新人教版八年级下册物理第10章内能知识点全面总结.docx
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新人教版八年级下册物理第10章内能知识点全面总结
新人教版八年级下册物理第10章内能知识点全面总结
10浮力
10.1浮力
知识点1、什么是浮力
（1）浮力：
浸在液体（或气体）中的物体受到向上的力叫做浮力。
注意：
①“浸在”包括“部分浸入”和“全部浸入（浸没）”两种情况，也就是说浸在液体内部和浮在液体表面的物体都受到浮力，浸在气体中的物体也受到浮力。
②浮力的施力物体是液体或气体，受力物体为浸在液体或气体中的物体。
③浮力的方向总是竖直向上的。
（2）称重法测浮力
先在空气中用弹簧测力计测出物体的重力G，在把物体浸在液体中读出弹簧测力计的示数F拉，弹簧测力计两次示数的差就是浸在液体中的物体所受的浮力大小，即F浮=G-F拉。
知识拓展：
称重法测浮力的受力分析
物体浸在水中时，受到三个力的作用——重力G弹簧测力计的拉力F拉和浮力F浮，其中重力方向竖直向下，弹簧测力计的拉力和浮力的方向都是竖直向上的，根据力的平衡原理可知，物体处于静止状态，则物体受到的向上的力与受到的向下的力相等，即F浮+F拉=G，所以F浮=G-F拉。
知识点2、浮力产生的原因
（1）探究：
浮力产生的原因
位置
深度
压强
压力
图示
前、后两个面
相等
由公式p=ρgh知，ρ、h相同，因此前、厚两个面受到的压强相等
由公式F=pS知，p、S相同，因此前、后两个面受到的压力F前=F后，且二力作用在同一物体上，大小相等，方向相反，作用在同一直线上，因此F前、F后是一对平衡力
左、右两个面
相等
相等
F左、F右是一对平衡力
上、下两个面
上表面所处液体的深度小于下表面所处液体的深度
上表面所受压强小于下表面所受压强
上表面所受压力F1小于下表面所受压力F2，即F1＜F2，F差=F2-F1
总结归纳：
浮力是由于液体对物体向上和向下的压力差产生的，即F浮=F向上-F向下。
浮力的方向总是竖直向上，与重力方向相反。
（2）根据浮力产生的原因，我们应了解两种特殊情况。
①当物体部分浸入液体中时，上表面不受液体压力，则F浮=F向上。
②若浸没在液体中的物体下表面和容器底紧密接触，则液体对物体向上的压力F向上为零，物体将不受浮力的作用，只受向下的压力，如在水中的桥墩、深陷在淤泥中的沉船等不会受到水的浮力。
（3）关于浮力的两个问题
①浮力的方向总是竖直向上。
②一切浸入液体或气体中的物体，都受到液体或气体对他竖直向上的浮力；无论物体的形状如何，怎样运动，只要是浸在液体或气体中（除物体下表面与容器底紧密接触外），都会受到液体或气体竖直向上的浮力。
知识点3、决定浮力大小的因素
实验探究：
浮力大小跟那些因素有关。
实验
序号
实验目的
不变量和变化量
图示
现象
分析
1
物体浸没的深度的关系
同一物体浸没在液体中的体积相同，液体密度相同，使物体浸没在液体中的深度不同
①④
⑤
两种情况下弹簧测力计的示数相同
根据F浮=G-F拉，物体所受浮力相同，浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关
2
物体浸在液体中的体积的关系
液体的密度相同，同一物体，浸在液体中的体积（排开液体的体积）不同
①③
④
两种情况下弹簧测力计的示数不同
根据F浮=G-F拉，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
3
液体密度的关系
物体浸在液体中的体积（物体排开液体的体积）相同，同一物体，液体的密度不同
②⑥
⑦
两种情况下弹簧测力计的示数不同
根据F浮=G-F拉，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
物体密度的关系
物体的体积相同，浸没在液体中的体积（排开液体的体积）相同，液体的密度相同，物体的密度不同
①②
⑤⑥
两种弹簧测力计的示数差相同
物体所受的浮力与物体的密度无关
实验结论：
物体在液体中所受浮力的大小，跟它浸在液体中的体积有关，跟液体的密度有关。
物体浸在液体中的体积越大，液体的密度越大，物体所受的浮力就越大。
注意：
①“物体浸在液体中的体积”也就是物体排开液体的体积，因为浸入的物体体积排开了本来处于这一位置的液体。
②物体浸在液体中的体积逐渐变大，物体受到的浮力也随着增大，这表明物体受到的浮力的大小与浸在液体中的体积有关，不能理解为浸没在液体中的深度有关。
③浸没在液体中的物体所受浮力的大小与物体的材料、密度、形状以及液体的多少、物体浸没在液体中的深度、物体在液体中的运动状态等因素无关，只与液体的密度和物体排开液体的体积有关。
④在此实验中，应用了控制变量法。
浮力的大小与液体的密度、物体排开液体的体积等多个因素有关，当研究浮力的大小与液体的密度之间的关系时，应保持物体排开液体的体积等其他因素不变。
10.2阿基米德原理
知识点1、阿基米德的灵感
（1）阿基米德在洗澡时发现：
物体浸在液体中的体积等于它排开的液体的体积。
（2）影响物体所受浮力大小的因素是液体的密度与物体排开液体的体积，物体排开液体的体积越大，液体的密度越大，他所受的浮力就越大。
根据密度知识可知，排开液体的体积一定时，液体的密度越大，由
知排开液体的质量越大，则排开液体的重力就越大。
可见，浮力的大小跟排开液体所受的重力密切有关。
知识点2、浮力的大小
（1）实验探究：
浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
提出问题：
物体所受浮力的大小跟它排开的液体所受的重力有什么样的定量关系呢？
设计实验：
①浸在液体中的物体所受浮力的大小可以用弹簧测力计测出；先测出物体所受的重力，在读出物体浸在液体中时弹簧测力计的示数，两者之差就是浮力的大小。
②物体排开液体所受的重力可以用溢水杯和弹簧测力计测出；溢水杯中盛满液体，再把物体浸在液体中，让溢出的液体流入一个小桶中，桶中的液体就是被物体排开的液体，用弹簧测力计测出排开液体所受的重力。
③比较浮力的大小与排开液体所受重力的大小之间的数量关系。
实验过程：
①将小石块用细线系住，挂在弹簧测力计的挂钩上，测出其所受的重力G；
②将小烧杯用细线系好，挂在弹簧测力计的挂钩上，测出其所受的重力G1；
③将水倒入溢水杯中，使水面恰好到达溢水杯的溢水口，将一个小烧杯放在溢水口下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F1；
④利用公式F浮=G-F，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的水所受的总重力G2，并算出溢出的水所受的重力G排=G2-G1；
⑥换用不同质量的小石块，重复以上实验步骤，再做几次试验，将数据填入表。
实验
序号
小石块所受的重力G/N
小石块浸在水中时弹簧测力计的示数F/N
小石块受到的浮力F浮/N
小烧杯所受的重力G1/N
小烧杯和溢出的水所受的总重力G2/N
溢出的水所受的重力G排/N
1
2.2
1.4
0.8
1.0
1.8
0.8
2
1.7
1.1
0.6
1.0
1.6
0.6
3
3.6
2.3
1.3
1.0
2.3
1.3
探究归纳：
小石块受到的浮力等于溢出的水所受的重力。
（2）阿基米德原理的内容：
浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开液体所受的重力。
公式：
（3）应用阿基米德原理时，应注意以下六点。
①阿基米德原理不仅适用于液体，也适用于气体。
计算浸在气体中的物体所受浮力的公式为
。
②阿基米德原理阐明了浮力的三要素：
浮力作用在浸在液体（或气体）里的物体上，其方向是竖直向上的，其大小等于物体排开的液体（或气体）受到的重力的大小，及
。
③原理中所说的“浸在液体里的物体”包含两种状态：
一是物体全部浸入液体里，即物体浸没在液体里；二是物体的一部分浸入液体里，另一部分露在液面以上。
④
是指被物体排开的液体（或气体）所受的重力，
表示物体受到的浮力的大小等于被物体排开的液体（或气体）所受的重力。
还可推导出
，
指物体排开的液体（或气体）的质量。
⑤
表示被物体排开液体（或气体）的体积，当物体浸没在液体（或气体）里时，
；当物体只有一部分浸入液体（或气体）里时，
。
⑥由
可以看出，浮力大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积有关，而跟物体本身的材料、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。
知识拓展：
二次称重法测物体的密度
（1）器材：
弹簧测力计、物块、细线、烧杯、水。
（2）步骤：
①在空气中用弹簧测力计测出物块的重力G；
②将物块浸没于水中并读出此时弹簧测力计的示数F拉；
（3）结论：
由平衡条件可知F浮=G-F拉，又根据阿基米德原理可知
，所以
又因为物块在水中全部浸入，所以
，则
10.3物体的浮沉条件及应用
知识点1、物体的浮沉条件
上浮
下沉
悬浮
漂浮
沉底
沉底（与底面紧密接触）
F浮＞G
F浮＜G
F浮=G
F浮=G
F浮+F支=G
F压+G=F浮
处于动态（运动状态不断改变），受非平衡力作用
可以停留在液体中的任何深度处
是“上浮”过程的最终状态
是“下沉”过程的最终状态
处于静止状态，受平衡力作用
（1）当物体受到的浮力大于重力时，则物体就会上浮，由于物体浸没在液体中，因此物体排开液体的体积与物体自身的体积相等，即浸没在液体中的物体（实心物体），如果它的密度小于液体的密度，物体上浮。
物体在重力和浮力的共同作用下，在液体中向上运动——上浮。
随着物体不断上升，物体将有一部分体积开始漏出液面，物体所受的浮力也随之减少，一直减少到浮力等于重力时，就不在上浮，物体的上浮运动结束并处于平衡状态，即漂浮在液面上，此时排开液体体积小于物体体积，液体密度大于物体密度。
（2）当物体受到的浮力小于重力时，物体就会下沉，知道接触容器底部，此时排开液体体积等于物体体积，液体密度小于物体密度。
物体在液体中向下运动——下沉，直至容器底部对物体产生一定的支持力为止，这时物体在重力、浮力、支持力的作用下处于平衡状态，下沉运动结束。
由此可知，下沉运动是由不平衡状态变为平衡状态的过程。
特殊情况下，也可能出现物体的下表面与容器底密合，这时物体的下表面不可能再受到液体向上的压强，所受的浮力为零，物体在重力、液体压力和支持力的作用下处于平衡状态，物体好像被容器底牢牢地“吸住”一样。
如在河床上砸木桩，木桩的下表面不受液体的压强，因而不受液体浮力的作用。
（3）当物体受到的浮力等于重力时，此时二力平衡，物体将悬浮在液体中，此时排开液体体积等于物体体积，液体密度等于物体密度。
悬浮和漂浮有相似之处，也有重要区别。
相似之处：
物体都处于平衡状态，所受的重力和所受的浮力为一对平衡力。
重要区别：
①物体在液体中的位置不同，物体悬浮时可以静止在液体内部任何地方，物体漂浮时静止在液体表面。
②实心物体处于悬浮状态时，其密度与液体密度相等，其体积等于排开液体的体积；实心物体处于漂浮状态时，其密度小于液体密度，其体积大于排开液体的体积。
（4）浮力大小的计算方法
①称重法：
把物体挂在弹簧测力计上，记下弹簧测力计的示数G，再把物体浸入液体中，记下弹簧测力计的示数F拉，则F浮=G-F拉。
②压力差法（浮力产生的原因）：
F浮=F向上-F向下，该方法适用于高度已知的形状规则的正方体、长方体或圆柱体。
③公式法（阿基米德原理）：
F浮=G排=m排g=ρ液gV排，普遍使用于计算任何形状的物体受到的浮力。
④平衡法：
物体漂浮或悬浮时，物体处于平衡状态，F浮=G。
知识点2、浮力的应用
（1）增大或减小浮力的方法
由阿基米德原理F浮=G排=m排g=ρ液gV排可知，浸在液体中的物体，受到的浮力大小是由液体密度和排开液体的体积决定的，所以增大浮力的方法有：
①增大液体密度，如在水中加盐并搅拌，当盐水的密度大于鸡蛋的密度时，沉底的鸡蛋会浮起来；②增大物体排开液体（或气体）的体积，如飞艇、体积庞大的万吨巨轮等。
减小浮力的方法有：
①减小液体的密度，如漂浮在盐水中的鸡蛋，可以采用加清水的方法来减小液体的密度，当液体密度小于鸡蛋的密度时，鸡蛋下沉；②较小物体排开液体（或气体）的体积，如飞艇降落时，通过将辅助气囊中的气体放出，使飞艇排开空气的体积减小，较小空气浮力，当浮力小于飞艇的重力时，飞艇降落。
（2）浮沉条件的应用
①轮船
工作原理：
空心法，及把密度比水大的钢铁制成空心的，能使它排开更多的水，增大可利用的浮力，从而漂浮在水面上。
同一艘轮船，不论在海里航行，还是在河里航行，都处于漂浮状态，F浮=G，即浮力大小不变，而F浮=ρ液gV排，因此液体密度变小时，排开液体体积变大，当轮船由海水驶入河水时，液体密度变小，排开液体体积变大，因此轮船应沉下去一些，吃水线升高。
轮船的大小通常用排水量表示，拍水量是轮船装满货物时排开水的质量。
排水量=船自身的质量+满载时货物的质量，即m排=m船+m货。
②潜水艇
潜水艇是靠改变自身的重力实现上浮或下潜的。
潜水艇浸没在水中时排开水的体积不变，所以浸没后受到的浮力不变，但艇内有两个水舱，向水舱充水时，潜水艇变重，逐渐潜入水中。
当水舱充水后潜水艇重等于同体积的水重时，可以悬浮在水中。
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。
③气球和飞艇
气球和飞艇里充入的是密度小于空气的气体，在空气中受到向上的浮力和向下的重力。
a、由于气体重力很小，当浮力大于气球重力与气体重力之和时，气球上升。
b、高空处空气密度变小，浮力变小，当浮力等于重力和时，气球悬浮于一定高度。
c、要继续上升，只需减小外壳重力（将原来装在气囊壳体中的重物抛掉），使浮力大于重力和，当达到某一高度时，再次实现浮力等于重力和，气球又悬浮于一定高度。
d、要下降时，将气囊中的气体放出一些，使气囊体积变小，使浮力变小，浮力小于重力和，下降到某一高度时，空气密度变大，浮力等于重力和，气球在空中悬浮；再需下降，就再放出些气体。
④热气球
热气球的球体底部有个进气口，离火焰最近。
当球体内快充满空气时，用加热器对球内的空气加热，使球内空气的密度小于外界空气的密度，气球受到的浮力大于受到的重力，热气球升入空中。
通过加大火焰，还能使热气球急速上升。
⑤密度计
用途：
是测定液体密度的仪器
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。
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浮=ρ液gV排可知，液体密度较大时，排开液体体积较小，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是不均匀的，上面距离大，下面距离小。
读数：
密度计上的数值表示待测液体密度是水密度的倍数。
如“1.8”表示该液体密度是1.8×103kg/m3。
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