江西省信丰县西牛中学八年级物理下册 第十章 流体的力现象教案 教科版.doc

第十章 流体的力现象教案
【本讲教育信息】
一. 教学内容：
    第十章   流体的力现象
  3. 浮力的大小
  4. 沉与浮

二、重点、难点：
  1. 知道阿基米德原理，会计算浮力的大小
  2. 理解沉浮条件
  3. 利用沉浮条件解释潜艇、气球等原理

三、知识点分析：
（一）浮力的大小
    控制变量法：在研究一个物理量与另一个物理量的关系时，我们常常运用“控制变量法”，也就是说我们现在要研究浮力与物体浸没在液体中的深度的关系，那么我们必须控制其他的实验条件相同，我们用同一个物体浸入同一种液体中，那么我们就可以研究浮力与物体浸没在液体中的深度的关系了。通过实验可得出“浮力的大小与浸入液体的体积和液体的密度有关”
    “浸入液体的体积”就是“排开液体的体积”，那么我们可以猜想一下浮力的大小是否与排开液体的重力有关实验探究，用弹簧测力计、小石块、溢水杯、小桶来探究阿基米德原理；步骤：先测出小桶在空气中的重力G1，再测量出小石块在空气中的重力G2。
    将溢水杯的水正好接到刚好要溢出的位置，然后将小桶放在溢水杯的溢水口处；将弹簧测力计挂着的小石块浸入水中，同时它排开的水通过溢水口进入小桶，这时读出弹簧测力计的读数G3，然后用弹簧测力计测出这个时候盛水的小桶的重力G4，G2-G3=G4-G1，小石块所受的浮力大小等于排开水的重力。由上面的探究，我们可以得出结论：

    （1）阿基米德原理：浸在液体里的物体所受的浮力大小等于它排开的液体所受的重力。
    （2）公式：F浮＝G排＝m液g＝ρ液gV排

（二）沉浮条件
    浸入液体里的物体同时受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力作用，所以物体的沉浮就取决于这两个力的大小关系，共有4种状态：
    （1）下沉，F浮<G物
    （2）悬浮在液体内部的任一位置， F浮=G物（V排=V物）
    （3）上浮，F浮>G物
    （4）物体漂浮在液面上，F浮=G物（V排<V物）
    物体在下沉或上浮的过程中，所受的力不平衡；悬浮和漂浮时，物体才受平衡力。悬浮时物体全部浸没在液体中，而漂浮是物体上浮的最后结果，此时物体静止在液面上，一部分浸入液体，一部分露出液面。
    前面已经学过了阿基米德原理，我们可以由此把物体的浮沉条件改写为用密度表示的形式。因为ρ液gV排，物体的重力Ｇ＝ρ物gV物，又因为物体全部浸入到液体中，所以V排＝V物，于是我们可以看到：
    （1）F浮<G物时，必有ρ液＜ρ物，物体下沉。
    （2）F浮＝G物时，必有ρ液＝ρ物，物体悬浮。
    （3）F浮＞G物时，必有ρ液＞ρ物，物体上浮。

（三）沉浮条件的应用
    对于海洋生物来说，浮力非常重要，浩瀚的海洋中，许多生物用不同的方式创造沉与浮。

    利用浮力的关键是调节重力和浮力的关系。若浮力不变，可改变自身的重力，实现沉浮。若保持重力不变，改变排开液体（或气体）的体积可改变所受浮力实现沉浮。
    （1）轮船：钢铁制造的轮船是“空心”的。使它排开的体积增大，增大了浮力，能浮于水面。
    （2）潜水艇：钢铁制的潜水艇也是“空心”的。它的浮力不变，通过对水舱充水和排水达到改变自身重力的目的，实现上浮、悬浮和下沉。

【典型例题】
  例1. 一个边长为a的正方体金属块，把它浸没在密度为ρ的液体中，求：
    （1）金属块浸没在液体中所受的液体对它向上与向下的压力差。
    （2）金属块浸没在液体中排开液体的重力。
    （3）比较两个求解的问题你可以得到什么结论？
    解答：题中对浸在液体中的物体流体对它的压力差的讨论，没有具体的数字，画出图，便可借助相关的文字符号，进行分析推导。如图所示，从图中可以看出浸在液体中的金属块六个面都受液体的压强，在同一深度液体向各个方向的压强相等，所以金属块浸没在液体中，前、后、左、右四个侧面的压力相等，并互相平衡，而金属块上下两个面处在液体中不同的深度处，它们受到的压强不相等，则液体对两表面的压力不相等，分别确定金属块上、下表面受到的压力，即可得到向上、向下的压力差。
    （1）设定物体上表面距离液面的深度为h，则下表面距离液面的深度为（a+h），依题意有上下底面积均为s=a2，立方体的体积V=a3，故：正方体上表面所受液体的压力为：F向下＝p向上S=ρgha2，F向上＝p向下S=ρg（h＋a）a2，上、下表面所受液体的压力差为F，则：F=F向上-F向下=ρg（h＋a）a2-ρgha2=ρga3。
    （2）物体排开液体的重力，题意有V排＝Ｖ物＝a3浸没，则：G排＝m排g=ρ液V排g=ρa3g
    （3）比较上述结果，可以看出：浸没在液体中的物体排开液体的重力与液体对物体的向上跟向下的压力差相等。

  例2. 漂浮在水面上的均匀木块，如图1所示，若沿虚线将下部截掉，剩余部分将（    ）
    A. 上浮些                                         B. 下沉些     
    C. 保持原来位置静止不动                D. 全部漂浮在水面上

    解析：因为漂浮，F浮＝G物，F浮=ρ液gV排，G物＝mg=ρ物V物g
    则且
    所以
    据题意，切去a部分前后，不变，不变而减小，则 也应减小，故本题应选B。
    正确答案：B
    考点分析：本题考查了物体的沉浮条件。

  例3. 体积相同的铝球、铁块和木块，浸在液体中的情况如图2所示，则比较它们受到的浮力（    ）
    A. 铝球受到的浮力最大
    B. 铝球受到的浮力最小
    C. 铁块受到的浮力最大
    D. 它们受到的浮力一样大

    解析：根据阿基米德原理可知，决定F浮大小的因素：一是液体的密度，二是排开液体的体积，本题中的铝球、铁块、木块浸在同一种液体中，相同，又由于它们是全部浸没在液体中的，，而是相等的，所以它们排开液体的体积也相同，因此应当选“D”，即它们受到的浮力一样大。
    正确答案：D
    考点分析：本题考查浮力的大小与什么因素有关，浮力的大小与组成物质的物体的密度、物体的重力、物体的形态及在全部浸没时的深度无关。

  例4. 将边长为1分米的正方体金属块用细线拴好吊入水中，已知上表面受水向下的压力为10牛顿，则它下表面受水向上的压力为                            牛顿。若将金属块没入水中的深度增加，它的上表面受水向下的压力为20牛顿，则金属块下表面受水向上的压力为                         牛顿，此时它受浮力是                            牛顿。
    解析：求解浮力的方法有很多种，其中最基本的是利用阿基米德原理，也可利用液体对物体上、下表面的压力差求解。根据阿基米德原理，浮力大小只与液体密度和排开液体的体积有关，与深度无关。当深度增加，压强增大，上、下表面受到的压力均增加，但压力差不变。1分米水深的压力差为F=ρ液gh=1kg/dm3×9.8N/kg×1dm=9.8N，F下=19.8N。
    正确答案： 19.8   29.8   9.8
    考点分析：本题考查浮力的产生原因及计算。

【模拟试题】（答题时间：40分钟）
一. 填空题：
  1. 质量相等的实心铜块和铝块，没入水中时铜块所受的浮力                 铝块所受的浮力。若将铝块从水中取出没入酒精中，此时铝块所受浮力                     铜块所受的浮力。
2. 用同一支密度计先后放入酒精和盐水中，它都浮在液面上，所受浮力分别为F1和F2，F1                  F2，它在酒精中露出的体积                  它在盐水露出的体积。
3. 重19.6牛、体积为5分米3的物体放入水中静止时，它受到的浮力是                     牛，它露出水面的体积是                  分米3。
4. 没入水中的潜水艇下潜的过程中，它受到的压强                 ，它受到的浮力           。（填“变大”、“变小”或“不变”）
5. 两个体积相同的物体漂浮在液面上，甲浸在酒精中露出3/8，乙浸在水中露出1/4，比较它们所受的浮力：F甲        F乙；比较它们的密度：         。
6. 潜水艇的下潜和上浮是靠                                      来实现的。

二. 选择题：（有几个答案就选几个）
1. 如图所示三个体积，形状不同的实心物体在水中静止时，甲漂浮，乙悬浮，丙沉底，以下说法正确的是（             ）

       A. 最小                B. 最小
       C. =               D. =
2. 物体浸没在液体中，所受浮力大小跟以下哪些因素有关（          ）
       A. 物体体积                              B. 物体密度                       C. 液体密度
       D. 物体在液体中所处深度         E. 物体形状
       F. 物体排开液体体积                 G. 物体重力
3. 潜水艇由海面下10米深处潜至20米深处的过程中则（              ）
       A. 它受到的压强增大，浮力不变。
       B. 它受到的压强、浮力都不变。
       C. 它受到压强、浮力都增大。
       D. 它受到压强不变，浮力减小。
4. 以下说法正确的是（    ）
       A. 只有上浮物体才受到浮力，下沉物体没有受到浮力。
       B. 将体积不同的两物体浸入水中，体积大的物体受到的浮力一定大
       C. 密度大于水的物质构成的物体也可以浮在液面上。
       D. 潜水艇是靠改变自身重力来实现它的浮沉的。
5. 一个密度小于的物体，放在一个玻璃杯内，再将玻璃杯漂浮在一个容器的水面上（如下图），若将这物体从杯中取出放在容器的水里，则这时容器底面受到水的压强，比在物体被取出之前受到水的压强（    ）

       A. 增大                B. 不变        
       C. 减小                D. 无法判断
6. 一个密度为0.55克/厘米3的圆柱体放入盛满水的溢水杯时，从杯中排出100克的水，把它竖直漂浮在密度为0.8克/厘米3的酒精里，则圆柱体下底面受到液体的压力为（    ）
       A. 80克         B. 0.98牛              C. 0.78牛             D. 无法判断
7. 用甲、乙、丙三个完全相同的弹簧秤分别悬挂着三个质量相等的实心钢球，铜球和铝球（）。若将三金属球全部浸没水中，这时三个弹簧秤示数大小关系是（    ）
       A. 甲的最大         B. 乙的最大         C. 丙的最大         D. 一样大
8. 用弹簧秤钩着甲物体，再把甲物体依次浸没入水中和酒精中时，弹簧秤的示数分别是8牛和10牛，若用这个弹簧秤钩着乙物体，再把乙物体依次浸没入水中和酒精中时，弹簧秤示数是5牛和7牛，则下列说法正确的有（    ）
       A. 甲、乙两物体体积一定相同
       B. 甲、乙两物体密度一定相同
       C. 甲、乙两物体在水中所受浮力一定相同
       D. 甲物体重力一定比乙物体重力大3牛
9. 若给你一块矿石，再给你一支弹簧测力计、一杯水和细线。利用上述器材进行实验，并运用有关知识进行计算，能测出这块矿石的（    ）
       A. 质量                B. 所受水的浮力  C. 体积                D. 密度
10. 甲、乙、丙三个物体体积相等，把它们放入水中后，甲漂浮、乙悬浮，丙沉入水底，则它们受到的浮力（    ）
       A. 甲最小             B. 乙最小             C. 丙最小             D. 一样大
11. 如图所示密度计，放在液体甲中，液面位于A处，放在液体乙中液面位于B处，则（    ）

       A. 甲液体密度较大
       B. 乙液体密度较大
       C. 甲、乙液体密度一样大
       D. 无法判断

三. 计算题：
1. 一木块漂浮在水面时，露出水面部分是它总体积的2/5，放入另一种液体中露出液面部分是它总体积的1/3，求此液体的密度。
2. 质量是540克的铝球悬浮在水中，它的中空部分的体积是多少厘米3？

【试题答案】
一. 填空题
1. <；>。                               2. =；<。
3. 19.6；3。                           4. 变大；不变。
5. <；<。                               6. 改变自身重力。
二. 选择题
1. A                   2. C F            3. A                      4. C D    
5. B                   6. B               7. B                      8. A C D
9. A B C D         10. A              11. B
三. 计算题
1.
  2. 340cm3