初中物理浮与沉教学课件

初中物理浮与沉教学课程目录第一章第二章第三章浮力的产生与阿基米德原理物体浮沉的条件及应用综合实验与思考•浮力的定义与特点•浮沉的三种状态•验证浮沉条件的实验•阿基米德原理的发现•密度与浮沉关系•综合应用与思考题•浮力公式及应用•浮沉在生活中的应用第一章浮力的产生与阿基米德原理什么是浮力？浮力是指浸入液体中的物体受到的竖直向上的力这种力是由于液体对物体的压强所导致的浮力的特点方向总是竖直向上，与重力方向相作用点在物体所受液体压力的合力反点（也称为浮力中心）大小与物体排开液体的重力有关浮力现象演示当物体浸入水中时，水对物体产生压力由于水的压强随深度增加而增大，物体底部受到的向上压力大于顶部受到的向下压力，因此物体受到竖直向上的合力，这就是浮力浮力方向浮力方向总是竖直向上，无论物体形状如何浮力大小阿基米德原理的发现古希腊科学家阿基米德（公元前287年-公元前212年）发现了浮力原理据传说，阿基米德受国王希罗二世委托，判断皇冠是否由纯金制成在洗澡时，他发现浸入水中的身体似乎变轻了，灵光乍现，发现了浮力原理他激动地跑出浴室，高喊尤里卡！尤里卡！（意为我发现了！）阿基米德原理公式浸在液体中的物体所受的浮力，等于物体排开液体的重力浮力计算公式简化记忆浮力=排开液体的重力其中水的密度F_{浮}浮力大小（牛顿，N）\rho_{液}液体密度（千克/立方米，kg/m³）1000kg/m³V_{排}物体排开液体的体积（立方米，m³）g重力加速度（

9.8牛顿/千克，N/kg）浮力与物体属性的关系排开液体体积液体密度有关浮力与物体排开液体的体积成正比有关浮力与液体密度成正比物体形状物体质量无关只与排开液体体积有关无关浮力不受物体质量影响实验演示测量浮力大小步骤一测量物体在空气中的重力用弹簧测力计悬挂物体，记录读数G_{空}步骤二测量物体在水中的视重将物体完全浸入水中，保持测力计竖直，记录读数G_{水}步骤三计算浮力浮力F_{浮}=G_{空}-G_{水}步骤四验证阿基米德原理计算物体排开水的重力，与浮力对比弹簧测力计测量浮力实验装置实验注意事项实验数据记录•物体必须完全浸入水中且不触底空气中重力G_{空}水中视重G_{水}浮力F_{浮}•测力计需保持竖直•避免物体与容器壁接触

1.0N

0.6N

0.4N•读数时视线应与刻度平行结论浮力等于物体排开水的重力第二章物体浮沉的条件及应用本章我们将探讨物体在液体中的浮沉条件，理解密度与浮沉状态的关系，以及这些原理在日常生活中的应用物体浮沉的三种状态漂浮状态悬浮状态沉底状态物体部分浸入液体中，浮力等于物体重力物体完全浸入液体中，浮力等于物体重力物体完全浸入液体并接触容器底部，浮力小于物体重力物体达到平衡，部分露出液面物体在液体中保持静止，不上浮也不下沉物体受到容器底部支持力物体在液体中的状态取决于浮力与重力的关系当浮力等于重力时，物体处于平衡状态；当浮力小于重力时，物体下沉物体密度与液体密度的关系漂浮悬浮沉底物体密度小于液体密度物体密度等于液体密度物体密度大于液体密度例如木块在水中例如鱼在水中调节浮力例如石块在水中囊密度决定浮沉通过比较物体密度与液体密度，我们可以预测物体在液体中的浮沉状态漂浮物体浸入液体体积比例当物体漂浮在液体表面时，浮力等于物体重力代入公式可得化简得到浸没比例公式例木材密度为500kg/m³，水密度为1000kg/m³，则木材浸入水中的体积比例为500÷1000=

0.5，即浸入水中的体积为总体积的50%25%轻木材密度为水的1/450%普通木材密度为水的1/290%重木材漂浮物体浸入液体体积比例示意图冰在水中1冰的密度约为水的

0.92倍，因此冰在水中约有92%的体积浸入水中，只有8%露出水面木块在水中2一般木材密度约为水的

0.5-

0.8倍，浸入水中的体积比例约为50%-80%，剩余部分露出水面船舶在水中3钢铁密度远大于水，但船舶通过增大体积、减小平均密度，使其整体密度小于水，从而能够漂浮物体的平均密度决定其在液体中的浸入比例，这是理解浮沉现象的关键生活中的浮沉现象船舶设计热气球上升冰山浮在水面船舶利用空心结构降低整体密度，使其小于水热气球通过加热空气，降低气球内空气密度，冰的密度约为920kg/m³，小于水的密度1000的密度船舶的载重量取决于其排水量使其小于外部空气密度，产生空气浮力向上kg/m³，因此冰山能漂浮，但有约90%的体积升在水下浮力原理在现代工程中有广泛应用，包括船舶设计、潜水器、浮标、水坝等理解浮力原理对于解释自然现象和设计工程结构都至关重要计算题示范求漂浮物体浸入液体的体积例题一块木头密度为

0.6g/cm³，放入水中（密度

1.0g/cm³）

（1）求木头浸入水中的体积比例

（2）若木头总体积为500cm³，求浸入水中的体积解析解题技巧

（1）根据浸没比例公式

1.确定物体是否漂浮（密度比较）

2.应用浸没比例公式

3.注意单位换算因此，木头浸入水中的体积比例为60%

（2）浸入水中的体积第三章综合实验与思考本章将通过实验验证前面学习的理论，培养同学们的实验操作能力和科学思维，加深对浮力知识的理解和应用实验验证物体浮沉条件实验目的验证物体浮沉与物体、液体密度关系的条件实验材料•透明容器•纯净水同一物体在不同液体中的浮沉状态•盐水（不同浓度）•酒精实验注意事项•测试物体（塑料球、木块、橡皮擦等）•电子秤小心使用玻璃器皿，避免破碎•量筒实验后妥善处理废液实验步骤

1.测量各种液体的密度

2.测量各测试物体的密度

3.观察并记录物体在不同液体中的浮沉状态

4.分析物体密度与液体密度的关系实验数据记录与分析液体密度测量物体密度测量液体类型密度g/cm³物体质量g体积cm³密度g/cm³纯净水

1.00木块

24.

030.

00.805%盐水

1.03橡皮擦

20.

010.

02.0010%盐水

1.07塑料球

6.

06.

01.00酒精

0.79通过分析实验数据，我们可以验证当物体密度小于液体密度时，物体漂浮；当物体密度等于液体密度时，物体悬浮；当物体密度大于液体密度时，物体沉底这与我们学习的理论完全一致实验数据与结果分析物体浮沉状态记录表实验现象分析•木块在水和盐水中都漂浮，但在酒精中沉底，因为木块密度大于酒精物体纯净水5%盐水10%盐水酒精密度木块漂浮漂浮漂浮沉底•橡皮擦在所有液体中都沉底，因为其密度远大于所有测试液体

0.80•塑料球在纯净水中恰好悬浮，在盐水中漂浮（因盐水密度大于塑料球），在酒精中沉底（因酒精密度小于塑料球）橡皮擦沉底沉底沉底沉底

2.00结论实验结果完全验证了物体浮沉取决于物体与液体密度关系的理论塑料球悬浮漂浮漂浮沉底

1.00浮力与液体深度关系探究理论分析根据阿基米德原理，浮力等于物体排开液体的重力，与物体浸没深度的关系是当物体部分浸没时，浸没越深，排开液体越多，浮力越大当物体完全浸没后，无论在何深度，排开液体体积不变，浮力不变实验验证即完全浸没的物体，浮力与液体深度无关使用弹簧测力计测量完全浸没的物体在不同深度的浮力注意这是一个常见误区！许多人认为物体越深浮力越大，这是不正确的深度cm浮力N

100.

50200.

50300.50实验数据显示完全浸没的物体，浮力在不同深度保持不变误区澄清浮力与物体重量的误解常见误区浮力是物体自身产生的向上的力浮力与物体重量成反比越重的物体浮力越小正确认识浮力是液体对物体的作用力浮力与物体排开液体体积有关浮力与物体重量无关实验可以证明两个体积相同但质量不同的物体（如实心铝球和空心铝球），完全浸没在同一液体中时受到的浮力相等这充分说明浮力仅与排开液体的体积有关，与物体自身质量无关综合应用题问题设计一个能在水中漂浮并承载500克重物的容器，容器本身质量为100克，材料密度为

0.8g/cm³计算

1.容器至少需要多大体积才能漂浮？

2.如果容器是立方体，每边长度至少是多少？解答设计示意图

1.物体总质量=容器质量+重物质量=100g+500g=600g

2.根据浮力平衡条件浮力=物体总重力解题思路

1.确定总重量

2.利用浮力平衡条件

3.解得排水体积

3.计算所需排水体积

4.设计合适的形状

4.容器总体积计算

5.所需最小体积=600cm³

6.若为立方体，边长至少为√³600≈

8.4cm漂浮容器设计与计算步骤计算排水体积确定总重量总重量÷水密度=所需排水体积容器重量+载重量=总重量600g÷1g/cm³=600cm³100g+500g=600g确定容器尺寸计算容器体积∛若为立方体，边长=600≈

8.4cm容器重量÷材料密度=容器体积若为圆柱体，高10cm，则底面半径≈

4.4cm100g÷

0.8g/cm³=125cm³设计中需要考虑稳定性和重心位置，确保容器在水中不会倾覆课堂互动思考题为什么铁船能浮在水面上，而铁块会沉下去？如何利用浮力原理设计救生设备？思考要点思考要点•铁的密度约为

7.8g/cm³，远大于水的密度•救生设备需要提供足够浮力支撑人体船体是空心结构，包含大量空气•成年人平均重量约70kg，需要70L排水量船的平均密度小于水的密度可利用低密度材料（如泡沫）或密封空气（如充气救生衣）•根据阿基米德原理，平均密度小于水密度的物体能漂浮•设计需考虑稳定性和舒适性•特殊环境下的救生设备可能需要特殊设计（如极地救生衣）课后拓展阅读阿基米德原理在潜水艇中的应用浮力在航空航天中的重要性潜水艇利用压载水舱控制整体密度来实现上浮和下潜当水舱充满空气浮力原理在航空航天领域有广泛应用热气球利用空气浮力升空；飞艇依时，潜艇平均密度小于水，上浮；当水舱充满水时，平均密度大于水，下靠氢气或氦气提供浮力；火箭设计中也需考虑大气浮力的影响太空舱返潜这种精确控制使潜艇能在不同深度稳定航行回地球时，还利用海水浮力辅助回收延伸思考浮力原理不仅适用于液体，也适用于气体地球大气层对物体也有浮力作用，这在精密测量和航空设计中都需要考虑复习总结阿基米德原理与公式浮力定义与方向浸入液体的物体受到的浮力等于排开液体的浮力是浸入液体的物体受到的竖直向上的重力力，由液体对物体的压强差产生F_{浮}=\rho_{液}\times V_{排}\times g浮沉条件与密度关系实验验证与生活应用物体密度与液体密度的比较决定浮沉状态通过实验可验证浮力原理物体密度小于液体漂浮浮力原理在生活中有广泛应用船舶、潜水物体密度等于液体悬浮艇、救生设备等物体密度大于液体沉底浮力是初中物理学习中的重要内容，它不仅是理解流体力学的基础，也是解释自然现象和工程设计的关键原理知识点小测验选择题判断题计算题

1.物体在液体中受到的浮力方向是

1.浮力的大小与物体的质量成正比（错）一个体积为200cm³的木块，密度为

0.7g/cm³，完全浸入水中后，受到的浮力是多A.竖直向上B.竖直向下

2.密度大于液体的物体必定沉没（对）少？需要多大的力才能使其保持不动？C.水平方向D.与重力方向相同

3.完全浸没的物体，浮力随深度增加而增大（错）

2.下列因素中，对浮力大小有影响的是A.物体的质量B.物体的形状C.排开液体的体积D.物体的温度通过这些题目，我们可以检验对浮力概念、阿基米德原理以及物体浮沉条件的理解解答时要注意区分浮力的影响因素，正确应用公式，并分析物体在液体中的受力情况谢谢聆听！期待你们的精彩表现欢迎提问与讨论预告下一节课内容如果你对今天的课程内容有任何疑问，我们将学习力与运动基础，包括力的概请随时提出深入的讨论和思考有助于念、牛顿运动定律及其应用请同学们加深对知识的理解和应用预习教材相关章节，为下节课做好准备。