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(共49张PPT)
第4节 水的浮力
(第3课时)
浙教版八年级科学上册
第四章 水与人类
学习目录
物体浮沉的条件
1
浮力的应用
2
学习目标
科学观念
科学思维
了解物体在液体中浮沉的条件，建立物体浮沉由浮力与重力大小关系决定的科学观念；
能通过分析鸡蛋在不同浓度盐水中悬浮或上浮的现象，推导浮力与重力的关系，强化逻辑推理的科学思维
实践探索
通过实验探究鸡蛋在盐水中浮沉状态的变化，观察并记录浮力与重力的动态平衡过程，总结控制变量法的操作要点；
态度责任
通过实验验证不同液体中物体的浮沉结果，尊重客观数据，避免主观臆断，培养实事求是的科学态度
课堂导入
如图4.4-10所示的实验：将一颗鸡蛋放在盛有水的烧杯里，鸡蛋将沉入杯底。当把食盐逐渐溶解在水中后，鸡蛋将会悬浮在盐水中。继续溶解食盐，鸡蛋就会上浮到液面。为什么鸡蛋在含盐量不同的液体中会出现不同的浮沉状态呢
PART 01
物体浮沉的条件
新知讲解
浸没在液体中的物体都会受到液体的浮力，有的物体要上浮，有的物体却下沉。物体在液体中的浮沉是由什么条件决定的
一、物体浮沉的条件
一、物体浮沉的条件
浸没在液体中的鸡蛋，受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力。根据鸡蛋所受浮力与重力的大小关系，鸡蛋的浮沉存在三种情况。图4.4-11是鸡蛋所处三种情况下的受力示意图。
1.物体常见的浮沉现象
一、物体浮沉的条件
上浮和下沉都是不稳定的状态，上浮的物体最终会浮出液面，而 处于漂浮状态；悬浮的物体可以静止在液体中的任何位置；下沉的物体最终则会沉到底部处于静止状态。
2.物体的浮沉条件
(1)物体在液体中的浮与沉取决于浮力与重力的大小关系
一、物体浮沉的条件
状态 物体浸没在液体中 物体部分浸在液体中
上浮 悬浮 下沉 漂浮
条件 F浮>G F浮=G F浮示意图
浸没在水中的实心物体，能否根据其密度与水密度的比较，来判断该物体的浮沉 如何判断
(2)密度与物体的浮沉
对于浸没在液体中密度均匀的实心物体，判断其在液体中的浮沉情况时，可将此较其所受浮力与重力的大小关系转化为比较其密度与液体密度的大小关系。
一、物体浮沉的条件
注 意 用物质密度的关系去判断物体的浮沉情况适用于物体是实心的情形。
3.对物体浮沉条件的理解
物体在液体中的浮沉不取决于受到浮力的大小，而是取决于物体 所受的浮力和重力的大小关系。
( 1 ) 当F浮>G时，物体在液体中向上运动 — — 上浮。随着物体不 断上升，物体将有一部分露出液面，物体所受的浮力也随之减小， 一 直减小到F浮=G 时，物体就不再上浮并处于漂浮状态。由此可 知，物体上浮是由不平衡状态演变为平衡状态的过程。
( 2 ) 当F浮一、物体浮沉的条件
实心物体的浮沉条件分析汇总
一、物体浮沉的条件
浮沉状态 上浮 下沉 悬浮 漂浮 沉底
图示
条件 F浮>G F浮密度关系 P液>P物 P液P物 P液体积关系 V排液=V物 (露出水面前) V排液=V物 V排液=V物 V排液运动状态 受非平衡力作用，处于动态(运动状态不断改变) 可停留在液体的任何深度处 “上浮”过程的最终状态 “下沉”过程的最终状态
受平衡力作用，处于静止状态 悬浮与漂浮的异同
一、物体浮沉的条件
悬浮 漂浮
不同点 在液体中的位置 静止在液体内部任何位置 静止在液面
体积关系 V排液=V物 V排液密度关系 P液=P物 P液>P物
相同点 F浮=G 浸没在液体中的物体，如果它的密度大于液体密度，物体下沉；如果它的密度小于液体密度，物体上浮；如果它的密度等于液体密度，物体悬浮在液体中。根据这个原理，农业上利用盐水选种，清除漂浮种子，选出下沉饱满的种子。
一、物体浮沉的条件
如图 4.4-12 所示，某同学在一杯密度为1.03 ×103kg/m3 的橙汁饮料中，加入柠檬片、奇异果块等水果。柠檬片、奇异果块大小、质量如表 4.4-2。当柠檬片、奇异果块静止时分别处于橙汁饮料中的哪个位置？此时柠檬片、奇异果块所受的浮力各为多大？
课堂练习
一、物体浮沉的条件
你见过煮汤圆或饺子的情境吗 当汤圆或饺子刚放入水中时，会沉入锅底；而当汤圆或饺子煮熟时，则会浮出水面，如图4.4-13所示。这是为什么
一、物体浮沉的条件
PART 02
浮力的应用
新知讲解
1.增大和减小浮力的方法
由阿基米德原理 F浮=G排液=ρ液gV排液可知，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的体积两方面改变浮力。
二、浮力的应用
物体浮沉条件不但可以用来解释许多生活现象，而且在生产、生活和科研上也有重要的应用。
人类很早就制造出木船，而现代轮船通常用钢铁制造。钢铁的密度远大于水的密度，用钢铁制造的轮船为什么能够漂浮在水面上呢
二、浮力的应用
如图4.4-13所示，如果把一块铁块放在水面，它将会沉入水底。如果将这块铁块铸成碗状，虽然它所受的重力没有改变，但是把它放在水面，它排开水的体积比块状时大得多，受到水的浮力就较大。当它浸入一定深度时，受到的浮力等于它所受的重力，它就会就漂浮在水面上。轮船就是根据这个原理制造的。
二、浮力的应用
轮船的大小常用排水量来表示，所谓排水量就是轮船装满货物时排开水的质量。例如，一艘轮船的排水量为1.8×104t,表示此船满载时，货物和船身质量之和为1.8×104t。
将货物装上船，船的总质量增加了，浮力也增大，船在水中下沉到更低的位置。一艘满载的货船比空载的货船在水中的吃水要深得多。
二、浮力的应用
轮船
二、浮力的应用
原理:采用空心的办法,增大排开水的体积，增大轮船受到的浮力
特点:轮船航行时处于漂浮状态， 只要轮船的重力不变，无论 轮船是在海里还是在河里，它受到的浮力都不变，只是海水、河水密度不同， 轮船的吃水线不同因为海水密度较大，根据阿基米德原理F浮=P液gV排液可知，轮船在海里航行时浸在水下的体积较小)
轮船
二、浮力的应用
应用解读
浮沉状态 始终漂浮
满足条件 物体的漂浮条件:F浮=G
排水量 满载时排开水的质量：m排=m船+m货
载货量 满载时货物的质量：m货=m排-m船
一艘轮船从江河驶入大海，受到的浮力如何变化 排开水的体积如何变化
一艘轮船从江河驶入大海后，始终处于漂浮状态，故F 浮=G,因为轮船所受的重力不变，所以它受到的浮力没有变化。但由于海水的密度 大于江河中水的密度，所以轮船从江河驶入大海后，排开水的体积减小。
如图4.4-15所示为浮子式密度计，利用它可以直接测出液体的密度。测量时，让密度计漂浮在液面上。液体的密度不同，密度计排开液体的体积就不同，液面对应密度计的位置也就不同。根据液面对应密度计上的刻度可以直接读出被测液体的密度。
二、浮力的应用
密度计
二、浮力的应用
原理:二力平衡原理和阿基米德原理。密度计在任何液体中都处于漂浮状态，所受的浮力等于其重力。
特点:密度计的上部标有刻度，形状特殊的玻璃 管下部的玻璃泡内封装着金属颗粒，使密 度计能够直立在液体中。根据阿基米德原理F浮=G排液=P液gV排液可知，P液越大，V排液越小，密度计露出液面的 体积越大。所以，密度计上的刻度数值是上面小，下面大，且刻度之间的间隔是不均 匀的，上疏下密
应用解读：可直接测量液体的密度，密度计 上的数值表示待测液体的密度是水密度的倍数，如“1.6”表示 该液体密度是1.6×103kg/m3
潜艇是海军的主要舰种之一，它既能在水面航行，又能潜入水下某一深度进行工作。你知道潜艇在水中是怎样实现上浮和下沉的吗
二、浮力的应用
1.如图4.4-16所示，玻璃球的顶部和底部各有一个小孔，顶部小孔通过橡皮管与针筒相连。开始时球内装满水，沉入水下。
2.将针筒的活塞向内推，使玻璃球内的水从底部小孔压出，观察玻璃球的运动状况。
3.将针筒的活塞向外拉，使水从底部小孔进入玻璃球内，观察玻璃球的运动状况。
潜艇的两侧有水舱，当水舱充满水时，潜艇受到的重力大于浮力，潜艇就会下沉。当用压缩空气将水舱里的水排出一部分，潜艇受到的重力小于浮力时，潜艇就会上浮，如图4.4-17所示。当水舱里留有适量的水，潜艇受到的重力等于浮力时，潜艇就能够停留在水下某一深度的地方。
潜艇的两侧有水舱，当水舱充满水时，潜艇受到的重力大于浮力，潜艇就会下沉。当用压缩空气将水舱里的水排出一部分，潜艇受到的重力小于浮力时，潜艇就会上浮，如图4.4-17所示。当水舱里留有适量的水，潜艇受到的重力等于浮力时，潜艇就能够停留在水下某一深度的地方。
二、浮力的应用
空间站环绕地球运行时，内部所产生的效果，像水中的鱼一样，使航天员能够悬浮在太空中。这样的空间环境使得航天员在太空行走时身体变得难以控制，空间知觉也会紊乱。为了使航天员能够适应太空的特殊环境，人们设计了在大型水池中对航天员进行太空行走模拟训练的方法，如图4.4-18所示。为了保证航天员在水中处于悬浮状态，应使航天员自身及所携带的装备受到的浮力与总重力相等。
二、浮力的应用
悬浮的鱼
鱼可以一动不动地悬浮在水中，直到感兴趣的食物出现，才立刻摆动尾巴紧跟而上。鱼的脊柱下有一个壁很薄的囊，叫作鱼鳔。鱼鳔中有从其血液里获取的氧气和氮气。鱼通过调整鱼鳔的体积，改变自己的总体积，从而改变所受的浮力。鱼的上浮或下沉也是通过调整自身鱼鳔的体积来完成的。
空气中的物体同样会受到空气的浮力。如果气球中所充人的气体密度比空气小，那么气球受到空气的浮力大于自身的重力，气球就会在空中上升。喜庆节日放飞的气球、携带气象仪器的高空探测气球，一般充有氦气。热气球内充有被燃烧器加热后的热空气，由于空气受热膨胀，密度减小，通过调节加热空气可以控制热气球的上升或下降。
二、浮力的应用
为了能控制飞行物的飞行状态和使之具有推进的动力，人们制造了飞艇。飞艇有巨大的流线型艇体，艇体的气囊内充入氦气，艇体下面安装了可供人员乘坐和装载货物的吊舱，艇体上还安装了稳定控制作用的尾面和推进装置。汽艇造价低廉、消耗燃料少，可被用于交通、运输、娱乐、赈灾、拍摄、气象观察、大气科学实验等。
二、浮力的应用
PART 03
课堂总结
课堂总结
物体浮沉的条件
PART 03
练习与应用
如图，水平桌面上放着一杯水，将橘子放入水中，漂浮在水面上，取出后剥皮再将橘子皮和剥了皮后的橘子放入水中，发现橘子皮漂浮在水中，剥了皮后的橘子沉到杯底。下列分析错误的是（　　）
A．橘子皮所受的浮力等于其所受的重力
B．橘子的密度小于水的密度
C．剥了皮的橘子的密度大于水的密度
D．橘子所受浮力小于剥了皮的橘子所受浮力
练习与应用
【答案】D
【解答】A．橘子皮漂浮在水面上，根据漂浮的条件知，所受的浮力等于其所受的重力，故A正确；
B．橘子漂浮在水面上，根据漂浮的条件知，物体的密度小于液体，所以橘子的密度小于水的密度，故B正确；
C．剥了皮的橘子沉入水底，所以剥了皮的橘子的密度大于水的密度，故C正确；D．橘子漂浮，受到的浮力等于重力；剥了皮的橘子沉底，受到的浮力小于重力，且橘子的重力比剥了皮的橘子的重力大，故橘子所受浮力大于剥了皮的橘子所受浮力，故D错误。故选：D。
我国研制的水下滑翔机“海燕-X”，将世界深海下潜最大深度“刷新”到了10619米。如图所示是水下滑翔机的模型，机身上搭载的油囊可在油泵的控制下进行收缩或膨胀。当油囊收缩时滑翔机下潜，当油囊膨胀时滑翔机上浮。下列说法正确的是（　　）
A．滑翔机是通过改变自身重力来实现浮沉的
B．油囊收缩过程中滑翔机所受的浮力逐渐减小
C．油囊膨胀时滑翔机所受的浮力小于滑翔机的重力
D．滑翔机下潜时排开水的重力大于上浮时排开水的重力
练习与应用
练习与应用
【答案】B
【解答】A、机身上搭载的油囊可在油泵的控制下进行收缩或膨胀，则油馕排开的水的体积不同，受到的浮力不同，所以能实现浮沉，故A错误；
B、油囊收缩时，排开的水的体积变小，水的密度不变，根据阿基米德原理可知，滑翔机受到的浮力减小，故B正确；
C、油囊膨胀时，滑翔机会上浮，根据物体的浮沉条件可知，滑翔机所受的浮力大于滑翔机的重力，故C错误；
D、滑翔机本身的重力不变，上浮时滑翔机排开水的重力大于滑翔机的重力，下潜时排开水的重力小于滑翔机的重力，所以上浮时滑翔机排开水的重力大于下潜时排开水的重力，故D错误。
故选：B。
小金取两块相同的实心橡皮泥，将一块橡皮泥放入水中如A，发现沉底。将另一块橡皮泥捏成碗状如B，放在水面上，发现可以漂浮在水面上，下列说法不正确的是（　　）
A．橡皮泥A的密度大于水的密度
B．橡皮泥B所受浮力等于自身重力
C．橡皮泥B排开水的体积大于橡皮泥A的体积
D．橡皮泥B排开水的质量大于橡皮泥A的质量
练习与应用
练习与应用
【答案】D
【解答】A、橡皮泥A放入水中沉底，根据物体的浮沉条件可知，橡皮泥A的密度大于水的密度，故A正确；
B、橡皮泥B做成碗状后漂浮在水中，根据物体的浮沉条件可知，橡皮泥B所受浮力等于自身的重力，故B正确；
C、由于橡皮泥A放入水中沉底，根据物体的浮沉条件可知，橡皮泥A受到的浮力小于自身的重力，而橡皮泥B所受浮力等于自身的重力，根据题意可知，橡皮泥A、B重力相同，所以橡皮泥B受到的浮力大于橡皮泥A受到的浮力，根据阿基米德原理可知，橡皮泥B排开水的重力大于橡皮泥A排开水的重力，根据G=mg可知，橡皮泥B排开水的质量大于橡皮泥A排开水的质量，根据密度公式可知，橡皮泥B排开水的体积大于橡皮泥A的体积，故C正确；
D、根据题意可知，橡皮泥A、B重力相同，根据G=mg可知，橡皮泥A、B质量相同，所以橡皮泥B排开水的质量橡皮泥B自身的质量，及等于橡皮泥A的质量，故D错误。
故选：D。
宁波夏秋季节常受台风侵袭，图甲所示为用于台风预测的Argo浮标，它在海水中始终漂浮，浮标结构如图乙所示，由坚硬壳体和可伸缩油囊组成。当壳体内的油被泵入油囊时，油囊膨胀，浮标上浮；当油被抽回壳体时，油囊收缩，浮标下沉。Argo浮标能够实现上浮和下沉的主要原因是其改变了自身的（　　）
练习与应用
【答案】D
【解答】A、蒸馏水是纯净物，不是混合物，不属于溶液、悬浊液或乳浊液，故A错误；
B、牛奶是乳浊液，是小液滴分散在水中形成的，与“美林”这种悬浊液类型不同，故B错误；
C、糖水是糖溶解在水中形成的溶液，具有均一性和稳定性，不会出现沉淀，故C错误；
D、泥浆水是泥土小颗粒悬浮在水中形成的悬浊液，“美林”久置后底部有白色沉淀物，也是悬浊液，二者类型相同，故D正确；
故选：D。
宁波夏秋季节常受台风侵袭，图甲所示为用于台风预测的Argo浮标，它在海水中始终漂浮，浮标结构如图乙所示，由坚硬壳体和可伸缩油囊组成。当壳体内的油被泵入油囊时，油囊膨胀，浮标上浮；当油被抽回壳体时，油囊收缩，浮标下沉。Argo浮标能够实现上浮和下沉的主要原因是其改变了自身的（　　）
A．比热容 B．运动速度
C．排开液体的体积 D．总重力
练习与应用
【答案】C
【解答】当液压式柱塞泵将壳体内的油注入油囊时，油囊增大，油囊排开水的体积增大，根据F浮=ρ水gV排可知，壳体所受的浮力变大，而壳体的重力不变，故壳体上浮一些，故浮标壳体的沉浮是通过改变油囊排开液体的体积来实现的。
故选：C。
PART 04
提升训练
综合实践活动课上，小江展示了自制的“小潜水艇”。如图甲所示，矿泉水瓶中装有适量的水，将一个未装满水的小玻璃瓶倒扣入矿泉水瓶中，给矿泉水瓶口盖上插有吸管的瓶盖，吸管与瓶盖之间密封且不接触瓶内的水面，小玻璃瓶沉在水底，小江通过吸管将矿泉水瓶中的气体吸出一部分，“小潜水艇”上浮了，如图乙所示。
（1）请分析解释“小潜水艇”上浮的原因。
（2）再说出一种能让“小潜水艇”上浮的方法。
提升训练
提升训练
【答案】（1）用嘴吸气后，矿泉水瓶内液面上方气体减少，瓶内气压变小，导致小玻璃瓶瓶口处的液体产生向下的压强差，也就产生向下的压力差，将小玻璃瓶内的部分水排出，则小玻璃瓶和瓶内水的总重力变小；小玻璃瓶浸没在水中，其排开水的体积不变，根据 F浮=ρ水gV排可知，小玻璃瓶受到的浮力不变，而小玻璃瓶和瓶内水的总重力变小，此时小玻璃瓶受到的浮力大于其总重力，所以小玻璃瓶上浮；
（2）将另一吸管的管口贴靠在瓶中吸管的上端；沿水平方向吹气。
【解答】（1）用嘴吸气后，矿泉水瓶内液面上方气体减少，瓶内气压变小，导致小玻璃瓶瓶口处的液体产生向下的压强差，也就产生向下的压力差，将小玻璃瓶内的部分水排出，则小玻璃瓶和瓶内水的总重力变小；小玻璃瓶浸没在水中，其排开水的体积不变，根据 F浮=ρ水gV排可知，小玻璃瓶受到的浮力不变，而小玻璃瓶和瓶内水的总重力变小，此时小玻璃瓶受到的浮力大于其总重力，所以小玻璃瓶上浮。
（2）由（1）知，使瓶内气压减小，可以使小玻璃瓶内的部分水排出，从而使其所受浮力变大，进而可以让“小潜水艇”上浮，
因此使“小潜水艇”上浮的方法有：
方法一：将另一吸管的管口贴靠在瓶中吸管的上端；沿水平方向吹气；
方法二：先用手挤压矿泉水瓶，再用另一只手堵住吸管口，最后撤去挤压矿泉水瓶的手；
方法三：将整个装置放到阳光下晒或将装置进行水浴加热等。

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