浮力的计算公式|浮力

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详细介绍：
第十二章浮力第一节浮力(1课时)2.理解浮力产生的原因。
3.理解物体的浮沉条件。
4.会用弹簧测力计测浸入液体中的物体受到的浮力。学生实验器材：弹簧测力计、石块、细线、烧杯、水和酒精。船可以浮在水面，潜水艇能潜入水下航行，节日放飞的气球可以升到空中，金鱼可以轻盈地在水中上下游动，这些都是有关浮力的问题。从本节起学习新的一章"浮力"。
板书："第十二章浮力
一、浮力"1．什么是浮力？
(1)演示实验：放入水中的木块放手后，木块从水里浮上来，最后浮在水面上静止不动。
提问：从水里浮上来和浮在水面上的木块受几个力的作用？施力物体是什么？力的方向如何？
学生回答后教师小结：从水里浮上来的木块受到竖直向下的重力，施力物体是地球。还受到竖直向上的浮力，施力物体是水。上浮过程中木块受非平衡力的作用，浮力大于重力。木块浮在水面静止不动时，受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力。木块在平衡力的作用下保持静止状态。可见，从水里浮上来的物体和浮在水面上的物体都受到浮力。
(2)演示实验：把石块放入水中，放手后石块在水中下沉，并且一直沉到水底。
提问：下沉的石块受浮力作用吗？
教师指出，为研究这个问题，同学们分组完成课本12-2的实验。(两人一组进行实验)
要求：①明确实验目的是判断浸没在水中和酒精中的石块是否受到浮力，以及浮力的大小和方向。
②石块要用细线拴牢。读取石块浸没在水中时弹簧秤的读数时，石块不要触及杯底或杯壁。
学生实验时，教师巡回指导。
实验完毕，组织讨论，教师总结。
①挂在弹簧秤上的石块在空气中静止不动，受几个力的作用？方向如何？施力物体是什么？这几个力的关系是怎样的？说出石块在空气中重多少牛。
小结：石块受到竖直向下的重力的竖直向上的拉力。重力的施力物体是地球，拉力的施力物体是细线。二力的关系是彼此平衡。此时弹簧秤的示数就是石块所受的重力。
②挂在弹簧秤上的石块浸没在水中的读数是多少牛？此时，浸没在水中的静止石块受到几个力的作用？各力的方向如何？施力物体是什么？这几个力的关系如何？两次弹簧秤的读数之差说明了什么？
小结：石块此时受到三个力的作用，一个是竖直向下的重力，施力物体是地球；一个是竖直向上的拉力，施力物体是细线；另一个是竖直向上的浮力，施力物体是水。石块静止不动说明：石块受到的重力=石块受到的拉力＋石块在水中受到的浮力。由于石块浸没在水中时受到拉力的大小就是此时弹簧秤的读数，所以石块受到的重力=石块在水中秤的读数＋浮力。弹簧秤两次读数的差就是浸没在水中的石块受到的浮力。浮力=石块重-石块在水中秤的读数(也可叫做石块在水中时的视重)。以上实验，说明浸入水中的石块也受到浮力。
教师总结讲解时，边讲边画出石块受力分析图。f)=重力(g)－浮力(f浮)1.什么是浮力
(1)浸在液体中的物体受到的液体向上托的力叫做浮力。
(2)一切浸在液体里的物体都受到竖直向上的浮力。
(3)浮力=物体重-物体在液体中时弹簧秤读数。f浮=g-f。"
2.浮力产生的原因
(1)提问：浸没在水中的正方形木块，放手后竖直向上浮，它为什么不向左或向右、向前或向后运动？
复习液体内部压强的特点，启发学生答出：立方体木块浸没在水中，左右两个侧面和前后两个侧面相对应的部位，距液面的深度相同，水对它们的压强相等，因而它的左右两侧面和前后两侧面，受到的压力大小相等、方向相反，所以木块不向前后、左右运动。以上讲解可结合下图进行。(1)液体对物体向上和向下的压力差就是液体对物体的浮力即f浮=f′－f。12345
(2)物体在气体中也受到浮力。"
物体在气体中也受到浮力，可启发学生举例答出。
3.物体的浮沉
提问：既然一切浸入液体中的物体都受到液体对它竖直向上的浮力，为什么物体有的上浮、有的下沉、有的还可停留在液体中的任何地方？
演示：提示同学观察物体在水中运动情况。
把铁块浸没在水中，放手后铁块下沉。
把木块浸没在水中，放手后木块上浮。
把装有少量水并用胶盖盖严的小瓶(可用装青霉素的小药瓶，用注射器仔细调整瓶内水量或调整装入的细砂，直至可悬浮在水中为止)浸没在水中，放手后小瓶可悬浮在水中。
学生讨论：浸没在水中下沉的铁块、上浮的木块、悬浮的小瓶各受到几个力的作用？大小关系如何？说明力的方向。
教师结合实验，边讲边画出浸没下沉的铁块、上浮的木块和悬浮的小瓶受力分析示意图，总结出浮沉条件。
让学生观察实验：浸没在水中的木块放手后上浮，最后浮出水面，漂在水面不动。教师指出，木块漂在水面上时，只有一部分浸入水中，叫做漂浮。漂浮在水面上的木块受几个力的作用？它们的关系如何？
学生回答，教师总结物体的浮沉条件并板书：
3.物体的浮沉
(1)下沉：f浮＜g
(2)上浮：f浮＞g
(3)悬浮：f浮=g
(4)漂浮：f浮=g--物体的一部分浸入液体中"
教师说明：
(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，在平衡力的作用下静止不动。但漂浮是物体在液面的平衡状态，物体在一部分浸入液体中。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。
(3)完成课本图12-3中的填空题。1.完成本节课文练习1～5题。
2.思考题：本节后面的"想想议议"。返回页首第二节阿基米德原理(2课时)2.理解阿基米德原理的内容。
3.会运用阿基米德原理解答和计算有关浮力的简单问题。1.浮力是怎样产生的？浮力的方向是怎样的？
2.如何用弹簧秤测出浸没在水中的铁块所受浮力的大小。要求学生说出方法，并进行实验，说出结果。
3.物体的浮沉条件是什么？物体浮在液面的条件是什么？1.引言：我们已经学习了浮力产生的原因。下面来研究物体受到的浮力大小跟哪些因素有关系。我们用实验来研究这一问题。
2.阿基米德原理
学生实验：实验1。
①简介溢水杯的使用：将水倒入溢水杯中，水面到达溢水口。将物体浸入溢水杯的水中，被物体排开的这部分水从溢水口流出。用空小桶接住流出的水，桶中水的体积和浸入水中物体的体积相等。
②按本节课文实验1的说明，参照图12-6进行实验。用溢水杯替代"作溢水杯用的烧杯"。教师简介实验步骤。说明注意事项：用细线把石块拴牢。石块浸没在溢水杯中，不要使石块触及杯底或杯壁。接水的小桶要干净，不要有水。
③将所测得的实验数据填在下表中，(课上出示写好的小黑板)并写出实验结论。
石块在空气中重（n）
石块浸没在水中时弹簧秤的示数(n)
石块受到水的浮力(n)
小桶和被石块排开水的总重(n)
小桶重(n)
小桶中的水重(n)⑤总结：
由几个实验小组汇报实验记录和结果。
总结得出：浸没在水中的石块受到的浮力跟它排开的水重量相等。
说明：如果换用其他液体来做上述实验，结论也是一样。即使物体不是浸没，而是一部分体积浸入液体中，它所受的浮力的大小也等于它排开的液体受到的重力。12345
3.学生实验本节课文中的实验2
①明确实验目的：研究浮在水上的木块受到的浮力跟它排开的水的重量有什么关系？
②实验步骤按课本图12-7进行。
③将实验数据填在下表中，并写出结论。(出示课前写好的小黑板)n)
木块漂浮在水面受到的浮力(n)
小桶和木块排开水的总重(n)
小桶重(n)
木块排开的水重(n)④学生分组实验、教师巡回指导。
⑤总结：
几个实验小组分别汇报实验记录和结果。
教师总结得出：漂浮在水上的木块受到的浮力等于它排开的水受到的重力。
说明：实验表明，木块漂浮在其他液体表面上时，它受到的浮力也等于木块排开的液体受到的重力。
4.教师总结以上实验结论，并指出这是由XX多年前希腊学者阿基米德发现的著名的阿基米德原理。
板书："二、阿基米德原理
1.浸入液体里的物体受到的浮力等于它排开的液体受到的重力"
教师说明：
根据阿基米德原理可得出计算浮力大小的数学表达式，即：f浮=g排液=ρ液·g·v排。
介绍各物理量及单位：并板书："f浮=g排液=ρ液·g·v排"
指出：浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积有关。强调物体全浸(浸没)在液体中时v排等于物体的体积；部分浸入液体时，v排小于物体的体积。
例1：如图所示(教师板图)，a、b两个金属块的体积相等，哪个受到的浮力大？由于f浮=g排液=ρ液·g·v排,a、b浸入同一容器中的液体，ρ液相同，但vb排＞va排，所以fb浮＞fa浮，b受到的浮力大。
例2：本节课文中的例题。
教师板演示范。
提醒学生注意：
(1)认真审题、弄清已知条件和所求的物理量。
(2)确定使用的物理公式，理解公式中每个符号所代表的物理量。在相同的物理量符号右下角写清角标，以示区分。
(3)解题过程要规范。
5.教师讲述：阿基米德原理也适用于气体。体积是1米3的氢气球，在空气中受到的浮力等于这个气球排开的空气受到的重力。
板书："2.阿基米德定律也适用于气体。
浸在气体里的物体受到的浮力等于它排开的气体受到的重力。"第二节阿基米德原理(第2课时)2.应用阿基米德原理，计算和解答有关浮力的简单问题。1.学生笔答课本章后的"学到了什么"问题1和2。然后由一学生说出自己的答案。教师讲评。
2.270克的铝块体积多大？浸没在水中受到的浮力多大？
要求学生在笔记本上演算，一名学生板演。教师巡回指导，并对在黑板上的计算进行讲评。1.浮力的大小只跟液体的密度和排开的液体的体积有关，与物体浸入液体中的深度、物体的形状等因素无关。
①浮力的大小与物体浸入液体中的深度无关。
提问：物体浸没在液体中，在不同深度受到的浮力是否相等？
学生回答并说出分析结果和道理。
教师演示实验：把铁块用较长一些的细线拴好，挂在弹簧秤上。先称出铁块重(由学生读值)。将铁块浸没在水中，弹簧秤的示数减小，问：这是什么原因？由学生读出弹簧秤的示数，计算出铁块受到的浮力。将铁块浸没在水中的深度加大，静止后，由学生读出此时弹簧秤的示数，求出浮力的大小。比较两次浮力的大小，得出：浮力的大小跟物体浸没在水中的深度没有关系。换用其他液体进行实验，可得出同样的结果。
教师从理论上分析：浸没在液体中的物体受到的浮力等于物体排开的液体受到的重力。当物体浸没在液体中时，无论物体位于液体中的哪一深度，由于液体的密度和它排开的液体的体积不变，所以它排开的液体受到的重力大小不改变。因此，这个物体无论处于液体中的哪一深度，它受到的浮力都是相等的。12345
②浮力的大小与物体的形状无关。
提问：浸没在同一种液体中的物体体积相同，它们受到的浮力大小是否相同？
演示实验：取一块橡皮泥，将它捏成立方体，用细线拴好，用弹簧秤称出橡皮泥重。将它浸没在水中，读取此时弹簧秤的示数。求出它浸没在水中受到的浮力。(以上读值和计算由学生完成)将橡皮泥捏成球形，按上述实验步骤，求出它浸没在水中时，它受到的浮力。
总结：比较两次实验测得的浮力大小，得出：浮力的大小与物体的形状无关。
提问：由学生用阿基米德原理解释上述实验结果。教师总结。
③浮力的大小与物体的密度无关。
提问：将体积相同的铜块和铝块浸没在水中，哪个受的浮力大？
演示：将体积相同的铜块和铝块用细线拴好，用弹簧秤测出它们浸没在水中受到的浮力。比较它们受到的浮力大小。
总结：比较两次实验结果得出：浮力的大小跟物体的密度无关。
提问：由学生用阿基米德定律解释上述实验结论。教师总结，并结合复习提问2的分析指出，有的同学认为"较轻的物体受的浮力一定大"的看法是错误的。
④浮力的大小与物体在液体中是否运动无关。
提问：体积相同的铁块和木块放入水中后放手，铁球下沉，木块上浮，哪个受的浮力大？
学生讨论，教师用阿基米德定律分析它们受到的浮力一样大。总结出：浮力的大小与物体在液体中是否运动无关。
通过以上的实验和分析，教师总结并板书："浮力的大小只跟液体的密度和物体排开的液体的体积有关，而跟物体浸入液体中的深度、物体的形状与密度、物体在液体中是否运动等因素无关。"
2.例题：(出示小黑板)
①如图所示，甲、乙两球体积相同，浸在水中静止不动。哪个球受到的浮力大？为什么？哪个球较重？为什么？解：甲球受到的浮力较大。根据阿基米德原理。甲球浸没在水中，乙球是部分浸没在水中，故甲球排开水的体积大于乙球排开水的体积。因此，甲球排开的水重大于乙球所排开的水重。所以，甲球受到水的浮力较大。板书："f甲浮＞f乙浮"
浸在水中的甲、乙两球，甲球较重。分析并板书："甲球悬浮于水中，g甲=f甲浮
乙球漂浮于水面，g乙=f乙浮
因为：f甲浮＞f乙浮
所以：g甲＞g乙"
小结：解答浮力问题要学会用阿基米德原理进行分析。对于漂浮和悬浮要弄清它们的区别，对浸在液体中的物体进行受力分析是解答浮力问题的重要方法。
例题：有一个空心铝球，重4.5牛，体积是0.5分米3。如果把这个铝球浸没在水中，它受到的浮力是多大？放平后，它是上浮还是下沉？它静止时受到的浮力是多大？
要求全体学生在自己的笔记本上演算，由一个学生到黑板上板演，教师针对演算过程中的问题进行讲评。
要求学生答出：
由于铝球全部浸没在水中，所以v排=v球=0.5分米3=0.5×10-3米3。
f浮=g排液=ρ液·g·v排=1.0×103千克／米3×10牛／千克×0.5×10-3米3=5牛
因为：f浮＞g球，所以铝球上浮。
铝球在水中上浮，一直到露出水面，当f浮=g球=4.5牛时，铝球静止在水面上。此时铝球受到的浮力大小等于铝球的重。
小结：解答此类问题，要明确铝球是研究对象。判断上浮还是下沉以及最后的状态要对研究对象进行受力分析，应用公式计算求解。
3.总结计算浮力大小的四种方法：
应用弹簧秤进行测量：f浮=g-f。g为物体在空气中的重，f为物体浸入液体中时弹簧秤的示数。12345
根据浮力产生的原因，求规则固体受到的浮力。f浮=f向上-f向下。
根据阿基米德原理：f浮=g排液=ρ液·g·v排。此式可计算浸在液体中任意物体受到的浮力大小。
根据物体漂浮在液面或悬浮在液体中的条件f浮=g物，应用二力平衡的知识求物体受到的浮力。


浮力

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