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10.3 物体的浮沉条件及应用
素养目标
1.结合力与运动的关系,推导得出物体的浮沉条件:物体所受重力与浮力的大小关系。
2.结合物体浮沉时重力与浮力的大小关系,根据公式F浮=G排、G= mg=ρVg,推导得出:实心物体浮沉时,物体密度与液体密度的大小关系。
3.知道并能灵活运用轮船、潜水艇和气球的浮沉特点和原理。
◎重点: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。
【预习导学】
生活中的物理
如图,鱼缸中有大石块和小石子,它们都沉在水底;河中有木筏和小木棍,它们都浮在水面。
一个物体在液体中的浮沉,取决于什么呢
重点梳理
知识点一 物体的浮沉条件
1.根据物体所受浮力与重力的大小判断物体的浮沉
如图,把一物体浸在水中,物体受浮力F浮和重力G物,松手后:
(1)物体漂浮:F浮 G物;
(2)物体上浮:F浮 G物;
(3)物体悬浮:F浮 G物;
(4)物体下沉:F浮 G物;
(5)物体沉底:F浮 G物。
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判断物体浮沉状态的基本思路:首先,明确研究对象,并对研究对象进行受力分析,画出受力示意图;其次,比较物体所受重力和浮力的关系,据此判断物体的浮沉状态。
2.根据物体密度与液体密度的大小判断物体的浮沉
浸在液体中的物体:
(1)物体漂浮:ρ物 ρ液;
(2)物体上浮:ρ物 ρ液;
(3)物体悬浮:ρ物 ρ液;
(4)物体下沉:ρ物 ρ液;
(5)物体沉底:ρ物 ρ液。
对点自测
1.某体积为200 cm3、重为1.6 N的物体,把它浸没在水中后放手,它将 (选填“上浮”、“悬浮”或“下沉”),当该物体静止时排开水的体积为 cm3。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
【参考答案】
知识点一
1.(1)=
(2)>
(3)=
(4)<
(5)<
2.(1)<
(2)<
(3)=
(4)>
(5)>
对点自测
1.上浮　160
知识点二 浮力的应用
1.轮船
(1)浮沉原理:通过增大 增大受到的浮力,从而漂浮在水面。
(2)浮沉状态:轮船在水中一般处于 状态,所以根据平衡条件,受到浮力F浮= 。
(3)满载排水量:一般指轮船装满货物时排开水的 。
注意:轮船在水中一般漂浮,所以分析轮船受到浮力大小变化时,一般根据F浮=G物,而不是根据F浮=ρ液gV排。
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求轮船所受浮力的方法:
(1)漂浮:F浮= ;
(2)排水量:F浮= 。
2.潜水艇
(1)浮沉原理:潜水艇一般浸没在水中,所以受到浮力不变,它是靠改变 (选填“自身重力”和“所受浮力”)实现上浮和下潜的。
(2)浮沉状态:一般浸没在水中,所以它 (选填“重力”或“排开液体体积”)一般不变。
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计算潜水艇浮力的方法
由于潜水艇在水中会上浮和下沉,所以浮力和重力大小关系不确定;另外,潜水艇自身重力也会改变;所以我们一般用公式F浮=ρ液gV排分析和计算潜水艇受到的浮力大小。
3.气球和飞艇
(1)浮沉原理:通过充入密度比空气 (选填“大”或“小”)的气体,实现漂浮或上浮。
(2)分析和比较所受浮力大小的方法:由于气球和飞艇都浸没在空气中,所V排不变,所以可以根据公式F浮= 计算和分析浮力的大小。
对点自测
2.如图所示的大连舰满载排水量达12300 t,则其满载时受到的浮力为 N;舰载直升机起飞后,大连舰受到的浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”),两只舰艇不能近距离高速并排航行,是由于两舰艇间水的流速越大,压强越 ,容易相撞。(g取10 N/kg)
【参考答案】
知识点二
1.(1)排开水的体积
(2)漂浮　G物
(3)质量
学习小助手
(1)G物　(2)m排g
2.(1)自身重力
(2)排开液体体积
3.(1)小
(2)ρ空气gV排
对点自测
2.1.23×108　变小　小
【合作探究】
任务驱动 推导“物体浮沉时,物体密度与液体密度的关系”
(1)物体上浮时:
①F浮>G物(如图所示);
②由于F浮=G排,所以G排>G物;
③根据G= mg=ρVg,所以ρ液gV排 >ρ物gV物;
④由于物体浸没时,V排 V物,所以ρ液 ρ物。
(2)物体悬浮时:
①F浮=G物(如图所示);
②由于F浮=G排,所以G排 G物;
③根据G= mg=ρVg,所以ρ液gV排 ρ物gV物 ;
④由于物体浸没时,V排 V物,所以ρ液 ρ物。
(3)同理,可以得出物体下沉时的关系。
【参考答案】
驱动
(1)=　>
(2)②=
③=
④=　=

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