初中物理浮力大小的判断.doc

浮力（一）Warm up大约在殷商时期，我们的祖先就开始认识和应用浮力了，是世界上应用浮力最早的国家之一。当时是利用较大的独木，从中间挖成槽形，放在江河的水中漂流，称为独木舟。人们利用它来载人和装运收获的猎物。后来又发展到用木板做成船体，在江河中代替独木舟航行。随着生产和技术的发展，以后各个朝代对船的形状和结构又进行了多次改进，使木船不仅能在内河、湖泊中航行，还制造了能适用于大海、大洋中航行的大型船舶。明朝时的郑和出使西洋用的大型“宝船”船队，其船体在结构上合理、精致、美观，都达到了古代造船工艺史上的颠峰。这一伟大的成果，是古代造船史上非常光辉的业绩，是我们祖先对世界航海事业作出的伟大贡献。浮桥是我国古代历史上应用浮力的伟大奇迹，在公元前8世纪周朝时就得到了广泛的应用。在以后的年代，发展到不仅可以在小河上架起浮桥，而且像黄河这样的大河上也架起了浮桥。相传在11世纪初，在蒲州附近潼关以北的黄河上曾架起一座很大的浮桥，浮桥的缆绳用8只铁牛系住，这些铁牛立于两岸，每只铁牛重数万斤。后来由于洪水泛滥，浮桥被冲垮，铁牛也沉入河中。如何把铁牛打捞起来，在当时的条件下，是比较困难的。和尚怀丙派人潜入水中，用铁索把铁牛和两只装满泥土的大船系在一起，然后再把船中的泥土除去，利用大船所受的浮力，把铁牛拉上来。利用物体的沉浮原理估测液体的密度，在我国的宋、元时代已经开始。根据有关文献记载，密度的测定主要是和古代的制盐业密切联系的，即由于估测盐水的需要，发展了液体密度的测量技术，为晒盐业提供了条件。11世纪，姚宽在台州做官时，为了检查盐商是否舞弊，他首创了一种简单的估测盐水密度的方法。选用体积大体相同，而质量不同的莲子十粒，当把莲子放在盐水中时，如果这些浮沉子莲子有5粒以上浮起，说明盐水是最浓的；如果有三四粒莲子浮起，说明此盐水是浓盐水；如果不足3粒莲子浮起，说明此盐水是稀盐水。到了元代，经进一步改进，制造了便于携带的简单装置。取四个莲子，分别用四种不同浓度的盐水浸泡，放在一个竹筒内，便成为简单的测定盐水浓度的装置。如果要测某种盐水的浓度，只要把待测盐水的一小部分装入筒内，观察各类莲子浮起的情况，便可以估测盐水的浓度。到了明代，测定盐水浓度的方法进一步简化，选一粒轻重合适的莲子，放在竹筒内，当把待测的盐水放入竹筒中时，如果莲子浮在水面上成横倒形，则盐水最浓；如果成垂直形，则盐水次浓；如果莲子沉而下浮，则盐水不浓。我国古代这种简单估测盐水浓度的方法，与现代密度计的原理相似，这说明我国古代对浮力的研究与应用已经相当深入了。知识点1、密度物质单位体积的质量叫做该种物质的密度，国际单位是kg/m3。要明确：密度表示了物质本身的一种特性。2、压力和压强垂直作用在物体表面并指向表面的力叫做压力。物体单位面积上受到的压力叫做压强，国际单位是帕，即N/m。3、液体内部的压强液体内部存在着向各个方向的压强，而且在同一深度处，各个方向上的压强相等。在同种液体内部，深度越大，该处压强也越大；在不同液体内部同一深度处，密度大的液体产生的压强大。4、浮力浸在液体或气体中的物体会受到液体或气体向上的托力，这个托力就是浮力。方向是竖直向上。浸在液体中的物体无论是全部浸没还是部分浸入，无论是上浮还是下沉，无论是漂浮还是沉底，都要受到液体对物体的浮力作用。5、探究浮力产生的原因上、下表面的压力不同，产生压力差，这个压力差就是浮力产生的原因。6、浮力的测量称重法测浮力。先用弹簧测力计测出金属块在空气中的重力G，再用弹簧测力计提着金属块，把金属块浸没在水中，读出弹簧测力计的示数F，弹簧测力计两次的示数之差就是浸在液体中的物体受到的浮力大小，即F浮=G F。7、阿基米德原理关于阿基米德定律的发现，流传着一个有趣的故事。相传叙拉古国王亥厄洛用黄金请工匠做了一顶非常精致、漂亮的王冠，但是他怀疑工匠用银子偷换了部分黄金。于是要阿基米德在不损坏王冠的前提下，查验王冠是否是纯金制成的。阿基米德整天捧着王冠苦苦思索，总是不得要领。但是他并不气馁，继续研究。一次，阿基米德洗澡，他跨入盛满着水的浴桶，随着身子浸入浴桶，一方面感到水对身子有一股向上的托力，另一方面一部分水从桶边溢出。阿基米德发现这个现象，立刻领悟到可以用测定固体在水中排水量的办法来测定该固体的比重。这时，阿基米德异常兴奋，忘了自己是裸露着身子，从浴桶中一跃而起，奔了出去，狂呼“攸勒加，攸勒加”（意思是我找到了）。阿基米德继续做实验，拿一块黄金和一块重量与之相等的白银，由于比重不同，两者体积就不同。如把两者分别放入盛满水的容器中，则银块排出的水比金块多得多。于是阿基米德来到王宫，把王冠和同等重量的纯金块放进盛满水的容器里，分别测出它们排出的水量，一比较，问题就解决了。根据各种历史记载，我们不必花精力去追究工匠是否偷盗了黄金，但是从这个实验中却得出了一个重要的物理定律，即阿基米德定律。阿基米德在论浮体中表述了这一定律的重要内容：放在水中的物体所失去的重量，等于其排开的水的重量。男同学就多说点，女生就讲有这个故事就好了。当物体全部或部分浸在液体中时，它会受到向上的浮力，浮力的大小等于它所排开这部分液体所受的重力大小。F排=G排F浮=液gV排8、物体浮沉条件如果浮力大于重力，物体上浮；如果浮力小于重力，物体下沉；如果浮力等于重力，物体悬浮。 物体上浮、下沉是运动过程，在此过程中受非平衡力作用，下沉的结果是物体沉到液体底部，上浮的结果是物体浮出液面；漂浮于悬浮的共同特点都是浮力等于重力，在平衡力作用下，静止不动，但漂浮时物体在液面的平衡状态，物体的一部分进入液体中，悬浮是物体浸没在液体内部的平衡状态，整个物体浸没在液体中。上浮 F浮G V排=V物 液物漂浮 F浮=G V排物悬浮 F浮=G V排=V物 液=物下沉 F浮G V排=V物 液G，则物体一定漂浮在水面，所以F浮=G=12N拓展题浮力大小的比较：同种液体中比较浮力的大小1、一空心金属球的重力为5N，体积为600cm3，把它浸没在水中，放开手后，金属球将 （ ）A、沉入水中 B、上浮直至漂浮在水面C、悬浮在水中 D、无法判断金属球的运动状态物体在液体中的浮沉取决于它所受的浮力与重力的大小关系。F浮=水gV排=5.88N，因为G=5N，F浮G，所以物体将上浮，漂浮在水面。判断物体的浮沉，也可以通过比较物体的密度和液体的密度大小。如果物体密度液体密度，物体下沉；物体密度等于液体密度，物体悬浮在液体中任意位置；物体密度液体密度，物体将上浮，漂浮在水面上。物=G/gV=0.85103kg/m3,小于液体密度，所以上浮至漂浮在水面。对于浸没在液体中的物体在液体中的运动状态，根据题目所给条件，既可以通过比较浮力与重力的大小关系判断，也可以根据物体的密度和液体的密度的大小关系来判断，而且后者往往更加简介方便。2、体积相同，材料不同的甲、乙、丙三个小球放入盛有某种液体的容器中，（1）静止后状态如图所示，且丙球对容器底部有压力，设三个小球受到的浮力分别为F甲、F乙、F丙，则它们所受的浮力相比为F甲_F乙_F丙；（2）设三个小球的密度分别为甲、乙、丙，则三个小球的密度相比甲_乙_丙。 =； F浮=液gV排可知，液相同，V排甲V排乙=V排丙，所以F甲F乙=F丙根据物体的浮沉条件可知：甲球漂浮：F甲=G甲乙球悬浮：F乙=G乙丙球沉底：F丙G丙所以G甲G乙G丙，=m/V=G/Vg，因为V甲=V乙=V丙，且G甲G乙G丙，所以甲乙丙。、不同种液体中比较浮力的大小3、把三个体积相同的实心铁球分别放入煤油、水、水银中，静止后，受到的浮力最大是在_液体中的铁球，受到浮力最小的是在_液体中的铁球。水银；煤油对于铁球在煤油、水中浮力大小的比较，V排相同，根据阿基米德原理只要比较液体的密度的大小。而对于铁球在水银中浮力大小的比较，由于V排大小无法确定，而液体密度大小也不同，但物体重力相同，可根据物体浮沉条件F浮和G物的大小关系来比较浮力。先根据浮沉条件，可判断铁球在煤油、水中沉底，而在水银中漂浮。铁球浸没在煤油、水中：在V排相等的情况下，根据F浮=液gV排，因为水的密度大于煤油的密度，所以水的浮力大于煤油的浮力。根据浮沉条件，球在煤油、水中沉底F水F煤油F水F煤油。比较浸在不同液体中的物体所受浮力的大小，通常比较影响浮力的两个因素，即液体密度和物体排开水的体积。也可根据浮沉条件F浮与G物的关系比较浮力。4、一个物体放入盛满酒精的容器中，静止后溢出了0.8N的酒精，若把该物体放入盛水容器中，静止后，则物体在水中所受的浮力，不可能的是（ ）A、0.8N B、0.9N C、1N D、1.2N常规解法：若该物体在酒精中漂浮或悬浮，在水中一定漂浮，则F浮=G物=0.8N。 若该物体在酒精中沉底，则在水中可能漂浮或悬浮或沉底，那么在水中F浮大于F酒精，即F浮大于0.8N。设该物体在酒精中沉底，则：V物=V排=F浮/液g=0.10210-3m3该物体在水中可能漂浮或悬浮或沉底。根据F浮=液gV排，同种液体中物体所受浮力随V排的增大而增大，悬浮或沉底V排=V物，因而所受浮力最大。F浮=液gV排=1N。所以在水中所受的浮力不可能大于1N。所以选择D。巧妙点悟：假设物体在水和酒精中均沉底，V排=V物，则V排相等，根据F浮=液gV排可知物体在谁和酒精中所受的浮力与液体的密度成正比，即点悟：浮力大小的比较方法1、 对物体进行浮沉条件分析2、 判断V排的大小3、 V排可知得情况，由F浮=液gV排来比较浮力；V排不可知的情况，根据物体的浮沉条件F浮与G物的关系比较浮力。拓展训练5、一个很薄的塑料袋中装满了水，挂在弹簧测力计下，把塑料袋浸没在水中（忽略塑料袋重力），则弹簧测力计的示数 （ ）A、等于零B、小于袋中水在空气中的称重C、等于袋中水在空气中的称重D、大于袋中水在空气中的称重从浮力产生的原因入手，塑料袋上下表面无压力差。推广：挂一个薄铁片，一根很细的针呢？6、一艘潜水艇保持深度不变从海里潜行到河里，则该潜水艇受到的（ ）A、重力不变，浮力不变 B、重力增加，浮力减小C、重力增加，浮力增加 D、重力减小，浮力减小首先要明确，在两种