第4章水與人類

第4節(jié)

水的浮力（浙教版）八年級上第3課時

浮力產生的原因及公式的應用①液體內部向各個方向都有壓強；②同種液體在同一深度的各處、各個方向的壓強大小相等；③隨液體深度的增加，壓強隨之增大。

【復習】1.阿基米德原理及公式。2.液體內部壓強特點?！疽搿扛×κ窃鯓赢a生的？有無浸在液體中的物體不受到浮力的情況呢？

一、浮力產生的原因以浸沒在水中的正方體為例進行探究。

F向左

=

F向右（相同深度所受壓強相等）科學方法：歸納法。

F向前

=

F向后（相同深度所受壓強相等）

F向上

>F向下（下表面更深，所受壓強更大）1.如下圖，根據(jù)浮力產生的原因，橋墩應該做成什么樣的形狀？

【思考與討論】

橋墩深埋在河底，如果橋墩沒有受到浮力的作用，橋會更穩(wěn)固。而橋墩底部沒有水，當橋墩的形狀是上下形狀大小相同的柱體。就不會受到水對橋墩向上的壓力，即橋墩不受到浮力的作用。2.浸沒在水中的以下三種物體均與容器底部密合，這三種物體是否受到浮

力的作用？A物體的側壁受到水對其斜向上的壓力，產生上下表面壓力差，故會受到浮力的作用；B和C均不受浮力的作用。即物體下表面沒有液體（或與底部密合）時，且下表面不小于上表面時，物體不受浮力?！就卣埂咳绻麍D中物體B、C沉到容器底部，與底部不密合，其間有一層很薄的液膜，就能傳遞壓強，底面就有向上的壓力，物體上下表面有了壓力差，物體就會受到浮力?！緦嵺`活動】1.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，發(fā)現(xiàn)有少量水從乒乓球與瓶頸縫隙中流出，但兵乓球沒有上

浮。若用手堵住瓶口，可觀察到乒乓球浮起，這說明浮力是由于液體對于物體上下表面壓力差而產生的?！緦嵺`活動】2.在一只很薄的塑料袋中裝滿水，使袋中的空氣全部排出，用細線把袋口

扎緊，掛在彈簧測力計下。然后將塑料袋緩慢浸沒在水中，觀察彈簧測

力計的示數(shù)如何變化。用阿基米德原理解釋這一實驗現(xiàn)象。

彈簧測力計的示數(shù)先變小，最后為0.因為物體受到的浮力等于物體排開液體受到的重力。隨著塑料袋緩慢浸沒在水中，浮力逐漸增大，因此彈簧測力計的示數(shù)逐漸減小。由于塑料袋很薄，質量忽略不計。當塑料袋浸沒時，浮力等于重力，彈簧測力計的示數(shù)為0.【例1】如圖所示，將玻璃筒兩端蒙上橡皮膜，當玻璃筒水平浸入水中時，觀察到左、右兩個橡皮膜的凹陷程度相同。當玻璃筒在水中豎直放置時，觀察到下面橡皮膜凹陷程度比上面大，該現(xiàn)象表明

。據(jù)此，可分析

產生的原因。【答案】浸沒在液體中的物體，下表面受到的壓力大于上表面受到的壓力

浮力【例2】洗手盆底部的出水口塞著由橡膠制成的水堵頭，洗手盆中裝著一定質量的水，洗手盆側壁A點在水面下，柱狀物體M被完全壓入水中，如圖所示，關于上述情景，下列說法正確的是（

）A．水堵頭可能由于受到水的浮力而上浮B．柱狀物體M受到水施加的力的方向是豎直向上的C．物體M受到重力、水向上的壓力、水向下的壓力、浮力而靜止D．洗手池側壁A點受到水的壓力方向是豎直向下的【答案】B【解析】A．洗手盆底部的出水口塞著橡膠制成的水堵頭，受到水向下的壓力，但水堵頭的下表面沒有水，沒有受到水向上的壓力，所以水堵頭不受浮力，故A錯誤；B．柱狀物體M在水中受到浮力作用，方向是豎直向上的，故B正確；C．物體M受到重力、壓力、浮力而靜止，故C錯誤；D．洗手池側壁A點受到水的壓力方向是與側面垂直，指向側面，故D錯誤。二、利用阿基米德原理公式進行浮力的計算公式：F浮

=G排

=ρ液gV排液

單位：ρ—千克/米3

V—米3

g—牛/千克

F—牛

【例3】小明想知道自己在空氣中受到的浮力大小，通過查找資料得知人體的體積大約是50dm3，空氣的密度大約為1.3kg/m3。則浮力大小最接近的是（

）A．650NB．65NC．6.5ND．0.65N【答案】D【解析】根據(jù)阿基米德原理可得，人體在空氣中受到的浮力大小為：

【例4】彈簧秤下吊著重為14.7N的正方形金屬塊，當它完全浸沒在水中時，彈簧秤的示數(shù)為9.8N，則金屬塊受到的浮力為

；若金屬塊上表面所受水的壓力為19.6N，則金屬塊下表面所受水的壓力為

?！敬鸢浮?.9N；24.5N【解析】金屬塊受到的浮力為

；由于浮力等于液體對物體上、下表面的壓力差，所以金屬塊下表面所受水的壓力為

。

【例5】在抗洪搶險中，某村民自制了一個總體積0.7米3的竹筏，放入河水中時有1/5體積浸入水中。（1）此時竹筏受到的浮力有多大？（2）要使水對竹筏產生4500牛的浮力，竹筏應有多大的體積浸入水中？解：（1）竹筏放在河水中時，排開河水的體積為：V排

=0.7m3/5=0.14m3，

根據(jù)阿基米德原理，可得此時竹筏受到的浮力為：

F浮

=ρ液gV排

=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.14m3=1372N

（2）已知F浮=4500牛，V排

=F浮/ρ液g=4500N/1.0×103kg/m3×9.8N/kg=0.46m3答：（1）竹筏放在水中時受到的浮力為1372N；（2）竹筏應有約0.46m3的體積浸入水中，才能使水對竹筏產生4500N的浮力。

。

【例6】如圖甲為盛水的燒杯，上方有彈簧測力計懸掛的圓柱體，將圓柱體緩慢下降，直至將圓柱體全部浸入水中，整個過程中彈簧測力計示數(shù)

F與圓柱體下降高度

h

變化關系的圖像如圖乙所示，g取10N/g，ρ水

=1.0×103kg/m3，則圓柱體受到的浮力是多少？圓柱體的密度是是多少？【分析】阿基米德原理及應用；密度公式①稱重法測量浮力F浮=G?F示；

②F浮=G排液=ρ液gV排③密度公式ρ=m/V；

④物體浸沒時V物=V排【解】由圖像可知，當h=0時，此時圓柱體處于空氣中，根據(jù)二力平衡條件可知G=F=9N，由圖像可知，h=8cm后，此時圓柱體浸沒在水中，則圓柱體受到的浮力F浮

=G-F=9N-3N=6N；由F浮

=ρ水gV排可得，圓柱體的體積V=V排=F浮/ρ水g=6N/1.0×103kg/103×10N/kg=6×10?4m3圓柱體的質量m=G/g=9N/10N/kg=0.9kg，圓柱體的密度為ρ=m/V=0.9kg/6×10?4m3=1.5×103kg/m3答：圓柱體受到的浮力是6N.圓柱體的密度是1.5×103kg/m3.2.利用原理公式進行計算應注意的幾點：（1）阿基米德原理不僅適用于液體，也適用于氣體，計算浸在氣體中的物體所受浮力的公式為F浮

=G排

=m排

g=ρ氣gV排氣（2）“浸在液體中的物體”包含兩種狀態(tài)：一是物體全部浸入液體里，即物體浸沒在液體里，此時V排=V物；二是物體的一部分浸入液體里，另一部分露在液面以上，此時V物=V排+V露，所以V排<V物

（3）注意單位統(tǒng)一：