【八年级下册物理】第10章：压强与浮力

苏科版8年级下册物理，第10章：压强与浮力详细知识点梳理，包含：①压强②液体的压强③气体的压强④浮力⑤物体的浮与沉等相关知识点，使用其他版本教材的同学也可以正常使用。

压强与浮力

压强

压力

现象观察：垂直作用于物体表面的力

探究归纳

这些力的共同点是垂直作用于物体表面,并指向受力物体

定义

物体由于相互挤压而垂直作用在物体表面上的力叫压力

注意

产生的条件

相互接触且发生挤压的物体之间才有压力

压力属于弹力，是物体由于发生弹性形变而产生的力

方向

垂直于接触面并指向受力物体

由于受力物体的受力面可能是水平面,也可能是竖直面,还可能是斜面，因此,压力的方向没有固定的指向，它可能指向任何方向,但始终和受力物体的受力面相垂直

作用点

在受力物体的接触面上

尤其是画压力的示意图时要注意，箭头的起点必须位于被压物体（受力物体)

大小

压力并不都是由重力产生的，因此压力的大小不一定与重力大小相等

求压力思路

求支持力

压力的反作用力为支持力

压力与重力的联系与区别

有的压力是因重力而产生的

压力作用效果

现象探究

说明

压力的（主要）作用效果是使被压物体发生形变

实验探究

提出问题

压力的作用效果跟什么因素有关?

猜想与假设

由上面的现象可知,压力的作用效果可能与压力的大小有关,还可能与受力面积有关

设计实验

①

如何改变压力?

选用小桌时,在小桌上加减砝码改变压力

选用盛水的矿泉水瓶时,通过添加水改变压力

②

如何改变受力面积？

把小桌正放和倒放改变受力面积

通过正放和倒放矿泉水瓶改变受力面积

③

如何显示压力的作用效果？

压力的作用效果有两个,一是改变物体的运动状态,二是改变物体的形状

本实验通过观察小桌或矿泉水瓶陷入细沙中或海绵块中的深浅比较压力的作用效果,陷入得越深,压力的作用效果越明显

实验器材

小方桌、砝码、海绵块

进行实验

图示

步骤

①

按照图甲所示将小方桌放在海绵块上

②

在小方桌上放上砝码,按照图乙所示将小方桌放在海绵块上

③

在小方桌上放上砝码,按照图丙所示将小方桌放在海绵块上

分析与论证

①

比较甲图和乙图:海绵块的受力面积相同,乙图中对海绵块的压力大,乙图压力的作用效果比甲图明显,故可得出:受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显

②

比较乙图和丙图:海绵块受到的压力相同,乙图海绵块的受力面积小,压力的作用效果比丙图明显,故可得出:压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显

实验结论

压力的作用效果与压力的大小和受力面积有关。

①受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显

②压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显

受力面积是指受到压力的面积，也就是实际施压物体与受压物体之间的接触面积

对压力的作用效果和受力面积关系的理解:相同的压力,受力面积越大,压力作用越分散,效果自然要减弱;受力面积越小,压力作用越集中,效果自然就加强了

交流与评估

①

实验中,各器材的作用是什么?

海绵块

通过海绵块发生的形变显示压力产生的作用效果

砝码

改变压力的大小

小方桌

改变受力面积

②

实验中,为什么选用海绵块做实验器材,而不选用木板?

因为此实验是通过受力物体的形变程度来体现压力的作用效果的,海绵块、细沙之类的物体易发生形变,而木板等一些较硬的物体形变程度不明显,故不能用木板等一些较硬的物体代替海绵块

控制变量法

在实验过程中,由于压力的作用效果可能与多个因素有关,在探究时要采用控制变量法

探究压力的作用效果与压力大小的关系时,应控制受力面积不变,只改变压力的大小

探究压力的作用效果与受力面积的关系时,应控制压力的大小不变,只改变受力面积的大小

转换法

用细沙或海绵块的凹陷程度来反映压力的作用效果,采用了转换法

影响因素

压力的大小和受力面积的大小

压力越大、受力面积越小，压力的作用效果越明显

图示

压强

物理意义

压强是用来表示压力作用效果的物理量

压强越大，压力产生的效果越明显

定义

物理学中，把物体所受压力的大小与受力面积之比叫压强

类比速度学习压强

字母表示

p

单位

国际单位

N/m²

读作“牛每平方米”

专用名称

帕斯卡（Pa），简称帕

1Pa=1N/m²

常用单位

千帕：kpa

兆帕;Mpa

换算

1kpa=10³pa

1Mpa=10³kpa

帕是一个很小的单位,一杯水放在桌面上,它对桌面的压强约为1000 Pa

人站在地面上时的对地面的压强约为

人在水中能承受的最大压强大约为

大约在水下200m

人能承受的最小压强

大约在海拔7500m高处

定义公式

p

压强（Pa）

F

压力（N）

Ｓ

受力面积（m²）

普遍适用于任何求压强的情况

理解

①

公式中的F是压力,而不是重力,但在某些情况下,压力在数值上等于重力

如物体放在水平桌面上,且在竖直方向上只受重力和支持力时就是这样

②

因为压力只能产生于相互挤压的地方,所以受力面积只是物体间相互接触部分的面积，而不一定是受压物体的面积

图示

说明

如图所示,将一底面积为S时物体分别放置在面积为S1和S2的两个桌面上,两种情况下,物体对桌面旳压力不变,但图甲中受力面积是S，图乙中受力面积是S2

③

在进行计算时,注意单位的统一及单位间的换算,只有力F的单位为N,面积S的单位为m²时,压强p的单位才是Pa

增大和减小压强的方法

问题探究

①

探究

坦克为什么装履带？

分析

坦克在行进过程中,要求压力的作用效果不要太明显,在坦克轮子上加了宽大的履带,是通过增大受力面积来减小压强,使压力的作用效果变得不明显

②

探究

滑雪时为什么穿上又宽又长的滑雪板?

分析

滑雪时为了不陷进去,要求压力的作用效果不要太明显,脚上穿上又宽又长的滑雪板是通过增大受力面积来减小压强,使压力的作用效果变得不明显

③

探究

切菜时为什么将刀刃磨得很薄?

分析

切东西时希望压力的作用效果明显,切东西时刀刃磨得薄些,是通过减小受力面积来增大压强,使压力的作用效果变得明显

④

探究

图钉的钉尖为什么做得很尖?

分析

往墙里按图钉,是希望压力的作用效果明显,图钉的钉尖做得很尖,是通过减小受力面积来增大压强,使压力的作用效果变得明显

探究归纳

当压力一定时,增大受力面积可以减小压强,减小受力面积可以增大压强

当受力面积一定时,增大压力可以增大压强,减小压力可以减小压强

任何物体所能承受的压强都有一定的限度,超过这个限度,物体就会被破坏,这就需要减小压强

为了使某些物体容易进入其他物体,则需要增大压强

增大压强和减小压强的方法

增大压强的方法

１.压力一定时，减小受力面积

图钉钉尖面积比钉帽面积小

２.受力面积一定时，增大压力

压路机碾子的质量很大

３.同时增大压力和减小受力面积

用刀切菜时,将刀磨一磨,且用力向下压

减小压强的方法

１.压力一定时，增大受力面积

螺帽下垫一个面积较大的垫圈

２.受力面积一定时，减小压力

严禁汽车超载

３.同时减小压力和增大受力面积

增大地基面积的同时控制楼层高度

柱状固体的压强

对于静止在水平面上，形状规则且密度均匀的柱形固体

适用于圆柱体、正方体、长方体等压力等于自身重力且密度均匀的固体

叠加体压强

步骤

列式

寻找压强对应的压力（一般与物体所受重力有关）和受力面积，写出压强（之比）的表达式

化简

代入已知比例求解未知比例

拓展:固体叠加压强传递规律

甲单独放在水平地面上时，对地面的压强为

把甲置于乙上，乙对地面的压强增加了

切割体压强

割补法（塑造柱体法）

比较大小

方法

割

补

变化量法

若切后受力面积不变

若切割前后都是柱体

液体的压强

现象探究:液体内部是否存在压强

探究归纳

①由于液体受重力,所以液体对容器底有压强

②由于液体具有流动性,所以液体对容器侧壁有压强,液体内部也有压强

产生原因

由于液体受到重力的作用，并且具有流动性，因此，液体对容器底部和侧壁都有压强

液体压强计

说明

图示

如图所示的装置叫压强计,它是显示液体内部压强大小的仪器

作用

测量液体内部压强的仪器

构造

主要由三部分组成

U型管

橡皮管

探头（由空金属盒蒙上薄橡皮膜构成）

原理

放在液体里的探头上的薄橡皮膜受到液体压强的作用发生形变，U型管左右两侧液面就会产生高度差，液面高度差的大小反映了薄橡皮膜所受压强的大小

将作用在橡皮膜上的压强大小转换成U型管内液面的高度差，只能比较液体压强的大小，不能测量液体压强的大小

实验探究:影响液体内部压强大小的因素

①

图示

控制变量

控制压强计金属盒在液体中的深度、液体密度相同,改变金属盒的方向

现象及分析

U形管两侧液面的高度差不变,即液体内部压强不变,说明同种液体内部同一深度处的压强大小与方向无关

结论

液体内部向各个方向都有压强,同种液体在同一深度处,向各个方向的压强都相等

②

图示

控制变量

控制液体的密度、金属盒的方向相同,增大金属盒在液体中的深度

现象及分析

U形管两侧液面的高度差变大,即液体内部压强变大。由于液体的密度、金属盒的方向都是相同的,所以压强变大是因为深度变大

结论

同种液体内部压强随深度的变大而变大

③

图示

控制变量

控制金属盒的方向、深度相同,增大液体的密度

现象及分析

U形管两侧液面的高度差变大,即液体内部压强变大。由于深度、金属盒的方向都是相同的,所以压强变大是因为液体密度变大

结论

不同的液体,在同一深度处产生的压强大小与液体的密度有关,密度越大,液体的压强越大

探究归纳

液体内部朝各个方向都有压强

同种液体

同一深度处各个方向的压强大小相等

深度增大，液体压强增大

不同液体

同一深度处,液体的密度越大,压强越大

注意

①

实验前应检查U形管两侧的液面是否相平

没有力作用在橡皮膜上时,U形管两侧的液面应该是相平的

若不平,则需把连接用的橡皮管取下重新连接

②

实验前应检查蒙在金属盒上的橡皮膜、连接用的橡皮管及各连接处是否漏气

方法

轻压和重压橡皮膜,看U形管两侧液面的高度差是否发生明显变化

如果变化明显,说明不漏气

如果变化不明显,说明漏气,要查出原因,加以修整

③

不能让压强计U形管中液面高度差过大,以免使部分有色液体从管中流出

如果流出了,则需把连接用的橡皮管取下重新连接

控制变量法

由于液体内部压强大小与液体的密度和液体的深度两方面因素有关,所以在探究过程中要运用控制变量法

转换法

用U形管两侧液面的高度差来体现液体内部压强的大小,这是利用了转换法

液体压强的计算

公式p＝ρgh的推导

图示

过程

设平面的面积为S,如图所示

这个液柱的体积

这个液柱的质量

这个液柱的重力及对平面S的压力

平面受到的压强

即液体压强的计算公式为

说明

ρ

液体密度

单位

（kg/m³）

g

9.8N/kg

h

单位

m

p

单位

Pa

由于液体内部同一深度处向各个方向的压强都相等,所以我们只要算出液体竖直向下的压强,也就知道了在这一深度处液体向各个方向的压强

注意

(3)从液体压强公式p＝ρgh可以看出,公式中的压强是液体由于自身重力产生的,它不包括液体受到的外加压强。由于g是常数,所以压强只与液体密度p和深度h有关,而与液体的体积和液体重没有关系。或者换句话说,液体压强的大小与容器的形状无关。

①

利用p＝ρgh计算液体压强的时候,p的单位一定要用kg/m³ , h的单位要用m,计算出的压强单位才是Pa

②

在液体压强公式中，h表示深度,而不是高度或长度

深度和高度

深度和高度这两个概念是有区别的

深度

深度是指从液体的自由面到某点之间的竖直距离,即深度是由上向下量的

液面（液体的自由面）

液体与空气接触的那个面

高度

高度是指液体中某一点到底部的竖直距离,即高度是由下向上量的

判断出h的大小是计算液体压强的关键

图示

如图所示

图甲中A点的深度为30 cm

图乙中B点的深度为40 cm

图丙中C点的深度为50 cm

③

从液体压强公式p=ρgh可以看出,公式中的压强是液体由于自身重力产生的,它不包括液体受到的外加压强

由于g是常数,所以压强只与液体密度ρ和深度h有关,而与液体的体积和液体重没有关系。或者换句话说,液体压强的大小与容器的形状无关

④

是压强的定义式

适用于固体、液体和气体

适用于计算液体压强

特殊情况下,也可以用来计算特殊固体的压强

特殊固体

如密度均匀的圆柱体、长方体、正方体等

一般固体

形状不规则且密度不均匀的固体

液体对容器底压力

等于容器底正上方的液体重力，不一定与容器中液体的重力相等

① 口大底小的容器

F＜G

容器侧壁对水有一个相对容器底斜向上的压力

② 柱状容器

F=G

③ 口小底大的容器

F＞G

容器侧壁对水有一个相对容器底斜向下的压力

连通器

定义

上端开口，底部连通的容器

是两端都开口

特点

连通器里装同种液体，当液体不流动时，连通器各部分中的液面高度总是相同的

应用

茶壶

排水管的U型“反水弯”

用回水管的“水封”阻隔臭气

锅炉水位计

地漏

自动喂水器

船闸

帕斯卡原理

加在密闭液体上的压强，能够大小不变的被液体向各个方向传递

容器内外压强

分类分析法

容器内部（液体）

先利用p=ρgh求压强

后利用F=ps求压力

容器外部（固体）

先利用平衡力（整体受力分析）求压力

后利用公式求压强

液体压力的特殊求法

液体对容器底部的压力，等于以容器底为底、液面高为高的柱形液体重力

推导

拓展

液体中任何一个面受到向上(（向下）的液体压力，等于这个面正上方所有（假想）液体的重力

气体的压强

大气压的存在

实验探究:大气压的存在

①

实验探究

拿一空铁皮罐,放少许水,罐口打开,放在火上将水烧开,水烧开后,分别做以下实验

①先将未盖盖子的铁皮罐小心放入盆内,然后用冷水浇铁皮罐

②先将铁皮罐罐口用盖子盖紧,小心放入盆内,然后用冷水浇铁皮罐

③仔细观察铁皮罐是否有变化

现象

未盖盖子的铁皮罐完好无损

盖紧罐口的铁皮罐变瘪了

分析

当铁皮罐口打开时,罐内外空气相通,罐壁内外所受的压力相同,内外平衡,铁皮罐安然无恙

水沸腾时,罐内的空气被水蒸气排出铁皮罐,盖紧罐口并用冷水浇,罐内水蒸气凝结为水,气压大大降低,铁皮罐在罐外大气压的作用下变瘪了

②

实验探究

将浸过酒精的棉花点燃后放入瓶内,然后用剥了壳的熟鸡蛋堵住瓶口,观察现象

现象

熟鸡蛋被吞进瓶中

分析

浸过酒精的棉花燃烧,瓶内的空气受热膨胀被排出一部分,堵上熟鸡蛋后,瓶内的空气逐渐变冷,瓶内气体收缩,由于瓶内气体有一部分被排出,所以瓶内气体对鸡蛋的压强小于外界大气压,在外界大气压的作用下,鸡蛋被压入瓶中

③

实验探究

硬纸片盖在装满水的杯口上,用手按住,并倒置过来,注意观察现象

现象

硬纸片不掉下来

分析

硬纸片之所以掉不下来是因为杯内装满水,排出了杯内空气,杯内水对硬纸片的压强小于大气压,由于大气压的作用,硬纸片没有掉落

探究归纳

空气与液体一样,对浸在它里面的物体向各个方向都有压强

大气压

包围在地球周围的空气层叫大气层,大气对处在其中的物体有压强。这种压强叫作大气压强,简称大气压

大气压产生的原因

地球周围包围着厚厚的空气层(大气层),这些空气同样因受到地球的吸引而受到重力作用,同时空气又具有流动性,因此大气对处在其中的物体就产生了压强,并且与液体—样,在大气层内部向各个方向都有压强

可以想象，我们生活在一个充满空气的容器中，地面就是容器底

存在证明

１.马德保半球试验

证实了大气压的存在

而且说明大气压非常大

２.覆杯实验

３.瓶吞鸡蛋实验

4. 塑料挂钩实验

我们平时感觉不到大气压存在的原因

人身体内外空气相通，身体内外的大气压强相同

大气压的测量

托里拆利实验

测出了标准大气压强的值

实验器材

1m以上的长玻璃管、水银、水银槽等

实验装置

实验步骤

①

一只手握住玻璃管中部，在管内灌满水银,排出空气,用另一只手的手指紧紧堵住玻璃管开口端,把玻璃管小心地倒插在盛有水银的槽里,待开口端全部浸入水银槽内时放开手指,将管子竖直固定,当管内外水银液面的高度差约为760 mm时，它就停止下降，读出水银柱的竖直高度

②

逐渐倾斜玻璃管,发现管内水银柱的竖直高度不变

③

继续倾斜玻璃管,倾斜到一定程度,管内充满水银,说明管内确实没有空气，而管外液面上受到大气压强，正是大气压强支持着管内760 mm高的水银柱,也就是大气压跟 760 mm高的水银柱产生的压强相等

注意事项

① 玻璃管中要装满水银，不能留有气泡

装满水银的目的

排出玻璃管内的空气

若没有装满水银

会使测量结果偏小

② 做实验时，要将玻璃管竖直放置

③ 测量高度时要测水银面到玻璃管中水银面的距离

是两个液面之间的距离，不是管的长度

④ 管内外水银面的高度差与管的粗细、管是否倾斜、管的长度及将玻璃是否提起还是压下无关，只与当时的大气压值有关

大气压强支持着管内760mm高的水银柱

大气压强的值约为

如果用水来代替水银做托里拆利实验，需要玻璃管的高度至少为10.3m

大气压的单位与计算

单位

国际单位

帕斯卡（Pa）

常用单位

厘米水银柱（cmHg）

毫米水银柱（mmHg）

计算

粗略计算时

标准大气压

定义

通常把760mm高的水银柱所产生的压强的大气压叫标准大气压

条件

温度：0℃

纬度：45°海平面

利用注射器估测大气压

实验器材

2mL的注射器、弹簧测力计、刻度尺等

测量力的器材选择弹簧测力计

测量长度的器材选择刻度尺

注射器要选择容积小于2.5mL的,若选择容积大的注射器,实验时对注射器活塞需要的拉力大于弹簧测力计的量程,无法测量拉力的大小

实验装置

实验步骤

①

把注射器的活塞推至注射器筒的底端,排尽筒内的空气,然后用橡皮帽封住注射器的小孔

活塞上抹点凡士林,既减小了摩擦,又提高了密封性能

实验时,把注射器的活塞推至注射器筒的底端,目的是排尽注射器筒内的空气

然后用橡皮帽封住注射器的小孔，目的是拉动活塞时防止外界空气进入注射器筒内

②

用细绳拴住注射器活塞的颈部,使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢地拉动注射器筒。当注射器中的活塞开始滑动时,记录弹簧测力计的示数F

当注射器中的活塞开始滑动时,弹簧测力计的示数F近似等于大气对活塞的压力

③

用刻度尺测出注射器有刻度的那部分的长度l,读出注射器的容积V

注射器标示的容积最大刻度并不是注射器的最大容积,所以用刻度尺要测出注射器有刻度部分的长度l

注射器的容积V是读出的,不是测量的

④

大气压约为

活塞的横截面积

大气压强

实验评估

若测量的大气压值偏大,可能是活塞与注射器筒壁之间的摩擦过大造成的

若测量的大气压值偏小,可能是注射器筒内空气没有排尽有残留空气造成的

实验拓展

若将实验装置移到高山上去做,测量的大气压值偏小

测量工具

气压计

说明

测量大气压的仪器

水银气压计

特点

测量准确，不易携带

托里拆利测量大气压的装置就是一个简单的水银气压计

常用于气象站和实验室

金属盒气压计 (无液气压计)

说明

它的主要部分是一个波纹状金属盒,大气压变化时,其外壳弹性形变的程度会随之改变,这种改变经放大并显示出来。我们从气压计的表盘上即可读出大气压值。

特点

体积小,携带方便,但测量大气压不太准确

如果在气压计表盘上标上高度,就成了高度计

在p=ρgh中h指的是深度,对大气压来说,h指的是地面到大气最顶层的距离,而大气的最顶层没有一个明确的分界线,那么h就无法确定

ρ对液体来说指的是液体的密度,对大气来说应该是大气的密度,而大气的密度是不均匀的,且随高度是不断变化的

所以大气压强不能用p=ρgh来计算，只能通过测量来得到

影响大气压的因素

气压与高度的关系

图示

说明

如图所示位置越高,大气能支持的水银柱的高度就越小,说明离地面越高的位置大气压越小

海平面附近,大气压约为一标准大气压

高度升高,气压减小的原因

大气压是由于大气受重力产生的,离地面越高的地方大气越稀薄,大气产生的压力越小,故大气压也就越小

海拔越高，气压越小，呼吸越困难

大气压随高度的增加而减小，且它的变化是不均匀的

在海拔3Km以内，大约每升高10m，大气压强就减小100Pa

其他影响因素

大气压强还会随着温度、湿度、季节等因素的变化而变化

晴天比阴天气压高

冬天比夏天气压高

在同一时间,地球上两地间的气压不同会引起空气流动.气压差越大,空气流动越快,由此可形成不同级别的风

封闭气体压强的大小与气体的体积和温度有关

体积越小(压缩)、温度越高时，气体压强越大

沸点与气压的关系

实验探究:沸点与气压的关系

实验过程

图示

如图所示,将水加热至沸腾后停止加热,沸腾停止,若将内部的空气抽出一部分,停止沸腾的水又沸腾起来

探究发现

停止加热,水温降低了,水温低于沸点,水停止沸腾

抽出一部分气体,瓶内的气压降低,停止沸腾的水又沸腾起来,说明瓶内水的沸点降低了

探究归纳

液体的沸点与气压有关,气压降低沸点降低,气压升高沸点升高

做好此实验的关键是烧瓶内水不能装满，以一半为宜,且抽气要迅速

关系

压强越大，沸点越高

压强越小，沸点越低

抽成真空，水的沸点19℃左右

此时的大气压强为液面上方的气体压强

大气压与高度有关,离海平面越高的地方,大气压越小,沸点越低

口诀巧记

高度增加气压小, 沸点跟着气压跑; 冬天气压变得高, 阴天气压又变小。

应用

生活中

１.钢笔吸墨水

２.吸管吸饮料

３.针管吸药液

４.瓷砖上的塑料吸盘

生产中

１.活塞式抽水机

２.离心式水泵

流体压强

流体

物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体

实验探究:流体压强与流速的关系

流体压强与流速

流速大的位置，压强小；

流速小的位置，压强大

对同一物体，物体相对的两个表面受到的压强不同时，它们受到的压力也不同，物体就会向压力较小的一方运动

与流体压强相关的现象

１. 窗外有风吹过，窗帘向窗外飘

２. 汽车开过后，路面上方尘土飞扬

３. 踢足球时的“香蕉球”

４. 乒乓球的“旋转球”

5. 雨伞在刮风时容易“外翻”

6. 在火车站或地铁站候车时，人必须站在安全线以外区域

7. 轮船禁止并行

8. 大海中的漩涡中心向下凹

利用流体压强和流速的关系解释有关现象的步骤

步骤

①

确定流速大的地方在哪里(或分析物体形状,凸出部分流体流速大)

②

根据压强大小确定压力大小及压力差的方向

③

根据压力差作用分析产生的各种现象

举例

在厨房炒菜时,打开排气扇可将厨房内的油烟排出室外

分析

①

排气扇启动,向室外吹风,室内空气高速流向室外

②

空气高速流动处压强小,周围油烟处压强

③

油烟在压力差作用下向排气扇中心处合拢,被排气扇排出室外

对于物体形状影响流体压强的判断

一般在凸起的物体表面,流体的流速大

管道中,细的部分中流体的流速大

飞机的升力

图示

说明

飞机机翼如图所示,当飞机在空气中前进时,迎面吹来的气流被机翼分成上、下两部分

由于机翼横截面的形状上下不对称,在相同时间内,机翼上方气流通过的路程较长,所以速度较大,它对机翼的压强较小

下方气流通过的路程较短,所以速度较小,它对机翼的压强较大

因此在机翼的上、下表面产生了压强差,这就形成了向上的升力。当升力大于飞机的重力时,飞机就会离开地面

浮力

浮力

现象探究：什么是浮力？

探究归纳

浸在液体或气体里的物体,受到液体或气体向上的托力,这个力叫浮力

若浸没在液体中的物体下表面和容器底紧密接触，物体下表面不受液体的压力作用,此时物体不受浮力作用

举例

水中的桥墩、深陷在淤泥中的沉船等不受水的浮力

在太空中飞行的宇宙飞船、卫星等由于没有处在大气中，也不受浮力

定义

一切浸在液体（或气体）中的物体都受到液体（或气体）对它竖直向上“托”的力，这个力叫作浮力

浸在

部分浸入

全部浸入(浸没)

普遍性

施力物体

液体或气体

方向

竖直向上

产生的原因

浸在液体（或气体）里的物体，受到液体（或气体）对其上下表面的压力差

浮力是液体压力的合力

1.当物体漂浮时

2.浸在液体中的物体不一定都受到浮力

若柱形物体底部与容器紧密接触，水对它向上的压力为0，此时不受浮力

桥墩、拦河坝等

3.同一物体浸没在液体的不同深度，所受的压力差不变，浮力不变

4.浮力的实质是液体对物体各个表面压力的合力，因此，在分析物体受力情况时，浮力和液体压力不能同时考虑

影响因素

与浸在液体中的体积有关

与液体的密度有关

物体浸在液体中的体积越大，液体的密度越大，物体所受的浮力越大

称重法测量浮力大小

图示

步骤

①

用弹簧测力计测出物体在空气中的重力G

②

用弹簧测力计吊着物体浸在液体中,读出拉力F

③

浮力大小

受力分析

图示

① 用弹簧测力计测出物体的重力G

② 再测量物体浸在某种液体中静止时的示数

分析

物体浸在水中时，受到三个力的作用

重力

G

方向

竖直向下

弹簧测力计的拉力

方向

竖直向上

浮力

方向

竖直向上

物体处于静止状态，则物体受到的向上的力与物体受到的向下的力大小相等

计算浮力的方法，浮力的大小与物体的重力和弹簧测力计的拉力无关

阿基米德原理

实验探究

浮力的大小与哪些因素有关

①

实验目的

探究浮力的大小与物体浸在液体中的体积的关系

不变量和变化量

同一物体先后两次浸入同种液体中不同体积

不变量

变量

图示

现象

乙、丙两种情况下弹簧测力计的示数不同

分析

根据公式,物体所受浮力不同，说明物体受到的浮力与物体排开液体的体积有关

②

实验目的

探究浮力的大小与物体浸没的深度的关系

不变量和变化量

同一物体先后两次浸没在同种液体中不同深度

不变量

变量

图示

现象

乙、丙两种情况下弹管测力计的示数相同

分析

根据公式,物体所受浮力相同，说明物体受到的浮力与物体浸没在液体中的深度无关

③

实验目的

探究浮力的大小与液体密度的关系

不变量和变化量

同一物体先后两次浸没在两种不同液体中

不变量

变量

图示

现象

乙、丙两种情况下弹簧测力计的示数不同

分析

根据公式,物体在水和酒精中所受浮力不同，说明物体受到的浮力与液体的密度有关

④

实验目的

探究浮力的大小与物体密度的关系

不变量和变化量

体积相同的两个密度不同的物体，浸没在同种液体中

不变量

变量

图示

现象

两种情况下弹簧测力计的示数差相同

分析

物体所受的浮力与物体的密度无关

探究归纳

浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积有关,与浸没在液体中的深度无关,与物体的密度无关

排开液体的体积一定时，液体的密度越大,物体受到的浮力越大

液体的密度一定时,排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大

(1)对实验研究的对象——物体的选择要求

①不能太重,以免超过弹簧测力计的量程

②物体不能吸水

③物体的密度大于水的密度,以便测量浮力的大小

(2)所谓“物体排开液体的体积”是指物体浸入液体部分的体积,这部分体积排开了本来处于这一位置的液体

(3)浸入与浸没

“浸入”是指物体部分体积在液面之下,并且随着浸入深度的增加排开液体的体积不断增大

“浸没”是指物体的全部体积都在液面之下,排开液体的体积等于物体的体积,不随浸入深度的变化而变化

控制变量法

由于实验前猜想到物体所受浮力的大小可能与液体的密度、物体浸入液体的深度、物体的密度、物体排开液体的体积等因素有关,所以在探究过程中要利用控制变量法

转换法

用弹簧测力计可以间接测量物体浸在液体中时受到的浮力,这是利用了转换法

浮力的大小跟排开液体所受重力的关系

猜想与假设

既然浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积有关,那么它们之间有一定的定量关系

实验设计

用称重法测出物体在水中受到的浮力,同时测出物体受浮力时排开液体的重力,然后比较二者之间的数量关系

实验过程

①

②

③

①

将小石块用细线系住,挂在弹簧测力计下,如图所示,测出小石块的重力G

②

将小烧杯用细线系好,挂在弹簧测力计下,测出其重力G1

③

将水倒入溢水杯中,使水面恰好到达溢水杯的溢水口,并在口下放小烧杯,放在水能正好流入小烧杯的位置,然后将小石块慢慢地浸入水中,读出此时弹簧测力计的示数F

使小石块排开的水才能全部流入到小烧杯中

④

利用公式，算出小石块此时在水中受到的浮力

⑤

测出此时小烧杯和溢出水的总重力G2,并算出溢出水的重力

表格记录

探究归纳

比较小石块受到的浮力与溢出水的重力的关系,有

浸在液体中的物体所受的浮力大小等于它排开的液体所受的重力,这就是著名的阿基米德原理

浮力与升力

飞机在空中飞行靠的是升力而不是浮力

飞机的升力是飞机机翼上、下表面空气流速不同,造成机翼上、下表面所受压强不同形成的

飞机在空中受到的浮力是由飞机上、下表面所处大气层的位置不同,造成上、下表面压强不同形成的

故飞机受到的升力和浮力成因不同,不是同一个力

阿基米德原理

内容

浸在液体中的物体受到液体竖直向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体所受的重力

公式

展开式

是物体排开液体的重力，而不是物体自身的重力

是指液体的密度，而不是物体的密度

物体排开液体的质量

是排开液体的体积，不一定等于物体的体积

当物体浸没在液体中时

物体体积不变，排开液体体积也不变，浮力大小与深度无关

当物体只有一部分浸入液体中时

当物体逐渐浸入液体中时，排开液体体积增大，浮力也增大

阿基米德原理不仅适用于液体，也适用于气体（此时液体密度换成气体密度）

浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积这两个因素有关

跟物体本身的体积﹑密度、形状、在液体中的深度、在液体中是否运动、液体的多少等因素无关

浮力的计算

称重法

① 用弹簧测力计测出物体的重力G

② 再测量物体浸在某种液体中静止时的示数

压力差法

浮力产生本质，上下表面压力

阿基米德原理法，适用于液体和气体

平衡法

受力分析

漂浮、悬浮

容器对桌面的压力

图示

①

图甲中，容器对桌面的压力

压力大小与物体受到的浮力、细线的拉力无

②

图乙中，容器对桌面的压力

物体的浮与沉

物体的浮沉条件

物体浮沉的原因

力是改变物体运动状态的原因,物体浸没在液体中,受到两个力的作用:一个是竖直向下的重力,一个是竖直向上的浮力,物体在液体中是上浮还是下沉,取决于两者之间的关系

物体的浮沉条件

比较浮力和重力

物体上浮

物体悬浮

物体下沉

上浮的结果是漂浮状态

下沉的结果是沉底状态

根据密度关系判断物体的浮沉状态

相关公式

物体浸没在液体中

物体上浮

物体悬浮

物体下沉

物体上浮、悬浮、下沉、漂浮的特点

3静2动

3静

漂浮

在重力和浮力的作用下,若物体静止在液面上,并有一部分露出液面,这种状态称为漂浮

相关关系

是上浮过程的最终状态

处于静止状态，受平衡力作用，此时所受重力等于它的浮力

同一物体在不同的液体里漂浮，所受浮力相同

同一物体在不同液体里漂浮,在密度大的液体里浸入的体积小

漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,物体密度就是液体密度的几分之几

将漂浮物体全部浸入液体里，需加的竖直向下的外力等于液体对物体增大的浮力

悬浮

在重力和浮力的作用下,若物体浸没在液体中,处于平衡状态,则称为悬浮

相关关系

可以停留在液体的任何深度处

处于静止状态，受平衡力作用

沉底

相关关系

是下沉过程的最终状态

处于静止状态，受平衡力作用

2动

上浮

相关关系

处于动态，受非平衡力作用

下沉

相关关系

处于动态，受非平衡力作用

悬浮和漂浮的异同点

归纳总结

纯冰熔化

1.若冰块漂浮于水中，则熔化后液面不变

2.若冰块漂浮于密度大于水的液体中，则熔化后液面上升

3.若冰块漂浮于（或浸没于）密度小于水的液体中，则熔化后液面下降

浮沉条件的应用

轮船

说明

采用“空心”的办法增大可以利用的浮力

用密度大于水的材料制成的能够漂浮在水面的物体

工作原理

空心法

把密度大于水的材料做成空心的，使它能够排开更多的水,增大可利用的浮力,从而漂浮在水面上

同一轮船,不论是在海里还是在河里航行

轮船从江河驶入大海中时，会上浮一些（海水的密度大于江河水的密度）

排水量

说明

轮船的大小通常用排水量来表示,它是指船满载时排开的水的质量

公式

排水量=船自身质量+满载时货物的质量

根据上述质量算出重力也就是船满载后受到的水的浮力(即船受到的最大浮力)

载重线（吃水线）

吃水线,是船体与水面相交的线,表示船舶的吃水深度

水温变化会影响船舶的吃水深度,故夏季和冬季的吃水线不相同

由于海水、河水密度不同,轮船的吃水线也不同,轮船在载物时水面不能超过最大吃水线

潜水艇

说明

通过改变自身的重力实现上浮或下潜

1. 潜水艇两侧有水舱，向水舱中充水时，潜水艇逐渐加重，就逐渐潜入水中

2. 当水舱充水至潜水艇重等于同体积的水重时，潜水艇就可以悬浮在水中

3. 当用压缩空气将水舱里的水排出一部分时，潜水艇变轻，从而上浮

密度计

用途

密度计是测定液体密度的仪器

原理:密度计是根据物体漂浮时的受力平衡及阿基米德原理制成的。

刻度特点:密度计在任何液体里都呈漂浮状态,所受浮力大小不变,都等于它受到的重力。根据浮力计算公式F=PwgV可知,液体密度较大时,V较小，密度计露出液面的体积大,反之就小,所以密度计上的刻度值是上面较小而下面较大,且刻度线之间的距离

构造

密度计是一根上部标有刻度,形状特殊的玻璃管,管下部的玻璃泡内封装小铅丸或水银

图示

原理

根据物体浮在液体中所受的浮力等于重力的原理制造和工作的

密度计重力不变，在不同液体中所受浮力相同

液体密度增大，V排减小，密度计在液面以上的部分增大，刻度越靠下，密度越大

同一支密度计，浸入液体越深，说明液体的密度越小

刻度特点

密度计刻度分布不均匀

刻度值上面较小，下面较大

上小下大

刻度线之间的距离是不均匀的

上疏下密

密度计通过排开液体的体积表示密度，利用了转换法

读数

密度计上的数值表示待测液体密度是水的密度的倍数

密度计的底部质量较大,重心较低,可以竖直漂浮在液体中

玻璃管直径越细,两条刻度线之间的距离越大,测量结果越精确

直立

封存少许铅粒，便于直立于各种液体中

为使密度计能直立漂浮，密度计的重心很低

气球和飞艇

利用充气或放气来控制体积变化可实现升降

充入的是密度小于空气的气体

氢气、氦气的密度比空气小，它们的重力小于所排开的空气的重力

利用浮力知识测算密度

“称重法”测量液体的密度

图示

步骤

①

将物体吊挂在弹簧测力计下,测出物体的重力

G

②

使物体浸没在水中,读出弹簧测力计的示数

③

使物体浸没在待测液体中,读出弹簧测力计的示数

推导

物体的质量

物体在水中受到的浮力

浸没时,物体的体积等于物体排开水的体积

物体的密度

物体浸没在待测液体中受到的浮力

液体的密度

“浮沉法”测固体的密度

图示

步骤

①

将适量的水倒入量筒中,读出水面所对量筒的示数

②

将一块橡皮泥捏成空心状,用细线拴住,放入量筒中,使橡皮泥漂浮在水面上,读出水面所对量筒的示数

③

将橡皮泥取出,擦干水,捏成实心状,用细线拴住，浸没量筒中,读出水面所对量筒的示数

推导

漂浮时

浸没时

橡皮泥的体积

橡皮泥的密度

“漂浮法”测密度

图示

步骤

①

用刻度尺测出长方体物体的高度为

②

将长方体物体放入盛水的容器中,使其漂浮在水面上,用刻度尺测出露出水面的高度

③

将长方体物体放入盛待测液体的容器中，使其漂浮在液体上,用刻度尺测出露出液面的高度

推导

物体漂浮在水面,则

物体的密度

物体在水、待测液体中都漂浮,受到的浮力

待测液体的密度