第2讲 浮力和浮力的利用6.15

物体的浮力与浮力的计算浮力是物体在液体或气体中受到的向上的弹力，它是物体的重力作用下受到的托举力。

浮力的大小与物体在液体或气体中排挤的体积有关，也就是物体所占据的空间大小。

在实际生活中，我们常常遇到与浮力相关的现象，比如船只在水中漂浮，气球悬浮在空中等。

了解物体的浮力和浮力的计算方法对于理解这些现象非常重要。

一、物体的浮力1.1 浮力的定义浮力是指物体在液体或气体中受到的向上的弹力，是由于液体或气体的压强差引起的。

根据阿基米德原理，物体浸没于液体中时，所受浮力等于物体排挤液体的重量。

当物体的密度小于液体的密度时，浮力大于物体的重力，物体会浮在液体表面；当物体的密度大于液体的密度时，浮力小于物体的重力，物体会沉在液体底部。

1.2 浮力的计算公式浮力的计算公式为F=ρ∗V∗g，其中F表示浮力，ρ表示液体的密度，V表示物体所排挤的液体体积，g表示重力加速度。

例如，当物体的密度为ρ1，液体的密度为ρ2，物体的体积为V，则物体所受的浮力F可以计算为：F=(ρ2−ρ1)∗V∗g二、浮力的应用2.1 船只浮力的应用船只浮力的应用是最常见的浮力应用之一。

船只由于形状设计合理，在水中可以浮起。

当船只排除了与水的体积相等的水，这部分排除掉的水产生的浮力可以抵消船只的重力，使船只能够漂浮在水中。

这样船只就能够载人、装货等各种任务。

2.2 气球浮力的应用气球是通过气体充填而产生的浮力使其能够悬浮在空气中。

气球内部的气体比外部空气的平均密度要小，这使得气球的密度小于外部空气密度，从而产生向上的浮力，使气球能够漂浮在空中。

这种原理被广泛应用于气球飞行、热气球旅游等领域。

2.3 叶片浮力的应用叶片浮力是在风力发电机中应用的一种原理。

当风通过叶片时，叶片会产生浮力，从而推动叶片转动。

这时候，风力发电机通过浮力转换成机械能，再通过发电机将机械能转换成电能。

这种方式利用了风能与液体或气体之间的差异，实现了能源转化。

三、结语浮力是物体在液体或气体中受到的向上的弹力，可以通过浮力的计算公式来计算。

第2课时浮力的应用本节是在对浮力有了一定认识的基础上进一步了解浮力在社会生产生活中的应用．浮力是现实生活中应用非常广泛的一个力，通过本节内容的学习，认识物理知识对社会发展的影响．通过船的发展历程认识到“空心”的作用，并利用演示实验引入轮船的教学．潜水艇的浮沉是通过改变自身重力实现的，而气球和飞艇则是利用它们的平均密度小于空气，并且通过改变自身体积实现浮沉的．阿基米德原理是解决浮力问题的方法，对浮力应用实例的分析要注意从阿基米德原理的公式出发，培养理论指导实践的意识．浮力的应用是学生在生活中比较熟悉的，也是他们容易产生兴趣的现象．教学中要注意培养学生对物理的兴趣，充分发挥演示实验、探究实验的作用，迎合他们好奇、好动、好强的心理特点，调动他们学习的积极性和主动性．知识与技能1．知道浮力的作用．2．运用物体的浮沉条件解释生产、生活中的一些现象，认识浮力知识在生产、生活中的应用价值．过程与方法1．通过观察、分析，了解轮船是怎样浮在水面上的．2．通过收集、交流关于浮力应用的资料，了解浮力应用的社会价值．情感、态度与价值观1．初步认识科学技术对社会发展的影响．2．初步建立应用科学知识的意识．轮船和密度计、潜水艇、气球和飞艇的沉浮原理．2课时(第2课时)本节课用到的教学方法：演示实验法、启发法、讨论法．牙膏皮、烧杯、水、盐、橡皮泥、饮料瓶、软管、三通接头、注射针筒、水槽、打气筒、多媒体课件．课前3分钟，学生自主阅读课本P58－P60内容并用双色笔标出本节课的基本概念、定律和重点知识，物理课代表收集学生在预习过程中遇到的问题并准备在课堂上展示．一、导入新课课件展示：探海蛟龙．提出问题：潜水艇这么一个庞然大物，却能自由地上浮与下沉，同学们知道它的浮沉原理吗？下面我们就学习浮力的应用．(设计意图：激发学生的学习兴趣，激起学生的学习欲望．)二、进行新课如何使原来下沉的物体漂浮？如何使原来漂浮的物体下沉？关键是调节物体的重力与所受浮力的关系，若保持浮力不变，可改变自身重力；若重力不变，可改变排开液体或气体的体积．学生利用身边的物品，进行实验，操作步骤：(1)把牙膏皮吹起来，就能浮在水面上．(2)在烧杯中加盐，鸡蛋就会浮起来．(3)将橡皮泥做成船形(空心)，就能浮在水面上，而且还能装载一些小物品．小组讨论，总结改变物体的浮沉状态的方法：(1)改变浮力：改变V排、改变ρ液；(2)改变重力；(3)同时改变浮力和重力．(一)轮船教师提问：轮船是如何实现漂浮的？教师启发：根据物体的浮沉条件可知，物体在液体中的浮与沉取决于浮力和重力的大小关系．这样就给了我们一个思路，要改变物体的浮沉情况，就应该从物体受到的浮力和重力两个方面入手．学生组内讨论交流，得出轮船的工作原理：采用“空心”的办法，增大排开水的体积，增大可以利用的浮力，使轮船漂浮在水面上．问题导学：轮船还有一个运载能力的问题，实际是用什么来衡量轮船的运载能力的？学生自主学习：轮船的大小通常用排水量表示，排水量即轮船满载货物时排开水的质量．如果将上述质量转换成重力，也就是船满载后受到水的浮力(即船受到的最大浮力)．排水量＝船自身质量＋满载时货物的质量，即m排＝m船＋m货．(设计意图：学生通过讨论交流、自主学习，得到轮船的工作原理和如何实现漂浮的．)【对点训练】如图所示，海面上航行着两艘相同的轮船甲、乙，甲船空载，乙船满载．那么()A．甲船所受浮力比重力大B．乙船所受浮力比重力小C．甲船所受浮力比乙船大D．乙船所受浮力比甲船大【答案】D(二)潜水艇学生自主学习相关内容，明确潜水艇的工作原理．工作原理是靠充放水来改变自身的重力来实现上浮和下潜的．当F浮>G时，潜水艇上浮，当水舱中充水时，自身重力增大，增大到F G时，可悬浮于某一位置航行；水舱中再充水，至F浮<G时，则浮＝潜水艇下潜．学生活动：制作潜水艇．教师介绍实验器材：饮料瓶、软管、三通接头、注射针筒、装水的透明水槽、打气筒．将饮料瓶置于水槽内，此时饮料瓶所受浮力大于重力，故饮料瓶浮在水面上．利用注射针筒和三通接头抽气，则饮料瓶内气体压力减小，水由小孔进入饮料瓶内．重复抽气，则饮料瓶内水越来越多，饮料瓶缓缓下沉．当饮料瓶悬浮于水中时，饮料瓶所受的浮力等于饮料瓶的重力．若再抽气，则饮料瓶沉入槽底，饮料瓶所受的浮力小于饮料瓶的重力．利用打气筒和三通接头打气，则饮料瓶内气体压力增大，水由小孔排出饮料瓶内，饮料瓶缓缓上升．(设计意图：培养学生的动手能力，明确潜水艇的工作原理．)【对点训练】某同学制做了如图所示的潜艇模型，下列说法错误的是()A．潜艇模型是通过改变潜艇的重力实现沉浮的B．向内推注射器活塞，水会被压入试管中，可实现潜艇下沉C．向外拉注射器活塞，试管内水量适当时，可实现潜艇悬浮D．潜艇模型的试管上绕些铁丝，可保持试管稳定【答案】B(三)气球和飞艇学生自主阅读课本相关内容，回答教师提出的问题：(1)要使充了氦气并已升到空中的气球落回地面，可采用什么办法？(2)要使热气球落回地面，可采用什么办法？师生共同归纳总结：气球和飞艇都是利用空气浮力升空的．其实，热气球的升降是一个比较复杂的过程，与热气球体积及热气球内部气体的密度变化有关，当热气球的大气袋中充满空气(忽略体积变化)，用喷嘴加热热气球中的空气，热气球内部气体的温度升高，密度减小，当热气球内部气体的密度比其外部气体的密度小到一定程度时，热气球便上升．拓展应用：打捞沉船．打捞方法：将几个充满水的大型浮筒沉入水底，用钢缆把浮筒与沉船紧紧地拴在一起，然后用高压空气把浮筒中水排出，沉船就随着浮筒一起浮出水面．打捞原理：浮筒中水排出后重力大大减小，受到的浮力却没有减小，浮筒和沉船满足F浮>G，因此能浮上水面．(设计意图：培养学生自主学习的能力．)【对点训练】小明一家在海洋公园游玩时，细心的小明在海洋馆里发现了很多物理现象．刺豚鱼全身长满了硬刺，平时紧缩身体，一旦生气或受到惊扰时，就会急速大口吞咽海水或空气使身体迅速膨胀，使全身的刺都竖起来，这个过程中它所受到的浮力将______．(填“增大”“不变”或“减小”)【答案】增大三、学以致用1．鱼体内有一器官叫鱼鳔，鱼在水中可以自由地沉浮，就是靠改变鱼鳔的体积来实现的．当一只鱼在水中沉浮时，你认为它主要是改变()A．所受的重力B．所受的浮力C．水的密度D．无法确定2．把重为8 N、棱长为0.1 m的正方体物块投入水中，当物块静止时，下列说法正确的是(g取10 N/kg)()A．物块在水中处于悬浮状态B．物块所受的浮力为10 NC．物块下表面所受水的压强为800 PaD．物块下表面所受水的压强为1 000 Pa3．在一根表面涂蜡的细木棍的一端绕着适量的铁丝，把它放到甲、乙、丙三种密度不同的液体中，木棍浸入液体里的情况如图所示，则木棍在三种液体里受到的浮力F的大小及三种液体密度ρ之间的关系，正确的是()甲乙丙A．F甲>F乙>F丙ρ甲>ρ乙>ρ丙B．F甲<F乙<F丙ρ甲<ρ乙<ρ丙C．F甲＝F乙＝F丙ρ甲>ρ乙>ρ丙D．F甲＝F乙＝F丙ρ甲<ρ乙<ρ丙4．中国“辽宁号”航空母舰出海试航，当航母在平静的水面航行时，它所受的浮力______(填“大于““等于”或“小于”)它的总重力．当航空母舰上舰载飞机起飞后，它排开水的体积______(填“增大”“减小”或“不变”)．【答案】1.B 2.C 3.C 4.等于减小四、课堂小结通过本节课的学习，你学到了什么？有什么成功的体会和经验？浮力的应用：1．轮船；2.潜水艇；3.气球和飞艇．第2课时浮力的应用1．轮船：把物体做成“空心”来增大浮力，使浮力等于船和货物的总重来实现漂浮2．潜水艇：依靠改变自身重力来实现在水中的浮沉3．气球和飞艇：ρ气<ρ空气，使它受到的F浮>G物而升空完成《红对勾·45分钟作来与单元评估》或《红对勾·练吧》的相关练习．本节课教学设计思想是源于生活、激发兴趣，创设情境、引发冲突，动手实践、体验探究，学以致用．以学生自主探究为主线展开教学，实验器材充分、目的明确，能让学生通过丰富多彩的探究活动，使学生大胆实践、勇于创新，学生的创新精神和探究能力得到了锻炼，激发学生的学习积极性，能让学生在自主探究和合作交流中提升对知识的认识，真正发挥了学生的正常思维潜能，激发了学生对自然科学的探究兴趣，培养了学生探究意识、动手能力和团结协作的精神，更重要的是培养了学生的创新意识．。

《浮力的利用》讲义一、浮力的概念当物体浸在液体或气体中时，液体或气体对物体向上和向下的压力差，就是浮力。

浮力的方向总是竖直向上的。

浮力产生的原因可以从压力差的角度来理解。

以物体浸没在液体中为例，物体上表面受到的液体压力向下，而下表面受到的液体压力向上。

由于下表面所处的深度更大，液体压强也就更大，所以下表面受到的压力大于上表面受到的压力，这两个压力的差值就是浮力。

二、浮力的大小浮力的大小可以通过阿基米德原理来计算。

阿基米德原理指出：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开液体所受的重力。

其数学表达式为：F 浮＝ G 排＝ρ 液 gV 排。

其中，ρ 液表示液体的密度，V 排表示物体排开液体的体积，g 是重力加速度，通常取98N/kg 。

例如，一个铁块完全浸没在水中，铁块的体积为 100cm³，则铁块排开水的体积也为 100cm³，即 00001m³。

水的密度为 1000kg/m³，根据阿基米德原理，铁块受到的浮力 F 浮＝ 1000kg/m³ × 98N/kg ×00001m³＝ 098N 。

三、浮力的利用（一）轮船轮船是利用浮力来工作的典型例子。

轮船采用了“空心”的办法，增大了可以排开液体的体积，从而增大了浮力。

轮船的大小通常用排水量来表示。

排水量是指轮船满载时排开水的质量。

例如，一艘轮船的排水量为 10000 吨，意味着它满载时排开水的质量为 10000 吨。

根据阿基米德原理，轮船满载时受到的浮力 F 浮＝ G 排＝ m 排 g 。

所以，这艘轮船满载时受到的浮力为 10000×1000kg×98N/kg ＝98×10^7N 。

（二）潜水艇潜水艇的工作原理则有所不同。

潜水艇通过改变自身的重力来实现上浮和下潜。

潜水艇有多个蓄水舱。

当潜水艇要下潜时，向蓄水舱中注水，使潜水艇的重力增大，当重力大于浮力时，潜水艇就会下沉；当潜水艇要上浮时，用压缩空气将蓄水舱中的水排出，使潜水艇的重力减小，当重力小于浮力时，潜水艇就会上浮。

浮力的应用1. 引言浮力是物体在液体或气体中受到的向上的力，它是一个重要的物理现象，并在许多实际应用中起着至关重要的作用。

本文将介绍浮力的基本原理，并重点介绍浮力在船舶、潜水和气球中的应用。

2. 浮力的原理根据阿基米德原理，当一个物体完全或部分浸没在液体或气体中时，它所受到的浮力与该物体所排开的液体或气体的重量相等。

这是因为液体或气体在施加的压力下会向四面八方传递，从而产生向上的浮力。

3. 浮力在船舶中的应用浮力在船舶中的应用是最为常见和重要的。

船舶利用浮力来支持其自重，并承载各种货物和乘客。

在设计船舶时，需要确保船体的体积足够大，以便浮力能够超过船只的重量。

此外，船的形状和船底的下沉量也需要合理设计，以增加浮力的大小。

通过合理设计和利用浮力，船舶能够在水中浮起并保持平衡。

4. 浮力在潜水中的应用浮力在潜水中同样非常重要。

当潜水员潜入水中时，他们所穿戴的潜水服会在体表周围形成一层气泡。

这些气泡受到浮力的支持，使得潜水员能够在水下漂浮。

通过控制体表气泡的大小和数量，潜水员可以调整自己的浮力，从而保持在水中的平衡。

此外，潜水员还可以通过调整潜水服内的压缩气体，控制浮力的大小。

5. 浮力在气球中的应用气球也是浮力应用的一个典型例子。

充满气体（通常是氢气或氦气）的气球可以浮在空中，原因就是因为气球受到的浮力大于其自重。

浮力使得气球能够飘浮在空中，并且可以通过控制气体的充气量来调整气球的浮力。

气球的浮力还可以用于各种活动，如遥控气球、气球表演和航空摄影等。

6. 总结浮力是一个重要的物理现象，广泛应用于船舶、潜水和气球等领域。

通过合理利用浮力，我们可以设计和控制各种器械和设备，实现很多有趣和实用的应用。

对于学习和理解浮力的原理和应用，可以帮助我们更好地理解和应用这一现象。