浮力认识课件教学

认识浮力物体在液体中的托举之力欢迎来到浮力认识课程！在这节课中，我们将一起探索日常生活中随处可见却又神奇的浮力现象通过实验和案例，我们将揭示为什么有些物体能在水中漂浮，而有些会沉没，以及这种托举之力背后的科学原理让我们开始这段奇妙的物理探索之旅吧！浮力现象案例导入在我们的日常生活中，浮力现象无处不在巨大的冰山能够漂浮在海面上，游船载着数百名乘客平稳航行，而小鸭子则能够轻松地在水面上戏水这些看似简单的现象背后，隐藏着什么样的物理原理呢？请思考为什么体积庞大的船舶能够在水面上航行，而一枚小小的钢针却会迅速沉入水底？这些现象之间有什么共同点和区别？让我们带着这些问题，一起揭开浮力的神秘面纱什么是浮力？浮力的基本概念浮力是指浸在液体中的物体会受到的一种竖直向上的力无论物体是完全浸没还是部分浸没在液体中，都会受到这种向上的力的作用浮力的方向始终是竖直向上的，与重力方向相反正是这种向上的力，使得物体在液体中似乎变轻了浮力的由来液体压强差异液体对物体的底部和顶部都会产生压力，但由于深度不同，底部受到的压力更大压力形成压强差底部压强大于顶部压强，这种差异产生了净向上的力压强差形成浮力这个竖直向上的合力，就是我们所说的浮力浮力产生的条件浮力产生的必要条件浮力产生的唯一必要条件是物体必须浸入液体中无论物体是漂浮在液体表面、悬浮在液体中间，还是沉在液体底部，只要有部分或全部浸入液体，就会受到浮力漂浮状态物体部分浸入液体•悬浮状态物体完全浸入液体且不接触底部•沉底状态物体完全浸入液体且接触底部•这三种状态下，浮力都存在，只是大小和物体重力的关系不同浮力的施力者和受力者液体浮力的施力者物体浮力的受力者液体对浸入其中的物体施加向上的浮力，是作用力的来源不同液体由于浸入液体中的物体同时受到向下的重力和向上的浮力这两个力的大小关密度不同，施加的浮力大小也会有所差异系决定了物体最终的运动状态或平衡状态浮力大小的特征浮力的方向浮力始终与重力方向相反，即竖直向上无论物体如何移动或旋转，浮力方向都不会改变浮力的符号表示在物理学中，我们通常用浮来表示浮力在受力分析和力学计算中，这种明确的符号表示有助于我们准F确描述和计算物体所受的力生活中的浮力现象热气球升空潜水艇深浅调节热气球通过加热气球内的空气，使其密度小于周围空气，从而产生足够的潜水艇通过调节压载水舱内的水量，改变自身密度，从而控制浮力大小，浮力升空这是利用空气浮力的典型例子实现上浮、下潜或保持特定深度的目的浮力实验乒乓球浮水1实验步骤准备一个装满水的容器和一个乒乓球

1.将乒乓球按入水中

2.松手观察乒乓球的运动

3.实验现象当我们松开按住乒乓球的手指时，乒乓球会立即浮上水面，甚至会弹出一段距离结论这说明水对乒乓球产生了向上的浮力，且这个浮力大于乒乓球的重力，使得乒乓球能够克服重力快速上浮浮力实验苹果悬浮沉底2/苹果在清水中苹果在浓盐水中在普通的清水中，苹果会漂浮在水面上，但大部分体积会浸入水中这是在浓盐水中，由于盐水密度增大，苹果会浮得更高，露出水面的部分更因为苹果的密度略小于水的密度多这证明了浮力与液体密度有关通过这个实验，我们可以直观地观察到不同液体密度对物体浮沉状态的影响，体现了浮力的变化浮力实验铝块称重3实验器材弹簧测力计•铝块•装满水的烧杯•实验步骤用弹簧测力计测量铝块在空气中的重力

1.将铝块完全浸入水中，再次测量读数

2.对比两次读数

3.实验现象称重法测浮力步骤详解步骤一空气中称重使用弹簧测力计在空气中测量物体的重力空此时物体仅受到重力作用，测得的G是物体的实际重力步骤二水中称重将物体完全浸入水中，使用同一弹簧测力计测量水此时物体受到重力和浮力G共同作用，测力计显示的是二者的合力步骤三浮力计算根据两次测量结果计算浮力浮空水这个差值就是液体对物体产生F=G-G的浮力大小浮力与沉浮状态关系悬浮状态物体完全浸入液体但不接触底部，浮力等于物体的重力浮物F=G物体静止悬浮在液体中的某个位置漂浮状态物体部分浸入液体，此时浮力等于物体的重力浮物F=G沉底状态物体达到平衡状态，不会继续上浮或下沉物体完全浸入液体且接触底部，浮力小于物体的重力浮F物体除受浮力外，还受到容器底部的支持力不同状态下的力学分析受力图分析物体在液体中的状态由重力和浮力的相对大小决定通过绘制力的分解图，可以清晰地理解物体在不同状态下的力平衡条件力的平衡条件漂浮状态浮物，物体部分浸入•F=G悬浮状态浮物，物体完全浸入•F=G沉底状态浮支物，其中支为底部支持力•F+F=G F通过受力图，我们可以更直观地理解为什么相同的物体在不同状态下表现不同，以及如何预测物体在液体中的行为阿基米德原理引出阿基米德的传奇发现公元前世纪，古希腊科学家阿基米德受叙拉古国王希罗二世的委托，判断一顶王冠是否由纯金制成3据传，阿基米德在洗澡时发现自己浸入水中的身体似乎变轻了，灵光乍现，他兴奋地跳出浴盆，赤身裸体地跑上街头，大喊尤里卡（我发现了）！这一发现导致了阿基米德原理的提出，揭示了浮力与排开液体重力之间的关系，成为流体力学中的基本原理阿基米德原理内容1原理表述浸在液体中的物体，受到的浮力等于它排开的液体所受的重力2数学表达式浮ρ液排F=·g·V其中，ρ液是液体密度，是重力加速度，排是物体排开液体的体积g V3物理含义这一原理揭示了浮力的本质浮力实际上是由于物体排开液体，而这些被排开的液体本应受到的重力转而作用于物体，形成了向上的浮力浮力公式的物理意义浮力公式详解各符号含义浮物体受到的浮力，单位为牛顿•F Nρ液液体的密度，单位为千克立方米•/kg/m³重力加速度，通常取牛顿千克•g

9.8/N/kg排物体排开液体的体积，单位为立方米•V m³这一公式清晰地表明，浮力大小与三个因素有关液体密度、重力加速度以及物体排开液体的体积其中液体密度与排开体积是影响浮力大小的关键因素公式还揭示了浮力的本质浮力等于被排开液体的重力，这一认识对理解浮力现象至关重要控制变量法实验探究1控制变量法的科学性2实验设计原则3实验器材准备为了准确探究影响浮力大小的因素，我根据阿基米德原理的公式，浮力可能与我们需要弹簧测力计、各种形状的物们需要采用控制变量法每次只改变一液体密度、重力加速度、排开液体体积体、不同密度的液体，以及可以精确测个因素，保持其他因素不变，观察结果有关我们将设计一系列实验，逐一探量体积的量具的变化究这些因素对浮力的影响探究浮力与浸入深度1实验步骤将一个均匀的圆柱体悬挂在弹簧测力计上

1.逐渐将圆柱体浸入水中，调整不同深度

2.在不同深度记录测力计读数

3.计算每个深度的浮力大小

4.实验结果当物体浸入液体的体积保持不变时，无论物体位于液体的哪个深度，浮力大小都不变结论浮力大小与物体在液体中的深度无关，只与排开液体的体积有关探究浮力与浸入体积2实验操作实验结果使用均匀的圆柱体，分阶段改变其浸入水中随着浸入体积的增加，测力计读数逐渐减的体积，每个阶段测量浮力大小保持液体小，说明浮力逐渐增大通过计算发现，浮密度不变，只改变浸入体积力与浸入体积成正比，呈线性关系结论浮力大小与物体排开液体的体积成正比当其他条件不变时，浸入体积越大，浮力越大探究浮力与液体密度3实验设计准备不同浓度的盐水，密度分别为ρ

1、ρ

2、ρ3将同一物体完全浸入这些液体中，测量浮力大小实验步骤配制不同浓度的盐水溶液

1.测量各溶液的密度

2.将相同物体依次完全浸入各溶液

3.记录每种情况下的浮力大小

4.实验结果当物体排开液体体积相同时，浮力大小与液体密度成正比液体密度越大，浮力越大浮力的影响因素总结液体密度浸入体积浮力与液体密度成正比液体密度越大，浮力浮力与物体排开液体的体积成正比物体浸入越大这解释了为什么同一物体在海水中比在液体的体积越大，排开液体越多，浮力越大淡水中受到的浮力更大与这些因素无关重力加速度浮力与物体自身材料、深度、形状无直接关浮力与重力加速度成正比在不同重力环境系只要排开液体体积相同，无论物体本身性下，同一物体受到的浮力会有所不同质如何，浮力都相同浮力与液体类型不同液体的浮力差异由于不同液体的密度不同，同一物体在不同液体中受到的浮力也不同我们以橙子为例进行实验对比植物油与水的密度比较植物油的密度约为，小于水的密度

0.92g/cm³

1.00g/cm³实验现象当我们将橙子放入水中时，它可以漂浮；但放入密度较小的植物油中时，橙子会下沉这说明同一物体在不同液体中的浮沉状态可能不同，取决于液体密度与物体密度的相对大小浮力计算专项训练

（一）基础浮力计算应用阿基米德原理进行浮力计算浮ρ液排F=·g·V例题已知体积和液体密度求浮力1一个体积为的铁块完全浸没在水中，求铁块受到的浮力（水的密100cm³度为，）1000kg/m³g=10N/kg解浮ρ液排⁻⁶F=·g·V=1000kg/m³×10N/kg×100×10m³=1N公式变形根据需要求解的未知量，浮力公式可以变形为这些变形形式在解决不同类型的浮力问题时非常有用浮力计算专项训练

（二）1复合题型分析已知质量、体积和密度的复合题通常需要综合运用多个公式和关系例题一个质量为，体积为的物体浸入水中（密度），求200g100cm³1000kg/m³物体受到的浮力大小

1.物体在水中的沉浮状态

2.物体在水中的视重（表观重力）

3.2解题思路计算浮力浮ρ液排⁻⁶

1.F=·g·V=1000kg/m³×10N/kg×100×10m³=1N计算物体重力

2.G=m·g=

0.2kg×10N/kg=2N由于浮，物体将下沉

3.GF视重浮

4.=G-F=2N-1N=1N浮力应用船舶与潜艇——船舶设计潜艇原理船舶设计基于浮力原理，通过特殊的船体结构使排水量大于船身重量，从潜艇通过控制压载水舱内的水量来调节自身密度，从而改变浮力大小当而获得足够的浮力船壳设计依赖浮力公式，确保在满载情况下仍有足够需要下潜时，注入水增加重量；需要上浮时，排出水减轻重量这一巧妙的浮力保持漂浮设计使潜艇能够自由控制水下深度浮力在生活中的创新应用救生设备救生圈利用空气的浮力原理，其内部充满空气，密度远小于水，因此能产生足够的浮力帮助人在水中漂浮现代救生衣则采用了更轻质的泡沫材料，提供更可靠的浮力保障水上运动器械冲浪板、划水板等水上运动器械的设计也基于浮力原理，通过材料选择和结构设计，使其具有适当的浮力，既能支撑使用者的重量，又能保持良好的操控性创新应用近年来，科学家还开发了利用浮力原理的海水淡化系统、海洋漂浮发电站等创新技术，这些应用大大拓展了浮力原理在实际生活中的价值热气球与空气浮力热气球上升原理热气球是利用空气浮力上升的典型例子当气球内的空气被加热后，其密度降低，变得比周围冷空气轻根据阿基米德原理，气球受到的浮力大于自身重力，从而上升空气密度变化实验可以通过简单的实验观察到热空气密度变化将一个塑料袋放在暖气出口上方，袋子会因热空气膨胀而鼓起，并可能升起这证明了热空气确实比冷空气轻阿基米德原理在气体中的应用浮力误区分析

（一）1错误认识水中重力等于浮力2案例分析一些学生错误地认为，物体在水中的重力等于它受到的浮力这是考虑一个铁块放入水中的情况一个常见的误区铁块的重力取决于其质量，而浮力取决于它排开水的体积由于铁实际上，物体的重力是由物体质量和重力加速度决定的，与物体是的密度大于水，其重力必然大于浮力，因此会下沉否在水中无关浮力是额外的一个力，与物体重力大小无必然联这表明物体的重力和浮力是两个独立的力，二者大小关系决定了物系体的浮沉状态浮力误区分析

（二）错误认识浮力与物体底面积成正比许多人错误地认为，浮力大小与物体底面积成正比，底面积越大，浮力越大正确理解根据阿基米德原理，浮力大小与物体排开液体的体积有关，而与物体的形状、底面积无关即使是两个底面积不同但排开液体体积相同的物体，所受浮力也相同实验验证可以设计一个实验取两个形状不同（如一个细长，一个扁平）但体积相同的物体，完全浸入水中测量浮力结果表明，它们受到的浮力大小相同，证明浮力与形状无关，只与排开液体的体积有关浮力与二力平衡漂浮状态的平衡悬浮状态的平衡沉底状态的三力平衡漂浮状态下，物体受到向下的重力和向上的浮悬浮状态下，物体完全浸入液体但不接触底沉底状态下，物体受到重力、浮力和底部支持力，二者大小相等、方向相反，形成平衡物部，同样是浮力和重力平衡，浮物力三个力的作用，形成新的平衡，浮支F=G F+F=G体部分浸入液体，浮物物F=G漂浮、悬浮、下沉的判别标准密度比较法通过比较物体密度ρ物与液体密度ρ液的大小关系，可以预测物体在液体中的浮沉状态当ρ物ρ液时，物体漂浮•当ρ物ρ液时，物体悬浮•=当ρ物ρ液时，物体下沉•这种方法简单直观，特别适用于均匀物体的浮沉判断公式描述从力学角度，三种状态也可以用公式描述漂浮浮物且物体部分浸入•F=G悬浮浮物且物体完全浸入•F=G下沉浮•F探究物体浮沉条件实验不同密度液体中的表现密度计原理展示将同一个小球分别放入水、盐水和酒精中，利用密度计在不同液体中的浸入深度变化，观察其浮沉状态在密度较大的盐水中可能可以直观展示浮沉条件与密度关系密度计漂浮，在密度较小的酒精中可能下沉，直观在密度大的液体中浮得更高，在密度小的液展示了液体密度对浮沉状态的影响体中浸入更深，体现了物体密度等于液体密度时恰好悬浮的原理课堂互动浮与沉判断游戏游戏规则教师展示各种常见物品，学生需要在不实际测试的情况下，判断这些物品在水中会漂浮还是下沉物品清单示例木块、石头、铁钉•塑料瓶（空的和装满水的）•鸡蛋（新鲜的和咸蛋）•不同水果（如苹果、香蕉、橙子）•各种金属物品•通过这个游戏，学生可以直观理解物体密度与浮沉关系，并加深对浮力原理的认识水上漂浮的秘密1木头浮，石头沉的原因木头的密度通常在之间，小于水的密度（），因此木头在

0.4-

0.8g/cm³1g/cm³水中会漂浮而石头的密度一般在左右，大于水的密度，所以会

2.5-

3.0g/cm³下沉2木船为何能载人不沉木船能载人不沉的奥秘在于其特殊的中空结构船体排开的水体积大，产生足够大的浮力抵抗船和乘客的总重力这是形状因素影响浮沉的典型例子同样质量的木材，做成实心块会浮在水面，而做成船形能额外承载更多重量奇特的浮力现象死海漂浮现象以色列和约旦之间的死海是地球上盐度最高的水域之一，其盐度高达，是普通海水的近倍这种极高的盐分使死海的密度达到约

33.7%10，远高于普通水的密度

1.24g/cm³在这种高密度的水中，人体会非常容易漂浮，甚至可以仰卧在水面上阅读报纸而不会下沉这是因为人体平均密度约为，小于死海水的密

0.98g/cm³度案例解读死海漂浮现象是浮力原理的完美例证当液体密度显著增加时，即使密度接近水的物体也能轻松漂浮这也解释了为什么在普通淡水中人需要游泳动作才能保持浮在水面，而在死海则可以毫不费力地漂浮异常液体中的浮力液氮中的浮力液态金属中的浮力液氮温度极低（），密度约为液态汞的密度高达，远高于大多-196°C

13.6g/cm³在液氮中，一些常温下沉入数常见金属在液态汞中，铁、铅等金属会

0.808g/cm³水中的物体可能会漂浮，而一些常温下漂浮漂浮起来，而金（密度）则会下

19.3g/cm³的物体（如某些种类的橡胶）可能会下沉，沉这些现象都可以用浮力公式和密度比较这是由于极低温度改变了物体的物理性质法完美解释浮力对人类工程的影响桥梁气囊顶升技术在一些特殊的桥梁建设中，工程师会利用气囊的浮力来辅助顶升桥梁部件这些气囊被放置在水下，充气后产生巨大的浮力，能够将数百吨重的桥梁部件抬升到合适的位置，大大减轻了传统起重设备的负担计算示例一个体积为的气囊完全浸没在水中，可以产生10m³浮ρ水吨的浮力F=·g·V=1000kg/m³×10N/kg×10m³=100,000N=10救灾救援应用在洪涝灾害救援中，橡皮艇、救生衣等救援设备都利用浮力原理工作现代救援装备甚至可以根据负载重量自动调节浮力大小，确保在各种情况下都能安全工作浮力与生态环境水生生物的浮力适应鱼的鳔如何调节浮力水生生物经过长期进化，发展出了各种调节浮力的机制许多鱼类体内的大多数鱼类体内有一个称为鳔的器官，它能通过调节内部气体的量来改组织密度接近水，仅需微小的调整就能改变浮沉状态，这使它们能够以最变鱼的整体密度当鳔充满气体时，鱼的密度降低，会上浮；当鳔内气体小的能量消耗在水中移动减少时，鱼的密度增加，会下沉这种精确的浮力控制机制使鱼类能在不同水深自如活动浮力与科学探测潜标测流仪潜标测流仪是一种利用浮力原理工作的海洋探测设备它通过调节自身浮力，可以在预设的深度悬浮，随洋流漂移，同时记录海水温度、盐度、流速等数据，为海洋学研究提供重要信息工作原理潜标内部有一个可控制的浮力调节装置，能够精确控制其排水量，使设备在目标深度保持中性浮力状态（即ρ设备ρ海水）现代潜标还能根据=预设程序在不同深度间移动，绘制海洋三维结构图深潜器应用深海潜水器如蛟龙号也大量应用了浮力原理它们通过调节压载水舱内水量来控制下潜和上浮，同时利用特殊材料制造的浮力材料来平衡设备重量，确保在极深水域也能安全工作综合题练习

（一）1静水与流体中的浮力变化2浮力与重力关系分析问题一个体积为的铝块（密度）完全浸没在静问题铝块在水中受到的浮力与自身重力关系如何？最终运动状态200cm³

2.7g/cm³止的水中和流动的水中，浮力有何不同？如何？分析根据阿基米德原理，浮力大小与物体排开液体的体积和液体分析铝块重力ρ铝G=m·g=·V密度有关，与液体是否流动无关因此，在静水和流水中，铝块受铝⁻⁶·g=

2.7×10³kg/m³×200×10m³×10N/kg=

5.4N到的浮力大小相同由于浮（），铝块在水中会下沉至容器底部，并受到GF

5.4N2N计算浮ρ水铝⁻⁶底部支持力支浮F=·g·V=1000kg/m³×10N/kg×200×10m³=2N F=G-F=

3.4N综合题练习

（二）混合物体浮力问题问题一个木块（密度）绑着一个铁块（密度）浸入水中，整体恰好悬浮若木块体积为木，铁块体积为铁，求二者的体积比

0.8g/cm³

7.8g/cm³V V分析整体悬浮时，浮力等于总重力，即ρ水·g·V木+V铁=ρ木·g·V木+ρ铁·g·V铁整理得木铁木铁1·V+V=

0.8·V+

7.8·V解得木铁V/V=

6.8/

0.2=34:1实验误差分析弹簧测力计误差来源浸入体积测量误差弹簧测力计本身存在一定的测量误差，包测量物体浸入液体体积时，可能因读数角括弹簧弹性系数的变化、读数刻度的精度度、液面张力、气泡附着等因素导致误限制、零点漂移等使用前应进行校准，差应尽量使用排水法或精确的体积计量并多次测量取平均值装置，并确保物体完全浸入正确使用技巧测量时应保持测力计垂直，避免物体与容器壁接触，防止摩擦力影响液体应充分静止，消除扰动多次重复实验并取平均值可有效减小随机误差浮力测量仪器拓展阿基米德桶力传感器测量系统阿基米德桶是一种用于测量不规则物体体积现代浮力测量常用电子力传感器替代传统弹的装置它利用溢出的液体体积等于浸入物簧测力计这种设备精度更高，可以连接计体体积的原理，通过测量溢出液体的体积来算机实时记录数据，自动计算浮力大小，并确定物体体积，进而计算浮力可绘制力时间或力深度曲线，大大提高了--实验效率和准确性情境应用设计属于你的浮水器设计挑战请小组设计一个能够在水中漂浮并能承载特定重量的装置可以使用学校提供的材料铝箔、塑料瓶、气球、橡皮筋、木棒等设计要求能在水中稳定漂浮

1.能承载至少的额外重量

2.100g装置总体积不超过

3.500cm³要求应用本课所学浮力知识

4.学以致用解决生活实际问题洗衣机漂浮物筛选汽车涉水自救小知识洗衣机在脱水阶段会产生漩涡，利用浮力原当汽车陷入较深水域时，水的浮力会减轻车理自动分离密度不同的物体较轻的纤维和轮与地面的摩擦力，使车辆更容易打滑遇杂质会浮在水面，而较重的沙粒和污垢则沉到这种情况，应换用低速挡，保持发动机转入底部，这种分离机制提高了洗涤效率使速稳定，缓慢行驶如水位过高导致熄火，用时应注意口袋中的物品，避免小物件堵塞不要反复启动，应及时逃生，避免电器短路排水系统带来的危险知识体系梳理基本概念浮力定义、方向、符号表示基本原理阿基米德原理、浮力产生机制计算公式浮ρ液排F=·g·V浮沉条件ρ物⋛ρ液实验方法浮力测量、影响因素探究实际应用船舶、潜艇、救生设备、科学探测一课小结1核心概念回顾浮力是浸在液体中的物体受到的竖直向上的力•阿基米德原理浮力等于排开液体所受重力•浮力公式浮ρ液排•F=·g·V2常考公式与方法浮力计算通过浸入体积和液体密度计算•浮沉状态判断比较物体与液体密度•测量方法称重法、排水法•3易错点提醒浮力与物体形状、深度无关，与排开液体体积有关•物体完全浸没时，排开液体体积等于物体体积•物体部分浸没时，排开液体体积小于物体总体积•随堂检测与巩固训练选择题下列关于浮力的说法，正确的是（）

1.浮力大小与物体深度有关A.浮力方向与重力方向相同B.浮力大小与排开液体体积成正比C.浮力大小与物体密度成反比D.填空题根据阿基米德原理，浮力大小等于

2._______一个物体的密度小于液体密度，则该物体在液体中的状态是

3._______实验设计题设计一个实验，探究液体密度对浮力大小的影响要求写出

4.实验目的•实验器材•实验步骤•数据处理方法•展望与延伸浮力的未知世界深海探索前沿太空与浮力科学家正在开发能适应极端深海环境的新型浮力材料和系统，使探测设备能在太空站中，科学家正研究微重力环境下的流体行为和浮力现象这些研究够到达海沟最深处这些技术将帮助我们探索海底未知生物和资源，开启深不仅有助于理解基础物理学，还能指导未来太空探索中的液体管理和生命支海研究的新篇章持系统设计期待你们未来能在这些领域做出贡献！浮力的世界远比我们想象的更广阔，从微观粒子到宏观宇宙，浮力原理无处不在希望这节课能激发你们的好奇心和创造力，勇于探索自然奥秘，为科学发展贡献力量！。