文档内容
10.1 浮力 （导学案）
【学习目标】
1. 通过实例，体验感知浮力，认识浮力的方向，形成浮力概念。会用弹簧测力计测量浮力的大小。
2. 能应用同一直线上二力的合成和二力平衡的知识推理得出弹簧测力计测量浮力大小的原理 F =G-
浮
F ，通过实验观察和演绎推理认识浮力产生的原因，发展科学思维。
拉
3. 经历探究浮力的大小与哪些因素有关的实验过程，培养获取证据的能力。
4. 通过研究生活中的浮力现象，培养探索自然界奥秘的好奇心和求知欲，激发探究的热情，养成实事
求是的科学态度。
【学习重点】决定浮力大小的因素。
【学习难点】会应用控制变量法设计实验“探究浮力的大小与哪些因素有关”。
【自主预习】阅读教材，完成以下问题：
1．浮力：浸在液体（或气体）中的物体受到竖直向上的力，这个力叫做浮力，常用字母F 表示。
浮
2．用“称重法”测量浮力：物体在液体中所受浮力的大小等于弹簧测力计示数两次之差，即弹簧测
力计减小的示数：F = G - F 。
浮
3．浮力产生的原因：浸在液体中的物体，上、下表面受到液体的压力不同，产生的压力差就是浮力，
F =F - F 。
浮 向上 向下
4．影响浮力大小的因素：
（1）物体在液体中所受浮力的大小，与它浸在液体中的体积有关，与液体的密度有关；物体浸在液
体中的体积越大，液体的密度越大，浮力就越大。
（2）物体在液体中所受的浮力大小与物体的密度、浸没在液体中的深度无关（选填“有关”或“无
关”）。
【合作探究】
探究一、浮力
1. 浮力
（1）观察现象：游船、鸭子能在水面游弋，海洋中巨大的冰山能在水面漂浮。
【想一想】是什么力量把它们托起来的？
【分析】游船、冰山、鸭子都受到重力的作用，但却没有因此而沉入水底，这表明水对它们有一个向
上托起的力。
（2）浮力：浸在液体中的物体受到向上的力，这个力叫作浮力，常用字母F 表示。浮力的方向是竖
浮
直向上。
【想一想】漂浮在水面的物体受到浮力，浸没在水中的物体也受到浮力吗?例如，沉入水底的石块会
受到浮力吗?如果浸没在水中的物体会受到浮力的话，怎样测量此时浮力的大小呢?
2. 称重法测浮力【实验】测量浸没在水中的铝块所受的浮力。
（1）如图甲所示，在弹簧测力计下悬挂一个铝块，读出测力计的示数，就是铝块所受重力的大小。
（2）把铝块浸没在水中，铝块静止时，看看弹簧测力计的示数有什么变化。想一想，为什么示数会
有变化，它说明了什么问题?算一算，弹簧测力计的示数变化了多少?
（3）改变铝块在水中浸没的深度（图丙），看看示数是否有变化。
【实验分析】
（1）如图甲所示，测量出物体在空气中受的重力G=F =2.3N；
1
（2）如图乙所示，物体浸在水中时弹簧测力计的拉力F=1.4N；
2
（3）弹簧测力计的示数减小了，说明浸没在水中的铝块受到了浮力的作用。浮力大小等于弹簧测力
计示数之差： F = 2.3 N-1.4N=0.9 N。
浮
【实验结论】
（1）甲、乙中弹簧测力计示数之差，就是浮力的大小，这种测量浮力的方法叫“称重法”，即：
F =F-F。
浮 1 2
（2）从实验步骤2、3（图乙、丙）可看到，弹簧测力计的示数没有变化，说明浸没在水中的铝块所
受浮力的大小，跟铝块所到达的深度无关。
3. 运用力的平衡条件求浮力
如图所示，浸没在水中的铝块受到三个力：重力G、弹簧测力计的拉力F 和浮力F 。在这三个力的
拉 浮
作用下铝块处于平衡状态。把F 和F 的合力设为F ，这样就可以认为铝块受F 和G两个力的作用。
拉 浮 合 合
因为铝块静止，故所受力为平衡力，即F =G，又因为F =F +F ，所以F = G - F 。
合 合 拉 浮 浮 拉【例题1】把一重为10N的铁块用细线系在弹簧测力计下浸没在水中，如图所示，静止时弹簧测力计
的示数为8N，则铁块所受的浮力为（ C ）
A．10N B．7N C．2N D．17N
【解析】铁块所受的浮力为F =G-F=10N-8N=2N。故选C。
浮
例题1图 例题2图
【例题2】如图所示是认识浮力的探究实验。
（1）将物体悬挂在弹簧测力计下端，如图甲实验所示，物重G=5N；
（2）当用手向上托物体时，如图乙实验所示，手对物体向上的托力F= N；
（3）当物体浸入水中后，如图丙实验所示。将丙实验与甲、乙实验对照，说明水对物体也有向上的
托力，即浮力。水对物体的浮力F = N；
浮
（4）该实验是通过 （填物理实验方法）建立起浮力概念的。
【答案】2，2，对比（类比）。
【解析】（2）手对物体向上的托力为F ＝G-F ＝5N-3N=2N
托 乙
（3）在图丙中，物体受到的浮力 F ＝G-F =5N-3N=2N
浮 丙
（4）此实验是通过对比图甲、图乙、图丙的实验结果，得到液体对物体有向上的托力，即通过对比
（类比）法来建立起浮力概念的。
探究二、决定浮力大小的因素1. 猜想浮力的大小与哪些因素有关
【提出问题】浮力的大小跟哪些因素有关？
【猜想】猜想1：浮力的大小与物体浸在液体中的体积有关。他的根据是：用手把一个空易拉罐压入
水中，易拉罐浸入的体积越大越费力。
猜想2：浮力的大小跟液体的密度有关。他的根据是：人在水中会下沉，在死海中却能漂浮于水面。
猜想3：浮力的大小跟固体的密度有关。他的根据是：木块在水中漂浮，铁块在水中下沉。
你还有哪些猜想?请说出猜想的根据。
把空易拉罐压入水中 在死海中漂浮于水面
2. 探究浮力的大小与哪些因素有关
【实验思路】由以上猜想，浮力的大小可能与浸在液体中物体的体积、液体的密度等因素有关。要探
究浮力的大小是否与这些量有关，需要逐次探究，每次探究浮力的大小与其中一个量的关系，其他的量要
保持不变。即用到了控制变量法。
【实验过程】
（1）探究浮力的大小与物体浸没的深度的关系
①如图A所示，用弹簧测力计测量出物体的重力；
②将物体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数（如图B所示）；
③改变物体在水中浸没的深度，读出弹簧测力计的示数（如图C与D）。
记录数据，计算浮力：
浸没深度h 浅 深 更深
重力G / N 1.0 1.0 1.0
弹簧测力计示数F / N 0.4 0.4 0.4浮力F / N 0.6 0.6 0.6
浮
结论：浮力的大小与物体浸没液体中的深度无关（选填“有关”或“无关”）。
（2）探究浮力大小与物体浸在液体中的体积的关系
①如图A所示，用弹簧测力计测量出物体的重力；
②如图B所示，把物体小部分体积浸入水中，读出弹簧测力计的示数；
③如图C所示，增加物体浸在水中的体积，读出弹簧测力计的示数；
④如图D所示，把物体浸没水中，读出弹簧测力计的示数。
记录数据，计算浮力：
物体浸在液体中的体积V 较小 较大 浸没
重力G / N 2.7 2.7 2.7
弹簧测力计示数F/ N 2.2 2.1 1.7
浮力F / N 0.5 0.6 1.0
浮
结论：浮力的大小跟物体浸在液体的体积有关，同种液体，物体浸在液体的体积越大，浮力越大。
（3）探究浮力大小与液体密度的关系
①用弹簧测力计测量出金属块A的重力G；
②将金属块A分别浸没在水、酒精和盐水中，读出弹簧测力计的示数。
记录数据，计算浮力：
液体种类 水 酒精 盐水
重力G / N 3.4 3.4 3.4
弹簧测力计示数F / N 3.0 3.2 2.8
浮力F / N 0.4 0.2 0.6
浮
结论：浮力的大小跟液体的密度有关，在浸入液体的体积相同时，液体的密度越大，浮力越大。（4）探究浮力大小与物体密度的关系
①用弹簧测力计分别测出体积相等的铜块、铝块的重力；
②把铜块、铝块再悬挂在弹簧测力计下端，分别浸没在水中，观察并记录弹簧测力计的示数。
记录数据，计算浮力：
固体种类 铜块 铝块
重力G / N 9.0 2.8
弹簧测力计示数F / N 8.0 1.8
浮力F / N 1.0 1.0
浮
结论：浮力的大小跟物体的密度无关，在浸入同种液体的体积相同时，所受浮力相等（选填“有关”
或“无关”）。
（5）探究浮力大小与物体的形状的关系
①如图（a），用弹簧测力计测出橡皮泥的重力；
②如图（b），将一块橡皮泥浸没在水中，读出弹簧测力计的示数；
③如图（c），将同一块橡皮泥捏成实心五边体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数；
④如图（d），将同一块橡皮泥捏成实心球体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数。
记录数据，计算浮力：
橡皮泥形状 长方体 五边体 球体
重力G / N 4.8 4.8 4.8
弹簧测力计示数F / N 3.2 3.2 3.2
浮力F / N 1.6 1.6 1.6
浮
结论：浮力的大小跟物体的形状无关，在浸入同种液体的体积相同时，所受浮力相等（选填“有关”
或“无关”）。
【实验结论】影响浮力大小的因素：物体在液体中所受浮力的大小，与它浸在液体中的体积有关，与液体的密度有关；物体浸在液体中的
体积越大，液体的密度越大，浮力就越大。
【例题3】如图所示，甲、乙、丙、丁是用同一金属块探究浮力大小跟哪些因素有关的实验。下列分
析不正确的是（ C ）
A．图乙中金属块受到的浮力大小为0.6N
B．利用甲、乙、丙，可以探究浮力的大小与物体浸在液体中的体积的关系
C．利用甲、乙、丙，可以探究浮力的大小与物体浸没在液体中深度的关系
D．利用甲、丙、丁，可以探究浮力的大小与液体密度的关系
【解析】A．乙图金属块浸在水中时，根据称重法测浮力可知，受到浮力的大小为𝐹 = −
浮 乙
=2.2N−1.6N=0.6N，故A正确，不符合题意；
𝐺 𝐹
BC．根据甲、乙、丙可知，物体浸在液体的体积不同，弹簧测力计的示数不同，故所受浮力不同，所
以可以探究浮力的大小与物体浸在液体中的体积的关系；若要探究浮力的大小与物体浸没在液体中深度的
关系，应再设置一组实验，让物体浸没但处在不同深度，观察弹簧测力计示数，比较浮力大小，故B正确，
不符合题意，C错误，符合题意；
D．根据甲、丙、丁可知，同一个物体浸没在不同液体中，排开的液体的体积相同，液体的密度不同，
弹簧测力计示数不同，故浮力不同，所以可以探究浮力的大小与液体密度的关系，故D正确，不符合题意。
故选C。
探究三、浮力产生的原因
【想一想】为什么浸在液体中的物体会受到浮力呢？
1. 分析浮力产生的原因
以浸没在液体中的长方体为例进行探究，该长方体的六个面分别受到液体的压强（p=pgh）和压力
（F=pS），我们进行对比。（如图所示）位置 前、后两个面 左、右两个面 上、下两个面
深度 相等 相等 上浅下深
压强 相等 相等 上小下大
F 、F 是
前 后
F 、F 是 F˂F，
左 右 1 2
压力 一对平衡力，
一对平衡力，合力为0 F =F - F
差 2 1
合力为0
总结归纳：浸没在液体中的物体，其上、下表面受到液体对它的压力不同，这就是浮力产生的原因。
浮力的大小：F =F-F
浮 2 1
2. 两种特殊情况
①当物体部分浸入液体中时，如左图所示，上表面不受液体压力，则浮力的大小F =F 。
浮 向上
②若浸没在液体中的物体下表面和容器底紧密接触，如右图所示，则液体对物体向上的压力F为0，
物体将不受浮力的作用，只受向下的压力。如在水中的桥墩、拦河坝等。
【例题5】物理实验小组的同学利用一只可乐瓶与一只乒乓球做“研究浮力产生原因”的实验，如图
所示，将一只塑料可乐瓶剪去底部，把一只乒乓球放在瓶内，从上面倒入水，观察到有少量水从乒乓球与
瓶颈缝隙中流出（图甲），但乒乓球并不上浮，这是因为：______；若用手堵住瓶口（图乙），可观察到
乒乓球浮起，这是因为______；此实验说明浮力产生的原因是液体对物体上、下表面产生_____。
【答案】乒乓球不受浮力，它的底部不受水的向上的压力；乒乓球受到浮力的作用，浮力大于乒乓球
的重力；压力差。
【解析】甲图中，乒乓球下部没有水，它的底部不受水的向上的压力，而浮力是由于浸没在液体中的
物体上、下表面受到液体的压力差，所以，乒乓球不受浮力。乙图中，用手堵住瓶口，乒乓球的上部和下
部分别受到向下和向上的压力，从而产生浮力，当浮力大于乒乓球的重力时，乒乓球上浮。
此实验说明浮力产生的原因是液体对物体上、下表面产生压力差。
例题5图 例题6图
【例题6】如图所示，将两端扎有绷紧程度相同的橡皮膜的玻璃圆筒浸没在水中，当玻璃圆筒沿水平
方向放置时，水对玻璃圆筒两端橡皮膜的压力F F ；当玻璃圆筒沿竖直方向放置时，水对玻璃
向左 向右
圆筒两端橡皮膜的压力F F （前两空选填“大于”“等于”或“小于”）。通过以上实验可
向上 向下
知，浮力产生的原因是液体对物体的上下两个表面有 ，若玻璃圆筒沿竖直方向放置时，上端的橡皮膜受到的压力为6N，下端的橡皮膜受到的压力为18N，则玻璃圆筒受到的浮力为 N。
【答案】等于；大于；压力差；12。
【解析】玻璃圆筒沿水平方向放置时，水对玻璃圆筒两端橡皮膜的深度相同，液体压强相同，受力面
积相同，故水对玻璃圆筒两端橡皮膜的压力相同。
当玻璃圆筒沿竖直方向放置时，水对玻璃圆筒两端橡皮膜的向上的压力大于向下的压力，因为橡皮膜
下表面的深度比较深，受到的液体压强比较大，受到的向上的力比较大。故产生向上的浮力。
玻璃圆筒受到的浮力为F =F -F =18N-6N=12N
浮 向上 向下
【归纳整理】
第1节 浮力
【精讲点拨】
1. 物体在液体中所受的浮力大小，只跟它浸在液体中的体积、液体的密度有关。与物体的密度、物体
在水中的深度等因素无关。
2. 浸没在液体中的物体，其上、下表面受到液体对它的压力不同，这就是浮力产生的原因。但是浸在
液体中的物体不一定都受到浮力的作用。如物体下表面与容器底部完全紧密接触，下表面没有液体，就不
会受到向上的压力，故不受浮力的作用。
3. 浸在液体中包括“全部浸入”(即浸没)或“部分浸入”两种情况。
4. 探究“浮力的大小跟哪些因素有关”实验中，主要运用了控制变量法来探究影响浮力的因素，注意
要正确判断“控制不变的量”和“探究量”。
【课堂练习】
1．物体A浸入水中前后，弹簧测力计的示数如图所示，物体浸入水后，受到重力、 和 力
的作用，其中重力为 N，浮力为 N。
【答案】浮力，拉力，4，1。
【详解】物体完浸没时，受到重力、浮力及拉力作用。根据左边测力计的示数可知，物体的重力
G=4N。根据称重法可得，物体受到的浮力 F =G﹣F=4N-3N=1N
浮第1题图 第2题图
2. “天宫课堂”第一课上，王亚平做了一个有关浮力的实验。在太空中，乒乓球并没有像在地面一样
浮在水面，而是停留在了水中，如图。下列有关该现象的解释正确的是（ ）
A．乒乓球受到的浮力方向向下 B．乒乓球受到的浮力小于重力
C．太空中重力消失时，浮力也就消失了 D．浮力是由重力产生的
【答案】C
【详解】浮力产生的原因：物体受到液体向上的压力大于向下的压力，上下表面的压力差即为浮力，
在太空中水和乒乓球处于完全失重状态，水不会对浸入其中的物体产生压力，所以在太空失重环境下浮力
消失，故C正确，ABD错误。故选C。
3．如图所示，把一金属块挂在弹簧测力计下，金属块全部浸没于水中，弹簧测力计的示数为F，若要
使弹簧测力计的示数变小，下列做法可行的是（ ）
A．往烧杯里加水 B．往烧杯里加些食盐
C．往烧杯里加些酒精 D．把弹簧测力计向上提一下，但金属块不露出水面
【答案】B
【详解】A．原来金属块全部浸于水中，往烧杯里加水，水的密度与浸入的体积不变，则浮力不变，
测力计示数不变，故A不符合题意；
B．往烧杯里加些盐，液体的密度变大，浸入的体积不变，则浮力变大，测力计示数变小，故B符合
题意；
C．往烧杯里加些酒精，液体的密度变小，则浮力变小，测力计示数变大，故C不符合题意；
D．把弹簧测力计向上提一下，金属块不露出水面，则排开液体的体积不变，水的密度不变，所以浮力不变，则测力计示数不变，故D不符合题意。故选B。
4．如图所示，小聪用一个长方体铝块探究影响浮力大小的因素。他先后将该铝块平放、侧放和竖放，
使其部分浸入同一杯水中，保证每次水面到达同一标记处，比较弹簧测力计示数大小。该实验探究的是下
列哪个因素对浮力大小的影响（ ）
A．液体的密度 B．物体的密度
C．物体排开液体的体积 D．物体浸入液体的深度
【答案】D
【详解】先后将该长方体铝块平放、侧放和竖放，使其部分浸入同一杯水中，液体的密度相同，每次
水面到达同一标记处，说明物体排开水的体积相同，物体进入水的深度不同，比较弹簧测力计示数大小，
可以探究浮力与物体浸入液体的深度的关系，故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。
5．如图所示，一金属块吊在弹簧测力计下端，在空气中弹簧测力计读数是27.5N，现将金属块浸入水
中后，弹簧测力计读数是21.5N，若金属块上表面受到水的压力为20N，求：
（1）金属块受到浮力；
（2）金属块下表面受到水的压力。
【答案】（1）6N；（2）26N。
【详解】（1）金属块浸没在水中称量时，弹簧测力计的示数比空气中的示数小，是因为金属块在水
中受到向上的浮力的作用，浮力为F =G-F=27.5N-21.5N=6N
浮
（2）根据浮力产生的原因可知，物体的浮力等于物体上下表面受到的水的压力差，故金属块下表面
受到水的压力为F =F +F =20N+6N=26N
下 上 浮
6. 小明用弹簧测力计、正方体物块、两个相同的圆柱形容器等，对浸在液体中的物体所受浮力进行了
探究，其装置和弹簧测力计示数如图所示。（1）分析甲、乙、丙图的实验，说明浮力的大小与 有关；比较甲、丁、戊图的实验，说明
浮力的大小与 有关；
（2）为了探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度是否有关，可比较甲、 和丁三图的实验，并
得出当物体完全浸没于液体中，浮力大小与物体浸入液体的深度 ；当物块浸没在水中时，受到的浮
力是 N；
【答案】（1）物体排开液体的体积，排开液体的密度；（2）丙，无关，4
【详解】（1）由图甲、乙、丙所示实验可知，物体排开液体的密度相同而排开液体的体积不同，物
体受到的浮力不同，由此可知，浮力大小与物体排开液体的体积有关。
由丁、戊中，排开液体的体积相同，排开液体的密度不同，测力计示数不同，由称重法测浮力，受到
的浮力不同，所以，分析图甲、丁、戊实验，说明浮力的大小与排开液体的密度有关。
（2）为了探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度是否关系，需要控制液体的密度相同，排开的液
体的体积相同，所以，可比较甲、丙、丁三图的实验。
观察丙、丁两图可知，物体完全浸没于液体中，排开液体的体积不变，深度增加，弹簧测力计示数不
变，说明浸没在液体中的物体所受浮力与浸没的深度无关。
物体的重力为5N，浸没在水中时弹簧测力计示数为1N，正方体受到的浮力是
F =G-F =5N-1N=4N
浮 示
【课后反思】
本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？
