初中物理知識點筆記：浮力篇一、浮力的概念當我們把一塊木塊放入水中，它會漂起來；把一個鐵塊放入水中，它會沉下去。這其中涉及的一個重要物理現象就是浮力。那么，什么是浮力呢？浮力指的是浸在液體（或氣體）中的物體受到液體（或氣體）向上托的力。這個力我們通常用符號F浮來表示。需要注意的是，“浸在”包含了兩種情況：一種是物體部分浸入液體中，比如漂浮在水面上的木塊；另一種是物體完全浸沒在液體中，比如正在下沉的鐵塊。無論是哪種情況，只要物體與液體（或氣體）接觸并存在擠壓，就會受到浮力的作用。浮力的方向是豎直向上的。這與重力的方向恰好相反，正是因為這個向上的力，才使得有些物體能夠克服重力而漂浮或懸浮在液體中。浮力的施力物體是液體或氣體，受力物體則是浸在其中的物體。二、浮力產生的原因浮力是怎樣產生的呢？要理解這個問題，我們需要回憶一下液體壓強的知識。液體內部向各個方向都有壓強，并且壓強的大小隨深度的增加而增大。當一個物體浸在液體中時，它的各個表面都會受到液體的壓力。我們可以設想一個正方體浸沒在水中，它的前后、左右側面由于在液體中的深度相同，受到的液體壓強大小相等，方向相反，因此這些力會相互平衡，合力為零。但是，物體的上下表面情況就不同了。物體下表面在液體中的深度大于上表面的深度，根據液體壓強公式p=ρgh可知，下表面受到的向上的壓強大于上表面受到的向下的壓強。又因為上下表面的面積相同，由壓力公式F=pS可知，下表面受到的向上的壓力F向上大于上表面受到的向下的壓力F向下。浮力產生的根本原因，就是液體對物體上下表面的壓力差。即：F浮=F向上-F向下。這個壓力差就是液體對物體施加的浮力。如果物體的下表面與容器底部緊密接觸，沒有液體進入，那么物體下表面就不會受到液體向上的壓力，此時物體將不受浮力作用（這種情況在初中階段通常不做重點討論，但需要有所了解）。三、阿基米德原理關于浮力，有一個非常重要的規(guī)律，那就是古希臘科學家阿基米德發(fā)現的阿基米德原理。（一）原理內容阿基米德原理指出：浸在液體中的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于它排開的液體所受的重力。用公式可以表示為：F浮=G排液其中，G排液表示物體排開的液體所受到的重力。（二）公式推導與擴展由于G排液=m排液g，而排開液體的質量m排液又等于排開液體的密度ρ液與排開液體的體積V排的乘積，即m排液=ρ液V排。因此，阿基米德原理的公式還可以進一步表示為：F浮=ρ液gV排這個公式是計算浮力大小最常用的表達式之一。式中：ρ液是液體的密度，單位是千克每立方米（kg/m3）；g是重力加速度，通常取9.8N/kg；V排是物體排開液體的體積，單位是立方米（m3）；F浮的單位是牛頓（N）。（三）對原理的理解1.“排開液體的體積”（V排）：這是理解阿基米德原理的關鍵。V排是指物體浸入液體中，從而使得液體被排開的那部分體積。當物體完全浸沒在液體中時，V排等于物體的體積V物；當物體部分浸入液體中時，V排小于物體的體積V物，此時V排等于物體浸入液體中的那部分體積。2.“液體的密度”（ρ液）：浮力的大小與液體本身的密度有關，與物體的密度無關。在不同密度的液體中，同一個物體排開相同體積的液體時，受到的浮力大小不同。3.阿基米德原理的普適性：該原理不僅適用于液體，也適用于氣體。浸在氣體中的物體受到的浮力大小，等于它排開的氣體所受的重力。例如，氫氣球能升空，就是因為受到了空氣對它的浮力。四、物體的浮沉條件知道了浮力的大小，我們就可以來分析物體在液體中為什么會有不同的浮沉狀態(tài)了。物體在液體中的浮沉，取決于它受到的浮力F浮和自身重力G物的大小關系。（一）受力分析與浮沉1.當F浮>G物時：物體受到的合力向上，物體將向上運動，即上浮。2.當F浮=G物時：物體受到的合力為零，物體將保持靜止狀態(tài)。如果物體此時是靜止在液面上，有一部分體積露出液面，則稱為漂?。蝗绻矬w是靜止在液體內部任意深度（完全浸沒），則稱為懸浮。3.當F浮<G物時：物體受到的合力向下，物體將向下運動，即下沉，直至沉到容器底部。（二）與密度的關系結合阿基米德原理F浮=ρ液gV排和重力公式G物=ρ物gV物，我們還可以從密度的角度來判斷物體的浮沉情況（主要針對實心物體）：1.當ρ液>ρ物時：根據阿基米德原理和重力公式，若物體完全浸沒（V排=V物），則F浮=ρ液gV物，G物=ρ物gV物，因為ρ液>ρ物，所以F浮>G物，物體將上浮，最終漂浮在液面上。漂浮時，物體排開液體的體積會減小，直至F浮'=G物。2.當ρ液=ρ物時：若物體完全浸沒（V排=V物），則F浮=ρ液gV物=ρ物gV物=G物，物體將懸浮在液體中。3.當ρ液<ρ物時：若物體完全浸沒（V排=V物），則F浮=ρ液gV物<ρ物gV物=G物，物體將下沉。注意：這里說的是實心物體。對于空心物體，情況會復雜一些，比如鋼鐵的密度大于水，但鋼鐵制成的輪船因為是空心的，排開水的體積很大，受到的浮力足以使其漂浮。五、浮力的應用浮力在我們的生活和生產中有廣泛的應用，以下是一些常見的例子：1.輪船：輪船是利用“空心”的辦法來增大排開液體的體積，從而增大浮力，使密度大于水的鋼鐵能夠漂浮在水面上。輪船的排水量（滿載時排開水的質量）是衡量其大小的重要指標。2.潛水艇：潛水艇的浮沉是通過改變自身重力來實現的。潛水艇有壓力艙，當向壓力艙中充水時，潛水艇重力增大，重力大于浮力就會下沉；當將壓力艙中的水排出時，潛水艇重力減小，重力小于浮力就會上??；當重力等于浮力時，潛水艇就能懸浮在水中。3.氣球和飛艇：氣球和飛艇內部充入密度小于空氣的氣體（如氫氣、氦氣或熱空氣），使得它們受到的空氣浮力大于自身重力，從而能夠升空。通過改變氣囊中氣體的體積（進而改變排開空氣的體積和浮力大?。┗蛟鰷p自身配重，可以控制其升降。4.密度計：密度計是用來測量液體密度的儀器。它是根據漂浮原理制成的，即密度計在不同液體中漂浮時，所受浮力都等于其自身重力。由于浮力不變，根據阿基米德原理F浮=ρ液gV排，液體密度越大，密度計排開液體的體積就越小，因此密度計浸入液體中的深度就越淺。密度計的刻度是“上小下大”的。六、一些重要的說明與提示1.漂浮與懸浮的異同：漂浮和懸浮時，物體都處于平衡狀態(tài)，F浮都等于G物。不同點在于，漂浮時物體部分浸入液體，V排<V物；懸浮時物體完全浸入液體，V排=V物。2.阿基米德原理與浮沉條件的區(qū)別：阿基米德原理給出了計算浮力大小的普遍方法（F浮=ρ液gV排），而浮沉條件則揭示了物體在液體中浮沉狀態(tài)的判斷依據（F浮與G物的關系或ρ液與ρ物的關系）。在解決問題時，兩者往往需要結合使用。3.“排開液體的體積”不等于“液體的體積”：V排是物體浸入液體后，實際排開液體的那部分體積，它與容器中原有液體的體積多少無關。4.計算時單位要統(tǒng)一：在利用公式F浮=ρ液gV排進行計算時，要注意各物理量的單位統(tǒng)一到國際單位制中，即ρ液的單位用kg/m3，V排的單位用m3，g用9.8N/kg，這樣計算出的浮力單位才是N。5