资源简介 第八章 8.7 物体的浮沉条件极其应用 目录 CONTENT 教学目标 FIRST PART 01 教学内容 SECOND PART 02 练习思考 THIRD PART 03 课后作业 FOURTH PART 04 教学目标 1. 能根据二力平衡条件和力与运动的关系描述物体的浮沉条件. 2. 会用物体的密度与液体密度的大小关系判断物体的浮沉情况. 3. 能运用物体的浮沉条件,说明生产生活中的有关现象。 第7节 物体浮沉条件极其应用 课堂引入 浸在水中的物体都会受到竖直向上的浮力作用,当我们把实心的木块、泡沫塑料块、铁块、石块没入水中释放后,为什么不论其质量大小,木块和泡沫塑料块总会在水中浮起,而铁块和石块则会下沉呢? 本节课,我们将一起学习物体在水中的浮沉条件。 知识点1 物体的浮沉条件 1. 物体沉浮的原因 浸没在液体中的物体,一般受到两个力的作用:一个是竖直向下的重力G;另一个是竖直向上的浮力F浮。物体在液体中是上浮还是下沉,取决于二者之间的大小关系。 G F浮 一、物体的浮沉条件 2. 物体沉浮条件及判断 上浮:当物体受到的浮力大于重力时,即:????浮>????,物体上浮。 ? 1 ????浮>???? ? ????液????????排>????物????????物 ? V排=V物 ????液>????物 ? 浸没在液体中的实心物体,如果液体的密度大于物体的密度,物体将上浮。 G F浮 一、物体的浮沉条件 漂浮:在液体中上浮的物体随着物体不断上升,物体将有一部分体积开始露出液面,物体受到的浮力也随之减小,一直减小到????浮=????,物体的上浮运动结束,并静止在液面上,也就是说漂浮是浸没在液体中的物体上浮的最终状态。 ? 2 ????浮=???? ? ????液????????排=????物????????物 ? V排<V物 ????液>????物 ? v 漂浮时: ? G F浮 G F浮 一、物体的浮沉条件 下沉时:物体受到的浮力小于重力时,即:????浮<????,物体下沉。 ? 3 ????浮??? ? ????液????????排???物????????物 ? V排=V物 ????液???物 ? 浸没在液体中的实心物体,如果液体的密度小于物体的密度,物体将下沉。 G F浮 一、物体的浮沉条件 在液体中下沉的物体,下沉到容器底部结束运动,此时在重力、浮力支持力的作用下,处于平衡状态,即G=F浮+F支。 4 G F浮 G F浮 F支 v 一、物体的浮沉条件 浸没在液体中的实心物体,如果液体的密度等于物体的密度,物体将处于悬浮状态。 G F浮 悬浮:当c体完全浸入液体且物体受到的浮力等于重力时,即:????浮=????,此时二力平衡,物体将悬浮在液体中。。 ? 5 ????浮=???? ? ????液????????排=????物????????物 ? V排=V物 ????液=????物 ? 一、物体的浮沉条件 【视频欣赏:盐水浮鸡蛋】 一、物体的浮沉条件 归纳总结 一、物体的浮沉条件 3. 漂浮和悬浮的理解与区分 一、物体的浮沉条件 归纳总结:漂浮问题的“六规律” 规律一:“二力平衡”,即物体漂浮在液体中,所受浮力大小等于它的重力。 规律二:“浮力恒等”,即同一物体在不同液体里漂浮,所受浮力相同。 规律三:“密大浸少”,即同一物体在不同液体里漂浮,在密度大的液体里浸入的体积小。 规律四:“比例相等”,即漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,物体密度就是液体密度的几分之几。 规律五:“加力增浮”,即将漂浮物体全部浸入液体里,需施加的竖直向下的外力等于液体对物体增加的浮力。 规律六:“质量相等”,即排开液体的质量等于自身的质量(m排=m物)。 一、物体的浮沉条件 【例1】将重为4N,体积为6×10-4m3的物体投入一个装有适量水的烧杯中,溢出200g水。当物体静止时,下列判断正确的是( ) A.物体漂浮,F浮=2N B.物体悬浮,F浮=6N C.物体漂浮,F浮=4N D.物体沉在水底,F浮=2N B 一、物体的浮沉条件 【详解】物体重为4N,所以它的质量为????=????????=4????10N/kg=0.4kg 物体的密度????=????????=0.4kg6×10?4????3≈0.67×103kg/m3 由于物体的密度小于水的密度,所以把物体放入水中后将漂浮,漂浮时物体所受的浮力等于物体的重力,所以浮力为4N。故C正确,ABD错误。 ? 一、物体的浮沉条件 【典例2】体积是150cm3的塑料球漂浮在水面上,有13的体积露出水面,则塑料球的密度是 kg/????3.(写出求解思路) ? 【详解】塑料球漂浮在水面上,F浮=G, ρ水gV排=ρ球gV球, ρ水g(1-13) V球 =ρ球gV球, ρ球=23ρ水=23×1×103kg/m3≈0.67×103kg/m3. ? 0.67×103 ? 一、物体的浮沉条件 【典例3】从高处掉入水里的苹果,最终会漂浮在水面上。设苹果的质量????=150????,苹果密度均匀,其密度????苹=0.6????/cm3,水的密度????水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,求: (1)苹果漂浮在水面上时受到的浮力大小; ? 苹果的质量????=150????,则苹果的重力 ????=????????=150×10?3kg×10N/kg=1.5???? 苹果漂浮在水面上时受到的浮力等于重力,则浮力F1=G=1.5N ? 一、物体的浮沉条件 【典例3】从高处掉入水里的苹果,最终会漂浮在水面上。设苹果的质量????=150????,苹果密度均匀,其密度????苹=0.6????/cm3,水的密度????水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,求: (2)苹果的体积多大; ? 苹果的质量????=150????,苹果密度均匀, 其密度:????苹=0.6????/cm3=0.6×103kg/????3 则苹果的体积:????=????????萍=150×10?3kg0.6×103kg/m3=2.5×10?4????3 ? 一、物体的浮沉条件 【典例3】从高处掉入水里的苹果,最终会漂浮在水面上。设苹果的质量????=150????,苹果密度均匀,其密度????苹=0.6????/cm3,水的密度????水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,求: (3)苹果浸没在水中时受到的浮力的大小。 ? ????2=????水????????=1.0×103kg/m3×2.5×10?4????3×10N/kg=2.5???? ? 知识点2 物体的浮沉条件的应用 1. 增大或减小浮力的方法 由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,浸在液体中的物体受到的浮力大小由液体密度和排开的液体的体积决定,故可以从改变液体密度和改变排开的液体体积两方面改变浮力。 (1)增大浮力的方法: 增大液体的密度(在水中加盐并搅拌,可以使沉底的鸡蛋浮起来); 增大物体排开液体(或气体)的体积(如,飞艇、万吨巨轮等)。 二、物体浮沉条件的应用 由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,浸在液体中的物体受到的浮力大小由液体密度和排开的液体的体积决定,故可以从改变液体密度和改变排开的液体体积两方面改变浮力。 (2)减小浮力的方法: 减小液体的密度(如,可以采用加清水的方法减小盐水的密度,使悬浮在盐水中的鸡蛋下沉); 减小物体排开液体(或气体)的体积(如,通过将辅助气囊中的气体放出,减小飞艇排开空气的体积,使飞艇降落)。 二、物体浮沉条件的应用 小船 人类从远古时代就开始利用浮力了,最初可能是抱住或骑在一段树干上顺水漂流,这是人类最早的航行方式。后来人们发明了船它能承载更多的人和物。据记载,1405 年郑和下西洋时乘坐的木船长约 147 m,是当时世界上最大的木船。 郑和下西洋600 周年纪念邮票 2. 浮力的应用实例——轮船 二、物体浮沉条件的应用 轮船是用钢铁制造的,钢铁的密度远大于水,钢铁在水中是下沉的,但是用钢铁制成的轮船为什么能漂浮在海面上呢? 活动:想办法让橡皮泥漂浮在水面上,并让橡皮泥承载“货物”,比比哪个小组的小船装得更多。 视频欣赏:橡皮泥小船 二、物体浮沉条件的应用 把橡皮泥捏成瓢状放在水里,虽然它所受的重力没有改变,但是排开的水较多,因而受到较大的浮力,所以能漂浮在水面上。轮船就是根据这个道理制造的。 轮船的排水量:轮船装满货物时排开水的质量,等于轮船和货物的总质量。 ②轮船的排水量——表示轮船的大小 ①轮船的漂浮原理 m排= m船+ m物 二、物体浮沉条件的应用 舷号17的国产第一艘航空母舰“山东舰”,满载排水量为6.5万吨。 表示航空母舰满载时,航空母舰的质量和全部其他舰载物体(例如舰载机、武器、弹药、物资等等)的质量之和是6.5万吨。 ∵轮船漂浮, ∴浮力与轮船的总重力是一对平衡力: F浮=G物船 根据阿基米德原理,浮力等于排开水的重力: F浮=G排水 所以轮船总的重力等于排开水的重力: G排水= G物船 m排水= m物船 即轮船的排开水量等于等于轮船和货物的总质量 ③推导:轮船的排开水量等于等于轮船和货物的总质量。 二、物体浮沉条件的应用 【典例4】轮船是采用挖 的办法使船漂浮在水面上。一油轮满载时排水量为5500t的轮船在长江中航行,所受江水的浮力是 N,当它从长江驶向东海时,船身会 (选填“上浮些”、“下沉些”或“不变”)。 [3]船从长江航行进入东海时,始终漂浮于水面上,根据物体沉浮条件可知,船所受的浮力等于自身重力,重力不变,则浮力不变。根据????浮=????液????????排可知,因江水的密度小于海水的密度,故船从长江航行进入东海时,排开海水的体积减小,故船将上浮一些。 ? 【详解】[1]轮船是采用挖空心的办法使船漂浮在水面上。 [2]一油轮满载时排水量为5500t的轮船在长江中航行,所受江水的浮力为????浮=????排=????排????=5500×103kg×10????/kg=5.5×107???? ? 空心 5.5×107 ? 上浮些 二、物体浮沉条件的应用 潜水艇能潜入水下航行,进行侦查和袭击,隐蔽性强,是一种很重要的军用舰艇。 因为潜水艇浸没在水里时,排开水的体积不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排 可知,所受浮力基本不变,故潜水艇通过靠改变自身重力实现浮沉的目的。 2. 浮力的应用实例——潜水艇 二、物体浮沉条件的应用 当水舱中充入适量的水时,浮力与重力相等,潜艇就能悬浮在水中任何深度。 ②潜水艇的浮沉原理 下潜时,在两侧的水舱内充入水,艇重增大,重力大于浮力,潜艇就会下沉。 上浮时,用压缩气体将水舱里的水排出一部分时,潜水艇变轻,重力小于浮力,潜艇就会上浮。 潜入水中 若G>F浮,则下潜 若G<F浮,则上浮 二、物体浮沉条件的应用 视频欣赏——《潜水艇的浮沉》 二、物体浮沉条件的应用 【典例5】如图所示为潜水艇的示意图,当潜水艇在水中下潜过程其所受浮力与重力的大小关系为:F浮 G(选填“>”、“<”或“=”),潜水艇所受浮力 ,海水压强 。(均选填“变大”、“变小”或“不变”)。 < 不变 变大 【详解】 [1]潜水艇能够上浮和下沉是通过改变自身重力来实现的;潜水艇在水中下潜过程中浮力小于重力。 [2]当它在海面下继续下潜的过程中,潜水深度h增加,而排开水的体积不拜年,根据????浮=????液????排????可知:潜水艇受到水的浮力不变。 ? [3]由甲位置到乙位置深度增加,根据????=????液?????可知,潜水艇底部受到水的压强增大。 ? 二、物体浮沉条件的应用 升空原理: 通过充入(或排出)密度小于空气的气体(氢气、氦气、热空气等),使其受到的浮力大于(或小于)自身的重力而升(或降)。 热气球 2. 浮力的应用实例——气球和飞艇 飞艇 二、物体浮沉条件的应用 【典例6】2022年5月21日凌晨,我国自主研制的“极目一号”Ⅲ型浮空艇(如图)以0.5m/s的平均速度顺利升至9050m高空,创造了浮空艇大气科学观测的世界纪录,正在升空的浮空艇,所受空气的浮力_____浮空艇的重力(选填“大于”、“等于”或“小于”),其外表面受到的大气压强_______(选填“变大”、“不变”或“变小”)。“极目一号”浮空艇内部有三层:上层装有氦气(相同条件下氦气密度比空气小得多), 中间隔开,下层是空气。当悬于空中的浮空艇 需要_____(填“上浮”或“下降”)的时候,可以 用上层的氦气排出下层的部分空气,以此变自身力。 ? 大于 变小 上浮 二、物体浮沉条件的应用 ①密度计是测量液体密度的仪器。 ②构造:密度计是一根粗细不均匀的密封玻璃管,管的下部装有少量密度较大的铅丸。 ③原理:密度计放在液体中都是漂浮的,因此受到的浮力始终等于它受到的重力,F浮=G,且不变。 密度计的刻度不均匀,数值是上小下大 根据 F浮=ρ液gV排可知, F浮不变,把它放在密度比较大的液体里,它浸入液体的体积小,上浮一些;把它放在密度比较小的液体里,浸入液体的体积就大,下沉一些。 所以密度计的刻度从下往上的示数是越来越小的。 2. 浮力的应用实例——密度计 二、物体浮沉条件的应用 物体的浮沉条件及应用 上浮 F浮>G物(合力:竖直向上)、ρ液>ρ物 F浮F浮=G物(合力为0)、ρ液>ρ物 F浮=G物、ρ液=ρ物 F浮下沉 漂浮 悬浮 沉底 应用:轮船、潜水艇、气球和飞艇、密度计 课堂小结 课堂练习 1.盐水选种是占代我国劳动人民的发明的一种巧妙的挑选种子的方法,用盐水选种时需要配制一定浓度的盐水,然后把种子倒入盐水中,则漂浮于盐水面的是次种,沉入容器底的是良种,有关盐水选种过程中下列说法正确的是(????) A.良种所受浮力等于重力 B.次种所受浮力大于重力 C.若良种和次种的体积相同,则良种受到的浮力较大 D.盐水选种时所用盐水的密度都要大于所有种子的密度 C 课堂小结 2.将重为3牛的泡沫板轻轻放入盛有水的自制溢水杯中,杯中水重5牛,则溢出水的重力为( ) A.一定为1牛 B.可能为2牛 C.一定为3牛 D.可能为5牛 【详解】将泡沫板轻轻放入自制溢水杯中,由于泡沫板的密度小于水的密度,所以泡沫板会漂浮在水面上,则由漂浮条件可知泡沫板受到的浮力等于泡沫板的重力,由阿基米德原理可知浮力也等于泡沫板排开水的重力,即排开水的重力是3 N。若溢水杯原来装满水,则溢出的水的重力等于排开水的重力;若溢水杯原来没装满水,则溢出的水的重力小于排开水的重力。由于题目没告知是否装满水,所以溢出水的重力小于等于3N,故B符合题意,ACD不符合题意。 B 课堂小结 3.下列说法正确的是( ) A.轮船的排水量是船满载货物时排开水的体积 B.潜水艇是靠改变它自身的重力来实现上浮和下沉的 C.气球和飞艇里充入密度小于空气的气体,使其飘在空中的 D.人从深水区走向浅水区,人受到的浮力逐渐变大 BC 课堂小结 ACD 4.悬浮在水中的潜水艇上浮至漂浮的过程中,下列说法错误的是( ) A.悬浮时,若要上浮需向水舱充水 B.漂浮时,所受浮力等于重力 C.上浮过程中,所受浮力逐渐变大 D.上浮过程中,水对艇外底部压力不变 5.一空心金属球重4.9N,体积为0.8dm3,将它浸没在密度为0.8×103kg/m3的酒精中时,受到的浮力F浮= N。松手后,金属球将 (上浮/下沉/悬浮)。当金属球静止时,受到的浮力F浮= N。(g取10N/kg) ? 课堂小结 6.4 上浮 4.9 【详解】[1]当空心金属球浸没在酒精中时,排开酒精的体积就等于空心金属球的体积,即V排=V物=0.8dm3=8×10-4m3 所以此时空心金属球受到的浮力F浮=ρ酒精gV排=0.8×103kg/m3×10N/kg×8×10-4m3=6.4N [2]因为物体受到的重力G=4.9N,G[3]当空心金属球静止时,漂浮,受到的浮力F浮′=G=4.9N 课堂小结 < 6.密度计是物体位于漂浮条件下的一个应用;如图所示密度计分别放入甲、乙两液体中静止时,液面分别在密度计上的A、B两刻度位置,由此可知,两液体的密度关系????甲 ????乙,密度计在两液体中所受的浮力????甲 ????乙。(均选填“>”“<”或“=”) ? 详解】[1][2]在两种液体内密度计处于漂浮状态,根据物体的浮沉条件可知浮力与重力相等,故两种液体内所受浮力相同,即????甲=????乙。由图可知,密度计在位置A时排开液体的体积大,由????浮=????液??????排得,甲液体的密度小,所以????甲???乙。 ? = 7.将一个体积为200cm3的金属块浸没在足量的水中,金属块受到的浮力为 N(g取10N/kg);若再将此金属块浸没在足量的盐水中,则金属块受到的浮力将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。 ? 课堂小结 2 【详解】[1]根据题意可知,金属块浸没在足量的水中,所以金属块排开水的体积等于物体的体积,根据????浮=????液????????排可知,金属块受到的浮力为????浮=????水????????排=1×103kg/m3×10N/kg×200×10?6m3=2N ? [2]因为盐水的密度大于水的密度,由于V排不变(金属块仍浸没),密度ρ液增大,根据????浮=????液????????排可知,浮力会变大。 ? 变大 8.把重10N,体积为1.2×103cm3的物体投入盛满水的溢水杯中,当物体静止时,物体的状态是 (选填“漂浮”“悬浮”或“沉底”),溢出水的重力为 N。 ? 课堂小结 漂浮 【详解】[1][2]当物体浸没水中时所受浮力 F=ρgV=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.2×10-3m3=12N 即当物体全部浸入时所受浮力F>10N,故物体会上浮,最终物体漂浮在水面上,漂浮所受浮力等于物重10N,由阿基米德原理可知,溢出水的重力为10N。 2 2025 Thank you for watching! 谢谢观看 展开更多...... 收起↑ 资源预览