10.1浮力（導學案）【學習目標】1.通過實例，體驗感知浮力，認識浮力的方向，形成浮力概念。會用彈簧測力計測量浮力的大小。2.能應用同一直線上二力的合成和二力平衡的知識推理得出彈簧測力計測量浮力大小的原理F浮=G-F拉，通過實驗觀察和演繹推理認識浮力產生的原因，發展科學思維。3.經歷探究浮力的大小與哪些因素有關的實驗過程，培養獲取證據的能力。4.通過研究生活中的浮力現象，培養探索自然界奧秘的好奇心和求知欲，激發探究的熱情，養成實事求是的科學態度。【學習重點】決定浮力大小的因素。【學習難點】會應用控制變量法設計實驗“探究浮力的大小與哪些因素有關”。【自主預習】閱讀教材，完成以下問題：1．浮力：浸在液體（或氣體）中的物體受到豎直向的力，這個力叫作浮力，常用字母F浮表示。2．用“稱重法”測量浮力：物體在液體中所受浮力的大小等于彈簧測力計示數兩次之差，即彈簧測力計的示數：F浮=。3．浮力產生的原因：浸在液體中的物體，上、下表面受到液體的壓力不同，產生的就是浮力，F浮=。4．影響浮力大小的因素：（1）物體在液體中所受浮力的大小，與它浸在液體中的有關，與液體的有關；物體浸在液體中的體積越大，液體的密度越大，浮力就越大。（2）物體在液體中所受的浮力大小與物體的密度、浸沒在液體中的深度（選填“有關”或“無關”）。【合作探究】探究一、浮力1.浮力（1）觀察現象：游船、鴨子能在水面游弋，海洋中巨大的冰山能在水面漂浮。【想一想】是什么力量把它們托起來的？【分析】游船、冰山、鴨子都受到重力的作用，但卻沒有因此而沉入水底，這表明水對它們有一個向上托起的力。（2）浮力：浸在液體中的物體受到向上的力，這個力叫作浮力，常用字母F浮表示。浮力的方向是豎直向上。【想一想】漂浮在水面的物體受到浮力，浸沒在水中的物體也受到浮力嗎?例如，沉入水底的石塊會受到浮力嗎?如果浸沒在水中的物體會受到浮力的話，怎樣測量此時浮力的大小呢?2.稱重法測浮力【實驗】測量浸沒在水中的鋁塊所受的浮力。（1）如圖甲所示，在彈簧測力計下懸掛一個鋁塊，讀出測力計的示數，就是鋁塊所受重力的大小。（2）把鋁塊浸沒在水中，鋁塊靜止時，看看彈簧測力計的示數有什么變化。想一想，為什么示數會有變化，它說明了什么問題?算一算，彈簧測力計的示數變化了多少?（3）改變鋁塊在水中浸沒的深度（圖丙），看看示數是否有變化。【實驗分析】（1）如圖甲所示，測量出物體在空氣中受的重力G=F1=2.3N；（2）如圖乙所示，物體浸在水中時彈簧測力計的拉力F2=1.4N；（3）彈簧測力計的示數減小了，說明浸沒在水中的鋁塊受到了浮力的作用。浮力大小等于彈簧測力計示數之差：F浮=N。【實驗結論】（1）甲、乙中彈簧測力計示數之差，就是浮力的大小，這種測量浮力的方法叫“稱重法”，即：F浮=F1-F2。（2）從實驗步驟2、3（圖乙、丙）可看到，彈簧測力計的示數沒有變化，說明浸沒在水中的鋁塊所受浮力的大小，跟鋁塊所到達的深度。3.運用力的平衡條件求浮力如圖所示，浸沒在水中的鋁塊受到三個力：重力G、彈簧測力計的拉力F拉和浮力F浮。在這三個力的作用下鋁塊處于平衡狀態。把F拉和F浮的合力設為F合，這樣就可以認為鋁塊受F合和G兩個力的作用。因為鋁塊靜止，故所受力為平衡力，即F合=G，又因為F合=F拉+F浮，所以F浮=。【例題1】把一重為10N的鐵塊用細線系在彈簧測力計下浸沒在水中，如圖所示，靜止時彈簧測力計的示數為8N，則鐵塊所受的浮力為（C）A．10N B．7N C．2N D．17N例題1圖例題2圖【例題2】如圖所示是認識浮力的探究實驗。（1）將物體懸掛在彈簧測力計下端，如圖甲實驗所示，物重G=5N；（2）當用手向上托物體時，如圖乙實驗所示，手對物體向上的托力F=N；（3）當物體浸入水中后，如圖丙實驗所示。將丙實驗與甲、乙實驗對照，說明水對物體也有向上的托力，即浮力。水對物體的浮力F浮=N；（4）該實驗是通過（填物理實驗方法）建立起浮力概念的。探究二、決定浮力大小的因素1.猜想浮力的大小與哪些因素有關【提出問題】浮力的大小跟哪些因素有關？【猜想】猜想1：浮力的大小與物體浸在液體中的體積有關。他的根據是：用手把一個空易拉罐壓入水中，易拉罐浸入的體積越大越費力。猜想2：浮力的大小跟液體的密度有關。他的根據是：人在水中會下沉，在死海中卻能漂浮于水面。猜想3：浮力的大小跟固體的密度有關。他的根據是：木塊在水中漂浮，鐵塊在水中下沉。你還有哪些猜想?請說出猜想的根據。把空易拉罐壓入水中在死海中漂浮于水面2.探究浮力的大小與哪些因素有關【實驗思路】由以上猜想，浮力的大小可能與浸在液體中物體的、液體的等因素有關。要探究浮力的大小是否與這些量有關，需要逐次探究，每次探究浮力的大小與其中一個量的關系，其他的量要保持不變。即用到了控制變量法。【實驗過程】（1）探究浮力的大小與物體浸沒的深度的關系①如圖A所示，用彈簧測力計測量出物體的重力；②將物體浸沒在水中，讀出彈簧測力計的示數（如圖B所示）；③改變物體在水中浸沒的深度，讀出彈簧測力計的示數（如圖C與D）。記錄數據，計算浮力：浸沒深度h淺深更深重力G/N1.01.01.0彈簧測力計示數F/N0.40.40.4浮力F浮/N0.60.60.6結論：浮力的大小與物體浸沒液體中的深度（選填“有關”或“無關”）。（2）探究浮力大小與物體浸在液體中的體積的關系①如圖A所示，用彈簧測力計測量出物體的重力；②如圖B所示，把物體小部分體積浸入水中，讀出彈簧測力計的示數；③如圖C所示，增加物體浸在水中的體積，讀出彈簧測力計的示數；④如圖D所示，把物體浸沒水中，讀出彈簧測力計的示數。記錄數據，計算浮力：物體浸在液體中的體積V較小較大浸沒重力G/N2.72.72.7彈簧測力計示數F/N2.22.11.7浮力F浮/N0.50.61.0結論：浮力的大小跟物體浸在液體的有關，同種液體，物體浸在液體的體積越大，浮力越大。（3）探究浮力大小與液體密度的關系=1\*GB3①用彈簧測力計測量出金屬塊A的重力G；②將金屬塊A分別浸沒在水、酒精和鹽水中，讀出彈簧測力計的示數。記錄數據，計算浮力：液體種類水酒精鹽水重力G/N3.43.43.4彈簧測力計示數F/N3.03.22.8浮力F浮/N0.40.20.6結論：浮力的大小跟液體的有關，在浸入液體的體積相同時，液體的密度越大，浮力越大。（4）探究浮力大小與物體密度的關系①用彈簧測力計分別測出體積相等的銅塊、鋁塊的重力；②把銅塊、鋁塊再懸掛在彈簧測力計下端，分別浸沒在水中，觀察并記錄彈簧測力計的示數。記錄數據，計算浮力：固體種類銅塊鋁塊重力G/N9.02.8彈簧測力計示數F/N8.01.8浮力F浮/N1.01.0結論：浮力的大小跟物體的密度（選填“有關”或“無關”），在浸入同種液體的體積相同時，所受浮力相等。（5）探究浮力大小與物體的形狀的關系①如圖（a），用彈簧測力計測出橡皮泥的重力；②如圖（b），將一塊橡皮泥浸沒在水中，讀出彈簧測力計的示數；③如圖（c），將同一塊橡皮泥捏成實心五邊體浸沒在水中，讀出彈簧測力計的示數；④如圖（d），將同一塊橡皮泥捏成實心球體浸沒在水中，讀出彈簧測力計的示數。記錄數據，計算浮力：橡皮泥形狀長方體五邊體球體重力G/N4.84.84.8彈簧測力計示數F/N3.23.23.2浮力F浮/N1.61.61.6結論：浮力的大小跟物體的形狀（選填“有關”或“無關”），在浸入同種液體的體積相同時，所受浮力相等。【實驗結論】影響浮力大小的因素：物體在液體中所受浮力的大小，與它浸在液體中的體積有關，與液體的密度有關；物體浸在液體中的體積越大，液體的密度越大，浮力就越大。【例題3】如圖所示，甲、乙、丙、丁是用同一金屬塊探究浮力大小跟哪些因素有關的實驗。下列分析不正確的是（C）A．圖乙中金屬塊受到的浮力大小為0.6NB．利用甲、乙、丙，可以探究浮力的大小與物體浸在液體中的體積的關系C．利用甲、乙、丙，可以探究浮力的大小與物體浸沒在液體中深度的關系D．利用甲、丙、丁，可以探究浮力的大小與液體密度的關系探究三、浮力產生的原因【想一想】為什么浸在液體中的物體會受到浮力呢？1.分析浮力產生的原因以浸沒在液體中的長方體為例進行探究，該長方體的六個面分別受到液體的壓強（p=pgh）和壓力（F=pS），我們進行對比。（如圖所示）位置前、后兩個面左、右兩個面上、下兩個面深度相等相等上淺下深壓強相等相等上小下大壓力F前、F后是一對平衡力，合力為0F左、F右是一對平衡力，合力為0F1?F2，F差=總結歸納：浸沒在液體中的物體，其上、下表面受到液體對它的不同，這就是浮力產生的原因。浮力的大小：F浮=F2-F12.兩種特殊情況①當物體部分浸入液體中時，如左圖所示，上表面不受液體壓力，則浮力的大小F浮=。②若浸沒在液體中的物體下表面和容器底緊密接觸，如右圖所示，則液體對物體向上的壓力F為，物體將不受浮力的作用，只受向下的壓力。如在水中的橋墩、攔河壩等。【例題5】物理實驗小組的同學利用一只可樂瓶與一只乒乓球做“研究浮力產生原因”的實驗，如圖所示，將一只塑料可樂瓶剪去底部，把一只乒乓球放在瓶內，從上面倒入水，觀察到有少量水從乒乓球與瓶頸縫隙中流出（圖甲），但乒乓球并不上浮，這是因為：______；若用手堵住瓶口（圖乙），可觀察到乒乓球浮起，這是因為______；此實驗說明浮力產生的原因是液體對物體上、下表面產生_____。例題5圖例題6圖【例題6】如圖所示，將兩端扎有繃緊程度相同的橡皮膜的玻璃圓筒浸沒在水中，當玻璃圓筒沿水平方向放置時，水對玻璃圓筒兩端橡皮膜的壓力F向左F向右；當玻璃圓筒沿豎直方向放置時，水對玻璃圓筒兩端橡皮膜的壓力F向上F向下（前兩空選填“大于”“等于”或“小于”）。通過以上實驗可知，浮力產生的原因是液體對物體的上下兩個表面有，若玻璃圓筒沿豎直方向放置時，上端的橡皮膜受到的壓力為6N，下端的橡皮膜受到的壓力為18N，則玻璃圓筒受到的浮力為N。【精講點撥】1.物體在液體中所受的浮力大小，只跟它浸在液體中的體積、液體的密度有關。與物體的密度、物體在水中的深度等因素無關。2.浸沒在液體中的物體，其上、下表面受到液體對它的壓力不同，這就是浮力產生的原因。但是浸在液體中的物體不一定都受到浮力的作用。如物體下表面與容器底部完全緊密接觸，下表面沒有液體，就不會受到向上的壓力，故不受浮力的作用。3.浸在液體中包括“全部浸入”(即浸沒)或“部分浸入”兩種情況。4.探究“浮力的大小跟哪些因素有關”實驗中，主要運用了控制變量法來探究影響浮力的因素，注意要正確判斷“控制不變的量”和“探究量”。【歸納整理】第1節浮力【課堂練習】1．物體A浸入水中前后，彈簧測力計的示數如圖所示，物體浸入水后，受到重力、和力的作用，其中重力為N，浮力為N。第1題圖第2題圖2.“天宮課堂”第一課上，王亞平做了一個有關浮力的實驗。在太空中，乒乓球并沒有像在地面一樣浮在水面，而是停留在了水中，如圖。下列有關該現象的解釋正確的是（）A．乒乓球受到的浮力方向向下B．乒乓球受到的浮力小于重力C．太空中重力消失時，浮力也就消失了D．浮力是由重力產生的3．如圖所示，把一金屬塊掛在彈簧測力計下，金屬塊全部浸沒于水中，彈簧測力計的示數為F，若要使彈簧測力計的示數變小，下列做法可行的是（

）A．往燒杯里加水B．往燒杯里加些食鹽C．往燒杯里加些酒精D．把彈簧測力計向上提一下，但金屬塊不露出水面4．如圖所示，小聰用一個長方體鋁塊探究影響浮力大小的因素。他先后將該鋁塊平放、側放和豎放，使其部分浸入同一杯水中，保證每次水面到達同一標記處，比較彈簧測力計示數大小。該實驗探究的是下列哪個因素對浮力大小的影響（）A．液體的密度 B．物體的密度C．物體排開液體的體積 D．物體浸入液體的深度5．如圖所示，一金屬塊吊在彈簧測力計下端，在空氣中彈簧測力計讀數是27.5N，現將金屬塊浸入水中后，彈簧測力計讀數是21.5N，若金屬塊上表面受到水的壓力為20N，求：（1）金屬塊