资源简介

(共42张PPT)
第十章 浮力
第三节 物体的浮沉条件及应用
素养目标
1
新课讲解
3
课程导入
2
经典例题
4
总结归纳
5
课堂练习
6
目录
物理观念
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
科学思维
结合阿基米德原理推导浮沉条件，建立密度比较与力学平衡的联系
素养目标
科学探究
验证浮沉条件 ：通过改变物体密度（如包裹不同材料的物体）或液体密度（盐水与清水对比），观察浮沉现象
科学态度与责任
结合船舶运输、潜水艇军事应用等实例，理解浮沉条件对工程技术发展的推动作用
讨论热气球升空的环境影响因素（如温度与空气密度），认识科技与自然的互动关系
素养目标
课程导入
浸没在液体中的物体都会受到浮力的作用，但是有的物体上浮，有的物体下沉，有的物体还会悬浮在液体中。这是为什么？
一、物体的浮沉条件
浸没在液体中的物体受到两个力：竖直向下的重力和竖直向上的浮力。根据物体所受浮力与重力大小关系的不同，由静止释放的物体，其浮沉存在三种情况。
F浮
G
上浮
F浮
G
悬浮
F浮
G
下沉
F浮 > G
F浮 = G
F浮 < G
上浮
F浮 ＞ G
G = m物g = ρ物V物g
F浮 = G排 = m排g = ρ液V排g
ρ液V排g ＞ ρ物V物g
ρ液 ＞ ρ物
物体浸没 V排 = V物
浸没在液体中的物体，如果它的密度小于液体的密度，物体上浮
F浮
G
上浮
悬浮
F浮 = G
G = m物g = ρ物V物g
F浮 = G排 = m排g = ρ液V排g
ρ液V排g = ρ物V物g
ρ液 = ρ物
物体浸没 V排 = V物
浸没在液体中的物体，如果它的密度等于液体的密度，物体悬浮
F浮
G
悬浮
下沉
F浮 < G
G = m物g = ρ物V物g
F浮 = G排 = m排g = ρ液V排g
ρ液V排g < ρ物V物g
ρ液 < ρ物
物体浸没 V排 = V物
浸没在液体中的物体，如果它的密度大于液体的密度，物体下沉
F浮
G
下沉
浸没在液体中的物体由静止释放，如果它的密度小于液体的密度，物体将上浮；如果它的密度等于液体的密度，物体可以悬浮在液体内；如果它的密度大于液体的密度，物体将下沉。
人们正是根据这个道理，在用盐水选种时，清除掉漂浮的不饱满的种子，保留下沉的饱满种子。
将新鲜的鸡蛋分别浸没在盛有水和盐水的容器中，观察鸡蛋在容器中的位置
学以致用
盐水刚好可以让一颗生鸡蛋能漂起来
配制一定比例的盐水
不饱满的种子漂浮，饱满的种子沉底
盐水选种
小明煮咸鸭蛋时发现煮熟后的咸鸭蛋有的沉在水底、有的浮在水面（如图所示），则甲、乙两个咸鸭蛋的密度( )
A.
B.
C.
D.无法判断
C
经典例题
答案：C
解析：由题图知甲漂浮，乙沉在水底，沉在水底的咸鸭蛋密度大于水的密度，浮在水面上的咸鸭蛋密度小于水的密度，故甲的密度小于乙的密度，即 。故选C。
在传统农耕文化中，劳动人民一般采用“盐水选种”的方法挑选种子，下列说法正确的是( )
A.种子上浮过程中盐水对种子的压强变大
B.漂浮的种子受到的浮力大于自身重力
C.下沉的种子密度比盐水的密度大
D.沉底的种子只受到重力和支持力
C
经典例题
答案C
解析：种子在上浮过程中所处的深度不断变小，由 可知，种子受到的液体压强也在不断变小，故A错；根据物体浮沉条件可知，漂浮的种子受到的浮力大小等于其自身的重力，故B错；根据物体浮沉条件可知，下沉的种子密度比盐水的密度大，故C对；由物体的浮沉条件可知，沉底的种子受到的重力大小大于浮力，所以沉底的种子除了受重力和浮力的作用，还受到容器底对其的支持力，故D错
二、浮力的应用
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为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
轮船是用钢铁制造的，钢铁的密度远大于水，怎样用沉重的钢铁制成可以承载很多货物的船呢？
轮船
橡皮泥的密度比水大
根据阿基米德原理
试一试怎样把橡皮泥做成一条小船，使它能漂浮在水面，并能承载重物
轮船
①轮船的漂浮原理
把轮船做成“空心”体后放在水里，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
m排= m船+ m物
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。
因为轮船漂浮，所以浮力与轮船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物船 =G排水 m物船 =m排水
即轮船总的质量等于排开水的质量。
③推导：轮船总的质量等于排开水的质量
潜水艇
潜水艇的沉浮靠改变自身重力实现的。
只要潜水艇浸没在水里，所受浮力基本不变，所以只能靠改变自身重力实现浮沉的。
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。
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。
潜水艇的浮沉原理
潜入水中
若G＞F浮，则下潜
若G＜F浮，则上浮
气球和飞艇
气球升空原理：
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。
气球和飞艇
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。
密度计
如图是一种密度计，它可以漂浮在不同液体中测量液体的密度，在酿酒、石油、化工以及农业选种等方面有广泛应用。这种密度计通常中间有一个体积较大的玻璃泡。密度计下方装着金属颗粒作为配重，使密度计漂浮时能保持竖直姿态。密度计上方为细玻璃管，它的内部标有刻度，测量时可以根据液面所处的位置直接读出液体的密度值。
如图所示，潜水艇悬浮在水中，下列说法错误的是( )
A.潜水艇是靠改变浮力来实现浮沉的
B.潜水艇悬浮时，其所受浮力等于自身重力
C.要使潜水艇下沉，应向水舱内充水
D.要使潜水艇上浮，应把水舱内的水向外排出
A
经典例题
答案：A
解析：潜水艇是靠改变自身的重力来实现上浮或下潜的，故A错误，符合题意；当潜水艇处于悬浮状态时，其所受浮力等于自身重力，故B正确，不符合题意；原来潜水艇悬浮，所受浮力等于重力，要使潜水艇下沉，则应使重力大于其所受的浮力，由于潜水艇所受浮力不变，故应向水舱内充水以增大重力，故C正确，不符合题意；要使潜水艇上浮，则应使重力小于其所受浮力，由于潜水艇所受浮力不变，故应把水舱中的水排出一部分，以减小重力，故D正确，不符合题意。
2022年5月21日凌晨，我国自主研制的“极目一号”II型浮空艇（如图）以30m/min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( )
A.它和飞机升空的原理相同
B.所受空气浮力逐渐增大
C.所受空气浮力小于重力
D.所受大气压强逐渐减小
D
经典例题
答案：D
解析：A.飞艇利用浮力升空，飞机升空是利用流体压强与流速的关系，故A不符合题意；
B.正在升空的浮空艇，距离地球表面的高度越高，空气密度越小，由可知所受空气浮力逐渐减小，故B错误；
C.浮空艇上浮，由浮沉条件知其浮力大于重力，故C错误；
D.正在升空的浮空艇，距离地球表面的高度逐渐升高，所受大气压强逐渐减小，故D正确。
故选D。
物体的浮沉条件及应用
浮沉条件
应用
上浮
悬浮
下沉
轮船
潜水艇
气球、飞艇
密度计
F浮 > G，ρ液 > ρ物
F浮 = G，ρ液 = ρ物
F浮 < G，ρ液 < ρ物
原理：利用空心的方法增大浮力
排水量：m排 = m船 + m货
原理：通过改变自身重力，实现浮沉
原理：充入或排出密度较小的气体实现升降
原理：F浮 = G排 = G 。用于测量液体密度
课堂练习
1.如图所示，将一个空心铁球浸没水中，放手后铁球恰好悬浮，若沿虚线方向将铁球切成大小不等的两块，则( )
A.大块的将下沉，小块的将上浮
B.大块的将上浮，小块的将下沉
C.两块都将上浮
D.两块都将下沉
B
1.答案：B
解析：空心铁球悬浮在水中，说明物体的密度与水的密度相同，将它沿图示虚线切为大小不等的两块后，小块为实心，故小块密度大于水的密度，大块仍为空心，密度小于水的密度，所以大块将上浮，小块将下沉。故选：B。
2.妈妈生日那天，小梦给妈妈煮饺子时发现，当把饺子放入沸腾的水中后，饺子先下沉到锅底，过了一会儿又上浮，最终漂浮在水面上。下列分析正确的是（不考虑饺子的吸水性）( )
A.饺子在下沉的过程中，受到水的压强不变
B.饺子上浮过程中，受到的浮力小于它所受的重力
C.饺子上浮过程中，受到的浮力等于它排开的水所受的重力
D.饺子在水面漂浮时，受到的浮力大于它所受的重力
C
2.答案：C
解析：饺子下沉的过程中，饺子在水中的深度h变大，由 可知，所受水的压强变大，A错误；根据物体的浮沉条件可知，饺子上浮过程中，受到的浮力大于它所受的重力，B错误；饺子上浮过程中，由 可知，受到的浮力等于它排开的水所受的重力，C正确；饺子在水面漂浮时，根据物体的浮沉条件可知，浮力等于重力，D错误。
3.物理课上，老师将整个橙子放入水中，橙子漂浮在水面上，如图甲。将橙子切成大、小两块，再次投入水中，发现大块仍漂浮，小块缓慢沉入水底，如图乙。下列说法正确的是( )
A.整个橙子的密度等于水的密度
B.大块橙子受到的浮力大于其重力
C.小块橙子缓慢沉入水底的过程中受到的浮力逐渐变小
D.两块橙子受到的浮力之和不可能大于整个橙子受到的浮力
D
3.答案：D
解析：A（×）整个橙子漂浮在水面上，则整个橙子的密度小于水的密度。
B（×）大块橙子放入水中仍漂浮，则大块橙子受到的浮力等于其重力。
C（×）小块橙子缓慢沉入水底的过程中，水的密度不变，排开水的体积先增大后不变，根据 可知，它受到的浮力先增大后不变。
D（√）大块橙子受到的浮力等于其重力，小块橙子受到的浮力小于其重力，而整个橙子的重力不变，故两块橙子所受的浮力之和小于整个橙子的重力，因为整个橙子在水中漂浮，浮力等于重力，所以两块橙子所受的浮力之和小于整个橙子受到的浮力。
4.如图所示，体积相同的甲、乙、丙三个物体浸没在水中。甲上浮、乙悬浮、丙下沉，在甲露出水面之前，关于它们所受浮力的说法正确的是( )
A.甲受到的浮力大
B.乙受到的浮力大
C.丙受到的浮力大
D.甲、乙、丙受到的浮力一样大
D
4.答案：D
解析：本题易错之处是误认为上浮的物体受到的浮力大，下沉的物体受到的浮力小。因为甲、乙、丙三个物体浸没在水中，且 ，根据 可知， 。故选D。
5.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，甲所受浮力大
B.乙漂浮，乙所受浮力大
C.甲漂浮，乙所受浮力大
D.乙漂浮，甲所受浮力大
D
谢谢

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