资源简介

/ 让教学更有效 精品试卷 | 科学
【新课标●新课堂】第4节 水的浮力（第5课时）同步作业
（教师版）
1.2023年1月16日，我国首艘具有破冰功能的大型航标船“海巡156”轮（如图）在天津列编，正式投入使用。“海巡156”轮（ ）
A.漂浮在海面上时，所受浮力和重力大小相等
B.匀速航行时，受到向前的牵引力故受力不平衡
C.加速破冰时，惯性越来越大
D.卸货过程中，所受浮力不变
【答案】A
【解析】A.“海巡156”轮漂浮在海面上时浮力等于自身重力，受力平衡，故A符合题意；
B.船匀速航行时处于平衡状态时，受平衡力，所受合力为零，所以并不是合力向前，故B不符合题意；
C.加速破冰时船的质量不变，惯性大小不变，故C不符合题意；
D.卸货过程中船的总重力变小，所受浮力变小，故D不符合题意。
2．如图所示是关于浮力知识的应用实例，下列说法错误的是（　　）
A．图甲，良种所受浮力小于重力，次种所受浮力大于重力
B．图乙，巨轮能浮在水面上是因为用空心的办法增大了排开液体的体积
C．图丙，艇里充的是密度小于空气的氦气
D．图丁，气球是利用填充气体的密度小于空气密度的方法来实现上浮
【答案】A
【解析】A．良种沉底，所受浮力小于自身的重力，次种漂浮在液面上，浮力等于自身重力，故A错误，符合题意；
B．巨轮之所以能够浮在水面上，是利用空心的方法来增大排开液体的体积来增大浮力，故B正确，不符合题意；
C．飞艇内充入气体的密度一定比空气密度小，体积相等时，重力小于浮力，故C正确，不符合题意；
D．气球是利用空气的浮力来工作的，当气体的密度小于空气的密度时，才可以升空，故D正确，不符合题意。
3.下列说法正确的是（ ）
A．水面下行驶的潜水艇是通过改变自身的体积实现上浮和下沉的
B．氢气球可以飘在空中是因为气球内充入了密度大于空气的气体
C．轮船由长江驶入东海时（ ），排开水的体积变小，但浮力不变
D．热气球上升是因为加热装置向上喷气，把气球吹上去了
【答案】C
【解析】A．潜水艇浸没在水中时，排开水的体积不变，受到的浮力不变；为了实现上浮和下沉，是通过改变自身的重力来实现的，故A错误；
B．氢气球里面充的气体的密度小于空气的密度，此时气球所受浮力大于自身重力，才能飘在空中，故B错误；
C．轮船从长江驶入东海时，都是漂浮，则船受到的浮力等于重力，因为船受到的重力不变，所以船受到的浮力不变，由于，根据知排开水的体积减小，故C正确；
D．热气球工作时，由鼓风机将热风吹入球囊，加热气球球囊内的空气，空气由于受热膨胀跑出一部分，所以空气密度变小，质量和重力变小，当气球受到的浮力大于气球的重力时，热气球就上升了，故D错误。
4.盐水选种是我国劳动人民发明的一种巧妙挑选种子的方法。配制一定浓度的盐水后，把种子倒入盐水中，漂浮于盐水面的是次种（密度约0.3~1.05×103kg/m3），沉入容器底的是良种（密度约1.3×103kg/m3），如图所示。为选好种子，配制的盐水密度应约为（　　）
A．1.03×103kg/m3 B．1.05×103kg/m3 C．1.20×103kg/m3 D．1.35×103kg/m3
【答案】C
【解析】根据浮与沉的条件，当物体的密度大于液体的密度时沉底，当物体的密度小于液体的密度时漂浮，由题意知，漂浮于盐水面的是次种（密度约0.3~1.05×103kg/m3），沉入容器底的是良种（密度约1.3×103kg/m3），因此盐水的密度应大于1.05×103kg/m3，小于1.3×103kg/m3。故C符合题意，ABD不符合题意。
5．如图所示的潜水艇模型。下列说法不正确的有（　　）
①潜水艇模型是通过改变它自身的重力实现沉浮的
②潜水艇模型沉底时，它受到的浮力等于自身重力
③向试管内吹气，水会被压入试管中，模型会下沉
④向试管外吸气，水会被压入试管中，模型会上浮
A．①②③ B．①②④ C．②③④ D．③
【答案】C
【解析】①当潜艇模型浸没在水中时，排开水的体积不变，所受浮力不变，因此模型的上浮和下沉是通过改变潜艇的重力来实现的，故①正确；
②潜水艇模型沉底时，它受到的浮力小于自身重力，故②错误；
③向试管内吹气，水会被压出试管，此时模型的自重减小，当重力小于浮力时，模型上浮，故③错误；
④向试管外吸气，水会被压入试管，此时模型的自重增加，当重力大于浮力时，模型下沉，故④错误。
6．2024年5月1日上午，中国海军福建舰航母出海开展首次航行试验，可谓万众瞩目之至。已知航母满载排水量约8×104吨，则航母满载时受到的浮力是 N。当福建舰从海上驶回长江港口，受到的浮力 （选填“不变”、“变大”或“变小”），航母要 （选填“下沉”或“上浮”）一些。
【答案】 8×108 不变 下沉
【解析】[1]“福建舰”的排水量约8万吨，该舰满载时受到的浮力等于排开水的重力
F浮=G排=m排g=8×104×103kg×10N/kg=8×108N
[2]因为“福建舰”始终处于漂浮状态时，浮力等于自身的重力，浮力保持不变。
[3]由于海水密度大于长江水的密度，由F浮=ρ液gV排可得，液体密度变小，故航母要下沉一些。
7．如图为模拟潜水艇工作原理的装置，潜水艇模拟装置在水下下潜过程中，试管所受浮力大小将 （变大/变小/不变）。如果想要模拟潜水艇的试管上浮，应该向 （内压入/外抽出）空气。由此可见潜水艇是通过改变 实现上浮和下潜。
【答案】 不变 内压入 自身重力
【解析】[1]潜水艇模拟装置在水下下潜过程中，潜水艇的体积不变，排开水的体积不变，由F浮=ρ液V排g可知，潜水艇受到水的浮力不变。
[2]如果想要模拟潜水艇的试管上浮，由于浮力不变，根据物体上浮条件可知潜水艇自重G应减小，所以试管里的一部分水应排出，因此应该向内压入空气。
[3]潜水艇是通过改变自身重力来实现上浮和下潜的。当重力大于浮力时，潜水艇下潜；当重力小于浮力时，潜水艇上浮。
8.2022年4月28日，“巅峰使命”珠峰科考全面启动。5月15日凌晨1点26分，中国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇从海拔4300m的科考营地顺利升空，4点40分达到海拔9032m，超过珠峰8848.86m的高度，创造了浮空艇大气科学观测的世界纪录。
（1）该浮空艇总质量约2625kg，它受到重力的大小约为 N。
（2）已知海拔4300m处的空气密度约为0.8kg/m3。如图所示，该浮空艇在营地升空前体积达9060m3，此时浮空艇受到的浮力大小约为 N。
（3）“极目一号”浮空艇内部有三层：上层装有氦气（相同条件下氦气密度比空气小得多），中间隔开，下层是空气。当悬于空中的浮空艇需要 （填“上浮”或“下降”）的时候，可以用上层的氦气排出下层的部分空气，以此改变自身重力，同时使整个浮空艇的气压差在安全范围内。
【答案】（1）2.625×104（2）72480（3）上浮
（1）由G=mg知道，浮空艇受到重力的大小约为G=mg=2625kg×10Nkg=2.625×104N；
（2）由F浮=ρgV排知道，该浮空艇在营地升空前受到的浮力大小约为F浮=ρ空气gV排=0.8×103kg/m3×10N/kg×9060m3=72480N；
（3）由于氦气密度比空气小得多，当用上层的氦气排出下层的部分空气时，自身重力减小，由于悬于空中的浮空艇受到的浮力等于重力，所以，此时浮力会大于重力，合力的方向竖直向上，故浮空艇会上浮。
9．（1）某导弹驱逐舰满载时的排水量是4800t，此舰所受的浮力是 N，当它从海洋驶入长江时，所受浮力 （选填“变大”“变小”或“不变”）。（ρ海水=1.025×103kg/m3）
（2）为了保证航行的隐蔽性，某潜水艇在水中潜行，当它从长江进入大海中后，受到的浮力 ，潜水艇的重力 。（均选填“变大”“变小”或“不变”）
【答案】(1) 不变
(2) 变大 变大
【详解】（1）[1]由阿基米德原理可知，此舰所受的浮力是
[2]由物体的浮沉条件可知，浮力等于自身重力，当它从海洋驶入长江时，处于漂浮状态，舰的重力不变，所受浮力不变。
（2）[1][2]潜水艇潜入水中后在水中潜行，当从长江进入大海中后，排开液体的体积不变，液体密度增大，根据知所受浮力增大；潜水艇在水面下从长江开到大海，说明其处于悬浮状态，浮力等于重力，由于受到的浮力变大，故重力变大。
10．如图所示，热气球下方开口处燃烧液化气，随着热气球内部气体温度升高，热气球体积膨胀到一定程度时，热气球开始离地，徐徐升空，此时热气球受到的浮力 （选填“大于”“小于”或“等于”）热气球的重力；在加热过程中，热气球内部气体的密度 （选填“变大”“变小”或“不变”）；如果充入气体后气球和吊篮的总质量为100kg，体积为150m3，则气球可以搭载重 N的货物悬浮在空中。（，g取）
【答案】 大于 变小 950
【解析】[1]热气球徐徐升空时，其体积不变，排开空气的体积不变，所受的浮力不变，而气球内部体积膨胀时，热空气从球口流出，球内气体质量减小，重力减小，小于浮力，所以升空。
[2]在加热过程中，热气球内部气体温度升高，其气体体积增大，则气球内部的气体密度减小。
[3]热气球悬浮在空中时，排开气体的体积
受到的浮力
气球和吊篮的的重力
由于热气球悬浮在空中，则热气球受到的浮力等于热气球和吊篮与货物的重力，则气球可以搭载的货物
11.如图所示，某远洋轮船的船舷上标的“吃水线”，又称“载重线”，其中标有W的是北大西洋“载重线”，标有S的是印度洋“载重线”。若此远洋轮船在海面航行时的排水量为1×106kg，g取10N/kg，则远洋轮船此时受到的浮力为 N；当该远洋轮船从北大西洋驶向印度洋时，远洋轮船在北大西洋受到的浮力F1 （填“大于”“等于”或“小于”，下同）在印度洋受到的浮力F2；北大西洋的海水密度ρ1 印度洋的海水密度ρ2。
【答案】1×107；等于；大于
【解析】根据阿基米德原理，轮船所受的浮力为F浮=G排=m排g=1×106kg×10N/kg=1×107N；
因为轮船漂浮，所以浮力等于重力，轮船的重力不变，所以当船从北大西洋驶向印度洋时，轮船受到的浮力不变，即远洋轮船在北大西洋受到的浮力F1等于在印度洋受到的浮力F2；
由图可知，北大西洋吃水深度小，即浸入海水体积小，浮力一定，根据公式F浮=ρ水gV排得，北大西洋海水的密度ρ1大于印度洋的海水密度ρ2。
12．将同一支密度计分别放置在甲和乙两种不同液体中，静止后如图所示，密度计在甲液体中受到的浮力 在乙液体中受到的浮力，液体的密度ρ甲 ρ乙（以上两空选填“大于”、“等于”或“小于”）。若我们想要密度计上的刻度值排列更稀疏一些，以下方案，可以采取的设计方案是 。
A．让玻璃管更粗一些 B．让玻璃管更细一些 C．让玻璃管更重一些，测量时接触到容器底部
【答案】 等于 大于 B
【解析】[1][2]同一支密度计放在甲、乙两种液体中都漂浮，则
F浮甲=F浮乙=G
即：密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力都等于密度计的重力G；由图可知，密度计排开液体的体积
V排甲根据F浮=ρ液V排g可得液体的密度关系
ρ甲>ρ乙
[3]由于F浮液=G，即ρ液gSh=G，则ΔV=Sh，所以要使h变大，可以使ΔV变大，或减小S，具体做法是：可适当增大配重（但不能在测量时接触到容器底部），或用更细的吸管。
13.项目学习小组利用学到的浮力知识制作一个能够测物体质量大小的浮力秤。浮力秤制作方法：
①找一个足够长的饮料瓶（瓶身为圆柱体），剪掉瓶底，旋紧瓶盖，在瓶盖处系一块质量适当的小石块，使塑料瓶能倒置并竖直在水里（如图甲）。
②确定零刻度线和测量范围。
③标注刻度线：使用时，只要把被测物体放入瓶中，从水面所对的刻度就可以直接读出被测物体的质量。
（1）系小石块的目的是 ；
（2）浮力秤的零刻度线如何确定 ；
（3）标记零刻度线后，距离零刻度以上10cm处为测量最大值，已知饮料瓶圆柱状部分的横截面积为35cm2，则该浮力秤可以测量的最大质量是多少 ？
（4）最后标注刻度线时，小组成员有三种不同方案，如图乙所示你认为合理的是哪种方案，并说明理由 。
【答案】（1）使浮力称能够竖直漂浮在液体里（2）将制作的空瓶竖直放置在水中，当其在水中静止时，水面所对空瓶位置即为零刻度线（3）0.35kg（4）见解析
【解析】（1）系小石块的目的是使塑料瓶能倒置并竖直在水中。
（2）将制作的空瓶竖直放置在水面，当空瓶放置在水中竖直静止时，水面所对空瓶的位置为零刻度线。
（3）饮料瓶排开水的体积V排=35cm2×10cm=350cm3=3.5×10-4m3，根据阿基米德原理知道
G=F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×3.5×10-4m3=3.5N，
则该浮力秤可以测量的最大质量
。
（4）由于G=F浮=ρ水gV排=ρ水gSh浸入，所以，物体的重力G和浸入水中的深度成正比，说明所称物体的质量跟标注刻度线成正比，故选C图。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)/ 让教学更有效 精品试卷 | 科学
【新课标●新课堂】第4节 水的浮力（第5课时）同步作业
（学生版）
1.2023年1月16日，我国首艘具有破冰功能的大型航标船“海巡156”轮（如图）在天津列编，正式投入使用。“海巡156”轮（ ）
A.漂浮在海面上时，所受浮力和重力大小相等
B.匀速航行时，受到向前的牵引力故受力不平衡
C.加速破冰时，惯性越来越大
D.卸货过程中，所受浮力不变
2．如图所示是关于浮力知识的应用实例，下列说法错误的是（　　）
A．图甲，良种所受浮力小于重力，次种所受浮力大于重力
B．图乙，巨轮能浮在水面上是因为用空心的办法增大了排开液体的体积
C．图丙，艇里充的是密度小于空气的氦气
D．图丁，气球是利用填充气体的密度小于空气密度的方法来实现上浮
3.下列说法正确的是（ ）
A．水面下行驶的潜水艇是通过改变自身的体积实现上浮和下沉的
B．氢气球可以飘在空中是因为气球内充入了密度大于空气的气体
C．轮船由长江驶入东海时（ ），排开水的体积变小，但浮力不变
D．热气球上升是因为加热装置向上喷气，把气球吹上去了
4.盐水选种是我国劳动人民发明的一种巧妙挑选种子的方法。配制一定浓度的盐水后，把种子倒入盐水中，漂浮于盐水面的是次种（密度约0.3~1.05×103kg/m3），沉入容器底的是良种（密度约1.3×103kg/m3），如图所示。为选好种子，配制的盐水密度应约为（　　）
A．1.03×103kg/m3 B．1.05×103kg/m3 C．1.20×103kg/m3 D．1.35×103kg/m3
5．如图所示的潜水艇模型。下列说法不正确的有（　　）
①潜水艇模型是通过改变它自身的重力实现沉浮的
②潜水艇模型沉底时，它受到的浮力等于自身重力
③向试管内吹气，水会被压入试管中，模型会下沉
④向试管外吸气，水会被压入试管中，模型会上浮
A．①②③ B．①②④ C．②③④ D．③
6．2024年5月1日上午，中国海军福建舰航母出海开展首次航行试验，可谓万众瞩目之至。已知航母满载排水量约8×104吨，则航母满载时受到的浮力是 N。当福建舰从海上驶回长江港口，受到的浮力 （选填“不变”、“变大”或“变小”），航母要 （选填“下沉”或“上浮”）一些。
7．如图为模拟潜水艇工作原理的装置，潜水艇模拟装置在水下下潜过程中，试管所受浮力大小将 （变大/变小/不变）。如果想要模拟潜水艇的试管上浮，应该向 （内压入/外抽出）空气。由此可见潜水艇是通过改变 实现上浮和下潜。
8.2022年4月28日，“巅峰使命”珠峰科考全面启动。5月15日凌晨1点26分，中国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇从海拔4300m的科考营地顺利升空，4点40分达到海拔9032m，超过珠峰8848.86m的高度，创造了浮空艇大气科学观测的世界纪录。
（1）该浮空艇总质量约2625kg，它受到重力的大小约为 N。
（2）已知海拔4300m处的空气密度约为0.8kg/m3。如图所示，该浮空艇在营地升空前体积达9060m3，此时浮空艇受到的浮力大小约为 N。
（3）“极目一号”浮空艇内部有三层：上层装有氦气（相同条件下氦气密度比空气小得多），中间隔开，下层是空气。当悬于空中的浮空艇需要 （填“上浮”或“下降”）的时候，可以用上层的氦气排出下层的部分空气，以此改变自身重力，同时使整个浮空艇的气压差在安全范围内。
9．（1）某导弹驱逐舰满载时的排水量是4800t，此舰所受的浮力是 N，当它从海洋驶入长江时，所受浮力 （选填“变大”“变小”或“不变”）。（ρ海水=1.025×103kg/m3）
（2）为了保证航行的隐蔽性，某潜水艇在水中潜行，当它从长江进入大海中后，受到的浮力 ，
潜水艇的重力 。（均选填“变大”“变小”或“不变”）
10．如图所示，热气球下方开口处燃烧液化气，随着热气球内部气体温度升高，热气球体积膨胀到一定程度时，热气球开始离地，徐徐升空，此时热气球受到的浮力 （选填“大于”“小于”或“等于”）热气球的重力；在加热过程中，热气球内部气体的密度 （选填“变大”“变小”或“不变”）；如果充入气体后气球和吊篮的总质量为100kg，体积为150m3，则气球可以搭载重 N的货物悬浮在空中。（，g取）
11.如图所示，某远洋轮船的船舷上标的“吃水线”，又称“载重线”，其中标有W的是北大西洋“载重线”，标有S的是印度洋“载重线”。若此远洋轮船在海面航行时的排水量为1×106kg，g取10N/kg，则远洋轮船此时受到的浮力为 N；当该远洋轮船从北大西洋驶向印度洋时，远洋轮船在北大西洋受到的浮力F1 （填“大于”“等于”或“小于”，下同）在印度洋受到的浮力F2；北大西洋的海水密度ρ1 印度洋的海水密度ρ2。
12．将同一支密度计分别放置在甲和乙两种不同液体中，静止后如图所示，密度计在甲液体中受到的浮力 在乙液体中受到的浮力，液体的密度ρ甲 ρ乙（以上两空选填“大于”、“等于”或“小于”）。若我们想要密度计上的刻度值排列更稀疏一些，以下方案，可以采取的设计方案是 。
A．让玻璃管更粗一些 B．让玻璃管更细一些 C．让玻璃管更重一些，测量时接触到容器底部
13.项目学习小组利用学到的浮力知识制作一个能够测物体质量大小的浮力秤。浮力秤制作方法：
①找一个足够长的饮料瓶（瓶身为圆柱体），剪掉瓶底，旋紧瓶盖，在瓶盖处系一块质量适当的小石块，使塑料瓶能倒置并竖直在水里（如图甲）。
②确定零刻度线和测量范围。
③标注刻度线：使用时，只要把被测物体放入瓶中，从水面所对的刻度就可以直接读出被测物体的质量。
（1）系小石块的目的是 ；
（2）浮力秤的零刻度线如何确定 ；
（3）标记零刻度线后，距离零刻度以上10cm处为测量最大值，已知饮料瓶圆柱状部分的横截面积为35cm2，则该浮力秤可以测量的最大质量是多少 ？
（4）最后标注刻度线时，小组成员有三种不同方案，如图乙所示你认为合理的是哪种方案，并说明理由 。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共33张PPT)
第4章 水与人类
第4节 水的浮力
（浙教版）八年级
上
第5课时 浮力的应用
【复习】1.阿基米德原理；2.物体浮沉的条件。
【引入】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。如轮船、潜水艇、热气球等等，那么这些工具是如何应用物体的浮沉条件呢？
一、增大与减小浮力的方法
1.增大浮力的方法：
增大液体的密度
如：在水中加盐并搅拌，可以使沉底的鸡蛋浮起来。
增大物体排开液体（或气体）的体积
如：飞艇、万吨巨轮等。
由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，可以从改变液体密度和改变排开的液体体积两方面改变浮力。
2.减小浮力的方法：
减小液体的密度
如：加水减小盐水的密度，悬浮在盐水中的鸡蛋下沉；
减小物体排开液体（或气体）的体积
如：将辅助气囊中的气体放出，减小飞艇排开空气的体积，使飞艇降落。
二、浮力的应用
1.轮船
问题思考：人类很早就制造出了木船，而现代轮船通常用钢铁制造。钢铁的密度远大于水，用钢铁制造的轮船为什么能够漂浮在水面上呢？
原理分析：将铁块铸成碗状，它所受的重力没有改变，但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。
视频：轮船
归纳总结：轮船的工作原理是增大排开液体（水）的体积/质量/重力来增大浮力，当受到的浮力等于它所受的重力，它就会漂浮在水面上。
（1）原理：漂浮，即F浮 = G，若不改变船的总重力，在不同水域浮力不变，ρ液 改变，V排 发生改变，若在同一水域行驶，改变船重，则浮力改变（浮力总是等于重力）。
（2）结构：用密度比水大的钢板制成的轮船，由于船体中间很大部分是空的，可以排开更多的水，获得更大的浮力，从而能漂浮在水面上。
轮船的大小通常用排水量表示，排水量是轮船满载时排开水的质量。
即排水量等于船自身质量和满载时货物的质量之和。
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。
【思考与讨论】一艘轮船从江河驶入大海后受到浮力如何变化？排开水的体积如何变化？
轮船漂浮，浮力等于重力，故浮力不变；海水密度比河水大，故V排 减小。
视频：密度计
2.浮子式密度计
（1）结构：下粗上细的玻璃管，下部的玻璃泡内装入小铅丸或汞，使重心下移密度计更稳定。
（2）用途：测量液体的密度。
（4）刻度值的特点：
（3）工作原理：漂浮原理，即F浮＝G计；
①密度计上所示的数值代表被测液体的密度与水的密度的比值。
注意：密度计没有零刻度。
②上面读数小，下面读数大。
③刻度不均匀，上疏下密。
视频：蛟龙号
3.潜水艇
（1）原理：潜水艇是靠改变自身的重力实现上浮或下潜的。
（2）调节方法：
潜水艇浸没在水中时排开水的体积不变，所以浸没后受到的浮力不变。
向水舱充水时，潜水艇变重，当G艇 > F浮时，逐渐潜入水中。
当水舱充水后，G艇 = F浮 时，它可以悬浮在水中。
当压缩空气将水舱里的水排出一部分时，G艇 < F浮 时潜水艇上浮。
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。
【探索活动】潜艇在水中实现上浮和下沉的模拟实验
2.将针筒的活塞向内推，使玻璃球内的水从底部小孔压出，观察玻璃球的运动情况。
玻璃球重力减小，浮力大于重力，小球上浮。
3.将针筒的活塞向外拉，使水从底部小孔进入玻璃球内，观察玻璃球的运动情况。
玻璃球重力增大，浮力小于重力，小球下沉。
视频：潜水艇模拟实验
1.航天员太空活动状况
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。
【拓展应用】航天员适应性训练
2.模拟训练
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，如图所示。为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。
注意：航天员在太空中悬浮是由于处于完全失重状态，所以重力为0，也没有受到浮力作用。类似于在地球上的液体中的悬浮状态。
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实现的。
【生活中的科学】
视频：
4.热气球
（1）工作原理：热气球和气艇都是靠空气的浮力升空的。热气球是由于球内热空气的密度比球外冷空气的小，使得热气球受到空气的浮力大于重力，从而能在空气中上升。
（2）气体材料：气艇内一般充有氦气等密度比空气小的气体。早期的气艇充的都是易燃的氢气，后来发生了几次氢气爆炸事故，使人们改用了氦气。
视频：
5.飞艇
（1）工作原理：由于飞艇排开的空气重力（浮力）大于或等于其自身的总重力（包括艇体、气体、货物和人员）而升空。
（2）优点及用途：飞艇造价低廉、消耗燃料少，可用于交通、运输、娱乐、赈灾、拍摄、气象观察、大气科学实验等。
（3）飞艇的主要组成部分
①气囊：飞艇的主体，内部填充氦气等升力气体。现代飞艇通常使用不
可燃的氦气，早期则使用易燃但浮力更强的氢气。
②吊舱：悬挂在气囊下方的舱室，用于搭载乘员、乘客、货物和飞行控
制系统。
③推进系统：通常由发动机和螺旋桨组成，为飞艇提供前进、后退和转
向的动力。
④尾翼：位于气囊后部，包括方向舵和升降舵，用于控制和稳定飞艇的
飞行姿态。
【课堂小结】
1.通过哪些方法可以增大或减小浮力？
2.举例说明物体浮沉的条件在生活生产中的应用如轮船、潜水艇、密度计、热气球等。
【随堂例题】
【例1】如图是我国自主研发的第一艘航母“山东舰”海上训练的场景。下列说法正确的是（ ）
A.航母能漂浮在海面上是因为它受到的浮力大于它的总重力
B.舰载机飞离航母后，航母所受的浮力不变
C.舰载机飞离航母后，航母船身相对于水面会下沉些
D.航母是采用“空心”的方法增大了可利用的浮力
【答案】D
【解析】AB.由沉浮条件知，漂浮在海面上的航母受到的浮力等于总重力，当舰载机飞离航母后，航母的总重力减小，航母所受的浮力变小，故AB错误；
C.舰载机飞离航母后，航母的总重力减小，航母所受的浮力变小，由F浮=ρ液gV排可知，海水的密度不变，航母排开水的体积减小，航母船身相对于水面会上浮些，故C错误；
D.航母是采用空心的办法增大排开液体的体积，从而增大可以利用的浮力，故D正确。
【答案】 ＜ 不变 变大
【解析】
[1]潜水艇能够上浮和下沉是通过改变自身重力来实现的；潜水艇在水中下潜过程中浮力小于重力。
[2]当它在海面下继续下潜的过程中，潜水深度h增加，而排开水的体积不拜年，根据可知：潜水艇受到水的浮力不变。
[3]由甲位置到乙位置深度增加，潜水艇底部受到水的压强增大。
【例2】如图所示为潜水艇的示意图，当潜水艇下潜过程其所受浮力与重力的大小关系为：F浮 G（选填“>”、“＜”或“=”），潜水艇所受浮力 ，海水压强 。（均选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【例3】我国自主研制的“极目一号”Ⅲ型浮空艇（如图）以0.5m/s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，所受空气的浮力 浮空艇的重力（选填“大于”、“等于”或“小于”），其外表面受到的大气压强 （选填“变大”、“不变”或“变小”）。“极目一号”浮空艇内部有三层：上层装有氦气（相同条件下氦气密度比空气小得多），中间隔开，下层是空气。当悬于空中的浮空艇需要 （填“上浮”或“下降”）的时候，可以用上层的氦气排出下层的部分空气，以此变自身力。
【答案】 大于 变小 上浮
【解析】[1]浮空艇上浮，由浮沉条件知其浮力大于重力。
[2]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。
[3]由于相同条件下氦气密度比空气小得多，当用上层的氦气排出下层的部分空气时，浮空艇的重力减小，而浮空艇的体积可认为不变，外部空气的密度大于内部气体的密度，根据阿基米德原理可知，浮空艇受到的浮力大于自身的重力，从而上升到空中。
【板书设计】
第4节 水的浮力（第5课时）
——浮力的应用
热气球和飞艇
潜水艇
密度计
轮船
浮力的应用
改变自身重力实现浮沉
漂浮 F浮 = G计
通过增大V排来增大浮力
充入密度较小的气体如氦气
【课后作业】
1.完成作业本上相应内容
2.自制一支密度计。（参考视频）
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php
让备课更有效
www.21cnjy.com
Thanks!/ 让教学更有效 精品试卷 | 科学
4.4 水的浮力（第5课时）教学设计
——浮力的应用
【核心概念】物质的运动与相互作用
【内容要求】
学习内容：力是改变物体运动状态的原因
内容要求：利用浮力及物体的浮沉条件，应用于生活生产实践之中。
【教学目标】
1.根据阿基米德原理公式知道如何增大与减小浮力的方法
2.通过分析轮船、浮子式密度计、潜水艇、热气球、飞艇的工作原理，理解物体浮沉的条件在生活生产中的应用。
3.利用浮力及物体的浮沉条件，解决简单的实际问题，培养理论和实践相结合的能力。
4.树立利用浮力与物体浮沉的条件相关知识为人类生活生产服务意识。
【教学思路】
教学线索：原理分析——应用举例——内化知识
从阿基米德原理的公式出发，讨论如何增大与减小浮力。然后通过分析轮船、浮子式密度计、潜水艇、热气球、飞艇的工作原理，理解浮力及物体浮沉的条件在生活生产中的应用，培养学生理论和实践相结合的能力，树立利用浮力与物体浮沉的条件相关知识为人类生活生产服务意识。
【教学过程】
一、创设情景，引入任务
【复习】1.阿基米德原理；2.物体浮沉的条件。
【引入】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。
如轮船、潜水艇、热气球等等，那么这些工具是如何应用物体的浮沉条件呢？
二、围绕任务，素养内化
（一）增大与减小浮力的方法
由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，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体积两方面改变浮力。
1.增大浮力的方法：
增大液体的密度（如在水中加盐并搅拌，可以使沉底的鸡蛋浮起来）；
增大物体排开液体（或气体）的体积（如飞艇、万吨巨轮等）。
2.减小浮力的方法：
减小液体的密度（如可以采用加清水的方法减小盐水的密度，使悬浮在盐水中的鸡蛋下沉）；
减小物体排开液体（或气体）的体积（如通过将辅助气囊中的气体放出，减小飞艇排开空气的体积，使飞艇降落）。
（二）浮力的应用
1.轮船
问题思考：人类很早就制造出了木船，而现代轮船通常用钢铁制造。钢铁的密度远大于水，用钢铁制造的轮船为什么能够漂浮在水面上呢？
原理分析：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。如图：
视频：轮船
归纳总结：轮船的工作原理是增大排开液体（水）的体积/质量/重力来增大浮力，当受到的浮力等于它所受的重力，它就会漂浮在水面上。
（1）原理：漂浮原理，即F浮=G，若不改变船的总重力，在不同水域浮力不变，ρ液改变，V排发生改变，若在同一水域行驶，改变船重，则浮力改变（浮力总是等于重力）。
（2）结构：用密度比水大的钢板制成的轮船，由于船体中间很大部分是空的，可以排开更多的水，获得更大的浮力，从而能漂浮在水面上。
轮船的大小通常用排水量表示，排水量是轮船满载时排开水的质量，由于
，可得：
即排水量等于船自身质量和满载时货物的质量之和。
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。
【思考与讨论】一艘轮船从江河驶入大海后受到浮力如何变化？排开水的体积如何变化？
轮船漂浮，浮力等于重力，故浮力不变；海水密度比河水大，故V排 减小。
2.浮子式密度计
视频：密度计
（1）结构：下粗上细的玻璃管，下部的玻璃泡内装入小铅丸或汞，使重心下移密度计更稳定。
（2）用途：测量液体的密度；
（3）工作原理：漂浮原理，即F浮＝G；
（4）刻度值的特点：
①密度计上所示的数值代表被测液体的密度与水的密度的比值。
注意：密度计没有零刻度。
②上面读数小，下面读数大。将同一支密度计放入不同液体中，浮力相等，均等于密度计重力，则液体密度越大，V排越小，密度计浸没的长度越短，故刻度上小下大。
③刻度不均匀，上疏下密。密度计下粗上细，改变相同的V排时，上方细管浸入长度更长，故刻度不均匀，上疏下密，但在计算时常把密度计看作粗细一致的圆柱体。
3.潜水艇
视频：蛟龙号
（1）原理：潜水艇是靠改变自身的重力实现上浮或下潜的。
（2）调节方法：潜水艇浸没在水中时排开水的体积不变，所以浸没后受到的浮力不变，但艇身装有水舱，向水舱充水时，潜水艇变重，当G艇>F浮时，逐渐潜入水中。当水舱充水后潜水艇重等于同体积的水重时，当G艇=F浮时，它可以悬浮在水中。当用压缩空气将水舱里的水排出一部分时潜水艇变轻，当
G艇【探索活动】潜艇在水中实现上浮和下沉的模拟实验
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，观察玻璃球的运动情况。
玻璃球重力减小，浮力大于重力，小球上浮。
3.将针筒的活塞向外拉，使水从底部小孔进入玻璃球内，观察玻璃球的运动情况。
玻璃球重力增大，浮力小于重力，小球下沉。
视频：潜水艇模拟实验
【拓展应用】航天员适应性训练
1.航天员太空活动状况
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。
2.模拟训练
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，如图所示。为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。
注意：航天员在太空中悬浮是由于处于完全失重状态，所以重力为0，也没有受到浮力作用。类似于在液体中的悬浮状态。
【生活中的科学】 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实现的。
4.热气球
（1）工作原理：热气球和气艇都是靠空气的浮力升空的。热气球是由于球内热空气的密度比球外冷空气的小，使得热气球受到空气的浮力大于重力，从而能在空气中上升。
（2）气体材料：气艇内一般充有氦气等密度比空气小的气体。早期的气艇充的都是易燃的氢气，后来发生了几次氢气爆炸事故，使人们改用了氦气。
5.飞艇
（1）工作原理：由于飞艇排开的空气重力（浮力）大于或等于其自身的总重力（包括艇体、气体、货物和人员）而升空。
（2）飞艇的主要组成部分
①气囊：飞艇的主体，内部填充氦气等升力气体。现代飞艇通常使用不可燃的氦气，早期则使用易燃但浮力更强的氢气。
②吊舱：悬挂在气囊下方的舱室，用于搭载乘员、乘客、货物和飞行控制系统。
③推进系统：通常由发动机和螺旋桨组成，为飞艇提供前进、后退和转向的动力。
④尾翼：位于气囊后部，包括方向舵和升降舵，用于控制和稳定飞艇的飞行姿态。
（3）优点及用途：飞艇造价低廉、消耗燃料少，可用于交通、运输、娱乐、赈灾、拍摄、气象观察、大气科学实验等。
三、归纳总结，应用迁移
（一）课堂小结
1.通过哪些方法可以增大或减小浮力？
2.举例说明物体浮沉的条件在生活生产中的应用如轮船、潜水艇、密度计、热气球等。
（二）随堂例题
【例1】如图是我国自主研发的第一艘航母“山东舰”海上训练的场景。下列说法正确的是（ ）
A.航母能漂浮在海面上是因为它受到的浮力大于它的总重力
B.舰载机飞离航母后，航母所受的浮力不变
C.舰载机飞离航母后，航母船身相对于水面会下沉些
D.航母是采用“空心”的方法增大了可利用的浮力
【答案】D
【解析】AB.由沉浮条件知，漂浮在海面上的航母受到的浮力等于总重力，当舰载机飞离航母后，航母的总重力减小，航母所受的浮力变小，故AB错误；
C.舰载机飞离航母后，航母的总重力减小，航母所受的浮力变小，由F浮=ρ液gV排可知，海水的密度不变，航母排开水的体积减小，航母船身相对于水面会上浮些，故C错误；
D.航母是采用空心的办法增大排开液体的体积，从而增大可以利用的浮力，故D正确。
【例2】如图所示为潜水艇的示意图，当潜水艇下潜过程其所受浮力与重力的大小关系为：F浮 G（选填“>”、“＜”或“=”），潜水艇所受浮力 ，海水压强 。（均选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】 ＜ 不变 变大
【解析】
[1]潜水艇能够上浮和下沉是通过改变自身重力来实现的；潜水艇在水中下潜过程中浮力小于重力。
[2]当它在海面下继续下潜的过程中，潜水深度h增加，而排开水的体积不拜年，根据可知：潜水艇受到水的浮力不变。
[3]由甲位置到乙位置深度增加，根据可知，潜水艇底部受到水的压强增大。
【例3】我国自主研制的“极目一号”Ⅲ型浮空艇（如图）以0.5m/s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，所受空气的浮力 浮空艇的重力（选填“大于”、“等于”或“小于”），其外表面受到的大气压强 （选填“变大”、“不变”或“变小”）。“极目一号”浮空艇内部有三层：上层装有氦气（相同条件下氦气密度比空气小得多），中间隔开，下层是空气。当悬于空中的浮空艇需要 （填“上浮”或“下降”）的时候，可以用上层的氦气排出下层的部分空气，以此变自身力。
【答案】 大于 变小 上浮
【解析】[1]浮空艇上浮，由浮沉条件知其浮力大于重力。
[2]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。
[3]由于相同条件下氦气密度比空气小得多，当用上层的氦气排出下层的部分空气时，浮空艇的重力减小，而浮空艇的体积可认为不变，外部空气的密度大于内部气体的密度，根据阿基米德原理可知，浮空艇受到的浮力大于自身的重力，从而上升到空中。
【板书设计】
第4节 水的浮力（第5课时）
——浮力的应用
【课后作业】
1.完成作业本上相应内容
2.自制一支密度计。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑