投入足够多的水中，静止后铁球受到的浮力较大C质量相等的实心木球和铁球，投入足够多的水银中，静止后两球受到的浮力相等D体积相等的实心木球和铁球，投入足够多的水银中，静止后两球受到的浮力相等只有浸没在液体中的物体才有V排=V物。实心木球和铁球的密度均小于水银的密度，在水银中静止时，均漂浮，F浮=G物而且V排均小于V物。因为两球质量相等，所受重力相等，所以两球所受浮力相等。虽然V木V铁，但浮力一样大表现五：液体的密度越大，物体所受的浮力越大； 物体排开液体的体积越大，物体所受的浮力越大根据阿基米德原理可知，物体所受浮力的大小既和液体的密度有关，又和物体排开液体的体积有关。当物体排开液体的体积一定时，物体所受的浮力的大小与液体的密度成正比，即物体排开液体的体积一定时，液体的密度越大，物体所受的浮力也越大。 当液体的密度一定时，物体所受的浮力的大小与物体排开液体的体积正比，即液体的密度一定时，物体排开液体的体积越大，物体所受的浮力也越大。例4一艘轮船从长江驶入东海，比较轮船在长江与东海里所受的浮力，下列说法中正确的是( ) A由于轮船始终浮在水面上，所以它受到的浮力不变B由于海水的密度大，所以轮船在海洋里受到的浮力大C由于轮船排开海水的体积小，所以它在海洋里受到的浮力小D由于轮船排开海水的体积大，所以它在海洋里受到的浮力大不能全面考虑影响浮力大小的因素，考虑到海水的密度大，而忽略船排开水的体积也发生了变化，误认为轮船从江面驶入海面，受到的浮力变大；考虑到轮船排开海水的体积小，而忽略液体的密度也发生了变化。轮船是漂浮在水面上，即F浮=G船，它从长江驶入东海时，船的自身重力没有变化，所以轮船在江水里和海洋里受到的浮力一样大。表现六：浮力的大小跟物体浸在液体中的深度有关，物体浸入越深，受到的浮力越大。 根据阿基米德原理可知，物体所受浮力的大小既和液体的密度有关，又和物体排开液体的体积有关。当液体的密度一定时，物体所受的浮力的大小与物体排开液体的体积正比，即液体的密度一定时，物体排开液体的体积越大，物体所受的浮力也越大。物体刚开始浸入液体中时，物体排开液体的体积随深度的增加而增大，物体所受的浮力也增大，但是当物体全部浸没时V排等于V物时，物体所受的浮力大小不变。例5沉船打捞人员在水面下作业，他在续继下潜的过程中( ) A所受浮力变大，压强变大 B. 所受浮力变大，压强变小 C所受浮力不变，压强变大 D所受浮力不变，压强不变浸没在液体中的物体受到的浮力和深度无关，沉船打捞人员在水面下作业在续继下潜的过程中，排开液体的体积和水的密度都保持不变，根据阿基米德原理F浮=水g V排可知沉船打捞人员所受浮力变大又因为下潜的过程中水的深度增加根据液体压强公式P=gh可知沉船打捞人员所受压强变大。例1例2例3例4例5例6例7题型四、方法探讨假设法：例1如图所示，半径为r的半球与容器底部结合，问液体对它的向下的压力是（液体的密度为）gr(h2/3r)。设想半球底面与容器底部不紧密结合，则有F浮=F向上F向下 F向下=F向上F浮=grg2/3r=gr(h2/3r) （球的体积为4/3r）例2质量相等的甲、乙两实心金属球，密度之比1232，将它们放入足够多的水中静止时两球所受的浮力之比是F1F245，则乙球的密度为A、45水，B、56水，C、54水，D、23水，假设甲乙全部浸没在水中，因为甲乙密度之比为1223，所以体积之比也为23故浸没在水中的浮力之比也应为23即46，而实际为45，因此乙漂浮在液面上，甲浸没在水中，则F1=水gm/1 F2=mg因为F1F245所以水gm/1mg45解得1=5/4水 2=2/31=5/6水割补法例1有一铁制实心圆台，台高为H，台的质量为m圆台放入水中，当其下底（半径为r）与容器底密合时，上底与容器中的水面恰好相齐，问此时圆台受到的浮力是水g(m/铁rH)。因为圆台放入水中，当其下底与容器底密合，根据浮力产生的原因知中间圆柱体不受浮力作用，因而可把它割掉。所以F浮=水gV排=水g(V圆台V圆柱)= 水g(m/铁rH)方程代入法例1如图所示，木块A漂浮在容器中的水面上，它的上面放一石块B此时木块A排开水的体积为V1，若将石块B从木块A上取下来放入水中，静止时木块和石块排开水的体积为V2。已知V1V23，木块A的体积为6，石块B的密度为310（取10N），则容器底对石块B的支持力为A、10NB、20NC、30ND、40N当B放在A上时，有F浮GAGB。水V1 gAVA gBVB g所以V1 （AVABVB）水当B取下放入水中有F浮FA浮FB浮因为B浸没在水中FB浮水VB gA仍漂浮有FA浮GAAVA g所以F浮AVA gBVB g即水V2 g水VB gAVA g因此V2（水VBAVA）水 因为V1V230.003 所以（AVABVB）水（水VBAVA）水0.003 解得VB0.015容器对石块B的支持力FBGBFB浮BVB g水VB g（B水）VB g30N直接推导法例1如图所示，木块A漂浮在容器中的水面上，它的上面放一石块B此时木块A排开水的体积为V1，若将石块B从木块A上取下来放入水中，静止时木块和石块排开水的体积为V2。已知V1V23，木块A的体积为6，石块B的密度为310（取10N），则容器底对石块B的支持力为A、10NB、20NC、30ND、40N当B放在A上时，有F浮GAGB。所以，GBF浮GA（1）当B沉入容器底有F浮FA浮FB浮因为A仍漂浮有FA浮GA即F浮FB浮GAFB浮F浮GA（2）又因为容器对石块B的支持力FBGBFB浮把（1）、（2）代入有FBF浮GA（F浮GA）F浮F浮水V1 g水V2 g水g（V1V2）30N压力差法：根据物体浸在液体中受到的浮力等于物体受到液体向上和向下的压力差 （F浮=F下-F上 F下表示物体下表面受到液体向上的压力，F上表示物体上表面受到液体向下的压力）根据浮力产生的原因，液体对物体下表面向上的压力为F向上，对物体上表面向下的压力为F向下，则物体所受浮力为F浮=F向上-F向下。即浮力等于浸在液体中的物体受到的向上的压力和向下的压力之差。适用：于物体的形状规则、密度均匀、它所受浮力可用液体对物体向上和向下的压力来计算。例1边长为10cm的正方体浸没在水中，物体的上表面与液面平行，上表面受到的压力为14.7N，下表面受到的压力为4.9N，求物体受到的浮力是多少？ 根据压力差法求浮力：物体受到的浮力为F浮=F向上-F向下=14.7N-4.9N=9.8N阿基米德原理： 根据物体浸在液体中受到的浮力等于物体排开液体的重力（F浮=V排液g）浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体所受的重力，用公式表示就是：F浮=G排=液 gV排。液gV排表示液体的密度，g=9.8N/Kg, V排表示物体排开的液体的体积。当物体浸在气体中时，则F浮=气gV排从公式上看物体所受浮力大小只跟液体密度和物体排开液体体积大小有关，与其他无关适用：知道排开液体的重力或体积。例1有一个小石块，放入盛满水的烧杯中，溢出15的水，求小石块在水中所受的浮力？根据阿基米德原理可知 小石块在水中受到的浮力 F浮=G排=15N力的平衡原理：根据物体在液体中平衡时所有向上力的和等于所有向下力的和若物体漂浮或悬浮在液体（或气体）中时，应根据物体所受浮力等于物体的重力（即F浮=G物）来计算。此法也称为平衡法。适用：漂浮或悬浮例1一艘30000N的轮船在海上航行时,受海水的浮力多大?从海上到长江上航行时浮力多大?因为这艘轮船是漂浮，所以轮船所受的浮力F浮=G物=30000N，轮船从海上航行到长江，轮船重力不变，所以所受浮力不变。称重法：根据物体在液体中失去的重力就等于物体在液体中受到浮力（F浮=G空视-G液视 G空视表示物体在空中的重力，G液视表示物体在液体中的重力）用弹簧测力计测出物体的重力G，再将物体进入液体中，读出这时弹簧测力计的示数F，则浮力大小为F浮=G-F。适用：有弹簧秤读数，形状可以不规则的小物体。例1一个重为1N的钩码，挂在弹簧测力计的挂钩上，当钩码完全浸没在水中时弹簧测力计的示数时0.87N时，这个钩码受到水的浮力是多少？钩码受到水的浮力为F浮=G-F=1N-0.87N=0.13N例6例7题型五、比较所受浮力的大小例1两手分别拿着一个小木块和一个大石块，把它们都浸没到水中，同时松开手，小木块上浮，大石块下沉，受到浮力大的是A小木块 B大石块 C一样大 D不能确定例2用质量相等的两块铁块分别打制成形状不同的甲、乙二个容器，分别放入两个相同的装有同样多水的水缸中，都能浮在水面上，且水未溢出，若它们所受的浮力分别为F甲和F乙 ，则F甲_F乙(选填“等于”或“不等于”)例3如图所示，体积相等的三个小球静止在水中，关于它们受到的浮力大小正确是（）A、 FAFBFc B、FAFBFc C、FAFB=Fc D、FAFB=Fc例4例5例6例7例8题型六、物体所受浮力与自身重力有关例1将一小石块和小木块抛入一杯水中，结果发现木块浮在水面上，而石块却沉入水中，就此现象，下列分析正确的是（ ） A.木块受到浮力，石块不受浮力 B.石块沉入水中，所受浮力小于自身的重力C.木块受到的浮力一定大于石块所受的浮力 D.木块浮在水面上，所受浮力大于自身的重力根据物体在水中的状态（漂浮和沉底），可知木块受到的浮力F浮木=G木，石块受到的浮力F浮石F浮石；若G木G石，则F浮木F浮石；若G木F浮石