师：同学们好，今天由我带领大家继续探索物理学的奥妙。老师带来两个看似完全相同的气球，松手后，一个飞向空中，一个落向地面。为什么会出现这两种不同的现象呢？等大家学完第十章浮力的相关知识，就明白其中的道理了。今天，我们一起来学习第十章第一节——浮力。什么是浮力呢？来看一个小实验，松手后乒乓球下落，加水后乒乓球浮起。大家思考一下，松手后乒乓球为什么会下落？
生：因为乒乓球受到了竖直向下的重力作用。
师：非常好。那加水后乒乓球为什么能浮在水面上呢？乒乓球受到了哪些力的作用呢？我们一起对小球进行受力分析。小球处于静止状态，同学们根据二力平衡知识可知，球除受到竖直向下的重力作用外，还应受到水对它竖直向上的力，这个力就叫做浮力。我们知道物理来源于生活，服务于社会，生活中有与浮力有关的现象吗？下面请同学们欣赏几幅图片：人悠闲地躺在死海水面上享受时光；美丽的天鹅在湖中戏水；辽宁号航空母舰在海上破浪前行；巨大的冰山能浮在水面上。这些物体受到浮力的作用了吗？方向如何呢？
生：这些物体在竖直方向上都处于静止状态，根据二力平衡知识，它们除受到重力作用外，还应受到水对它们向上的力，该力方向和重力方向相反，是竖直向上的。
师：很好。飞艇能浮在空气中，氢气球在空气中能上升，说明空气对飞艇和气球也有一个向上的力，这个力我们也把它叫做浮力。综合以上现象，我们可以得出浮力的概念：浸在液体或气体中的物体会受到液体或气体对物体向上的力，这个力叫做浮力。浮力的物理量符号一般用“F浮”表示，它的国际单位是牛顿，受力物体是浸在其中的物体，浮力的方向是竖直向上。现在同学们已经知道物体在液体或气体中会受到浮力。在本节课中，我们主要探究物体在液体中所受浮力的相关知识。前面分析的现象中，漂浮在液面上的物体受到浮力。在实际生活中，像石子、铁块、有的苹果投入水中会沉在水底，那么浸没在液体中的物体是否受到浮力的作用呢？实践是检验真理的唯一标准，物理学中，我们常通过实验去证明。怎样通过实验来解决这个问题呢？我们先来了解一下实验方案。
第一步，用弹簧测力计测出物块的重力为G。
第二步，将物块完全浸入水中，记录弹簧测力计的示数，用F示来表示。
第三步，比较G和F示的大小关系。下面请同学们观察实验。该测力计的量程为0 - 5牛顿，分度值为0.1牛顿，在数值方向上已调零。我们将重物挂在弹簧测力计下，此时它的示数为1.2牛顿，G为物体的重力。现在我们将该物体浸没在水中，请同学们注意观察弹簧测力计的示数为0.2牛顿。我们对实验中的数据进行分析，弹簧测力计的示数减小了多少？
生：示数减小了1.2牛顿 - 0.2牛顿 = 1.0牛顿。
师：物块是否受到了浮力？
生：实验中弹簧测力计的示数减小，说明水对该物块有竖直向上的力，也就是说它受到了浮力。
师：浮力大小为多大？
生：1.0牛顿。
师：对，让我们对浸没在水中的物块进行受力分析，该物块受到了竖直向下的重力，弹簧测力计对它竖直向上的拉力，用F示来表示，还有水对它竖直向上的浮力。由二力平衡知识可知，G = F浮 + F示，则F浮 = G - F示。在刚才的实验中，G是1.2牛顿，F示是0.2牛顿，所以浮力等于1.0牛顿，同学们回答正确。由此也给大家提供了一种利用弹簧测力计测量浮力大小的方法，就是F浮 = G - F示。由于这种方法是利用弹簧测力计对物体进行两次称重，一次在空气中称量，一次将物体浸在液体中称量，我们把这种测浮力的方法又称之为称重法测浮力。现在同学们已经了解到漂浮在液面上的物体会受到浮力，浸没在液体中的物体也会受到浮力，那是否意味着只要将物体放在液体中，就一定会受到浮力的作用呢？让我们来看一个小实验，两端开口的饮料瓶放入乒乓球，往瓶里加水，会有什么现象发生？
生：乒乓球没有上浮，不受浮力的作用。
师：现在我们若用手堵住瓶口，让乒乓球的下表面也浸入水中，又会发生什么现象呢？
生：乒乓球上浮，它受到了浮力的作用。
师：为什么会出现这样的现象呢？浮力是怎样产生的呢？我们来探究一下浮力产生的原因。为了研究问题方便，我们取一长方体，将其浸没在水中。根据上一章所学的压强知识知道，长方体的6个表面都会受到水的压力，且压力F = 压强×受力面积 = ρ水gh×S。长方体的前后左右四个侧面由于所处的深度h和受力面积S均相同，因而它所受到的压力可以相互抵消，四个侧面所受到的压力合力为零。我们再来看一下它的上下表面所受压力的关系。长方体的上表面受到水的压力向下，用F向下来表示；长方体的下表面受到水的压力向上，用F向上来表示。上下表面所处的深度我们分别用H1和H2来表示，因为H2＞H1，所以液体对长方体下表面向上的压强会大于液体对长方体上表面向下的压强。又因为上下表面的受力面积相同，所以长方体的下表面受到向上的压力会大于长方体的上表面受到向下的压力，因而水对长方体产生了一个竖直向上的力，这个力的合力大小为F向上 - F向下，我们把该力称之为浮力。所以浮力是由于液体对物体向上和向下的压力差而产生的。我们把这种测浮力的方法又称之为压力差法测浮力。同学们已经了解了浮力的产生原因，现在能用它来解释刚才小实验中出现的现象吗？
生：在之前的情况下，乒乓球只受到水对它向下的压力。当用手堵住瓶口，让乒乓球的下表面也浸在水中，此时乒乓球既受到向下的压力，也受到向上的压力，且向上的压力大于向下的压力，因而产生了向上的浮力，使乒乓球浮起来了。
师：下面我们来看一个练习，看同学们是否能根据刚才所学知识做出正确判断。建在河中的柱状桥墩受到水的浮力了吗？为什么？
生：桥墩没有受到浮力。因为浮力是由于液体对物体向上和向下的压力差产生的，而桥墩打入了河床，它的下表面没有水，没有向上的压力，因而没有受到浮力。
师：那么人们是如何做到让桥墩的下表面没有水的呢？让我们来领略一下劳动人民的智慧。在施工时，先将无上下底的无缝钢筒打入水中，直接插入河床，然后用抽水机将水抽出，挖出淤泥，直到露出干燥的河床。接下来用钢筋混凝土浇筑成桥墩，这样桥墩就与河床紧密连接，下方没有河水。为了更好地保护桥墩，使其下方没有水的存在，在大桥使用后，桥墩建造时的钢桶不会被拆除，大大延长了大桥的实际使用寿命。力是有大小之分的，浮力的大小会与哪些因素有关呢？下面我们将通过三个环节来完成对本问题的探究：首先根据已有的知识和经验进行合理猜想，再通过实验进行科学探究，然后分析归纳得出结论。下面我们进入第一个环节——猜想。同学们不妨从浮力产生的原因方面进行猜想，我们已经知道浮力是液体对物体向上和向下的压力差产生的，而压力和压强又有着直接的关系，压强p = ρ液gh，这里只有g是定值，ρ液和h是变量。同学们很容易想到浮力的大小可能与物体浸入液体中的深度有关，可能与液体的密度有关。我们也可以从生活中的现象和切身的体验来进行猜想。下面请同学们注意观察几幅图片，从这些图片中你能作何猜想？