1.定义:浸在液体(或气体)里的物体受到液体(或气体)向上托的力,这个力叫做浮力。
2.产生原因:浸没在液体中的物体,其上、下表面受到的液体对它的压强不同,于是 上、下表面受到液体对它的压力也不同,上、下表面受到的压力差即为浮力的大小,即 F浮=F下表面-F上表面。
3.方向: 竖直向上,与重力方向相反。
4.测量:先用弹簧测力计测出物体在空气中所受的重力G,再将物体挂在弹簧测力计下,浸没在液体中读出弹簧测力计的示数F拉,则此时物体所受的浮力F浮=G-F拉
5.大小:浮力的大小只跟液体的密度和物体浸在液体中的体积有关。
第二节阿基米德原理
1.探究浮力与排开液体重力的关系
1.内容:浸在液体中的物体所受的浮力大小等于它排开的液体受到的重力
2.公式:F浮=G排=m排g=ρ液gv排
F浮:牛顿(N) G排:排开的液体受到的重力牛顿(N); ρ液:液体密度千克每立方米(kg/m3); 排:V排开液体的体积立方米(m³)。
易考单位换算:1cm³=10⁻⁶m³
3.变形公式
液体密度:ρ液=F浮/V排g。排开液体的体积:V排=F浮/ρ液g
4.适用条件:液体或气体
(1)阿基米德原理也适用于气体,浸在气体中的物体所受到的浮力大小等于它排开的气体所受的重力,用公式表示为:F浮=G排=Pvg
(2)由F浮=ρ液gv中的ρ液是液体的密度,而不是物体的密度;V排是被物体排开的液体的体积。
浸没:当物体浸没在液体中时,V排=V物
浸入:当物体的一部分浸入液体中时,V排<V物,且V物=V排+V露
5.结论:液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而与物体的质量、体积、重力、形状、浸没的深度等无关。
6.计算浮力的方法
(1)压力差法:F浮=F向上-F向下
(2)称重法:F浮=G-F拉。(G是物体的重力,F拉是物体浸在液体中所受到的拉力)
(3)阿基米德原理法:F浮=G排=P液gv排。(阿基米德原理适用于所有物体)
(4)平衡法:F浮=G物=ρ物gV物。(当物体漂浮或悬浮时)
第三节 物体的浮沉条件及应用
1.物体的浮沉条件
(1)浸在液体中的物体受两个力的作用:一个是直向下的重力,另一个是坚直向上的浮力。物体在液体中是上浮还是下沉,决定于这二者之间的关系。
(2)浸没在液体中物体的沉浮决定于它浸没在液体中所受到的浮力F浮和自身的重力G物,物体受非平衡力作用,物体处于运动状态:
①当F浮>G物时,物体上浮:ρ液>ρ物
②当F浮<G物时,物体下沉:ρ液<ρ物
物体受平衡力作用,物体处于静止状态:
③当物体漂浮在液面时:F浮=G物,P液>P物,V排<V物
④当物体悬浮在液体中的任何深度时:F浮=G物,P液=P物,V排=V物
⑤当物体沉底时:F浮+F支=G物,P液<P物,V排=V物
2.浮力的应用
(1)轮船:将密度大于水的材料做成空心,使它能排开更多的水,这就是制造轮船的原理。
①工作原理:物体漂浮在液面上的条件F浮=G物(轮船漂浮)。
②排水量:轮船满载时排开水的质量,即排水量=船自身的质量+满载时货物的质量。
(2)潜水艇:通过水舱充水、放水来改变自身重力来实现下潜和上浮。
(3)气球和飞艇:气球和飞艇是利用空气的浮力升空的。热气球或飞艇的气囊里充入的是密度小于空气的气体,通过充气或放气改变气球或气囊里气体的质量,从而改变所受的浮力来实现上升和下降的。
(4)密度计(测量液体密度的似器)
①原理:利用物体的漂浮条件来进行工作(同一密度计在不同液体中漂浮,F浮=G密度计)。
②构造:下面的粒能使密度计直立在液面上(漂浮)。
③刻度:密度计的刻度特点是:上疏下密、上小下大
(5)物体浸入液体中的深度对压强和浮力的影响
液体压强随深度的增加而增大,浮力的变化与压强的变化不同。在物体浸没前,浮力随深度的增加而增大,实际上是因为物体排开液体的体增大而使浮力增大;在物体浸没后,深度增大时,物体排开液体的体积不变,浮力大小不随深度的增加而增大。
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