《浮力产生的原因》课件

浮力产生的原因欢迎大家来到本次关于浮力产生原因的讲解本次课程旨在深入探讨浮力的本质，从宏观的阿基米德定律到微观的分子运动论，我们将一起揭开浮力的神秘面纱通过本次学习，你将能够理解浮力产生的原因，掌握浮力的计算方法，并了解浮力在生活中的应用让我们开始这段奇妙的物理学之旅吧！目录什么是浮力？阿基米德与浮力浮力产生的微观解释123定义、表现与日常现象生平、发现与阿基米德定律分子运动论、液体压强与压强差浮力大小的影响因素浮力的应用浮力与密度456液体密度、物体体积与物体形状轮船、潜水艇、气球与飞艇沉与浮的奥秘及状态改变浮力在生活中的应用浮力相关的问题分析浮力实验的注意事项789密度测量、救生圈与河流航运计算题、力平衡与解题技巧安全、精确测量与数据记录什么是浮力？定义表现本质浸在液体（或气体）中的物体，受到液浮力的方向总是竖直向上的正是因为浮力的本质是液体对物体上下表面的压体（或气体）向上托起的力，叫做浮力有了浮力，物体才能在水中漂浮，而不力差下表面受到的压力大于上表面受是直接沉入水底到的压力，这个压力差就是浮力浮力无处不在水中漂浮空中飞行游泳、船只航行等都离不开浮力气球、飞艇的升空也是浮力的应浮力让我们能够在水中自由活用气球内部的气体密度小于空动，船只能够安全航行气密度，从而产生浮力日常现象洗澡时肥皂漂浮在水面上，也是浮力的体现浮力在我们的生活中无处不在，默默地为我们提供便利浮力的定义与表现定义浸在液体中的物体，受到液体对它竖直向上的托力，这个力叫做浮力方向浮力的方向总是竖直向上的，与重力方向相反作用点浮力的作用点可以近似地认为是物体的几何中心，也叫做浮心大小浮力的大小等于物体排开液体的重力，这就是著名的阿基米德定律浮力一个日常现象2轮船航行巨大的轮船能够漂浮在水面上，是因为它排水中漂浮的物体开的水的重力等于轮船自身的重力木头、塑料等密度较小的物体能够漂浮在水1面上，是因为它们受到的浮力大于重力气球升空气球内部填充的气体密度小于空气密度，从而产生浮力，使气球能够升空3浮力与沉浮沉浮悬浮当物体受到的重力大于浮力时，物体会当物体受到的重力小于浮力时，物体会当物体受到的重力等于浮力时，物体会下沉例如，铁块在水中会沉入水底上浮，直到漂浮在水面上例如，木块悬浮在液体中例如，密度与水相同的在水中会漂浮物体会在水中悬浮阿基米德与浮力皇冠真伪的检验发现浮力定律阿基米德利用浮力原理，成功检验了国王古希腊科学家阿基米德通过实验发现了著名的阿基米德皇冠是否掺假，成为了科学史上的经典故阿基米德是古希腊著名的数学家、物理学定律，揭示了浮力与物体排开液体体积的事家、工程师、发明家和天文学家关系阿基米德的生平简介阿基米德（公元前年公元前年），出生于西西里岛叙拉古，是古希287—212腊著名的数学家、物理学家、工程师、发明家和天文学家他不仅在数学领域有杰出贡献，如计算圆周率、面积和体积等，还在物理学领域发现了杠杆原理和浮力定律阿基米德被誉为力学之父，他的科学精神和方法对后世“”产生了深远影响阿基米德的伟大发现杠杆原理浮力定律阿基米德螺旋发现了杠杆原理，提出了“给我一个支点发现了阿基米德定律，揭示了浮力与物体发明了阿基米德螺旋，用于灌溉和排水，我就能撬动地球”的豪言壮语排开液体体积的关系阿基米德定律定义浸在液体里的物体受到向上的浮力作用，浮力的大小等于被该物体所排开的液体的重1量公式2浮排液排F=G=ρ×V×g意义3揭示了浮力大小与液体密度和物体排开液体体积的关系浸在液体中的物体受力分析浮力产生沉浮条件浸在液体中的物体受到重力、浮力和液浮力是由于液体对物体上下表面的压力物体是沉是浮取决于物体受到的重力和体对物体表面的压力差产生的下表面受到的压力大于上表浮力的大小关系重力大于浮力则下沉面受到的压力，这个压力差就是浮力，重力小于浮力则上浮，重力等于浮力则悬浮或漂浮浮力的大小等于什么？阿基米德定律1浮力的大小等于物体排开液体的重力浮排F=G称重法2浮力的大小等于物体在空气中的重力减去物体在液体中的重力浮空液F=G-G压力差法3浮力的大小等于物体上下表面受到的液体压力差浮下F=F上-F阿基米德定律的数学表达式公式浮液排F=ρ×V×g液ρ液体的密度，单位是千克立方米/kg/m³V排物体排开液体的体积，单位是立方米m³g重力加速度，通常取牛顿千克

9.8/N/kg实验验证阿基米德定律目的原理方法通过实验验证阿基米德定律的正确性测量物体排开液体的重力，并与物体受利用弹簧测力计、量筒、水等器材，测到的浮力进行比较量物体在空气中和水中的重力，以及排开水的体积实验器材准备弹簧测力计量筒烧杯细线用于测量物体的重力用于测量液体的体积用于盛放液体用于悬挂物体实验步骤详解用弹簧测力计测量物体在空气中的重力空

1.G将量筒中倒入适量的水，记录水的体积

2.V1用细线将物体悬挂在弹簧测力计下，缓慢浸入量筒的水中，记录弹簧测力计的示数液，并记录水面上升后的体积

3.G V2计算物体受到的浮力浮空液

4.F=G-G计算物体排开水的体积排

5.V=V2-V1计算物体排开水的重力排水排

6.G=ρ×V×g比较浮和排的大小，验证阿基米德定律

7.F G数据记录与分析测量项目数据物体在空气中的重力G空N

2.0量筒中水的体积V1mL50物体浸入水中后弹簧测力计的示数G液

1.0N物体浸入水中后量筒中水的体积V2150mL物体受到的浮力F浮N

1.0物体排开水的体积V排mL100物体排开水的重力G排N

1.0分析通过实验数据可以看出，浮和排的大小基本相等，因此验证了阿基米德定律的F G正确性误差分析与改进测量误差操作误差12弹簧测力计的精度、量筒的刻读数时视线不正、物体未完全度等都可能导致测量误差浸入水中等都可能导致操作误差器材误差3弹簧测力计未校零、量筒刻度不准确等都可能导致器材误差改进方法使用精度更高的测量仪器、多次测量取平均值、规范操作步骤等可以有效减小误差浮力产生的微观解释分子运动论液体由大量分子组成，分子之间存在相互作用力，并且不断进行无规则运动液体压强液体内部存在压强，压强的大小与深度有关，深度越深，压强越大压力差物体浸入液体后，上下表面受到的液体压力不同，产生了压力差，这个压力差就是浮力分子运动论基础无规则运动2分子在永不停息地做无规则运动分子组成1物质由大量分子组成分子间作用力分子之间存在相互作用力（引力和斥力3）分子运动论是解释宏观物理现象的微观基础，它揭示了物质的微观结构和运动规律液体内部的压强定义特点公式液体内部单位面积上受到的压力叫做液液体对容器的底部和侧壁都有压强，液p=ρgh，其中ρ是液体密度，h是深度体压强体内部向各个方向都有压强，同一深度，g是重力加速度处，各个方向的压强相等深度与压强的关系深度增加液体深度越深，液体产生的压强越大分子压力深度越深，上层液体分子对下层液体分子的压力越大压强增大单位面积上受到的压力增大，压强也随之增大物体上下表面的压强差下表面1下表面深度较大，受到的液体压强较大上表面2上表面深度较小，受到的液体压强较小压强差3上下表面压强之差导致了浮力的产生压强差与浮力的关系压力压力差浮力液体对物体上下表面都有压力作用下表面受到的压力大于上表面受到的这个压力差就是物体受到的浮力压力，存在压力差公式推导浮力压强差面积=x设物体上下表面的面积为，下表面的压强为下，上表面的压强为上

1.S pp下表面受到的压力下下，上表面受到的压力上上

2.F=p×S F=p×S浮力浮下上下上

3.F=F-F=p-p×S由于下上液，其中是物体上下表面的深度差，也就是物体的高度

4.p-p=ρ×g×h h因此，浮液液排，其中排是物体排开液体的体积

5.F=ρ×g×h×S=ρ×g×V V最终得到浮液排，这就是阿基米德定律的数学表达式

6.F=ρ×V×g浮力大小的影响因素液体的密度物体排开液体的体物体的形状积液体的密度越大，物体物体的形状对浮力的大受到的浮力越大物体排开液体的体积越小没有影响，只要排开大，物体受到的浮力越液体的体积相同，受到大的浮力就相同液体的密度定义单位影响单位体积的某种物质的质量叫做这种物千克/立方米kg/m³或克/立方厘米液体的密度越大，物体浸入液体中受到质的密度g/cm³的浮力越大例如，在盐水中物体受到的浮力比在清水中大物体排开液体的体积定义物体浸入液体中，所占据的液体的体积叫做物体排开液体的体积计算排物体浸入液体中的体积V=影响物体排开液体的体积越大，物体受到的浮力越大物体的形状与浮力无关相同体积1如果两个物体体积相同，但形状不同相同液体2将它们浸入同种液体中浮力相同3它们受到的浮力大小相等，与形状无关浮力的应用轮船排水量吃水线轮船的排水量是指轮船排开水的轮船在水中漂浮时，船身浸入水重力，也是轮船所受到的浮力中的深度叫做吃水线设计原理轮船的设计利用了浮力原理，通过增大船体的体积，使轮船排开更多的水，从而获得更大的浮力，克服自身的重力轮船的设计原理增大排水量2通过增大体积，轮船可以排开更多的水，增大排水量空腔结构1轮船采用空腔结构，增大体积，减小密度增加浮力排水量的增加意味着浮力的增加，使轮3船能够克服自身的重力轮船的排水量定义意义计算轮船的排水量是指轮船排开水的重力，排水量是衡量轮船载重能力的重要指标排水量等于轮船所受到的浮力，也等于通常用吨来表示，排水量越大，轮船能够承载的货物越轮船自身的重力多轮船的稳性定义轮船在受到外界干扰后，能够自动恢复平衡状态的能力叫做轮船的稳性影响因素轮船的稳性与船体的形状、重心的位置等因素有关设计为了提高轮船的稳性，通常会将船底设计成字形，并将重心V降低浮力的应用潜水艇水箱下潜上浮潜水艇通过调节水箱中的水量来改变自身当下潜时，向水箱中注入水，增大自身重当上浮时，将水箱中的水排出，减小自身的重力力，使重力大于浮力重力，使重力小于浮力潜水艇的工作原理注水下沉1向水箱中注入水，增大自身重力当重力大于浮力时，潜水艇下沉2上浮4排水3当重力小于浮力时，潜水艇上浮将水箱中的水排出，减小自身重力潜水艇的沉浮控制下潜1通过向水箱中注入水，逐渐增大自身重力，使重力大于浮力，潜水艇开始下沉悬浮2通过精确调节水箱中的水量，使重力等于浮力，潜水艇可以悬浮在水中上浮3通过将水箱中的水排出，逐渐减小自身重力，使重力小于浮力，潜水艇开始上浮浮力的应用气球与飞艇气球气球内部填充密度小于空气的气体，如氦气或热空气，从而产生浮力，使气球能够升空飞艇飞艇的升空原理与气球类似，也是利用浮力，但飞艇可以通过控制自身的气囊来调节升降，并且具有动力系统，可以控制飞行方向气球的升空原理空气密度浮力产生升空热空气的密度小于冷空气的密度气球内部填充热空气，周围是冷空气，当气球受到的浮力大于气球自身的重力气球受到空气的浮力作用时，气球就能升空飞艇的结构与控制气囊动力系统方向舵用于提供浮力，内部填充密度小于空气的用于提供动力，控制飞艇的飞行速度和方用于控制飞艇的飞行方向气体，如氦气向浮力与密度沉与浮的奥秘密度比较1物体能否在液体中沉浮，取决于物体密度与液体密度的大小关系沉浮条件2密度大于液体密度则下沉，密度小于液体密度则上浮，密度等于液体密度则悬浮或漂浮应用3利用浮力与密度的关系，可以鉴别物体的密度，也可以制造出能够漂浮或下沉的物体物体密度大于液体密度重力1物体受到的重力大于浮力合力2合力方向向下下沉3物体在液体中下沉物体密度等于液体密度重力合力物体受到的重力等于浮力合力为零悬浮物体在液体中悬浮物体密度小于液体密度重力合力上浮物体受到的重力小于浮力合力方向向上物体在液体中上浮，最终漂浮在水面上如何改变物体的浮沉状态增加或减少质量改变液体密度改变物体体积通过增加或减少物体的通过改变液体的密度，通过改变物体的体积，质量，可以改变物体的可以改变物体受到的浮可以改变物体排开液体重力，从而改变物体的力，从而改变物体的浮的体积，从而改变物体浮沉状态沉状态受到的浮力，进而改变物体的浮沉状态增加或减少物体的质量增加质量增加物体的质量，增大物体的重力，可能使物体下沉减少质量减少物体的质量，减小物体的重力，可能使物体上浮控制沉浮通过精确控制质量的增减，可以控制物体的沉浮状态改变液体的密度增大浮力2液体密度增加，物体受到的浮力增大增加密度1在水中加入盐，增加液体的密度改变状态物体可能从下沉变为漂浮3改变物体的体积增大体积1增大物体的体积，排开更多的液体增大浮力2物体受到的浮力增大上浮3物体可能从下沉变为漂浮浮力在生活中的应用测量密度救生设备利用浮力可以测量物体的密度救生圈、救生衣等利用浮力救助落水者航运轮船在河流中航行，利用浮力运输货物测量物体的密度漂浮法悬浮法沉没法将物体放入液体中，使其漂浮，测量排调节液体的密度，使物体悬浮在液体中测量物体在空气中和液体中的重力，计开液体的体积，计算物体的密度，此时物体的密度等于液体的密度算物体受到的浮力，进而计算物体的密度救生圈的设计轻质材料1采用轻质材料，如泡沫塑料，减小自身重力增大体积2设计成环状，增大体积，排开更多的水提供浮力3提供足够的浮力，能够承载落水者的体重，使其漂浮在水面上河流中的航运航道运输经济河流提供了天然的航道轮船利用浮力在河流中航运促进了沿河地区的，方便船只航行运输货物，降低运输成经济发展本浮力相关的问题分析审题分析认真审题，明确题意，找出已知分析物体的受力情况，判断物体条件和未知条件所处的状态计算根据阿基米德定律和浮力公式，进行计算复杂的浮力计算题确定研究对象明确题目中要求解的物体是什么

1.分析受力情况分析物体受到哪些力，包括重力、浮力、拉力等

2.判断状态判断物体处于静止、匀速运动还是加速运动状态

3.列方程根据物体的状态，列出相应的方程，如平衡方程、牛顿第二定律等

4.求解方程求解方程，得出未知量的值

5.浮力与力平衡定义浮力应用当物体受到的合力为零时，物体处于平物体在水中静止时，受到的浮力与重力利用力平衡的知识，可以求解物体受到衡状态平衡的浮力大小提高解题技巧理解概念透彻理解浮力、密度等概念，掌握其物理意义掌握公式熟练掌握阿基米德定律、浮力公式等分析问题善于分析问题，抓住问题的关键总结经验不断总结解题经验，提高解题效率浮力实验的注意事项精确2精确测量，减小误差，提高实验精度安全1安全第一，注意实验安全，防止意外发生记录完整记录实验数据，便于分析和总结3安全第一规范操作保护器材注意用电按照实验步骤规范操作，防止操作失爱护实验器材，防止损坏如果涉及用电，要注意用电安全，防误止触电精确测量选用仪器多次测量减少干扰选用精度较高的测量仪器进行多次测量，取平均值，减小误差减少外界因素的干扰，提高测量精度数据记录的完整性详细记录1记录所有测量数据，包括原始数据和计算结果清晰规范2数据记录清晰规范，便于分析和总结保存完好3妥善保存实验数据，以备后续查阅。