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(共26张PPT)
第十章 浮力
物体的浮沉条件及应用
第3节
【学习目标】
物理观念:知道物体的沉浮条件,会根据沉浮条件判断物体的浮沉;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;能应用沉浮条件解释简单的物理现象。
科学思维:通过分析物体在液体或气体中的受力情况,推导出物体的浮沉条件;通过物体的浮沉条件和阿基米德原理,推导物体密度和液体密度的关系。
科学探究:通过观察鸡蛋在不同液体中的浮沉现象,探究物体的浮沉条件;通过实验,了解轮船、航空母舰、潜水艇、气球和浮空艇的原理。
科学态度与责任:通过观察和实验,树立以观察和实验的方法来研究物理问题的思想;经历交流浮沉条件在技术上的应用事例,体会科学、技术与社会密切联系。
导入新课
航母和核潜艇是海上钢铁巨兽，是移动的国土，为什么钢铁做成的航母能浮在水面上？钢铁做成的潜水艇能在水中上浮和下潜呢？
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探究新知
根据物体的受力情况分析判断物体的浮沉：
以浸在水中的鸡蛋为例分析：
把鸡蛋浸入水中时，受到重力G与浮力F浮两个力的作用。这两个力的方向相反、作用在同一直线上。
物体的浮沉就取决于重力G与浮力F浮两个力的大小。
F浮
G
物体在液体中，为什么有的漂浮、有的悬浮、有的沉底呢？
演示实验——“水”中的鸡蛋：将鸡蛋放在盛有清水的玻璃杯里，鸡蛋下沉，鸡蛋沉入杯底;逐渐将食盐溶解在水中鸡蛋恰好悬浮；继续溶解食盐，鸡蛋上浮，最终鸡蛋漂浮。鸡蛋在不同的“水”中可以处于下沉、沉底、悬浮、上浮和漂浮这五种浮沉状态。
几个词语：
浸没：物体完全没入了液体中，整个物体在液面以下。
浸入：也就是“浸在”，包括完全浸没和部分浸没。
漂浮：物体在液面处，部分体积浸没。
悬浮：物体在液面以下，完全浸没，可以存在于液面下任何位置。
上浮：物体正在向上加速运动，可能完全浸没，也可能部分浸没，最终状态是漂浮。
下沉：物体正在向下加速运动，可能完全浸没，也可能部分浸没，最终状态是沉在液体底部。
沉底：物体完全浸在液体中，处于静止状态。
探究点一 物体的浮沉条件
探究新知
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探究新知
思考：五种状态，哪些状态是平衡状态，哪些是非平衡状态？
平衡状态：漂浮、悬浮、沉底
非平衡状态：上浮、下沉
探究新知
上浮
悬浮
下沉
上浮：
悬浮：
下沉：
F浮＞ G
F浮＝ G
F浮＜ G
V
V
G
F浮
G
F浮
G
F浮
V
V
漂浮
沉底
漂浮：
F浮＝ G
沉底：
F浮＜ G
G
F浮
G
F浮
F支
F浮=G-F支
分析五种状态下鸡蛋受到的浮力与重力的关系，分别画出上述五种状态下鸡蛋受力示意图。
探究新知
漂浮、悬浮、沉底时，V排与 V物的关系
漂浮：
悬浮：
沉底：
上浮、下沉，处于动态（运动状态不断改变），受非平衡力作用
V排＝ V物
处于静态，受平衡力作用。
V排＜ V物
V排＝ V物
探究新知
F浮＝ρ液gV排
浮力的大小：
G=m物g＝ρ物gV物
重力的大小：
V排=V物
浸没在水中时：
F浮
G
若F浮＞G
ρ液gV排＞ρ物gV物
则 ρ液＞ρ物
物体上浮（最终漂浮）
若F浮 = G
ρ液gV排 = ρ物gV物
则 ρ液= ρ物
物体悬浮
若F浮 < G
ρ液gV排 < ρ物gV物
则 ρ液< ρ物
物体下沉（最终沉底）
比较物体密度ρ物与液体密度ρ液的大小关系判断物体的浮沉
ρ液与ρ物 的大小与物体的浮沉的关系
冰漂浮在水面
石块沉于水底
漂浮: ρ冰＜ρ水
悬浮: ρ鸡蛋=ρ盐水
沉底: ρ石块＞ρ水
鸡蛋悬浮于盐水中
探究新知
用阿基米德原理证明物体的浮沉条件
探究新知
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探究新知
判断物体浮沉 状态
的两个角度
F浮＞G
上浮
最终漂浮
ρ液＞ρ物
F浮 = G
悬浮
F浮 < G
下沉
最终沉底
ρ液=ρ物
ρ液<ρ物
归纳总结
探究新知
（一）轮船
中国古代就将浮力用于生产、生活中。从独木舟到郑和出使西洋用的大型“宝船”船队，从孔明灯到浮船打捞技术，从盐水选种到密度计，都体现出中华民族的智慧。
郑和下西洋600
周年纪念邮票
小船
中国首艘豪华游轮
—“招商伊敦”号
探究点二 浮沉条件的应用
设计实验：想办法让橡皮泥漂浮在水面上，并让橡皮泥承载“货物”。
往水里加盐是通过改变液体的密度可以改变鸡蛋的浮沉状态，还有没有其他方法可以改变物体的浮沉状态？如何让橡皮泥在水中漂浮呢？
橡皮泥是通过增大排开液体的体积改变物体浮沉状态。
橡皮泥在水中沉底和漂浮时受到的浮力有什么变化？是怎样改变浮力的？
空心
探究新知
探究新知
轮船的原理：制成空心，增大V排，增大浮力。
排水量（m排）：
轮船满载时排开水的质量：
F浮=G排= m排g
m船+m货= m排
载重线：船舶在允许的最大载重情况时水面位置的水平线。
现代轮船是使用密度比水大的钢铁制造的，那么轮船是怎么浮在水面上的？
汤圆煮熟后变成空心，增大了V排，从而增大了浮力，使其浮起来。
为什么生汤圆沉底，煮熟后会浮起来？
探究新知
例题 一艘轮船的排水量是104t，在密度是1.0×103kg/m3的河水中航行，它满载时排开水的体积是多大？如果该轮船从长江驶入大海（海水密度为1.03×103kg/m3）中航行，它排开海水的体积是多大？它从江河驶入海中是上浮一些还是下沉一些？
解：满载时排开水的质量是 m=104t= 107kg
排开水的体积
轮船从长江到大海都是漂浮，根据二力平衡条件可知：浮力等于船与货物的总重力， F浮=G船+G物，是不变的；
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排，浮力不变，海水的密度大，因此轮船排开海水的体积小，所以从江河驶入海中是上浮一些。
探究新知
探究新知
自制潜水艇模型：按图用注射器、试管、软管、短玻璃管等器材自制一个潜水艇模型，把模型浸在水中，从管中抽气，模型将怎样运动？向管中打气，模型又会怎样？
抽气时，水逐渐进入“潜水艇”中，“潜水艇”下沉。打气时，“潜水艇”内的水被排出，“潜水艇”上浮。
潜水艇的工作原理是什么？
（二）潜水艇
潜水艇的工作原理
探究新知
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探究新知
潜水艇的沉浮靠改变自身重力实现的。
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，所以只能靠改变自身重力实现浮沉的。
归纳总结
探究新知
①气球升空原理：
（三）气球和飞艇
气球：通过充入密度小于空气的气体（氢气、氦气、热空气等），使气球受到的浮力大于自身的重力而升空。
用塑料袋、铁架台和酒精灯演示热气球升空的实验。分析为什么加热后塑料袋能升空？
在加热过程中气囊中气体受热膨胀，密度变小，则自身重力减小，当重力小于浮力时开始上升；当气囊中气体温度降低，密度增大，则自身重力变大，当重力大于浮力时下沉。
归纳：热气球通过改变自身重力实现浮沉。
用塑料袋制作“热气球”
②热气球
探究新知
探究新知
为了能定向航行而不随风飘荡，人们还制成了飞艇，在大气囊下面装了带螺旋桨的发动机和载人装货的吊篮。
③飞艇
20世纪20～30年代，飞艇曾盛极一时，用来进行军事侦察、轰炸敌方目标或作为空中交通工具。后来连续发生了几次气囊中氢气爆炸的事故。飞行速度又不及飞机，便逐渐被飞机取代。近年来由于能源危机，且可以用不会爆炸的氦气代替氢气，人们对飞艇又重新重视起来。
飞艇通过充气或放气改变自身体积，从而改变浮力实现上升和下降。
探究新知
（四）密度计
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探究新知
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。
归纳总结
课堂小结
物体的
浮沉条件
比较浮力
和重力
比较物体
和液体密度
若F浮＞G，则上浮（漂浮时F浮=G）
若ρ物＜ρ液，则上浮
若F浮=G， 则悬浮
若F浮若ρ物=ρ液， 则悬浮
若ρ物＞ρ液，则下沉
①轮船靠挖“空心”的方法增大浮力。
②排水量：轮船满载时，排开水的质量。
浮力的
应用
是靠改变自身的重力，实现上浮和下潜的。
充入密度小于空气的气体，使受到空气的浮力大于自身的重力。
轮船
物体的浮沉
条件及应用
气球和
飞艇
潜水艇中小学教育资源及组卷应用平台
第3节《物体的浮沉条件及应用》导学案
【学习目标】
物理观念:知道物体的沉浮条件,会根据沉浮条件判断物体的浮沉;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;能应用沉浮条件解释简单的物理现象。
科学思维:通过分析物体在液体或气体中的受力情况,推导出物体的浮沉条件;通过物体的浮沉条件和阿基米德原理,推导物体密度和液体密度的关系。
科学探究:通过观察鸡蛋在不同液体中的浮沉现象,探究物体的浮沉条件;通过实验,了解轮船、航空母舰、潜水艇、气球和浮空艇的原理。
科学态度与责任:通过观察和实验,树立以观察和实验的方法来研究物理问题的思想;经历交流浮沉条件在技术上的应用事例,体会科学、技术与社会密切联系。
【学习重点】
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.
【学习难点】
根据阿基米德原理比较物体密度与液体密度的关系；利用物体的浮沉条件解释生产、生活中的一些现象.
【自主预习】
1.物体的沉浮取决于物体所受的______和______的大小.浸没在液体中的物体：
(1)当F浮＞G时：物体______,最后物体______（部分浸没）.
(2)当F浮 =G时：物体______； 可停在液体内部任意位置.
(3)当F浮＜G时：物体______； 最终沉在水底.
2. 轮船是利用“______”的方法,增大V排,从而增大可以利用的____；轮船的大小用______表示,排水量是指轮船按照设计要求满载货物时排开液体的______.
3.潜水艇是通过水舱吸水和排水的方式改变______来实施下沉和上浮(浸没时浮力不变).
4. 气球和飞艇内部充有密度______空气的气体（如氢气、氦气或热空气），使浮力______重力而升空.
【探究新知】
探究点一 物体的浮沉条件
1.实验――“水”中的鸡蛋.
将鸡蛋放在盛有清水的玻璃杯里，逐渐将食盐溶解在水中，观察鸡蛋在水中的不同状态.
现象：鸡蛋在清水中下沉，最后沉入杯底；逐渐将食盐溶解在水中，慢慢上浮，然后鸡蛋悬浮；继续溶解食盐最终鸡蛋漂浮.
结论：鸡蛋在水、盐水中处于________________________这五种浮沉状态.
点拨：总结易混淆的几个词语：
浸没：物体完全没入了液体中，整个物体在液面以下.
浸入：也就是“浸在”，包括完全浸没和部分浸没.
漂浮：物体在液面处，部分体积浸没.
悬浮：物体在液面以下，完全浸没，可以存在于液面下任何位置.
上浮：物体正在向上加速运动，可能完全浸没，也可能部分浸没，最终状态是漂浮.
下沉：物体正在向下加速运动，可能完全浸没，也可能部分浸没，最终状态是沉在液体底部.
2.小组合作学习：
①上述五种状态，哪些状态是平衡状态，哪些是非平衡状态？
平衡状态：____________；非平衡状态：____________.
②分析上述五种状态下鸡蛋受到的浮力与重力的关系，分别画出上述五种状态下鸡蛋受力示意图.
上浮：F浮______G物
漂浮：F浮______G物
悬浮：F浮______G物
下沉：F浮______G物
沉底：F浮______G物 沉底时，受到重力G、浮力F浮与支持力的作用，这三个力平衡：F浮=______.
3.比较物体密度ρ物与液体密度ρ液的大小关系判断物体的浮沉
当物体浸没在水中时，受到重力G与浮力F浮两个力的作用.
物体浸没在水中时：V排=V物=V；
浮力的大小：F浮＝ρ液gV排＝______；
重力的大小：G＝ρ物gV物＝______；
①当F浮＞G时，得出ρ液______ρ物，物体上浮（最终漂浮）；
②当F浮=G时，得出ρ液______ρ物，物体悬浮；
③当F浮＜G时，得出ρ液______ρ物，物体下沉（最终沉底）.
探究点二浮沉条件的应用
（一）轮船
1.想想做做：制作橡皮泥小船
橡皮泥的密度比水的密度大，橡皮泥放入水中会下沉.怎么使它漂浮在水面？
将这块橡皮泥做成小船形再次放在水中，看到什么现象？怎样能让橡皮泥载更多物体？
同一块橡皮泥做成船状能漂浮的原因是它变成了______的，增大了______的体积，因而增大了______，所以能飘起来.
（1）工作原理：
采用“______”的办法，增大可以利用的______.具体方法是把密度比水大的钢材做成______的，使轮船能排开更多的水，根据阿基米德原理可知，浮力增大，从而______在水面上.
（2）排水量（m排）
轮船的大小通常用排水量表示，排水量是轮船满载时排开的水的______.
当轮船满载航行时处于______状态，所受浮力等于船所受到的总重力，即F浮＝G船总，而F浮＝m排g、G船总＝(m船＋m货)g，因此m排＝______，即轮船排水量等于船自身的质量与满载时货物的质量之和.
2.讨论：轮船在河水中航行，当该轮船驶入海洋中时，船一直漂浮在水面上.设轮船的总质量不变，轮船在甲、乙两海洋中所受到的浮力分别为F1和F2，河水密度为ρ1和海水密度为ρ2.则F1____F2，ρ1____ρ2.所以，V排海水____V排河水(均选填“＞”“＜”或“＝”).轮船驶入海洋中时，______一些.
3.为什么生汤圆沉底，煮熟后会浮起来？
汤圆煮熟后变成______，______增大了，从而增大了______，使其浮起来.
4.例题 一艘轮船的排水量是104t，在密度是1.0×103kg/m3的河水中航行，它满载时排开水的体积是多大？如果该轮船从长江驶入大海（海水密度为1.03×103kg/m3）中航行，它排开海水的体积是多大？它从江河驶入海中是上浮一些还是下沉一些？
（二）潜水艇
1.演示实验：按图用注射器、试管、软管、短玻璃管等器材提前制作好的潜水艇模型，把模型浸在水中，从管中抽气，模型将怎样运动？向管中打气，模型又会怎样？
现象：抽气时，水逐渐进入“潜水艇”中，“潜水艇”______.打气时，“潜水艇”内的水被排出，“潜水艇”______.
2.归纳：潜水艇是靠______上浮和下潜的.
（三）气球和飞艇
1.气球：内部充有密度______空气的气体（如氢气、氦气或热空气），使浮力______重力而升空.
2.飞艇：通过充气或放气改变______，从而改变______实现上升和下降.
3.热气球：
用塑料袋、铁架台和酒精灯演示热气球升空的实验.分析为什么加热后塑料袋能升空？
分析：在加热过程中，气囊中气体受热膨胀，密度______，则自身重力减小，当重力______浮力时开始上升；当气囊中气体温度降低，密度______，则自身重力______，当重力______浮力时下沉.
归纳：热气球通过改变______实现浮沉.
【当堂练习】
1.将一个新鲜的鸡蛋分别浸入盛有水和浓盐水的容器中，鸡蛋静止在两个容器中的位置如图所示.则下列说法正确的是（　　）
A．鸡蛋在水中受到的浮力大
B．鸡蛋在水和浓盐水中受到的浮力一样大
C．鸡蛋的密度大于水的密度
D．鸡蛋的密度小于浓盐水的密度
2.下列关于浮力的说法正确的是（　　）
A．质量大的物体在液体中所受浮力一定大
B．码头上正在卸货的轮船所受的浮力逐渐减小
C．物体密度小于液体密度时物体在液体中处于悬浮状态
D．潜水艇在水面下从大海潜行进入长江，所受浮力不变
3. 2019年12月17日，我国第一艘国产航母山东舰（如图）在海南三亚某军港交付海军，下列说法正确的是（　　）
A. 停在静止航母上的舰载机受力平衡
B. 相对航母，起飞的舰载机是静止的
C. 舰载机起飞时，空气浮力大于重力
D. 舰载机起飞后，航母所受浮力增大
4. 如图所示，我国万吨级055型导弹驱逐舰满载排水量达12500t，有关该型驱逐舰在海上航行过程中，下列说法正确的是（　　）
A．驱逐舰所受浮力的方向是竖直向下
B．满载时的排水量指的是驱逐舰所受的重力
C．发射导弹后，驱逐舰所受浮力变小
D．发射导弹后，驱逐舰会下沉一些
5.如图所示，将两个完全相同的小球分别放入盛有两种不同液体的甲、乙烧杯中，待小球静止后，两个烧杯内液面高度相同.下列说法正确的是（　　）
A．甲烧杯中小球受到的浮力大 B．乙烧杯中小球排开液体的质量大
C．甲烧杯中液体的密度大 D．乙烧杯底部受到液体压强大
6.将一盛满水的烧杯置于水平桌面上，缓慢放入一质量为200g的木块，木块最终在杯中处于漂浮状态，此时木块所受浮力大小是______N，从杯中排出水的体积是______cm3，上述过程中水对杯底的压强______（选填“变大”、“变小”或“不变”）.（水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）
7.我国自主研制的“海斗一号”全海深自主遥控潜水器，填补了我国万米级作业型无人潜水器的空白.当潜水器下潜到1.0×104m深度静止时，水的压强约为________Pa（ρ海水取1×103kg/m3，g取10N/kg）；在预定深度完成任务后，潜水器抛掉配重物，潜水器受到的浮力________（选填“大于”“等于”或“小于”）自重，从而上浮.
8.如图所示，一座质量为10t的冰山漂浮在水面上.求：
（1）冰山受到的重力；
（2）冰山受到的浮力；
（3）冰山浸入水中的体积.
【课后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些不足，有什么体会.
参考答案
【自主预习】
1.浮力 重力 (1)上浮 漂浮 (2)悬浮 (3)下沉 2. 空心 浮力 排水量 质量3.自身重力4.小于 大于
【探究新知】
探究点一 物体的浮沉条件
1.下沉、沉底、悬浮、上浮、漂浮
2.①漂浮、悬浮、沉底 上浮、下沉
②＞ = = ＜ ＜ G－F支
如图所示
3.ρ液gV ρ物gV ①＞ ②= ③＜
探究点二浮沉条件的应用
（一）轮船
1.空心 排开水 浮力
（1）空心 浮力 空心 漂浮
（2）质量 漂浮 m船＋m货
2.＝ ＜ ＜ 上浮
3.空心 V排 浮力
4.例题
解：满载时排开水的质量是m=104t= 107kg
排开水的体积
轮船从长江到大海都是漂浮，根据二力平衡条件可知：浮力等于船与货物的总重力，F浮=G船+G物，是不变的；
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排，浮力不变，海水的密度大，因此轮船排开海水的体积小，所以从江河驶入海中是上浮一些.
（二）1.下沉 上浮 2.改变自身的重力
（三）1.小于 大于2.自身体积
3.变小 小于 增大 变大 大于 自身重力
【当堂练习】
1.C 2.B 3.A 4.C 5.C 6. 2 200 不变
7.1.03×108大于
8.（1）105N（2）105N（3）10m3
解：（1）冰山的重力为G=mg＝10×103kg×10N/kg=105N
（2）因为冰山漂浮，所以冰山受到的浮力等于重力，即F浮=G=105N
（3）由F浮=ρ水gV排可知，冰山浸入水中的体积为
V浸=V排===10m3
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第3节　物体的浮沉条件及应用
物理观念:知道物体的沉浮条件,会根据沉浮条件判断物体的浮沉;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;能应用沉浮条件解释简单的物理现象。
科学思维:通过分析物体在液体或气体中的受力情况,推导出物体的浮沉条件;通过物体的浮沉条件和阿基米德原理,推导物体密度和液体密度的关系。
科学探究:通过观察鸡蛋在不同液体中的浮沉现象,探究物体的浮沉条件;通过实验,了解轮船、航空母舰、潜水艇、气球和浮空艇的原理。
科学态度与责任:通过观察和实验,树立以观察和实验的方法来研究物理问题的思想;经历交流浮沉条件在技术上的应用事例,体会科学、技术与社会密切联系。
教学重点: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。
教学难点:根据阿基米德原理比较物体密度与液体密度的关系;利用物体的浮沉条件解释生产、生活中的一些现象。
教师准备:教学课件、玻璃杯、鸡蛋、水、盐、玻璃棒、潜水艇模型、铁架台、酒精灯、薄塑料袋、密度计。
学生准备:橡皮泥、大水槽、水。
教学环节 设计意图
一、创设情境　导入新课 播放视频“中国航母编队霸气出场”和“中国核潜艇航行”。 提出问题:航母和核潜艇是海上钢铁巨兽,是移动的国土,航母作为现代海军的标配,核潜艇以其独特的战略威慑能力和战略反击能力,象征着一个国家的海洋力量和综合国力。为什么钢铁做成的航母能浮在水面上 钢铁做成的潜水艇能在水中上浮和下潜呢 引出课题:今天我们一起学习“第3节　物体的浮沉条件及应用”。 激发学生的学习兴趣和爱国情怀
二、新课讲解　探究新知 探究点一　 物体的浮沉条件 在水里,许多东西能浮在水面,比如乒乓球、木块、石蜡等;也有许多东西沉到水底,比如石头、硬币、橡皮等;那么物体的浮沉取决于什么呢 演示实验:“水”中的鸡蛋。将鸡蛋放在盛有清水的玻璃杯里,鸡蛋沉入杯底;逐渐将食盐溶解在水中鸡蛋恰好悬浮;继续溶解食盐最终鸡蛋漂浮。通过鸡蛋在不同的“水”中的状态,让学生认识下沉、沉底、悬浮、上浮和漂浮这五种浮沉状态。 总结易混淆的几个词语(课件展示): 浸没:物体完全没入了液体中,整个物体在液面以下。 浸入:也就是“浸在”,包括浸没和部分浸入。 漂浮:物体在液面处,部分浸入。 悬浮:物体在液面以下,浸没,可以存在于液面下任何位置。 上浮:物体正在向上加速运动,可能浸没,也可能部分浸入,最终状态是漂浮。 下沉:物体正在向下加速运动,可能浸没,也可能部分浸入,最终状态是沉在液体底部。 通过演示实验,认识物体在液体中的不同状态 梳理易混概念,为学习扫清障碍
小组合作学习: 1.上述几种状态,哪些状态是平衡状态,哪些是非平衡状态 2.分析上述几种状态下鸡蛋受到的浮力与重力的关系,分别画出上述几种状态下鸡蛋受力示意图。 师生共同总结物体的浮沉条件: (1)比较浮力和物体重力的关系 上浮:F浮>G。漂浮:F浮=G。悬浮:F浮=G。下沉:F浮G时,得出ρ液>ρ物,物体上浮(最终漂浮); ②当F浮=G时,得出ρ液=ρ物,物体悬浮; ③当F浮学生:汤圆煮熟后变成空心,增大了V排,从而增大了浮力,使其浮起来。 例题　一艘轮船的排水量是1×104 t,在密度是1.0×103 kg/m3的江水中航行,它满载时排开水的体积是多大 如果该轮船从长江驶入大海(海水密度为1.03×103 kg/m3)中航行,它排开海水的体积是多大 它从长江驶入大海中,是上浮一些还是下沉一些 小组合作学习,然后小组代表进行展示。 解　满载时排开水的质量是 m=1×104 t=1×107 kg 排开江水的体积V===1.0×104 m3 排开海水的体积V'===9708.7 m3 轮船从长江到大海都是漂浮,根据二力平衡条件可知:浮力等于船与货物的总重力,F浮=G船+G物,是不变的;根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,浮力不变,海水的密度大,因此轮船排开海水的体积小,所以从长江驶入大海中时上浮一些。 (二)潜水艇 演示实验:按图用注射器、试管、软管、短玻璃管等器材提前制作好潜水艇模型,把模型浸在水中,从试管中抽气,模型将怎样运动 向试管中打气,模型又会怎样运动 学生:抽气时,水逐渐进入“潜水艇”中,“潜水艇”下沉。打气时,“潜水艇”内的水被排出,“潜水艇”上浮。 师生共同归纳:潜水艇是靠改变自身的重力实现上浮和下潜的。 播放视频“潜水艇的浮沉”。 (三)气球和飞艇 课件展示气球、飞艇的图片。组织学生自学课本,然后小组合作学习气球、飞艇的工作原理。 小组代表进行展示。 1.气球:内部充有密度小于空气的气体(如氢气、氦气或热空气),使浮力大于重力而升空。 2.飞艇:通过充气或放气改变自身体积,从而改变浮力,实现上升和下降。 课件展示热气球图片,热气球为什么能升空呢 用塑料袋、铁架台和酒精灯演示热气球升空的实验。分析为什么加热后塑料袋能升空 通过例题,巩固对轮船原理的理解 利用潜水艇模型演示潜水艇工作原理 利用演示实验探究气球和飞艇的工作原理,激发学生学习兴趣
学生:在加热过程中气囊中气体受热膨胀,密度变小,则自身重力减小,当重力小于浮力时开始上升;当气囊中气体温度降低,密度增大,则自身重力变大,当重力大于浮力时下沉。 归纳:热气球通过改变自身重力实现浮沉。 (四)密度计 教师展示密度计实物,介绍密度计。密度计在不同的液体中处于漂浮状态,在液体中能保持竖直姿态,测量时可以根据液面所处的位置直接读出液体的密度。 简单介绍密度计,为下节制作微型密度计做准备
第3节　物体的沉浮条件及应用
1.物体的浮沉条件
(1)当F浮ρ液时,物体下沉至沉底。
(2)当F浮= G物或ρ物=ρ液时,物体悬浮。
(3)当F浮>G物或ρ物<ρ液时,物体上浮至漂浮。
(4)漂浮:F浮=G物。
2.浮力的应用
(1)轮船:轮船靠“空心”的方法增大浮力。
排水量:指轮船装满货物时排开水的质量。
(2)潜水艇:靠改变自身重力实现上浮和下潜的。
(3)气球和飞艇:工作原理是充入密度小于空气的气体,使受到空气的浮力大于自身的重力。
(4)密度计:测量液体密度的仪器,工作原理是漂浮时F浮=G。
1.查阅资料,了解我国潜水艇或航母的发展历程。
2.利用电子秤、矿泉水瓶、水杯、木块等探究阿基米德原理,设计实验方案,并写出实验报告。
参考答案:(见课件)
本节课的教学围绕物体的浮沉条件及应用实例展开,教学环节紧凑,实验到位,在学生已有知识的基础上构建新的知识。重视培养学生的科学探究能力,激发学生学习物理的兴趣,训练学生的动手能力,培养学生运用知识的能力。通过实例分析,理论联系生活实际,通过问题引导,激发学生的思考,联想应用,将知识应用于实际问题中,提高学生分析问题的能力。
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第3节　物体的浮沉条件及应用
第1课时　物体的浮沉条件
物体的浮沉条件
1.浸没在液体中的物体(不触底),受到两个力:竖直向下的　 　和竖直向上的　 　。物体的浮沉状态取决于这两个力的大小关系。
2.实心物体的浮沉(均选填“>”“=”或“<”)
知识清单
重力
浮力
状态 漂浮 上浮 悬浮 下沉 沉底
图示
平衡状态 平衡 非平衡 平衡 非平衡 平衡
受力情况 F浮　 G F浮　　G F浮　　G F浮　 　G F浮=G-F支
V排与V物 关系 V排　　V物 V排　　V物 V排　　V物 V排　 V物 V排　 V物
密度关系 ρ液　　 ρ物 ρ液　　 ρ物 ρ液　　 ρ物 ρ液　　 ρ物 ρ液 ρ物
注意:漂浮是上浮的终状态,沉底是下沉的终状态 =
>
=
<
<
=
=
=
=
>
>
=
<
<
深度理解
物体浮沉的条件
1.前提条件:物体浸没在液体中,且只受浮力和重力。
2.重力与浮力的关系
(1)当F浮>G时,物体上浮,ρ液>ρ物。
(2)当F浮=G时,物体悬浮,ρ液=ρ物;物体漂浮,ρ液>ρ物。
(3)当F浮【典例分析】
[例]如图所示,将同一个小球分别放入甲、乙、丙三种不同液体中,静止时小球在甲液体中漂浮、在乙液体中悬浮、在丙液体中下沉到底部。如果用ρ甲、ρ乙、ρ丙分别表示三种液体的密度,则下列关于三种液体密度大小的关系正确的是( )
A.ρ甲>ρ乙=ρ丙 B.ρ甲=ρ乙>ρ丙
C.ρ甲>ρ乙>ρ丙 D.ρ甲<ρ乙<ρ丙
C
基础题
1.如图所示是体积相同的甲、乙、丙三个物体浸没在水中的浮沉情况,此时甲、乙、丙三个物体所受的浮力分别为F甲、F乙、F丙,则下列关系正确的是( )
A.F甲>F乙>F丙 B.F甲C.F甲=F乙=F丙 D.F甲=F乙>F丙
C
2.把重12 N的物体缓缓放入装满水的溢水杯中,当物体静止后,测得溢出的水重为10 N,则此时物体所处的状态及所受的浮力大小为( )
A.漂浮　F浮=12 N
B.悬浮　F浮=12 N
C.沉底　F浮=10 N
D.漂浮　F浮=10
C
3.如图所示,同一个鸡蛋先后放入甲、乙两杯盐水中,鸡蛋在甲杯处于漂浮状态,所受浮力为F甲,在乙杯处于悬浮状态,所受浮力为F乙,以下判断正确的是( )
A.F甲B.F甲>F乙
C.向甲杯中加入盐,鸡蛋会下沉
D.向乙杯中加入水,鸡蛋会下沉
D
4.如图所示,两只相同的气球,分别充入氦气和空气,充气后体积相
同,放飞气球时只有充入氦气的气球升上空中。若它们在空气中受到的浮力分别为F氦和F空,则下列说法正确的是( )
A.F氦>F空
B.F氦=F空
C.F氦D.条件不足,无法比较
B
5.(教材图片改编)如图所示将一个新鲜的鸡蛋分别浸入水和浓盐水中,静止后甲图鸡蛋沉底,乙图鸡蛋悬浮,则鸡蛋在两液体中的浮力关系是F甲　 　F乙,若鸡蛋的质量为50 g,g取10 N/kg,则鸡蛋在图乙中所受到的浮力为　 　N。
<
0.5
6.(2024贵州)泡茶时可以欣赏到茶叶在水中浮沉“起舞”。如图所示,冲泡茶叶时,部分茶叶表面附着气泡使其排开水的体积增大,由于浮力大于重力而　 　;茶叶充分吸水后由于其密度　 　水的密度而下沉。
上浮
大于
7.凯里酸汤有着浓厚的文化底蕴,贵州人喜食酸汤饺子。饺子在汤中煮一会儿会浮上来,这是因为饺子受热膨胀,体积　 　,浮力　 　.
(前两空均选填“增大”“减小”或“不变”),重力　 　(选填“大于”“小于”或“等于”)浮力。
8.用手将一重为5 N的物体全部压入水中,物体排开的水重为8 N,此时物体受到的浮力为　 　N,放手后物体将　 　(选填“上浮”
“悬浮”或“下沉”),待物体静止时所受浮力为　 　N。
增大
增大
小于
8
上浮
5
中档题
9.(物理学与日常生活)孝道是中华民族传统文化之一,周末,小明帮妈妈洗菜做饭时发现,放在盆中的茄子浮在水面如图甲所示,而西红柿沉在盆底如图乙所示,她用所学的物理知识对此现象作出一些分
析,其中正确的是( )
A.茄子受到的浮力大于它受到的重力
B.西红柿排开水的重力等于自身的重力
C.茄子的密度小于西红柿的密度
D.西红柿受到的支持力和它对盆底的压力是一对平衡力
C
10.a、b两种物质的质量和体积关系图像如图所示,分别用a、b两种物质制成体积相等的甲、乙两实心物体,浸没在水中。放手稳定后
( )
A.甲漂浮,甲受浮力大
B.乙漂浮,乙受浮力大
C.甲漂浮,乙受浮力大
D.乙漂浮,甲受浮力大
D
11.(2024遵义期末)(多选)如图是某科技小组制作的浮力秤。圆柱形小筒底面积为50 cm2,高为20 cm,秤盘中不放物体时,小筒浸入水中的深度为9 cm,在小筒上与水面相平位置标记为零刻度线。再向上画出刻度线,标上对应质量值,浮力秤就做好了(ρ水取1.0×103 kg/m3)。则下列说法正确的是( )
A.称量过程中小筒处于漂浮状态
B.该浮力秤的量程是0～1 000 g
C.小筒越粗浮力秤的测量结果越精确
D.将水更换为密度更大的液体其量程增大
AD
12.一个苹果的质量为140 g、体积为180 cm3,用手将其浸没在水中,此时受到的浮力为　 　N;松手后苹果将　 　(选填“上浮”“下沉”或“悬浮”),苹果静止后,浸入水中的体积为　 　cm3(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)。
1.8
上浮
140
13.福泉梨是黔南福泉市特产,皮薄肉厚,汁多渣少,深受人们喜欢,小滨在物理课上体验“物体的浮沉”时,将一个体积为200 cm3、质量为160 g的福泉梨,浸没在水中后放手,(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取
10 N/kg)请思考下列问题:
(1)请用两种方法判断放手后梨子的浮沉状态。
②梨子浸没在水中,
V排=V=200 cm3=2×10-4 m3,
放手前梨子受到的浮力
F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2×10-4 m3=2 N。
梨子的重力
G=mg=0.16 kg×10 N/kg=1.6 N,
因为F浮>G,所以,放手后该梨子上浮,最终静止时漂浮在水面上。
答案:(1)见解析
(2)放手后梨子最终静止时,受到的浮力多大
解析:(2)梨子最终静止时漂浮在水面上,则梨子所受浮力F浮′=G=
1.6 N。
答案:(2)1.6 N
素养题
14.某冰块中有一小金属块,冰和金属块的总质量是61 g,将它们放在盛有水的圆柱形容器中,恰好悬浮于水中(如图甲所示)。当冰全部熔化后,容器里的水面下降了 0.6 cm(如图乙所示)。容器的底面积为 10 cm2,冰块中冰的体积是　 　cm3,金属块的质量是　 　g。金属块的密度是　 　kg/m3。已知冰的密度ρ冰=0.9×103 kg/m3。
60
7
7×103(共23张PPT)
第2课时　物体浮沉条件的应用
物体浮沉条件的应用
1.轮船
(1)原理:采用“空心法”,增大轮船排开水的体积,从而增大轮船受到的　 　。
(2)排水量:轮船装满货物时排开水的质量,m排=m船+m货。
2.潜水艇
(1)原理:通过改变自身　 　,实现上浮和下潜。
知识清单
重力
浮力
(2)浸没在水中的潜水艇体积不变,所受浮力始终不变。如图所示,若要下潜,要向水舱中注水,使G　 　F浮;若要上浮,可将水舱中的水排出一部分,使G　 　F浮。
>
<
3.气球和飞艇
原理:气球和飞艇是靠充入、排出密度　 　空气的气体来实现升降。
4.密度计
原理:利用漂浮原理,G密度计=F浮=ρ液gV排,即ρ液大,V排就小,密度计露出液面的部分就长。
小于
深度理解
1.船身沉浮的记忆口诀:轮船由江到海游,浮力排水量不变,液体密度变大了,船身就要向上浮。
2.排水量是轮船按设计要求,满载货物时排开水的质量。
3.潜水艇出水或入水(V排改变)时,受到的浮力改变,若在水面下继续下潜或水平行驶(V排不变),则所受浮力不变;在潜行状态时,潜水艇从江水驶入海水中,受到的浮力变大。
【典例分析】
[例]在铅笔的下端粘上一块橡皮泥制成简易的液体密度计,将其分别放入盛有甲、乙两种液体的烧杯中处于静止状态,如图所示,若密度计在甲、乙液体中受到的浮力分别是F甲、F乙,甲、乙两种液体的密度分别为ρ甲、ρ乙。则( )
A.F甲F乙
C.ρ甲>ρ乙 D.ρ甲<ρ乙
D
基础题
1.如图所示为我国参加演习的“辽宁舰”,当战斗机从军舰上起飞后
( )
A.舰体略上浮,受到的浮力不变
B.舰体略上浮,受到的浮力变小
C.舰体略下沉,受到的浮力不变
D.舰体略下沉,受到的浮力变大
B
2.(2024泸州)中国长征18号核潜艇引领中国核潜艇新高度。在进行战备训练时,下列对该潜艇的说法中正确的是( )
A.通过改变排开水的体积来实现上浮与下沉
B.在水面下匀速下潜过程中,受到的浮力增大
C.从长江潜行进入东海时,需要往水舱内注水
D.从长江潜行进入东海时,受到的浮力会变小
C
3.(教材素材改编)如图所示,600多年前,我国明代航海家郑和开始了下西洋的壮举。郑和使用的名为“宝船”的大帆船从长江驶入海洋
时,船所受到的浮力　 　;进一步分析,船体排开水的体积　 　。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
不变
变小
4.如图所示是同一艘潜水艇在水中上浮和下潜的情景,其中　 　图的潜水艇正在水中上浮。这两种情景中,潜水艇所受的浮力分别为F甲、F乙,则F甲　 　(选填“>”“=”或“<”)F乙。
甲
=
5.(教材图片改编)如图所示,某次表演用的热气球大小基本不变。表演时在热气球下方开口处燃烧液化气,使热气球内部气体温度升高,密度　 　,热气球总重力　 　,所受的浮力　 　;(前三空均选填“变大”“变小”或“不变”)热气球加速上升过程中,受到的浮力　 　(选填“大于”“等于”或“小于”)其重力。
变小
变小
不变
大于
6.(2024贵阳花溪区二模)094A型战略核潜艇是我国自主研发目前国内最先进的核潜艇,如图所示,核潜艇通过改变　 　大小来实现上浮和下沉,浸没在水中的核潜艇上浮(未露出水面)时,所受浮力会　 　(选填“变大”“不变”或“变小”)。
自身重力
不变
中档题
7.如图所示,下列说法中不正确的是( )
A.图甲中橡皮泥船采用空心的办法来增加载货量
B.图乙潜水艇在海中悬浮和漂浮时所受的浮力相等
C.图丙盐水选种时,沉入水底的良种浮力小于重力,浮在水面的次种浮力等于重力
D.图丁加热孔明灯内空气,内部空气密度比外部空气密度小到一定程度,孔明灯上升
B
8.(物理学与工程实践)宋朝的怀丙利用浮船打捞铁牛,展现了我国古人的智慧。如图为打捞过程示意图,先将陷在河底的铁牛和装满泥沙的船用绳索系在一起,再把船上的泥沙铲走,铁牛就被拉起,然后把船划到岸边,解开绳索卸下铁牛,就可将铁牛拖上岸。船在图中甲、乙、丙三个位置,所受浮力为F甲、F乙、F丙,下列判断正确的是( )
A.F甲=F乙=F丙 B.F甲>F乙>F丙
C.F甲=F乙>F丙 D.F甲B
9.(2024铜仁万山区一模)(多选)如图所示,水母的伞状体内有一种特别的腺,可以发出一氧化碳,使伞状体膨胀,通过控制伞状体的体积大小,水母实现了在水中上浮和下潜的自由。忽略产生一氧化碳的质
量,下列说法正确的是( )
A.伞体缩小时,受到浮力会变大
B.悬浮的水母,产生一氧化碳时会上浮
C.逐渐下沉的水母,所受水的压强逐渐增大
D.水母实现浮沉自由的原理与潜水艇的一致
BC
10.(物理学与社会发展)2024年3月28日,“探索一号”科考船搭载着“奋斗者”号全海深载人潜水器完成了爪哇海沟下潜任务。不考虑海水密度变化,当潜水器在水下加速下潜过程中,所受的压强　 　,浮力　 　,(以上两空均选填“变大”“变小”或“不变”)此时重力　 　(选填“大于”“小于”或“等于”)浮力。
变大
不变
大于
11.如图所示,我国自主研制的“奋斗者”号载人潜水器已成功坐底马里亚纳海沟并开展科考工作。万米深渊所产生的压强可将钢板压成一张纸,然而携带先进装备的“奋斗者”号却毫不畏惧。先进的钛合金材料让它能承受巨大的压强;压载铁能使它轻松实现浮与沉……
请回答下列问题:
(1)若潜水器悬停在海底104 m的深度,所承受海水的压强是多少
(2)潜水器依靠其底部装配质量较大的压载铁下沉至海底,其下沉的原因是什么
解析:(1)潜水器悬停在海底104 m的深度受到的压强
p=ρ海水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×104 m=1×108 Pa。
答案:(1)1×108 Pa　(2)见解析
(2)潜水器下沉时需要浮力小于重力,潜水器依靠其底部装配质量较大的压载铁,增大重力,当重力大于浮力,潜水器就下沉。
(3)为保证潜水器在海中顺利实现浮与沉,需要准确计算压载铁的质量。假设潜水器自身质量为32 t,体积为36 m3,海水密度取1.0×
103 kg/m3,g取10 N/kg,为使潜水器下沉,所用装配压载铁质量不能低于多少千克 (不计液体阻力)
解析:(3)潜水器的重力G=mg=32×103 kg×10 N/kg=3.2×105 N,
潜水器浸没在水中受到浮力为
F浮=ρ海水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×36 m3=3.6×105 N,
则为使潜水器下沉,所装配压载铁的重力至少为
G′=F浮-G=3.6×105 N-3.2×105 N=4×104 N,
答案:(3)4 000 kg
素养题
12.(2023贵州改编)半潜船是专门从事运输舰船、石油钻井平台等大型设备的海运船舶。我国最大的半潜船“新光华”号,装载货物前,海水进入船内的压载水舱,甲板逐渐下潜至海面以下,但船楼建筑仍露出海面;把货物拖拽至甲板上方时,从压载水舱向外排出海水,半潜船逐渐上浮并托起货物直至甲板浮出海面一定高度,这样就完成了货物装载。请回答以下问题:
(1)半潜船装载货物时处于哪种浮沉情况
答案:(1)由题意知,当半潜船装载货物时,船楼建筑仍露出海面,根据物体的浮沉状态可知,半潜船装载货物时处于漂浮状态。
(2)若装载质量更大的货物,在保持甲板浮出海面高度相同的情况下,需要从压载水舱排出更多海水,请用浮力知识解释从压载水舱多排海水的原因。
答案:(2)甲板浮出海面高度相同,即排开海水体积不变,根据阿基米德原理可知,半潜船所受浮力不变。又因半潜船漂浮,浮力等于重力,所以半潜船和货物的总重力不变。因此装载质量更大的货物时,需要从压载水舱排出更多海水,以保持半潜船和货物的总重力不变。

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