大学物理化学授课课件第18讲浮力(本科专业).ppt

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1、第18讲浮力,浮力及产生原因,1定义：浸在_ _(或_ _)里的物体受到液体(或气体)_ _的_ _，这个托力叫做浮力。2方向：_ _。3施力物体：_ _(或_ _)。4单位：牛(N)。5产生原因：物体上下表面受到的液体的_ _，浮力是液体对物体的压力的合力。,液体,气体,竖直向上,托力,竖直向上,液体,气体,压力差,例1.以下情景中没有受到浮力的物体是(),【解析】根据浮力的产生需要施力物体，太空中没有空气，故太空中运行的“天宫一号”不受到浮力。,A,例2.一轻质弹簧的下端固定在容器底部，上端放一实心小铁球(不连接)，如图所示，向容器中缓慢倒入水，使小球完全浸没且静止在水中，此时小球受到的力

2、有(),A重力、浮力、弹力和压力B重力和浮力C重力、浮力和拉力D重力、浮力和弹力【解析】实心小铁球完全浸没且静止在水中，此时小球受到的浮力小于重力，则小球除受到浮力和重力的作用外，还受到弹簧对它弹力的作用。,D,15月2日，中国香港，世界上最大的橡皮鸭在维多利亚港亮相，吸引众多观众的目光。这只橡皮鸭高16.5米，长19.2米，质量超过600千克。(1)要使橡皮鸭“站立”起来，需要往里面充入大量空气。充完气后橡皮鸭内部空气的压强_ _(填“大于”“等于”或“小于”)外部大气压。(2)橡皮鸭能浮在海面上，是由于受到_ _的作用。2将一空饮料罐压入装满水的烧杯中，其排开的水所受到的重力为4 N，则空

3、饮料罐受到的浮力大小为_N，方向_ _。,大于,浮力,4,竖直向上,3如图甲所示，弹簧测力计示数为5 N。如图乙所示，小球一半浸在水中，测力计示数为2 N，则此时小球受到的浮力为_N，剪断悬吊小球的细线，小球在水中稳定时受到的浮力为_N_。(g取10 N/kg),3,5,阿基米德原理及其应用,1阿基米德原理的内容：浸入液体里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它_ _受到的重力。2表达式：F浮G排液液gV排。注意：浮力的大小决定于_ _和_ _，与物体的密度、物体的体积、液体的体积无直接关系。3适用范围：浮力的计算公式也适用于_。,排开的液体,液体的密度,排开液体的体积,气体,例3.2013年

4、2月，中国海监在钓鱼岛海域放置浮标以监测我国领海的水文变化。监测发现，从春季至夏季，海水温度上升、体积膨胀导致密度下降。此过程中，若浮标体积保持不变，则(),A浮力变大，露出海面体积变小B浮力变小，露出海面体积变大C浮力不变，露出海面体积变大D浮力不变，露出海面体积变小【解析】浮标漂浮在不同的水面，浮力大小都等于其重力，浮力大小不变；当液体密度减小时，排开液体的体积增大。,D,例4.用弹簧测力计在空气中称得一石块重为1 N，将石块完全浸入水中，弹簧测力计的示数为0.6 N，则石块在水中受到的浮力为_N，此后，当石块在水中的深度增大时，浮力_(填“不变”“变大”或“变小”)。【解析】根据阿基米德

5、原理可知，浮力大小只与液体的密度和排开液体的体积有关，所以浸没在水中的物体深度增大时浮力不变。,0.4,不变,例5.在“浮力的研究”实验中。(1)取一铁块，把它挂在弹簧测力计的挂钩上，如图甲所示。当铁块浸入水中的体积缓慢增大时，铁块受到浮力大小的变化是_ _。(2)探究“浮力大小与排开水的重力关系”的实验过程：,增大,如图乙，用弹簧测力计测出石块的重力为F1；如图丙，用弹簧测力计测出空烧杯的重力为F2；如图丁，把石块浸入盛满水的溢杯中，用该空烧杯承接从溢杯里被排出的水，当石块全部浸入水中时，读出弹簧测力计的示数为F3；如图戊，用弹簧测力计测出该烧杯和排出的水的总重力为F4。用F1、F2、F3、

6、F4表示，实验中测得石块所受的浮力为_ _，排出水的重力为_ _。根据该实验的测量数据，可得出物体所受浮力大小与排开水的重力的定量关系是。,【解析】用弹簧测力计测量重力和物体浸入水中的拉力大小，进行阿基米德原理的探究。浮力大小等于物体排开液体的重力，即F1F3 F4F2。,F1F3,F4F2,F1F3F4F2,4一长方体铁块按图甲所示，从下表面与液面刚刚接触时下放至图中虚线位置。能大致反映铁块下降过程中所受浮力的大小F浮与铁块下表面浸入液体深度h深关系的图像是(),B,5在探究“浮力的大小与什么因素有关”的实验中，同学们提出了如下猜想：A可能与液体的密度1有关；B可能与物体的密度2有关；C可能

7、与物体的体积V1有关；D可能与物体浸在液体中的体积V2有关；E可能与物体浸没在液体中的深度h有关。小明所在的实验小组得到的实验器材有：柱形铁块一个、弹簧测力计一个、一杯水(足够多)、细线。,(1)只用这些器材，他们可以验证上述猜想中的E和_(填序号即可)是否正确。,(2)他们在验证猜想E的过程中，先让铁块静止在右图所示的状态，读出测力计的示数F1。接着向下移动测力计和铁块，增大深度h，待铁块处于_ _状态时，再读出测力计的示数F2。继续增大h，重复上述操作。若每次测量，测力计的示数都相等，说明猜想E_,D,静止,错误,物体的浮沉条件及应用,1物体的浮沉条件：(1)前提条件：物体浸没在液体中，且

8、只受_ _和_ _。(2)物体的浮沉条件当F浮G物或液物时，物体_ _。在物体未露出液面以前，由于排开液体的体积没有变化，所以受到的浮力不变。当物体露出液面处于静止状态时，物体_，此时F浮G物。当F浮G物或液物时，物体_ _。当F浮G物或液物时，物体_ _。,重力,浮力,上浮,漂浮,悬浮,下沉,2浮沉条件的应用：密度计：根据漂浮时_ _的原理制成的。密度计在各种液体中受到的浮力相等。轮船：轮船在不同的水中处于漂浮状态，但排开液体的体积不同。潜水艇：靠_ _达到上浮和下沉的目的。热气球：使气球内的气体体积变化(即排开空气的体积)而改变浮力大小达到上升和下降的目的。注意：在比较F浮和G物关系判断物

9、体浮沉时，F浮指的是该物体浸没在液体中的浮力。,F浮G物,改变自身重力,例6.如图所示，同一个鸡蛋先后放入甲、乙两杯盐水中，鸡蛋在甲杯处于漂浮状态，所受浮力为F甲，在乙杯处于悬浮状态，所受浮力为F乙。以下判断正确的是()AF甲F乙BF甲F乙C向甲杯中加入盐，鸡蛋所受浮力会增大D向乙杯中加入水，鸡蛋所受浮力会减小【解析】同一个鸡蛋漂浮和悬浮于不同的液体中，浮力大小相等，都等于重力大小。向甲杯中加盐，鸡蛋仍漂浮；向乙杯中加水，液体密度变小，鸡蛋所受浮力变小，鸡蛋会下沉。,D,例7.如图，鱼缸中小金鱼吐出的气泡，在水中上升的过程体积逐渐变大，则气泡所受压强和浮力的变化情况是()A压强变小，浮力变小B

10、压强变小，浮力变大C压强变大，浮力不变 D压强不变，浮力不变【解析】气泡在上升过程中，所处的深度变小，气泡受到的压强在不断减小；气泡排开液体的体积变大，根据F浮gV排，气泡受到的浮力在不断变大。,B,例8.某潜水艇在海面下隐蔽跟踪某个目标，有时要上浮或下潜，但都未露出水面。若该潜水艇下潜时所受的重力为G1，浮力为F1；上浮时所受的重力为G2，浮力为F2，下列对力之间大小关系的判断，正确的是()AF1F2，G1G2 BF1F2，G1G2CF1F2，G1G2 DF1G1，F2G2【解析】在海水中，潜水艇所受F浮海水gV排，始终没有露出水面，所以所受浮力不变；可以通过“让海水进入压力舱”增大自重，F

11、浮G1时，潜水艇下沉；“将海水排出压力舱”减小自重，F浮G2时，潜水艇上浮。,A,7如图所示，中国辽宁号航空母舰是中国人民解放军海军的第一艘航空母舰，舰长304 m、舰宽70.5 m，满载时排水量达67 500 t。,(1)它满载时所受的浮力为_ _N(取g10 N/kg)。(2)2012年9月25日，该舰正式加入中国海军序列。2012年11月23日，中国航母舰载机“歼15”着舰成功。当舰载机着舰后，浮力将_ _(填“不变”“变小”或“变大”)。,6.75108,变大,8质量相同的甲、乙、丙、丁4个小球，分别静止在水中的不同深度处，如图所示，则这4个小球在水中所受浮力最小的是()A甲B乙 C丙

12、D丁,D,9资料显示：牛奶中掺水量越多，牛奶密度越小。小丽想通过测定密度来比较两种牛奶品质的优劣，她自制了一个可测液体密度的“浮标”在竹筷子下面缠绕一些铁丝，如图甲所示。(1)纯牛奶是_ _(填“纯净物”或“混合物”)。(2)分别将“浮标”浸入A、B两种牛奶中，待静止后，筷子上与液面相平的位置分别标记为A和B，如图乙所示。比较标线A和B的上下位置，可知A、B牛奶的密度为A B，由此可知A、B牛奶品质的优劣。(3)在实际测量过程中，发现“浮标”杆上的两条标记线靠得很近，为了更易区分，请你提出一条改进“浮标”的建议 _。,混合物,_(或小于)_,_“浮标”的杆做得更细些,有关浮力的分析与计算,1计

13、算浮力方法：(公式表示)(1)称量法：_F浮GF_(用弹簧测力计测浮力)。(2)压力差法：_F浮F下F上_(用浮力产生的原因求浮力)。(3)_F浮G排液液gV排液_(用阿基米德原理求浮力，知道物体排开液体的质量或体积时常用，是求解浮力问题的基本方法)。(4)漂浮、悬浮时，_F浮G物_(用二力平衡求浮力)。,例9.有一个实心球形物体，用弹簧测力计在空气中称重时，测力计的示数为12 N；当把物体一半体积浸入水中时，测力计的示数为5 N。把物体从弹簧测力计上取下投入水中静止时，物体受到的浮力是()A5 NB7 N C14 ND12 N【解析】根据称量法计算出物体一半浸没在水中的浮力大小等于7 N，再

14、根据阿基米德原理得出完全浸没时受到F浮14 N大于物体的重力12 N，最终漂浮在水面上，最后根据漂浮条件计算物体受到的浮力大小为12 N。,D,例10.小英同学在探究“浮力的大小等于什么”时，做了如图所示的实验，四步实验中弹簧秤的示数分别为F1、F2、F3、F4。下列等式正确的是(),AF浮F2F3 BF浮F4F3CF浮F2F1 DF浮F2F4【解析】根据阿基米德原理进行判断：浸在液体中的物体受到向上的浮力作用，浮力大小等于物体排开液体受到的重力，所以F浮F4F1。同时，根据称重法，浮力等于物体在浸入液体前后的弹簧测力计示数之差所以F浮F2F3。,A,例11.2013年12月25日，俄罗斯科考

15、船被困南极浮冰区，我国“雪龙”号冒险前往救援，浮冰区有一冰山，其露出海面的体积为100 m3，冰山受到的浮力为_ _N，其水下部分体积为_ _ m3。(海水1.1103 kg/m3，冰0.9103 kg/m3，g取10 N/kg),4.95106,450,10澳大利亚用“蓝鳍金枪鱼”水下航行器下海搜索失联的“马航”客机，航行器在水下下潜的过程中，它受到水的压强和浮力的说法正确的是()A压强变大，浮力变大 B压强变大，浮力不变C压强不变，浮力变大 D压强不变，浮力不变11一艘游船自重为8103 N，当空船漂浮在水面上时，船受到的浮力为_ _ N；该船满载游客时受到的浮力为2104 N，则此时船排

16、开水的体积为_m3。(g取10 N/kg，水1.0103 kg/m3),B,8103,2,12如图甲所示，一个边长为1 m的正方体静止在湖底，上表面离水面深度为h。现用一根粗细和重力不计的绳子，将该物体从水底竖直向上拉，直至完全拉出水面，在整个拉动过程中物体始终保持匀速运动，拉力的大小随时间变化的关系如图乙所示。(g取10 N/kg，水1.0103 kg/m3)求：,(1)物体在露出水面前受到水的浮力是多少牛？(2)物体在露出水面前受到绳子的拉力是多少牛？(3)物体的密度是多少千克/米3?(4)物体在水底时，上表面受到水的压强是多少帕？,1关于物体受到的浮力，下列说法正确的是()A浸在水中的物

17、体，体积越大，受到的浮力越大B静止在水中的物体，受到的浮力等于自身重力C漂浮在水面上的物体，受到的浮力可能大于自身重力D在水中向下运动的物体，受到的浮力可能大于自身重力,D,2小滨同学看到鸡蛋浮在盐水上面，如图所示，于是，他沿杯壁缓慢加入清水使鸡蛋下沉，在此过程中，鸡蛋受到的浮力F随时间t的变化图像可能是(),D,3物块在空气中和浸没在水中时，弹簧测力计示数如图。下列判断正确的是()A物块受到的浮力是1 NB物块的体积是2104 m3C物块的密度是3103 kg/m3D物块浸没在水中时，所受浮力随深度增加而增大,B,4一弹簧测力计下挂一圆柱体，将圆柱体从盛水的烧杯上方离水面某一高度处缓慢下降，

18、然后将圆柱体逐渐浸入水中。如图是整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图像。(g取10 N/kg)下列说法正确的是()A当圆柱体刚好全部浸没时，下表面受到水的压力为4 NB圆柱体受到的重力是12 NC圆柱体受到的最大浮力是4 ND圆柱体的密度是1.0103 kg/m3,B,5一个携带有气象仪器的高空探测气球以3 m/s的速度匀速上升，若其总质量为200 kg，在忽略空气阻力的情况下，该气球受到空气的浮力是_ _N。若有仪器零件从气球上脱落，则该零件刚脱落时会_ _(填“立即下落”“静止不动”或“向上运动”)。(g取10 N/kg),2000,向上运动,6阿基米德原理告诉我们：

19、“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受到的重力。”小刚在学习了该原理后思考：物体受到浮力的大小难道只跟物体排开液体的重力大小有关吗？于是他猜想：物体受到的浮力大小可能还跟物体的密度和浸入液体中的深度有关。为了验证猜想，他选取了两块体积和形状都相同的实心铜块和铁块进行了如图所示的实验：,(1)如果要验证物体所受的浮力大小是否与物体的密度有关，小刚应该选取图中的_ _等步骤进行对比。小刚已经知道铜的密度大于铁的密度，那么根据他所选择的几个图中弹簧测力计的示数可以知道铜块所受到的浮力_ _(填“大于”“等于”或“小于”)铁块所受到的浮力。由此得出物体所受的浮力大小与物体的密度

20、_ _(填“有关”或“无关”)。,A、B、D、E,等于,无关,(2)小刚根据图中B、C、D三步进行对比分析，发现随着物体浸入液体中深度的增加，物体所受到的浮力在变大，于是他就得出了物体所受浮力的大小跟浸入液体中的深度有关的结论。你认为小刚的结论是_ _(填“正确”或“错误”)的，原因是_ _。,错误,关键是没有控制变量，必,须在排开液体体积相同的情况下进行实验,7水平桌面上放置一底面积为100 cm2，重为6 N的柱形容器，容器内装有20 cm深的某液体。将一体积为400 cm3的物体A悬挂在弹簧测力计上，弹簧测力计示数为10 N，让物体从液面上方逐渐浸入直到浸没在液体中(如图)，弹簧测力计示数变为5.2 N。(柱形容器的厚度忽略不计，容器内液体没有溢出，物体未接触容器底。g取10 N/kg)，求：(1)物体浸没在液体中时受到的浮力；(2)容器内液体密度；(3)物体浸没时，容器对桌面的压强。,