第十章 第一节 浮力 教学设计.doc

第十章 第一节 浮力 教学设计本章教学目标本章知识点及应用比较复杂，特别是有关浮力的综合题因为涉及的知识点较多，比较难.因此必须落实基础知识，并熟练掌握和运用受力分析及质量、密度和压强等知识，才不致于在千变万化的题型中束手无策.1.知道一切浸入液体和气体中的物体，都受到液体或气体对它竖直向上的浮力.2.理解物体的浮沉条件和浮在液面的条件.3.理解浮力产生的原因.4.记住阿基米德原理.5.理解并会应用阿基米德原理，计算物体在液体或气体中受到的浮力大小. 6.理解轮船、潜水艇、气球和飞艇的原理.核心知识一、浮力的产生：浸在液体中的物体受到液体向上托起的力叫做浮力。当一个正立方体浸在液体中处于某一位置A时，如图1所求，由于上，下两表面的深度不同，所受液体的压强不同，下表面受到的向上的压强大于上表面受到的向下的压强，从而使物体受到向上的压力大于向下的压力，这两个压力的差就是液体对物体的浮力。物体处于位置B，则浮力就是物体受到的向上的压力。浮力既是压力差。二、阿基米德原理1、文字表述浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。2、数学表达式3、几点说明（1）本定律包含三点内容：浮力的施力者和受力者；浮力的方向；浮力的大小。（2）物体所受的浮力的大小只与物体排开液体的体积及液体的密度有关，而与物体浸在液体中的深度、物体的质量、密度及物体的形状均无关。（3）适用范围：本定律对于物体在液体或气体中都适用。三、计算浮力的方法：1、根据浮力产生的原因计算如果上下表面都与水面相平行的规则物体，且知道它的上、下表面在液体内的深度、上、下表面的面积及液体的密度，便可根据深度计算压强，再算出上、下压力差，即浮力来。2、应用阿基米德原理计算这是计算浮力的最基本的方法，只要 和 已知，或者可以由其他条件求得，即可利用 进行计算。3、利用平衡条件计算浮力（1）当物体处于漂浮或悬浮状态，只受重力和浮力， 。如果知道重力或根据其它条件求出重力，即可求出浮力。（2）当物体在三个力的作用下处于平衡状态时，也可以利用三个力的关系求出浮力，例如，挂在弹簧秤上的物体浸入液体中时， （ 为物体浸在液体中时弹簧秤的示数）。又如，漂浮在液体表面的物体，下面还挂着另一个物体，则物体受到的浮力 ，只要知道 和由其它条件得到另一物对它的拉力 ，即可求出浮力。四、物体的浮沉条件1、物体浮沉条件的分析与表达讨论物体的浮沉问题的前提有二。一是物体浸没在液体中，二是物体只在重力和浮力作用下。与 的关系 与 的关系 现象 上浮物体浮沉条件的表达式中物的密度是指平均密度。浸没在液体中的物体，若受力不平衡，合力不等于零，则物体的运动状态将发生改变，下沉的物体下沉到底时，将受到底部的支承力的作用，当三力平衡即 时，物体静止于液体底部；上浮的物体上升至液面，部分体积露出时， 逐渐减小，直至 时，物体将漂浮于液面，处于平衡状态。2、漂浮与悬浮的比较漂浮与悬浮的共同点：二者都是平衡状态 。漂浮与悬浮的不同点：漂浮物体的 ， ，是浮物体的， 。五、阿基米德原理及物体浮沉条件的应用1、船船属于漂浮物体， 。轮船的排水量是轮船满载时排开水的质量。根据轮船的排水量，即可求出轮船受到的浮力。2、潜水艇、气球、飞艇潜水艇、气球、飞艇共同一处是可以上浮、下沉、悬浮，不同之处只是控制的方法不同。潜水艇是利用改变自重，实现它的上浮和下潜。气球和飞艇的升空和下降，主要是靠改变它们所受浮力来实现的。典型例题 例1、有两个质量相同的实心小球A和B，它们的密度之比是2:3，将它们都浸入水中，静止时两球所受的浮力这比是6:5，若把小球B浸没在密度为1.2103千克/米3的液体中，它将处于什么状态？ 解析：题目中没有明确告诉A、B两球所处的状态。所以此题必须先付论出两球各处于什么状态。设A球的质量为mA，体积为VA；B球的质量为mB，体积为VB。两球可能处的状态为：两球都漂浮两球都悬浮两球都沉底一球漂浮，一球悬浮一球悬浮，一球沉底一球漂浮，一球沉底当两球处于、三种状态时，所受浮力都等于球的重力，即F浮A=mAg，F浮=mBg，这与已知条件F浮A:F浮B=6:5相矛盾。所以两球不能处于、三种状态。当两球处于、状态时，球排开水的体积等于球的体积，即v排水=v水，v排B=vB，即F浮A=r水v排Ag=r水v水g，F浮=r水v排Bg=r水vBg，因为VA:VB=(mA/rA):(mB/rB)=(1/rA):(1/rB)=3:2，所以F浮A:F浮B=r水v水g:r水vBg，因为VA:VB=3:2，这与已知条件F浮A:F浮B=6:5相矛盾，可见两球也不能于、两种状态。通过上面分析可知两球中一个球漂浮，一个球沉在容器底部，由已知条件rA:rB=2:3，可以得出rArB，所以A球静止时处于漂浮状态，B球静止时沉在容器底部。因为A球漂浮，F浮A=GA，即r水gv排A=rAvAg，在式中由于不能确定vA与v排A之间的关系，可用F浮A:F浮B=r水v排Ag:P水v排Bg=v排A:v排B=6/5，可将v排A=v排B和vA=vB代入上式，可得出r水v排Bg=rAvBg解得rA=0.8103kg/m3，代入rA/rB=2/3得rB=1.2103kg/m3。当把实心小球B浸没在r液=1.2103kg/m3的液体中时，因为rB=r液，小球B在液体中悬浮。例2、圆柱形容器内装水，水对底部压强为1960帕，现放进一木块，木块静止时其体积的3/5露出，而水未从容器内溢出，此时水对容器底部压强增大到2940帕，已知容器底面积为100厘米2，求木块所受浮力和木块密度。分析：这是一道浮力与液体内部压强相结合的综合性题目，根据题意可知，水对容器底部增大的压力（F）应等于木块的重，而木块漂浮水中。因二力平衡可知F浮=G木=F=PS。解：漂浮F浮=G木=F=PS=(2940帕1960帕)100106米3=9.8牛。又F浮=水gV排V排= V排=VV露=（1 ）VV木= V排=2.5103米3或者：G木=F浮木gV木=水g V木木= 水=0.4103