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浸入液体中的物体受到浮力

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观察与思考

  如图1所示,木块漂浮在水面上,鱼儿悬浮在水中,铁块却沉在容器的底部。
  1.漂浮在水面上的木块受到浮力吗?鱼儿和铁块它们是否也受到浮力的作用?

   受到浮力。是。

  如动画所示,先称出石块所受的重力(用G表示),再把石块慢慢地浸入水中,直到浸没为止,观察弹簧秤读数的变化(弹簧秤读数用F表示)。
  2.当石块的部分体积开始浸入水中时,弹簧秤的读数发生什么变化?弹簧秤的读数变小说明什么?

   变小。说明石块受到向上的浮力作用。

  3.石块受到了向上的力,这个力的施力体是哪个物体?

   水。

  4.在石块继续浸入水中的过程中,弹簧秤读数随之逐渐变小,这一现象说明什么?

   石块受到的浮力大小与石块排开水的体积多少有关,排开水的体积越大,受到的浮力就越大。

  5.当石块完全浸没水中以后再继续下沉时,弹簧秤的读数还变小吗?这又说明什么呢? 根据实验可得出石块在水中受到的浮力F=G-F是怎样运用同一直线上二力合成的知识推导的?

   弹簧秤读数不再变小,表明石块受到的浮力大小与石块浸没在水中的深度无关。

实验原理

  1.一切浸入液体的物体,都受到液体对它竖直向上的浮力。

  2.与浮力大小有关的因素是物体浸在液体中的体积即物体排开的液体体积和液体的密度。

  浸在液体或者气体里面的物体,受到液体竖直向上的浮力,浮力的大小等于被物体排开的液体所受到的重力。
  这个内容常以填空、选择、实验探究题、作图题、计算题进行考查。是一个重要的物理知识。

  1、如图所示,将一只玩具青蛙放入水中,它能漂浮于水面上;把它放入另一种液体中,它却沉入液体底部。则下列说法中正确的是(    ) 
   A、另一种液体的密度比水大     
  B、另一种液体的质量比水大
  C、青蛙在水中受到的浮力较大     
  D、青蛙在另一种液体中受到的浮力较大

  2、质量为0.2kg的小球,轻轻放入盛满水的容器中,溢出0.15kg的水,g取10N/kg。则小球受到的浮力为_____ N,稳定后小球将 _____(选填“漂浮”、“悬浮”或“沉底”)。

  3、如图所示三个体积相同的实心球体在液体中静止,那么_______球所受到的浮力最小,______球所受到的浮力最大,与液体密度相同的是___球,三球中密度最小的是___球

 

  1、浸在液体里的物体所受到的浮力,浮力的大小等于被物体排开的液体所受到的重力。当所受到的重力等于浮力时,物体处于静止状态(漂浮或悬浮)当浮力小于重力时,物体处于下沉,反之当物体下沉时,则物体所受到的浮力小于重力,即左侧水给玩具的浮力大于右侧液体的浮力,但是右侧的V排大于水中的V排,所以液体的密度小于水的密度。
  答案:C。

  2、根据G=mg不难求出物重为2N,所受到的浮力为1.5N,稳定后小球将沉底。
  答案:1.5    沉底

  3、由于这三个球的体积相等,V排越大,所受到的浮力越大,自身的重力也越大,根据密度与物体浮沉的关系判断出A的密度最小、C最大。
  答案:A   C   B    A

趣味实验——“不沉的铜圆”

  铜圆在水里不沉,不但童话里有这种事情,就在实际中也有。你只要做几个简单的实验,就会相信这句话了。让我们从最细小的物件──缝衣针──开始。要使一枚针浮在水面,看起来是不可能的事,但是实际上这件事情做起来并不怎么困难。把一张薄纸放到水面上,上面放一枚完全干燥的针。另外用一枚针或大头针把薄纸慢慢压到水里去,从纸边开始一步一步压到纸的中心;等到张张都湿透了,它就会自己沉没下去,而针却仍旧留在水面上(图a)。假如你有一块磁石,那么你甚至可以把磁石放在杯子外面、水面的旁边来控制针在水面上的浮动。

  经过相当的练习以后,你竟可以不用薄纸就把针放在水面上:只要用两只手指抓着针的中部,在离水面不远的地方水平地放下就可以了。

  

  你还可以用一枚大头针(2毫米粗)、钮扣或者小巧的平面形的金属对象来代替缝衣针。等你这一些都已经会做而且熟练了之后,可以拿一枚铜圆去试试看。
  这些金属物品之所以能够浮在水面上,原因是这些东西在我们手里蒙上了一层极薄的油,使得它们不容易沾水。正是因为这个缘故,漂浮着针的水面四周,形成了一个凹下去的表面,这种表面凹下去的情形,我们甚至能够直接看得出。
  液体(水)的表面薄膜一直在想恢复原有的平面,因此对针发生从下向上的压力,支持了针不会沉下去。此外,针之所以没有沉下去,还受到液体排斥力的作用,因为,根据浮体定律:针所受到的从下向上的排斥力(浮力),等于它所排开的水的重力。
  使缝衣针漂浮的最简单的方法:事先把它涂上一层油;这种针可以直接放到水面上而不会下沉。

探讨课题
  鲸在大海大洋中游弋,可是由于不同的海域,海水的密度是不完全相同的,你能说出鲸在不同海域,浮力会发生怎样的变化吗?
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