2021学年五、学生实验：探究——影响浮力大小因素评课ppt课件

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相传2000年前，罗马帝国的远征军来到了死海附近，击溃了这里的土著人，并抓获了一群俘虏，统帅命令士兵把俘虏们投进死海。奇怪的是，这些俘虏竟然没有沉下去，而是个个都浮在水面之上，统帅以为这是神灵在保佑他们，就把俘虏释放了。
为什么淹不死他们？是神在保护他们吗？
万吨巨轮在水中为什么不下沉？
热气球为什么能腾空而起？
此时弹簧测力计的示数等于石块所受的重力。
弹簧测力计的示数变小。
将石块浸没在水中时，弹簧测力计的示数变小，说明此时存在一个向上托的力，这个力的施力物体是水。用其他液体做实验时也可以得到同样的结论。
浸在液体或气体中的物体会受到液体或气体对它向上托的力。
定义：浸在液体或气体中的物体受到液体或气体对它向上托的力，这个力叫作浮力。
施力物体：气体或液体。
受力物体：浸在液体或气体中的物体。
测量铝块浸没在水中所受的浮力
用弹簧测力计测出铝块的重力G，读出示数（如图甲）。
接着把铝块浸没在水中，读出拉力的示数F，看看示数有什么变化（如图乙）。
从以上实验可以看到，铝块浸入水中时，弹簧测力计的示数变小了，这说明浸入水中的铝块受到了浮力的作用。弹簧测力计示数减小的值，就是浮力的大小。
即F浮=G－F，方向竖直向上。
如图的长方体浸没在液体中
其左、右侧面和前、后侧面在液体中所处的高度相同，所受液体的压力互相平衡。
其上、下表面在液体中所处的高度不同（h2>h1），下表面受到的压力大于上表面（F2>F1）。
F浮=F2－F1
浮力的实质是浸在液体里的物体上、下表面受到的压力不同。
如图所示，在盆中放一个装满水的塑料桶，用手把空的矿泉水瓶按入水中。随着按入深度的增加，溢出的水也增加了，感觉要用更大的力才能把矿泉水瓶按下去。这是为什么呢？有的同学认为是矿泉水瓶所受浮力增大的原因。
浮力的大小与哪些因素有关呢？
二、探究浮力的大小与哪些因素有关
猜想1：浮力与液体密度的关系；猜想2：浮力与深度的关系；猜想3：浮力与物体浸在液体中的体积关系；猜想4：浮力与物体密度的关系；猜想5：浮力与物体形状的关系。……
猜想浮力大小和哪些因素有关
将同一物体分别浸没到水和盐水中，观察弹簧测力计示数的变化。
说明物体受到的浮力与液体的密度有关。
将同一物体浸没在同种液体的不同深度，观察弹簧测力计示数的变化。
物体受到的浮力大小与浸没的深度无关。
说明物体受到的浮力与物体浸在液体中体积有关。
将同一物块第一次部分浸入水中，第二次全部浸入水中，观察弹簧测力计示数的变化。
将体积相同的不同物体浸没在相同的液体中，观察弹簧测力计示数的变化。
说明物体受到的浮力与物体密度无关。
上面的实验表明，物体在液体中所受浮力的大小，跟它浸在液体中的体积有关、跟液体的密度有关。物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大，浮力越大。
　　两千多年以前，希腊学者阿基米德为了鉴定金王冠是否是纯金的，要测量王冠的体积，冥思苦想了很久都没有结果。一天，他跨进盛满水的浴缸洗澡时，看见浴缸里的水向外溢，他忽然想到： 物体浸在液体中的体积，不就是物体排开液体的体积吗？
把装满水的烧杯放在盘子里，再把空的饮料罐按入水中，在手感受到浮力的同时，会看到排开的水溢至盘中。
饮料罐受到的浮力与排开的水之间有什么关联？
三、探究浮力的大小与排开液体的关系
G排 = m排 g = ρ液 gV排
由上面公式可知：饮料罐受到的浮力与排开的水受的重力有关联。
它们之间有没有定量关系呢？
如图所示，先用弹簧测力计分别测出石块和空杯所受的重力。
如图所示，把石块浸没在水面恰好与溢口相平的溢杯中，用空杯接从溢杯里被石块排开的水，读出此时弹簧测力计的示数。
如图所示，用弹簧测力计测出接了水后杯子和水的总重。
将实验所收集的数据记录在下表中。
比较测得的浮力与排开的水所受重力的大小，你发现了什么？
比较F浮和G排可以看出F浮=G排，即小石块受到的水的浮力大小等于它排开的水所受的重力大小。
1．内容：浸入液体中的物体所受浮力的大小等于物体排开的液体所受重力的大小。
2．数学表达式：F浮=G排
3．用于计算的导出式： F浮= G排= m排g= ρ液gV排
4．适用范围：液体和气体
1.浮力的大小与液体的密度大小、排开液体的体积大小有关，即：
其中F浮表示物体所受的浮力、 ρ液表示液体的密度、 V排表示物体排开液体的体积。
2.同一物体浸没在不同的液体中时，由于液体的密度不同，所受的浮力也不同。
根据公式 F浮=ρ液g V排，浸没时， V排 = V物，当ρ液不同时，浮力也随之变化。
阿基米德定律公式中 F浮=G排= ρ液V排g
※ρ液指的是液体的密度；
※ V排不一定等于V物，只有在物体完全浸没时V排才等于V物。
※浮力的大小只与ρ液、V排有关（即物体排开的液体受到的重力有关） ，浮力大小与物体的形状、密度，浸没在液体中的深度及物体在液体中是否运动等因素无关。
液体密度、浸在液体中的体积
物体浸在液体中的体积=物体排开液体的体积
浮力的大小=它排开的液体所受的重力
F浮=G排=ρ液 gV排
1.体积相同的铁块和铝块放入水中后都会沉入水底，它们受到的浮力一样大吗？为什么？如果将铁块放入煤油中，将铝块放入水中，谁受到的浮力大？为什么？
解：它们受到的浮力一样大，根据阿基米德原理可知
F浮= G排= m排g= ρ液gV排
两金属块浸没在同一种液体中，ρ液一定，V排=V物，而铁块与铝块体积相同，故浮力F浮一样大；
如果将铁块放入煤油中与铝块放入水中比较，铝块受到的浮力大，因为ρ水>ρ煤油，V排=V物，铁块与铝块排开液体的体积V排相同，由F浮=ρ液gV排，水中的铝块受到的浮力大。
2.某同学用弹簧测力计、量筒、水和石块做测定浮力的实验，如图所示。请你根据图中情景，分析、比较这些数据能说明什么问题。
解：石块受到的浮力为:
F浮=G-F拉=2.0N-1.0N=1.0N
G排=m排g=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×100×10-6m3=1.0N
分析、比较上述数据，说明石块受到的浮力等于它排开的水所受的重力。
3.物体浸没在液体中，在不同深度处受到的浮力是否相等？为什么？设计一个实验来检验你的想法是否正确。
解：相等，因为根据阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排，浸没时V排=V物，又因为浸没在同一种液体中故物体所受浮力不变。
4.把一个实心金属球放入盛满酒精的水杯中，金属球沉入杯底，从杯中溢出8g酒精。已知酒精的密度ρ酒精=0.8×103kg/m3，g=10N/kg。(1)金属球在酒精中所受的浮力是多少？(2)若将该金属球放入盛满水的杯中，它仍将沉入杯底。求从杯中溢出水的质量。