五、浮力第二课时教学实录

浮力

适用学科

适用区域

知识点

初中物理

人教版

1、浮力

2、阿基米德原理

3、物体的浮沉条件及应用

适用年级

初三

课时时长（分钟）

2课时

教学目标

一、知识与技能

1．知道浮力产生的原因，能对探究“阿基米德原理”实验的过程作出正确说明，以及得出正确的结论等；能准确表述阿基米德原理的内容；能运用其关系式F＝ρ液g V排进行简单的计算。

2．能通过简单的受力分析以及二力平衡条件等知识判断具体情况下物体的浮沉。

二、过程与方法

１．通过动手实验，体验浮力的存在；会用称重法测浮力大小。

２．经历探究物体浮沉条件的实验过程，培养学生动手、动脑、观察、分析问题的能力。

三、情感态度与价值观

１．培养学生在课堂上积极参与的主人翁意识；

２．培养学生严谨的科学态度及相互协作、友好相处的健康心态。

教学重点

教学难点

阿基米德原理的应用和物体的浮沉条件进行简单的计算

阿基米德原理的应用和物体的浮沉条件进行简单的计算

教学过程

一、复习预习

本章我们学习了浮力的有关知识，知道了轮船、潜艇、飞艇等利用浮力的具体事例，初步认识科学技术对社会发展的影响，建立应用科学知识的意识。本章的重点是阿基米德原理，在复习的时候一定要注意它的表达式和实验探究过程，该知识属于中考重点内容，需要引起注意。

二、知识讲解

课程引入：创设问题情境，引入新课

日常生活中我们看到有很多物体可以漂浮在水面上，比如说轮船。轮船的质量有几百甚至几千吨，受到的重力很大，可是却可以浮在水面上而不下沉，说明肯定有一个与重力方向相反的力在托住轮船，来思考下面的问题：

1、这个力是什么力呢？

2、这个力的施力物体是什么？方向向哪里？

3、这个力的大小与什么有关系呢？

考点/易错点1、浮力

1.当物体浸在液体或气体中时会受到一个竖直向上的托力，这个力就是浮力。

2.浮力产生的原因：上、下表面受到液体对其的压力差，这就是浮力产生的原因。

3.称重法测量浮力：浮力=物体重力-物体在液体中的弹簧秤读数，即F浮=G-F′

4.决定浮力大小的因素：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。与浸没在液体中的深度无关。

考点/易错点2、阿基米德原理

1.

阿基米德原理：浸在液体里的物体受的浮力，大小等于它排开的液体受的重力。

公式：F浮=G排。

(1)根据阿基米德原理可得出计算浮力大小的数学表达式；F浮=G排=m液g=ρ

液gV排。

(2)阿基米德原理既适用于液体也适用于气体。

2.正确理解阿基米德原理

⑴阿基米德原理阐明了浮力的三要素：浮力作用点在浸在液体（或气体）的物体上，其方向是竖直向上，其大小等于物体所排开的液体（或气体）受到的重力，即F浮=G排液。

⑵“浸在”既包括物体全部体积都没入液体里，也包括物体的一部分体积在液体里面而另一部分体积露出液面的情况；“浸没”指全部体积都在液体里，阿基米德原理对浸没和部分体积浸在液体中都适用。

⑶“排开液体的体积”V排和物体的体积V物，它们在数值上不一定相等。

当物体浸没在液体里时，V排=V物

，此时，物体在这种液体中受到浮力最大。

如果物体只有一部分体积浸在液体里，则V排＜V物

，这时V物=V排+V露。

⑷根据阿基米德原理公式F浮=ρ液gV排-。即F浮的大小只跟ρ液、V排有关，而与物体自身的重力、体积、密度、形状无关。浸没在液体里的物体受到的浮力不随物体在液体中的深度的变化而改变。

⑸阿基米德原理也适用于气体：F浮=ρ气gV排，浸在大气里的物体，V排=V物。例如：热气球受到大气的浮力会上升。

考点/易错点3、物体的浮沉条件及应用

1.浸在液体中物体的浮沉条件

(1)物体上浮、下沉是运动过程，此时物体受非平衡力作用。下沉的结果是沉到液体底部，上浮的结果是浮出液面，最后漂浮在液面。

(2)漂浮与悬浮的共同点都是浮力等于重力。但漂浮是物体在液面的平衡状态，物体的一部

分浸入液体中。悬浮是物体浸没在液体内部的平衡状态，整个物体浸没在液体中。

漂浮

上浮

悬浮

下沉

2.应用(1)轮船

①原理：把密度大于水的钢铁制成空心的轮船，使它排开水的体积增大，从而来增大它所受的浮力，故轮船能漂浮在水面上。

②排水量：轮船满载时排开的水的质量。m排＝m船+m满载时的货物

(2)潜水艇

原理：潜水艇体积一定，靠水舱充水或排水来改变自身重力，使重力小于、大于或等于浮力来实现上浮、下潜或悬浮的。

(3)气球和气艇

原理：气球和飞艇体内充有密度小于空气的气体(氢气、氨气、热空气)，

通过改变气囊里的气体质量来改变自身体积，从而改变所受浮力大小。

4）密度计

原理：利用物体的漂浮条件来进行工作。

密度计的刻度线从上到下，对应的液体密度越来越大.

3.

浮力大小的计算方法：①称量法：F浮=G-F拉；

②压力差法：F浮=F向上-F向下；

③阿基米德原理法：F浮=G排=m排g=ρ液gV排；

④平衡法：F浮=G物（悬浮或漂浮）

F浮与G物的关系

F浮＝G物

F浮﹥G物

F浮＝G物

F浮﹤G物

ρ液与ρ物的关系

ρ液﹥ρ物

ρ液﹥ρ物

ρ液＝ρ物

ρ液﹤ρ物

三、例题精析

【例题1】

【题干】如图所示，金鱼缸中小金鱼口中吐出的小气泡，在升至水面的过程中体积逐渐变大，这个过程中气泡所受浮力将

（

）

A. 不变

B. 变大

C. 变小

D. 无法确定

【答案】B 【解析】由图可知气泡在水中上升时，ρ水不变，V排＝V气泡变大，所以由F浮＝ρ水V排g可得：气泡受到的浮力变大．

【例题2】

【题干】将重为4N，体积为5×10-4m3的物体投入一装有适量水的烧杯中，当物体静止时，下列判断正确的是（g=10N/kg）（

）

A.

物体上浮，F浮=4N

B. 物体漂浮，F浮=5N

C. 物体漂浮，F浮=4N

D. 物体沉底，F浮=5N 【答案】C 【解析】解答：∵G＝mg＝ρVg，∴物体的密度为ρ＝m/V＝G/Vg＝4N/5×10−4m3×10N/kg＝0.8×103kg/m3∵ρ<ρ水，∴物体在水中将漂浮；物体在水中受到的浮力：F浮＝G＝4N.故选C. 【例题3】

【题干】在水平桌面上，有完全相同的圆柱形容器甲和乙，盛有质量相等的同种液体。将体积相同、材料不同的小球A和B分别放入两容器中，结果A球漂浮，B球悬浮，如图所示。A、B两球所受的浮力分别为FA和FB，甲、乙两容器底部对桌面的压强分别为p甲和p

乙，则下列结论中正确的是

（

）

A. FA＞FB

p甲＜p乙

B. FA＜FB

p甲＞p乙

C. FA＞FB

p甲＞p乙

D. FA＜FB

p甲＜p乙

【答案】D 【解析】(1)由题意可知A和B两球的体积相等，由图可知A球排开液体的体积小于B球，由F浮=ρ液gV排可知,A球受到的浮力小于B球受到的浮力,即FA

所以,GA

【例题4】

【题干】如图所示为江西省水上运动中心上游湖风景区引进的观光艇.已知该型号观光艇的质量为600kg，最大载人数量为20人，最大航速为72km/h。求：

（1）某旅游团队乘坐该观光艇以最大航速行驶2h的路程是多少？

（2）假设每位乘客的平均质量为60kg，观光艇满载乘客时，所受浮力是多少？

【答案】（1）144km（2）1.8×104N

【解析】（1）由v=s

可得s= vt

=72km/h×2h=144km ∴观光艇的路程是144km。（2）t乘客与艇的总质量为：m总=600kg+60kg×20=1800kg，∵观光艇漂浮，

∴艇所受的浮力为：F浮=G=m总g=1800kg×10N/kg=1.8×104N．

四、课堂运用

【基础】

1、某沉船打捞人员在水面下作业，他在下潜的过程中（

）

A所受浮力变大，压强变大

B所受浮力变大，压强变小

C所受浮力不变，压强变大

D所受浮力不变，压强不变

【答案】C 【解析】由题，打捞人员在水面下作业，他在下潜的过程中，排开水的体积不变，由F浮=ρ液gV排可知，他所受到的浮力不变；根据液体压强公式P=ρgh可得，他在下潜的过程中，深度h不断增加，所以压强变大。故C正确为答案。

2、如图，小瓷碗漂浮在水面上，倾斜后能沉入水底，这一情景分析正确的是（

）

A. 小瓷碗能沉入水底是因为它的重力变大了

B. 小瓷碗漂浮时受到的浮力小于它的重力

C. 小瓷碗浸没时和漂浮时相比所受的浮力变小了

D. 小瓷碗下沉过程中浮力大于重力

【答案】C 【解析】小瓷碗能沉入水底是因为它浸没时受到的浮力小于它的重力，A说法错误；小瓷碗漂浮时处于平衡状态，故一定受到平衡力的作用，即受到的浮力等于它的重力，B说法错误；小瓷碗浸没时受到的浮力小于重力，小瓷碗漂浮时收到的浮力等于重力，故小瓷碗浸没时和

漂浮时相比所受的浮力变小了，C说法正确；小瓷碗下沉过程中属于浸没状态，其浮力小于重力，D说法错误；答案选C。

3、如图所示，是同一小球在甲、乙、丙三种液体中处于静止状态，各容器中的液面高度相同，则下列说法正确的是（

）

A. 在甲液体中小球所受的重力小于浮力

B. 在三种液体中小球受到的浮力相同

C. 甲、乙、丙三种液体对容器底的压强相同

D. 丙液体的密度最小

【答案】D 【解析】A. 小球在甲中漂浮，所以浮力等于重力，故A错误；B. 甲中小球漂浮，浮力等于重力；乙中小球悬浮，浮力等于重力；丙中小球沉底，浮力小于重力，所以甲乙浮力相等，丙中浮力小于甲乙的浮力，故B错误；C. 由浮沉条件可知，甲液体的密度大于小球的密度，乙液体的密度等于小球的密度，丙液体的密度小于小球的密度，又容器中液面相平，由p=ρgh可知，甲液体对容器底的压强最大，丙液体对容器底的压强最小，故C错误；D. 由C的分析可知，丙液体的密度最小，故D正确。

【巩固】

1、把重为8N、边长为0.1m的正方体物块投入足够多的水中，当物块静止时，下列说法正确的是（g取10N/kg）（

）

A. 物块在水中处于悬浮状态

B. 物块所受的浮力为8N C. 物块下表面所受水的压强为1000Pa

D. 物块密度为0.6×103kg/m3

【答案】B 3=0.001m3，【解析】由题，若正方体全部浸没在水中，则其排开水的体积V排=V=（0.1m）

根据阿基米德原理，此时木块受到的浮力F浮水gV排1.0103kg/m310N/kg0.001m310N。因为F浮＞G，所以木块浸没在水中时会上浮，最终漂浮在水面上。

当物块静止时，受到的浮力等于其重力。

物块在水中处于漂浮状态，故A错误。

物块漂浮，受到的浮力等于其重力，所以F浮=G=8N，故B正确为答案。

由F浮水gV排可得，木块排开水的体积V排F浮8N43810m，木块浸入水的深度33水g110kg/m10N/kgV8104m3h0.08m。则木块下表面受到水的压强P=ρS0.01m2gh=1.010kg/m10N/kg0.08m800Pa，故C错误。

D．由ρ33mG8Nm330.810kg/m

可得，木块的密度

ρ，3VVgV10N/kg0.001m故D错误。

2、如图所示，在物理实验中小明把鸡蛋放入盛水的杯中，鸡蛋沉在杯底（图甲所示）；向杯中加盐，鸡蛋悬浮（图乙所示）；继续往杯中加盐，鸡蛋漂浮（图丙所示）。在这三种情况中，各物理量之间的关系正确的是（

）

A. 容器中液体的密度ρ甲＜ρ乙＝ρ丙

B. 液体对容器底部的压强p甲＝p乙＞p丙

C. 鸡蛋受到的浮力F甲＜F乙＜F丙

D. 鸡蛋排开液体的质量m甲＜m乙＝m丙

【答案】D 【解析】解答：鸡蛋在甲中沉入水底,则ρ甲<ρ鸡蛋,F甲ρ蛋,F丙=G；所以液体的密度ρ甲<ρ乙<ρ丙，故A错误；

鸡蛋受到的浮力F甲

3、

中国第一艘航母——“瓦良格号”，舰长304米、舰宽70.5米，满载时排水量达67500吨，它满载时所受的浮力为________N，浮力的方向是______________。当航母上舰载飞机起飞后，航母所受浮力将_______，航母排开水的体积将_______ （选填“增大”、“减小”或“不变”）；“瓦良格号”航行的过程中，两侧的护卫舰不能靠它太近是因为______________________________，外部的水会把两舰挤在一起。（g取10N/kg）

【答案】

6.75×108

竖直向上

变小

变小

流速越大的位置压强越小

【解析】（1）满载时受到的浮力：F浮=G排=m排g=67500×103kg×10N/kg=6.75×108N；浮力方向是竖直向上．（2）因为航母漂浮，所以它受到的浮力等于总重力；

战机从航母上起飞后，航母的总重力减小，根据漂浮物体的重力等于自身重力，所以浮力将变小，由阿基米德原理可知排开水的体积会变小．（3）护卫舰向前航行的过程中，两护卫舰内侧水的流速大于外侧水的流速，流速越大的位置压强越小，外部的水会把两舰挤在一起．

【拔高】

1、把重5N、体积为6×10-4m3的物体投入水中，若不计水的阻力，当物体静止时，下列

说法正确的是（

）

A. 物体上浮，F浮＝6N

B. 物体悬浮，F浮＝5N C. 物体漂浮，F浮＝5N

D. 物体沉在水底，F浮＝6N 【答案】C 【解析】若物体完全浸没时，所受的浮力F浮

′=ρ液

gV排

=1.0×103 kg/m3×10N/kg×6×10-4 m3 =6N＞5N，即重力小于浮力，所以物体上浮，最后物体静止时会漂浮再水面上，根据漂浮条件可知：F浮

=G=5N，故C正确，故选C。

2、在弹簧测力计下方挂一圆柱体,将圆柱体从水面上方竖直往下放入水中,整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降的高度h的关系图像如图所示。分析图像可知:圆柱体的重力为________N,所受的最大浮力为________N。圆柱体的密度为___________kg/m3。

【答案】

12

8

1.5×103

【解析】(1)由图象可知,当h=0时,弹簧测力计示数为12N,此时圆柱体处于空气中,根据二力平衡条件可知,G=F拉=12N；(2)图象中CD段是圆柱体完全浸入水中的情况,此时圆柱体受到的拉力F′=4N，则圆柱体受到的最大浮力F浮=G−F′=12N−4N=8N；(3)因圆柱体完全浸入水中时排开水的体积和自身的体积相等，所以,由F浮=ρ水gV排可得，圆柱体的体积：V物=V排=F浮/ρ水g=8N/（1.0×103kg/m3×10N/kg）=8×10−4m3由公式G=mg可得，物体的质量：m=G/g=12N/10N/kg=1.2kg，则圆柱体密度：ρ物=m/V物=1.2kg/（8×10−4m3）=1.5×103kg/m3. 3、如图所示,一艘排水量120t的货船，船上装有质量为16t的货物A,货物A的底面积为5m2,货物A底面与船完全接触。(p水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)

（1）求该船满载时受到的浮力。

（2）求货物A对船的压强。

（3）将货物A从船上卸下后,船排开水的体积减少多少? 【答案】（1）1.2 ×

106 N（2）3.2×

104

Pa

（3）16（m3）

【解析】解答：(1)该船满载时受到的浮力：F浮＝G排＝m排g＝120103kg10N/kg＝1.2×106N；(2)货物A对船的压力：F＝G＝mg＝16103kg10N/kg＝1.6105N，

F1.6105N货物对船的压强：p＝＝=3.2＝104Pa；

2S5m(3)因为船始终处于漂浮状态，所以，将货物从船上卸下后，船减小的浮力等于货物的重力，由F浮=ρ水gV排可得，船排开水减小的体积：△V排＝F浮G＝＝水g水g1.6105N＝16m3

1.0103kg/m310N/kg五、课程小结

1 浮力

液体和气体对浸在其中的物体有向上的托力叫浮力

浮力的方向“总”是竖直向上的

影响浮力大小的因素：物体所受浮力的大小只与液体（或气体）的密度和物体排开液体（或气体）的体积有关

2 阿基米德原理

浸入液体中的物体所受浮力的大小等于物体排开的液体的重力。

阿基米德原理的数学表达式：F浮＝G排＝ρ液V排g，式中ρ液表示液体的密度，单位是kg/m3，V排表示物体排开液体的体积，单位是m3

3 浮沉条件

当F浮大于G物时，物体上浮；

当F浮小于G物时，物体下沉；

当F浮等于G物时，物体处于悬浮状态，可以在液体中任何深度静止

4 浮沉条件应用

六、课后作业

1、甲、乙两个完全相同的杯子盛有盐水，将同一枚鸡蛋先后放入其中，当鸡蛋静止时，两个杯子中液面恰好相平，鸡蛋在两杯中所处的位置如图所示，则（

）

A. 甲杯底所受的液体压强较大

B. 鸡蛋在乙杯中受到的浮力较大

C. 鸡蛋在两杯中排开液体的质量相等

D. 甲杯子对桌面的压力较大

【答案】C 【解析】由图示可知，鸡蛋在甲中悬浮，在乙中漂浮，说明乙液体的密度大于甲液体的密度，两杯中液面相平，则可知甲杯底所受的压强小于乙杯底受到的压强，故A错；鸡蛋悬浮和漂浮时所受的浮力都等于本身的重力，所以在两杯中的浮力大小是相等的，故B错；浮力相等，根据阿基米德原理可知，排开液体的质量是相等的，故C正确；乙杯液体的密度大，

则可知乙杯中液体的质量也较大，所以乙杯对桌面的压力大，故D错；应选C。

2、关于物体沉浮条件及应用实例，下列分析合理的是（

）

A. 橡皮泥捏成小船后可以漂浮在水面，是通过改变自身重力实现的

B. 轮船从长江驶入东海，吃水深度变大

C. 同一密度计在不同液体中漂浮时，所受浮力大小相同

D. 潜水艇靠改变排开水的体积来改变浮力，从而实现上浮和下沉

【答案】C 【解析】橡皮泥捏成小船后可以漂浮在水面，采用使物体空心的方法实现漂浮的，A说法错误；轮船从长江驶入东海，轮船始终漂浮在水面上，漂浮物所受到的浮力大小等于物体重力，在浮力大小不变时排开液体密度越大，排开液体体积越小，故吃水深度变小，B说法错误；同一密度计在不同液体中漂浮时，因漂浮物浮力大小等于物体重力大小，所受浮力大小相同，C说法正确；潜水艇靠改变自身重力，从而实现上浮和下沉，D说法错误；答案选C。

3、“094型”潜艇是我国自行研制的新一代潜艇，当它从深海中上浮而未露出水面的过程中，它受到海水的（

）

A. 压强减小，浮力不变

B. 压强和浮力都不变

C. 压强减小，浮力减小

D. 压强增大，浮力增大

【答案】A 【解析】解：由题知，潜艇在海水中上升，所处深度h变小，排开海水的体积v排不变，

∵F浮=ρ海水v排g，

∴潜艇受到海水的浮力不变；

∵p=ρgh，

∴潜艇受到海水的压强减小．

故选：A．

4、潜水艇由江水中潜行至海水中时，潜水艇所受浮力将________（选填“变大”、“不变”或“变小”），潜水艇要继续在海水中保持潜行状态，需要对两侧水箱进行________（选填“充水”或“排水”）。

【答案】

变大

充水

【解析】①潜水艇由江水中潜行至海水中时，排开水的体积不变，海水的密度比江水的密度大，由公式F浮=ρ液gV排知：受到的浮力增大；②潜水艇要继续在海水中保持潜行状态，即受到的浮力等于重力，所以需要对两侧水箱进行充水。故答案为：变大；充水。

5、

一艘轮船的排水量是10000t，它满载货物时的总质量是________t，该船满载货物时受到水的浮力是_____N。若该船从大海驶入内河，船的重力大小________(选填“变大”、“变小”或“不变”，下同)，受到的浮力大小_________，由于河水密度比海水密度小，所以它排开水的体积__________，因此轮船要___________（选填“上浮一些”

或“下沉一些”）。

【答案】

10000（或104）

108

不变

不变

变大

下沉一些

【解析】排水量是指轮船满载货物时所排开水的质量．因为轮船漂浮，所以轮船满载时受到的浮力：F浮=G排=m排g=10000×103kg×10N/kg=1×108N；当船从大海驶入内河，船自重不变，船仍漂浮，船受到的浮力不变；根据F浮=ρ水v排g，ρ河水<ρ海水，排开河水的体积大于排开海水的体积，船将下沉一些．

6、我国海军“基洛级”常规潜艇的体积约为3×103.在海底下潜中潜艇受到海水的压强____，浮力______(填“变大”“变小”或“不变”)ꎻ当它浸没在海水中时受到的浮力约是_____N.(ρ海水＝1.02×10 3 kg/ m3g取

10N/ kg)。

【答案】

变大

不变

3.06×10 7

【解析】由p=ρ液gh可知，液体的压强与密度和深度有关，所以在下潜过程中，潜艇所处

的深度h不断增大，故潜艇受到海水的压强变大；潜艇浸没在海水中时，V排

=V=3×103

m3 ，由于V排不变，根据F浮=ρ海水gV排可知，潜艇受到的浮力不变；则潜艇浸没时受到的浮力：F浮=ρ海水gV排=1.02×103 kg/m3×10N/kg×3×103 m3 =3.06×107 N。

7、浸没在液体中的物体：

（1）若浮力小于重力，即F浮______G物，物体将会___________：该物体的密度ρ物_____________ρ液

；

（2）若浮力等于重力，即F浮_______G物，物体将会_________：该物体的密度ρ物____________ρ液

；

（3）若浮力大于重力，即F浮________G物，物体将会__________：最后物体会_________在液面上，这时F浮_________G物；上浮或漂浮的物体的密度ρ物___________ρ液

。

【答案】

<

下沉

>

=

悬浮

=

>

上浮

漂浮

=

< 【解析】阿基米德原理：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体所受的重力，其公式为：F浮=G排= F浮=ρ液gV排，从中可以看出浮力与液体的密度和排开液体的体积有关。

（1）若浮力小于重力，即F浮ρ液

；

（2）若浮力等于重力，即F浮=G物，物体将会悬浮：该物体的密度ρ物=ρ液

；

（3）若浮力大于重力，即F浮>G物，物体将会上浮：最后物体会漂浮在液面上，这时F浮=G物；上浮或漂浮的物体的密度ρ物<ρ液