知识点一 浮力
1. 浮力的定义
浮力：浸在液体（或气体）中的物体受到液体（或气体）对它竖直向上的力，叫做浮力。
- 施力物体：液体（或气体）
- 方向：竖直向上
- 符号：F_{浮}
💡 实例：将木块按入水中，松开手后木块上浮——说明木块在水中受到竖直向上的浮力。
2. 浮力产生的原因
浮力是由于液体对物体向上和向下的压力差产生的。
其中： - F_{向上} —— 液体对物体下表面的压力（向上） - F_{向下} —— 液体对物体上表面的压力（向下）
💡 理解：物体浸入液体中，下表面在液体中的深度比上表面大，根据 p = ρgh，下表面受到的压强更大，因此向上的压力大于向下的压力，这个压力差就是浮力。
⚠️ 注意：如果物体底面与容器底部紧密接触（没有液体进入底面），则物体不受浮力（因为没有向上的压力）。
3. 称重法测浮力
用弹簧测力计可以测量物体在液体中受到的浮力：
其中： - G —— 物体在空气中的重力（弹簧测力计示数） - F_{示} —— 物体浸在液体中时弹簧测力计的示数（即「视重」）
4. 影响浮力大小的因素
物体在液体中所受浮力的大小，与液体的密度和物体排开液体的体积有关，与物体的密度、形状、浸没的深度（完全浸没后）无关。
| 因素 | 关系 |
|---|---|
| 液体密度 ρ_{液} | 密度越大，浮力越大 |
| 排开液体的体积 V_{排} | 排开体积越大，浮力越大 |
知识点二 阿基米德原理
1. 阿基米德原理的内容
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的液体受到的重力。
其中： - ρ_{液} —— 液体的密度 - g —— 重力系数 - V_{排} —— 物体排开液体的体积（注意：不是物体的体积）
💡 关键理解：V_{排} 是物体浸入液体部分的体积，不是物体的总体积。漂浮时 V_{排} < V_{物}，下沉时 V_{排} = V_{物}。
2. 阿基米德原理的适用范围
阿基米德原理不仅适用于液体，也适用于气体。
💡 气球、飞艇在空中受到的浮力就是空气浮力。
3. 实验：探究浮力大小与排开液体重力的关系
实验器材：弹簧测力计、溢水杯、小桶、石块、水
实验步骤： 1. 用弹簧测力计测出石块的重力 G 2. 测出空小桶的重力 G_{桶} 3. 将石块浸入溢水杯中，收集排开的水到小桶中 4. 读出此时弹簧测力计的示数 F_{示} 5. 测出小桶和排开水的总重力 G_{总}
数据处理： - 浮力：F_{浮} = G - F_{示} - 排开水重：G_{排} = G_{总} - G_{桶}
实验结论：F_{浮} = G_{排}
知识点三 物体的浮沉条件
1. 浮沉条件
物体在液体中的浮沉，取决于浮力与重力的大小关系：
| 状态 | 浮力与重力的关系 | 密度关系 |
|---|---|---|
| 上浮 | F_{浮} > G | ρ_{液} > ρ_{物} |
| 下沉 | F_{浮} < G | ρ_{液} < ρ_{物} |
| 悬浮 | F_{浮} = G | ρ_{液} = ρ_{物} |
| 漂浮 | F_{浮} = G | ρ_{液} > ρ_{物} |
⚠️ 注意： - 上浮、下沉是动态过程，悬浮、漂浮是静态状态 - 悬浮时物体可以静止在液体中的任意深度 - 漂浮时物体有一部分露出液面，V_{排} < V_{物} - 悬浮和漂浮虽然都是 F_{浮} = G，但悬浮时 V_{排} = V_{物}，漂浮时 V_{排} < V_{物}
2. 浮力的应用
（1）轮船
轮船是用密度大于水的钢材制成的，但做成空心的，使它排开更多的水，增大浮力，从而漂浮在水面上。
轮船的排水量：轮船满载时排开水的质量。
💡 轮船从江河驶入大海，受到的浮力不变（漂浮时 F_{浮} = G），但海水的密度大，所以 V_{排} 变小，船会上浮一些。
（2）潜水艇
潜水艇通过改变自身重力来实现浮沉： - 向水舱中充水→重力增大→下沉 - 将水舱中的水排出→重力减小→上浮
💡 潜水艇在水面下潜行时，排开水的体积不变，浮力不变。
（3）气球和飞艇
气球和飞艇内充入密度小于空气的气体（如氢气、氦气、热空气），利用空气浮力升空。
（4）密度计
密度计是测量液体密度的仪器。它始终漂浮在液面上（F_{浮} = G）。
- 液体密度越大，密度计排开液体的体积越小，浸入越浅（刻度值下大上小）
- 密度计受到的浮力始终等于自重
重点例题
例题1 阿基米德原理计算
题目：一个体积为 0.002 m³ 的物体全部浸没在水中，求它受到的浮力。（ρ_{水} = 1.0×10^3 kg/m³，g = 10 N/kg）
解析：物体全部浸没，V_{排} = V_{物} = 0.002 m³
例题2 浮沉条件判断
题目：一个质量为 0.5 kg、体积为 600 cm³ 的物体放入水中，它是上浮还是下沉？（ρ_{水} = 1.0×10^3 kg/m³）
解析：
因为 ρ_{物} < ρ_{水}，所以物体上浮，最终漂浮在水面上。
例题3 浮力综合计算
题目：有一金属块在空气中称重 3.95 N，将其浸没在水中称重 3.45 N。求： （1）金属块受到的浮力； （2）金属块的体积； （3）金属块的密度。（ρ_{水} = 1.0×10^3 kg/m³，g = 10 N/kg）
解析：
（1）
（2）由 F_{浮} = ρ_{水} g V_{排}，浸没时 V_{排} = V_{物}
（3）
易错点提醒
- ⚠️ 浮力方向：浮力方向总是竖直向上，与重力方向相反
- ⚠️ 阿基米德原理中 V_{排}：V_{排} 是排开液体的体积，不一定是物体的体积。漂浮时 V_{排} < V_{物}
- ⚠️ 浮力与深度：物体完全浸没后，浮力不随深度变化而变化（因为 V_{排} 不变）
- ⚠️ 漂浮与悬浮的区别：漂浮时 V_{排} < V_{物}，ρ_{液} > ρ_{物}；悬浮时 V_{排} = V_{物}，ρ_{液} = ρ_{物}
- ⚠️ 物体底部与容器底紧密接触：此时物体不受浮力（下表面没有液体）
- ⚠️ 轮船从江河到大海：浮力不变（始终等于船重），但排开水的体积减小（海水密度大）
方法技巧
1. 计算浮力的四种方法
| 方法 | 公式 | 适用条件 |
|---|---|---|
| 称重法 | F_{浮} = G - F_{示} | 物体在液体中可用弹簧测力计测量 |
| 压力差法 | F_{浮} = F_{向上} - F_{向下} | 已知上下表面压力 |
| 阿基米德原理 | F_{浮} = ρ_{液}gV_{排} | 已知液体密度和排开体积 |
| 平衡法 | F_{浮} = G | 物体漂浮或悬浮 |
2. 浮力问题的解题思路
- 判断物体的浮沉状态
- 选择合适的方法求浮力
- 漂浮/悬浮时：F_{浮} = G
- 结合阿基米德原理求 V_{排} 或 ρ_{液}
3. 浮力变化问题的分析思路
- 注意 V_{排} 是否变化（如船上载货卸货，船排开水的体积变化）
- 当物体从一种液体移到另一种液体时，若漂浮，浮力不变，V_{排} 随 ρ_{液} 变化
本章知识框架
第10章 浮力
├── 浮力
│ ├── 定义（浸在液体/气体中，竖直向上的力）
│ ├── 产生原因（液体上下表面压力差）
│ ├── 称重法测浮力（F浮 = G - F示）
│ └── 影响浮力大小的因素（ρ液、V排）
├── 阿基米德原理
│ ├── 内容（F浮 = G排 = ρ液·g·V排）
│ ├── 适用范围（液体和气体）
│ └── 实验：探究浮力与排开液体重力的关系
├── 物体的浮沉条件
│ ├── 上浮（F浮 > G，ρ液 > ρ物）
│ ├── 下沉（F浮 < G，ρ液 < ρ物）
│ ├── 悬浮（F浮 = G，ρ液 = ρ物，V排 = V物）
│ └── 漂浮（F浮 = G，ρ液 > ρ物，V排 < V物）
└── 浮力的应用
├── 轮船（空心增大浮力、排水量）
├── 潜水艇（改变自身重力）
├── 气球和飞艇（密度小于空气的气体）
└── 密度计（漂浮原理，刻度下大上小）
教材截图
课后练习
一、选择题
1. 关于浮力的说法，下列正确的是（ ） A. 浮力的方向是竖直向下的 B. 浮力的大小与物体的密度有关 C. 浸没在液体中的物体不受浮力 D. 浮力是由于液体对物体上下表面的压力差产生的
答案：D
2. 一个物体漂浮在水面上，它受到的浮力（ ） A. 大于它的重力 B. 等于它的重力 C. 小于它的重力 D. 无法确定
答案：B
3. 潜水艇从水面下 10 m 处下潜到 20 m 处的过程中，它受到的（ ） A. 压强增大，浮力增大 B. 压强增大，浮力不变 C. 压强不变，浮力增大 D. 压强和浮力都不变
答案：B（完全浸没后，V排不变，浮力不变；深度增大，压强增大）
二、填空题
4. 阿基米德原理：浸在液体中的物体受到的浮力，大小等于______。
答案：物体排开的液体受到的重力
5. 一个重为 10 N 的物体，将其浸没在水中时弹簧测力计的示数为 6 N，则物体受到的浮力为____ N。
答案：4
三、简答题
6. 为什么铁块在水中会下沉，而铁造的轮船却能漂浮在水面上？
答案：铁块是实心的，密度大于水，排开水的重力小于自身重力，所以下沉。轮船是空心的，排开水的体积大，排开水的重力等于轮船的重力，根据阿基米德原理，浮力等于重力，所以轮船能漂浮。
7. 死海中的游客能轻松地躺在水面上看书，为什么？
答案：死海中的水含盐量极高，密度很大。根据阿基米德原理，在排开相同体积水的情况下，液体密度越大，浮力越大。人受到的浮力等于重力时，就能漂浮在水面上。
四、实验题
8. 在「探究浮力的大小与哪些因素有关」的实验中： （1）将同一物体浸入水中，物体浸入水中的体积越大，弹簧测力计的示数越_，说明浮力越_。 （2）将同一物体分别浸没在水和盐水中，在____中弹簧测力计的示数更小，说明浮力更大。
答案：（1）小；大 （2）盐水
五、计算题
9. 一个体积为 500 cm³ 的物体，将其 2/5 的体积浸入水中，求它受到的浮力。（ρ_{水} = 1.0×10^3 kg/m³，g = 10 N/kg）
解答：
答：物体受到的浮力为 2 N。
10. 一个质量为 0.8 kg、密度为 0.8×10³ kg/m³ 的木块漂浮在水面上。求： （1）木块受到的浮力； （2）木块排开水的体积； （3）木块露出水面的体积。（ρ_{水} = 1.0×10^3 kg/m³，g = 10 N/kg）
解答：
（1）漂浮时：
（2）由阿基米德原理：
（3）
答：木块受到的浮力为 8 N，排开水的体积为 800 cm³，露出水面的体积为 200 cm³。
📌 笔记区
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