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9.3 研究物体的浮沉条件
素养目标
1.通过实验得出物体的浮沉由物体受到的重力和浮力的大小决定的结论。
2.重点:说出物体的浮沉条件,并能应用沉浮条件解释简单的物理现象。
3.说出潜水艇、气球的原理。
4.通过阅读科普资料,说出物体浮沉条件在科学研究和生产实际中的应用,激发爱国主义的激情和科技强国的思想。
学法指导
1.利用身边的物品做实验,认识浮沉现象。探究物体的浮沉条件,要对物体受力情况进行分析,利用力的平衡的知识以及力是改变物体运动状态的原因,分析实验数据得出结论。
2.用物体的浮沉条件解释潜水艇、气球的浮沉原理。
【预习导学】
知识点一 物体的浮沉条件是什么
1.观察下列图片思考:
这些物体在水中竖直方向上受到哪几个力的作用
2.思考:船员使用的救生衣是用什么材料做的 怎样使下沉的物体浮起来 怎样使漂浮的物体沉下去
3.探究物体的浮沉条件,讨论下列问题:
(1)把拧紧盖子的空玻璃瓶瓶浸没于水中,松手后,空玻璃瓶受哪几个力的作用 玻璃瓶上浮,受到的力是平衡力吗
(2)要使空玻璃瓶在水中下沉,可怎样做 此时玻璃瓶受到的力平衡吗
(3)用什么方法可做到使玻璃瓶既不上浮也不下沉,悬浮在水中 此时玻璃瓶受哪些力的作用 受到的力是平衡力吗
由此可见,物体的浮沉情况是由物体受到的 和 的大小决定的。改变物体浮沉的途径:改变物体所受的 或 的大小。
4.*漂浮在水上的冰块,此时受哪些力的作用 试求出冰块在水面下的部分V排和总体积V的比值。
5.把糖浆、水及油沿汤匙注入高玻璃杯中,看到的现象是 。这是由于它们的 不同,密度 (选填“大”或“小”)的液体在最上层。
【参考答案】
知识点一
1.答:受到重力和浮力的作用。
2.答:略。
3.(1)答:玻璃瓶受重力和浮力作用。松手后玻璃瓶上浮,玻璃瓶的运动状态改变了,受到的重力和浮力不是平衡力。
(2)答:可向玻璃瓶中加重物,改变重力的大小,使重力大于浮力,此时,重力和浮力不是平衡力。
(3)答:可改变玻璃瓶中重物的多少,使其悬浮。此时玻璃瓶受重力和浮力的作用,玻璃瓶处于静止状态,受到的力是平衡力。
重力　浮力　重力　浮力
4.答:浮在水面上的冰块
受重力和浮力的作用,如图所示。
因为冰块处于平衡状态,所以F浮=G
即ρ水gV排=ρ冰Vg,
则===。
5油在最上层,其次是水,最下层是糖浆　密度　小
知识点二 浮沉条件在技术上的应用
6.春天播种季节农民常用盐水浸泡法选种。在浓度适宜的盐水中,饱满的种子下沉,是因为浮力 重力;干瘪、虫蛀的种子上浮,是因为浮力 重力。
7.潜水艇是靠改变 来实现下潜和上浮的。
8.热气球内部的空气经火焰加热后,气体的温度升高,气体的密度 ,当热气球受到的浮力 自身的重力,热气球便上升。
9.打捞沉船用的浮筒用高压空气排出内部的水后,使沉船和浮筒所受到的重力 浮力,将沉船打捞出水。
【参考答案】
知识点二
6.小于　大于
7.自身的重力
8.减小　大于
9.小于
【合作探究】
任务驱动一 小组讨论
　　(1)物体浸没在液体中时,若它的重力等于浮力可能出现什么情况
(2)除通过改变物体的重力或物体排开液体的体积使物体浮沉外,另外有什么方法使物体上浮或下沉
【参考答案】
任务驱动一
(1)答:可能静止在液体中的任何位置,这种状态叫悬浮。
(2)答:还能通过改变液体的密度使物体上浮或下沉。
任务驱动二 实验探究:探究物体浮沉的条件
实验器材:弹簧测力计、量筒、水、小瓶配重物。
实验步骤:
(1)在小瓶中多放些重物,使小瓶在水中能处于下沉状态,用弹簧测力计测出其重力;
(2)向量筒中装入适量的水,记下水的体积V1;
(3)把小瓶放入量筒中,观察小瓶所处的状态,并记下水面的位置V2;
(4)由公式F浮=ρ水g(V2-V1)计算小瓶所受的浮力,并将数据填入表格中;
(5)拿出小瓶,取出重物并擦干水,测算出小瓶受到的重力,再将小瓶压入水中,松开手,观察小瓶的状态;(此时,小瓶受到的浮力还要计算吗 )
(6)当小瓶漂浮时,测算出小瓶受到的重力和浮力,将数据填入表格中。
次数 小瓶重/N 小瓶的状态 浮力/N 重力与浮力的关系
1
2
3
结论:物体浮沉的条件是 ,物体下沉; ,物体上浮; ,物体漂浮。
【参考答案】
任务驱动二
0.8　下沉　0.2　G>F浮
0.1　上浮　0.2　G0.1　漂浮　0.1　G=F浮
当物体所受重力大于浮力时　当物体所受重力小于浮力时　当物体所受重力等于浮力时
任务驱动三 实验探究:探究密度计的原理
实验器材:长约15 cm的吸管,橡皮泥,盛清水,盐水以及酒精的三个烧杯。
(1)用橡皮泥封住吸管的一端,自制密度计。要求:使自制密度计能竖直地漂浮在液体中。
(2)将自制的密度计分别放入清水、盐水、酒精中,观察自制密度计浸入液体中的深度,你有什么发现
结论:密度计是利用 条件工作的。当密度计漂浮在不同的液体中时,密度计所受浮力的大小 (选填“不变”或“改变”)。若液体密度小,则密度计浸入液体的体积 ;若液体密度大,则密度计浸入液体的体积 。
【参考答案】
任务驱动三
物体的浮沉　不变　较大　较小

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