初中物理苏科版八年级下册浮力教案设计

这是一份初中物理苏科版八年级下册浮力教案设计，共23页。教案主要包含了知识梳理，易混淆点，探究重点，典例分析，真题操练等内容，欢迎下载使用。
专项十 压强和浮力
4 浮力
【知识梳理】
一、 浮力
1． 浮力：一切浸入液体（气体）的物体都受到液体（气体）对它竖直向上的力叫浮力。
2． 浮力方向：竖直向上，施力物体是液（气）体。
3． 浮力产生的原因（实质）：液（气）体对物体向上的压力大于向下的压力，向上、向下的压力差就是浮力；如图所示。

4． 影响浮力大小的因素：通过实验探究发现（控制变量法）：浮力的大小跟物体浸在液体中的体积和液体的密度有关。物体浸在液体中的体积越大，液体的密度越大，浮力就越大。
二、 阿基米德原理
1． 阿基米德原理：浸入液体里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体的重力。如图所示。
2．
3． 公式表示：；
4． 从公式中可以看出：液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关，而与物体的质量、体积、重力、形状、浸没的深度等均无关。
5． 适用条件：液体（或气体）。
【易混淆点】
一、 浮力
1． 定义：浸在液体或气体里的物体，受到液体或气体向上的托力，这个力叫作浮力。
2． 浮力的施力物体是液体(或气体)，方向是竖直向上。
3． 浮力产生的原因：浸在液体(或气体)中的物体，受到液体(或气体)对物体向上的压力大于向下的压力，向上、向下的压力差即浮力F浮=F上–F下。
4． 注意：若物体下部没有液体则物体不受浮力作用。例如插入河底淤泥中的木桩和已粘在杯底上的铁块都不受水的浮力。浸在气体中的物体也受到气体对它竖直向上的浮力，但一般情况下不考虑气体对物体的浮力。
二、 控制变量法探究浮力大小与哪些因素有关
1． 物体在液体中所受浮力的大小不仅与液体的密度有关；还与物体排开液体的体积有关，而与浸没在液体中的深度无关。
2． 探究F浮与ρ液的关系时，应控制V排不变；
3． 探究F浮与V排的关系时，应控制ρ液相同；
4． 弹簧测力计下挂着一个物体，当物体逐渐浸入水中时，弹簧测力计的示数逐渐减小，物体受到的浮力逐渐增大。
5． 将一个空心的金属球浸没在水中并上浮，随着露出水面的体积逐渐增大时，球所受的浮力将逐渐变小，球所受的重力不变，当球浮在水面静止时，所受浮力和它的重力相等。
三、 浮力的计算
1． 称重法：就是物体在空气中的重与物体在液体中的重的差值等于浮力。
例：弹簧秤下挂一铁块，静止时弹簧秤的示数是4N，将铁块浸入水中时，弹簧秤的示数为3.5N，这时铁块所受的浮力是 N，= 。
解：由题意可知，铁块受到的重力为4N；铁块浸入水中示数是3.5N，铁块所受浮力为：，假设铁块体积为。
所以，。
2． 压力差法：应用求浮力，这是浮力的最基本的原理。
例：某物块浸没在水中时，下表面受到水的压力为2.3N，上表面受到水的压力为1.5N，则该物块受到水的浮力为 牛，方向为 。
解：下表面受到水的压力为2.3N，上表面受到水的压力为1.5N；所以浮力方向向上，大小为：。
3． 公式法：利用阿基米德原理，F浮=G排=m排g=ρ液gV排，普遍适用于计算任何形状物体受到的浮力。
例：将体积是50cm3的物体浸没在水中，它受到的浮力多大？若此物体有一半浸在煤油中，它所受的浮力多大？（ρ煤油=0.8×103kg/m3）g取10N/kg）
解：由公式，得到物体在水中的浮力：
；
在煤油中的浮力为：

4． 受力分析法（漂浮或悬浮条件）：如果物体在液体中处于漂浮或悬浮状态，则物体受重力和浮力作用，且此二力平衡，则。
例：把质量是200g的塑料块放入水中，静止时塑料块有一半露出水面。（g取10N/kg）
求（1）塑料块在水中受到的浮力？（2）塑料块的体积和密度？
解：（1）塑料块受到的重力：，
因为塑料块静止，故它受到的浮力：；
（2）塑料受到的浮力等于它排开水受到的重力，故排开水的体积为：
，
塑料块的体积：，故塑料块的密度：
。
5． 排水量法（也是阿基米德原理）：。
轮船的满载重量，一般是以排水量表示的，即是排开水的质量，船也是浮体，根据浮体平衡条件也得：船受到的总，而排水量kg•g，就是船排开水的重，即是浮力，又是船、货的总重力。
四、 阿基米德原理
探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系。
1． 实验器材：溢水杯、弹簧测力计、金属块、水、小桶。
2． 实验步骤：

①　 如图甲所示，用测力计测出金属块的重力；
②　 如图乙所示，把被测物体浸没在盛满水的溢水杯中，读出这时测力计的示数。同时，用小桶收集物体排开的水；
③　 如图丙所示，测出小桶和物体排开的水所受的总重力；
④　 如图丁所示，测量出小桶所受的重力。
3． 结论
①　 内容：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。
②　 公式：
4． 在应用阿基米德原理时应注意：
①　 “浸在”包含两种情况：一是物体有一部分浸在液体中，此时V排=V浸入V排，即袋内盐水体积大于烧杯中排开的水的体积，所以袋内水面比烧杯中的水面高。
5. 在“探究影响浮力大小因素”的实验中，同学们提出了下列4种猜想：
猜想1：浮力大小与液体的密度有关；
猜想2：浮力大小与物体浸人液体的体积有关；
猜想3：浮力大小与物体的形状有关；
猜想4：浮力大小与物体所受的重力有关。

(1)如图1所示，小明把一个柱状固体挂在弹簧测力计下端，使它浸在液体中的体积逐渐增大，观察到弹簧测力计的示数逐渐减小，此实验说明猜想 是正确的；
(2)如图2所示，小明将同一石块分别浸没在水和盐水中，此实验为了验证猜想 。在实验中，观察到石块浸没在水中静止时弹簧测力计的示数大，则说明石块在水中受到的浮力 (选填“大”或“小”)；
(3)为了验证猜想3，他找来薄铁片，烧杯和水进行实验，实验步骤如下：
步骤一：将铁片放入盛水的烧杯中，铁片下沉至杯底；步骤二：将铁片弯成“碗状”再放入水中，它漂浮在水面上。
①通过分析可知，第一次铁片受到的浮力 (选填“大于”“等于”或“小于”)第二次铁片受到的浮力；
②小明得出：物体受到的浮力与其形状有关，小明得出错误结论的原因是： ；
(4)为了验证猜想4，小明将重力相同而体积不同的铁块和铝块浸没在水中，观察到所受浮力大小不相等，由此得出结论：浮力的大小与物体的重力无关，请指出他的实验方法的错误：① ；② ；
(5)如图3所示，将装置放在电子秤上，把浸没的物体缓慢下沉(物体未碰到烧杯底部)，电子秤的示数 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】2；1；大；小于；没有控制排开液体体积相同；没有控制物体浸入水中的体积相同；没有改变物体重力的大小；不变
【解析】
(1)[1]如图甲所示，把一个柱状固体挂在弹簧测力计下，使它浸在液体中的体积逐渐增大，观察到弹簧测力计的读数逐渐变小，根据称量法测浮力知道，固体受到的浮力逐渐增大，此实验说明：物体受到的浮力与物体排开液体的体积有关，此实验说明了猜想2是正确的。
(2)[2]由图乙、丙所示实验知道，将同一块石头浸没在水和盐水中，石块排开液体的体积相同而液体密度不同，可以探究浮力与液体密度的关系，此实验可以验证猜想1。
[3]物体浸入液体时受到的浮力F浮＝G﹣F
物体的重力G一定，测力计示数F越小，物体受到的浮力F浮越大；在图2所示实验中，观察到石块浸没在盐水中静止时弹簧测力计的示数小，则说明石块在盐水中所受浮力大。
(3)①[4]质量相同的物体在水中漂浮时，浮力等于重力；在水中下沉时，浮力小于重力；所以第一次受到的浮力要小于第二次受到的浮力。
②[5]铁片的形状发生变化时，放入水中后，其排开的水的体积也会发生变化，所以他只关注了铁片形状的改变，忽视了铁片排开的水的体积对浮力大小的影响。
(4)[6][7]要想探究浮力大小是否与物体的重力有关，需要控制物体排开液体的体积相同、液体的密度相同而物体的重力不同，所以选用体积相同的铁块和铝块，将它们浸没在水中，比较浮力的大小；所以他的实验方法的错误是：①没有控制物体浸入水中的体积相同；②没有改变物体重力的大小。
(5)[8]电子秤的示数与整个装置的质量及物体所受拉力大小有关，把浸没的物体缓慢下沉的过程之中，受力情况没有发生变化，所以电子秤的示数不变。
6. (2020·湖南湘潭市)某型号声呐，质量为。其内部有两个完全相同的空腔，声呐每个空腔的侧上方都用轻薄易腐蚀材料制成的密封盖密封，密封盖质量和体积均不计，当密封盖浸泡在海水中，将逐渐被海水腐蚀，海水进入空腔导致声呐逐渐下沉。某次公海军事演习，反潜飞机向海中投入该声呐，声呐在海中静止后露出整个体积的。此时上下空腔均没有海水进入，如图甲所示；24小时后，声呐没入海中处于悬浮状态，声呐下空腔充满海水而上空腔没有海水进入，如图乙所示；再经过24小时后，声时沉入海底，上下空腔均充满海水，如图丙所示。(已知)，
(1)图甲中，声呐所受浮力为__N；
(2)声呐整个体积为__m3；
(3)当声呐底部位于海面下深度时(未沉入海底)，所受海水的压强为__Pa；
(4)每个空腔的体积为多少m3？

【答案】66
【解析】
(1)[1]图甲中，声呐在海中静止后处于漂浮状态，根据漂浮条件可知浮力

(2)[2]根据可得图甲中，声呐浸没在水中的体积

已知声呐在海中静止后露出整个体积的，则声呐整个体积

(3)[3]当声呐底部位于海面下100m深度时所受的海水压强

(4)[4]图乙中，声呐受到的浮力

根据悬浮条件可知

声呐下空腔力的海水重力

根据可知一个空腔的容积