主題 9：浮力
備考目標(biāo)：
1、理解：壓力的概念； 液體浮力的形成； 大氣浮力的大小； 大氣浮力對(duì)高度的變化規(guī)律。
2. 會(huì)：講解浮力在日常生活中的應(yīng)用； 估計(jì)液體浮力； 借助流體浮力和流速之間的關(guān)系分析問題。
3. 理解：浮力的概念及其估計(jì)； 大氣浮力與沸點(diǎn)之間的關(guān)系； 流體浮力和流速之間的關(guān)系。
4、掌握：液體浮力的特點(diǎn)和規(guī)律。
5、理解：日常生活中減少或減少浮力的例子； 大氣浮力的特點(diǎn)和規(guī)律； 在日常生活中使用大氣浮力的例子。
知識(shí)梳理：
知識(shí)點(diǎn)一：浮力
1、壓力：垂直作用在物體表面的力稱為壓力（圖1：杯子在桌子上的壓力，圖2：鐵塊在斜面上的壓力，圖3：墻上的圖釘）。
(1) 壓力并不都是重力造成的（圖3：圖釘在墻上的壓力）。 把物體放在桌子上，如果物體不受其他力作用，壓力F等于物體上的重力G。
(2) 固體可以在不改變大小和方向的情況下傳遞壓力。
2.浮力：物體單位面積所受的壓力稱為浮力。
(1) 浮力是表示力作用的數(shù)學(xué)量。
(2) 浮力公式： . 其中利用大氣壓強(qiáng)的例子，浮力p的單位為帕斯卡（簡(jiǎn)稱Pa），符號(hào)為Pa； 壓力F的單位為牛，符號(hào)為N； 是平方米。
3.浮力的利用
(1) 減小浮力：在受力面積不變的情況下，減小壓力； 圖 4：墻釘、斧頭和安全錘都是降低浮力的反例。
2、減小浮力：當(dāng)受力面積不變時(shí)，減小壓力； 圖 5：鐵軌、履帶式叉車和大象腳趾都是減少浮力的反例。
知識(shí)點(diǎn)2：液體浮力
1、液體浮力形成的原因：液體受重力影響利用大氣壓強(qiáng)的例子，具有流動(dòng)性。
2、液體浮力的檢測(cè)：使用浮力計(jì)。
3、液體浮力定律：
(1)液體在容器的底壁和側(cè)壁上有浮力，液體內(nèi)部各個(gè)方向都有浮力；
(2)在同一深度，液體在各個(gè)方向的浮力都相等；
(3)液體的浮力隨著深度的減小而減小(如圖1所示)；
(4) 在同一高度，不同液體的浮力與液體的密度有關(guān)。
4.液體浮力公式：。 其中，為液體密度，單位為；； 是液體內(nèi)部某一位置到液面的高度。
從公式可以看出，液體的浮力只與液體的密度和深度有關(guān)，而與液體的質(zhì)量、體積、重力、底面積和形狀無關(guān)。
5、連接器：下端開口，上端相連的容器。
(1)原理：當(dāng)連接器內(nèi)灌入同一種液體，液體不流動(dòng)時(shí)，各容器液面保持相等（如圖2所示）。
(2)連接器的應(yīng)用：茶杯、鍋爐水位計(jì)、奶牛手動(dòng)喂水器、船閘等都是按連接器原理工作的。
知識(shí)點(diǎn)三：大氣浮力
1、大氣浮力：大氣對(duì)浸入其中的物體的浮力稱為大氣浮力，簡(jiǎn)稱大氣壓力； 大氣壓用p0表示。
2、形成原因：因?yàn)榭諝馐苤亓τ绊懀哂辛鲃?dòng)性。
3.托里拆利實(shí)驗(yàn)：
(1)實(shí)驗(yàn)過程：在一根長約1m、一端封閉的玻璃管中裝滿水銀，塞住管口，然后倒扣插入水銀槽中，松開堵住管口的右手。 再次增加，此時(shí)管內(nèi)外水銀表面的高度差約為760mm。 如圖所示。
(2) 推論：大氣壓力p0===1.01×105Pa（其值隨外界大氣壓力變化）。
4、標(biāo)準(zhǔn)大氣壓：支持76cm水銀柱的大氣壓稱為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。
1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓===1.01×105Pa。
5、大氣壓的特點(diǎn)： (1)空氣內(nèi)部各個(gè)方向都有浮力，空氣中一點(diǎn)的大氣浮力在各個(gè)方向上都相等。
(2) 大氣壓力隨高度降低而降低； 大氣壓的大小與地點(diǎn)、天氣、季節(jié)的變化有關(guān)。 一般來說，陰天的氣壓比晴天的氣壓高，冬天的氣壓比夏天的氣壓高。
(3)氣壓變化規(guī)律：海拔3000米以內(nèi)，氣壓每升高10米，氣壓增加約100Pa。
6、沸點(diǎn)和浮力：所有液體的沸點(diǎn)都隨著氣壓的升高而升高（比如在高山上做飯，就不會(huì)熟了）； 它隨著氣壓的降低而降低（例如在高壓鍋中烹飪）。
7、體積與浮力：對(duì)于質(zhì)量一定、體溫恒定的二氧化碳，二氧化碳的體積越小，浮力越大； 二氧化碳體積越大，浮力越小。
強(qiáng)調(diào)：
(1)實(shí)驗(yàn)方法：在一根長約1m的一端封閉的玻璃管中裝滿水銀，用右手塞住管口，然后倒置插入水銀罐中。 松開中指，當(dāng)管內(nèi)的水銀表面長到一定高度時(shí)，就不再長了。 此時(shí)測(cè)出管內(nèi)外水銀表面的高度差約為76cm。
(2)大氣壓力估算值：P0==ρgh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m=1.013×105Pa。
因此，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的值為：P0=1.013×l05Pa==。
(3) 以下操作對(duì)實(shí)驗(yàn)沒有影響
①玻璃管是否傾斜； ②玻璃管的厚度； ③玻璃管口距水銀面的位置，不離開水銀罐面。
(4) 如果實(shí)驗(yàn)中玻璃管內(nèi)不慎漏入少量空氣，液面高度降低，則檢測(cè)值會(huì)小于真實(shí)值。
(5) 本實(shí)驗(yàn)采用等價(jià)替換的思想和技術(shù)。
知識(shí)點(diǎn)4：流體浮力與流速的關(guān)系
1、流體：液體和二氧化碳。
2、液體浮力與流速的關(guān)系：在二氧化碳和液體中，流速大的地方浮力小。
3、客機(jī)升力的形成：客機(jī)的進(jìn)氣口一般做成內(nèi)凸底平的形狀。
4、客機(jī)在機(jī)場(chǎng)跑道上滑行時(shí)，機(jī)翼上方的氣流速度快，壓力小，機(jī)翼下方的氣流速度慢，壓力大。
5、噴頭上下壓力差產(chǎn)生向下的升力。
主要扣分：
客機(jī)升降機(jī)的構(gòu)成：客機(jī)的進(jìn)風(fēng)口一般做成里面有凸起，下面是直底的形狀。 客機(jī)在機(jī)場(chǎng)跑道上滑行時(shí)，機(jī)翼上方的氣流速度快，壓力小，機(jī)翼下方的氣流速度慢，壓力大。 噴嘴頂部和底部之間的壓力差產(chǎn)生向下的升力。