模块一 浮力基础
1.定义:液体或气体对浸在其中的物体有一个向上托的力,这个力我们称为浮力。
2.方向:竖直向上。
3.产生原因:
浸在液体中的物体上下表面有压力差
F浮=F向上-F向下。
如图悬浮,公式推导:
F浮=F向上-F向下=p向上S-p向下S
=ρgh1S-ρgh2S=ρgS(h1-h2)
=ρgSh物=ρgV物
模块二 阿基米德原理
1.实验:阿基米德原理实验
① ② ③ ④
2.内容:浸在液体(或气体)中的物体受到向上的浮力,浮力大小等于物体排开液体(或气体)所受的重力。
3.公式:F浮=G排液=ρ液gV排
模块三 物体沉浮条件
1.前提条件:物体浸在液体中且只受到浮力和重力(沉底除外)。
2.沉浮条件:下列为实心物体
上浮 | 下沉 | 悬浮 | 漂浮 | 沉底 |
F >G | F <G | F =G | F =G | F N =G |
ρ <ρ | ρ >ρ | ρ =ρ ,V =V | ρ <ρ , V <V | ρ >ρ ,V =V |
动态,运动状态不断改变,受力不平衡 | 动态,运动状态不断改变,受力不平衡 | 静态,受力平衡,可以停留液体任意深度 | 静态,受力平衡,这是上浮的最终状态。 | 静态,受力平衡,这是下沉的最终状态。 |
3.液体中浮力大小的总结:
(1)同种液体中,物体浸入液体体积越大,浮力越大,与浸入液体深度无关。
(2)同种液体中,同样都是浸没的质量相等物体,密度越小的浮力越大,密度大的浮力反而小。
(3)不同液体中,物体浸入相同的体积,密度大液体的浮力大。
(4)不同液体中,若同一个物体都是漂浮状态,则重力不变浮力大小也相同。
模块四 应用
1.密度计:(1)测量液体密度的工具,它是根据物体漂浮在液面条件的原理制成的。它是一根上部管下部的标有刻度、形状特殊的玻璃管,玻璃管下部的玻璃泡内装入小铅丸或汞。
(2)刻度特点:没有零刻度,刻度不均匀,刻度上小下大,上疏下密。
(3)增加密度精确度的方法:选用管径更细的玻璃管制作密度计
2.浮力的应用
(1)轮船:用钢板制成的轮船,由于船体中间很大部分是空的,
可以排开更多的水,从而能漂浮在水面上。F浮=G.若是轮船从长
江驶入大海,海水密度比淡水大,ρ液变大,所以V排变小,
船会上浮一些。
(2)潜水艇:通过改变自身重力改变在水中的状态。当水舱充
满水时,潜艇受到的重力大于浮力,潜艇下沉。当用压缩空气
将水舱里的水排出一部分,潜艇受到的重力小于浮力时,潜艇
上浮。当水舱里留有适量的水,潜艇受到的重力等于浮力时,
潜艇就会停留在水面下任何深度。
(3)鱼:通过改变自身体积改变在水中的状态
3.橡皮泥模型浮力秤的制作及其原理探究
4.悬浮问题(下图中的四个位置哪些可能是悬浮状态?)
模块五 浮力计算总结
1.原则:对于复杂情况,我们一般先进行受力分析,判断物体在液体中的状态,然后再选择合适的公式计算.
2.浮力计算的四种方法:
3.不受浮力的情况
4.浮力的5大推论
推论一:相同容器中的同种液体,无论是否有物体漂浮或悬浮,若液面高度相等,总重相同。
推论二:相同容器中的同种液体,无论是否有物体漂浮或悬浮,若液面高度相等,压强相同。
推论三:水面上漂浮的冰块熔化后,水面高度不变。若是盐水中冰熔化水面升高。
推论四:当液体中漂浮着的密度大于液体的物体下沉后,液体高度下降。
推论五:漂浮在液体中的均匀物体,浸入液体的体积占总体积的几分之几,物体密度就是液体密度的几分之几。