资源简介 中小学教育资源及组卷应用平台9.3 物体的沉浮 (导学案)【学习目标】1. 知道物体在液体中不同的浮沉状态有什么,决定物体浮沉情况的条件(物理观念)2. 通过鸡蛋在盐水中的浮沉情况的实验,运用理论推导法得出浮沉条件以及各物理量的关系(科学思维、科学探究)3. 了解物体浮沉条件在科学和生产生活中的实际应用,体会物理在日常生活生产、科学发展的重要作用(科学态度与责任)【学习重点】知道物体浮沉的条件【学习难点】利用物体的浮沉条件分析生活生产中的现象及问题【自主预习】阅读教材第111页第3节《物体的沉浮》,并完成以下内容:1. 物体的沉浮条件比较鸡蛋在各种状态下受到的浮力 F浮和重力G的大小,我们可以归纳出物体的浮沉条件:(1)当物体受到的浮力 F浮大于物重G时,浸在液体中的物体就会上浮;(2)当物体受到的浮力 F浮小于物重G时,浸在液体中的物体就会下沉;(3)当物体受到的浮力 F浮等于物重G时,物体会悬浮在液体中或漂浮在液面。2. 沉浮条件在技术上的应用(1)潜艇能在水中上浮和下潜,它是通过改变自身重力的方法来控制浮沉的。(2)气象台经常要放出探测气球用于气象观测。气球内充有密度比空气小得多的氢气,气球升空后,安装在它上面的探空仪能把高空的温度、气压、湿度、风速、风向等信息用无线电传送给地面观测站。气球的顶部装有放气阀门,当其工作完毕后,会自动打开阀门释放掉部分氢气,使气球体积缩小,所受浮力随之减小,气球就会缓缓地落回地面。(3)浮筒常被用于打捞沉船。打捞时,先在浮筒内注满水,并将其固定在沉船上,再向浮筒中输入高压空气,排出其中的水,使连成一体的沉船和浮筒所受的重力小于浮力,沉船随着浮筒上升。我的疑问:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________【合作探究】探究一、阿基米德原理1.物体的浮沉条件图示过程 如图所示,把一个鸡蛋轻轻地放入浓盐水中,使鸡蛋处于漂浮状态(即停留在液面上,有一部分露出液面);然后将清水缓缓倒入浓盐水中,并轻轻地搅拌。随着盐水密度的减小,鸡蛋排开的液体的体积也随之增大,鸡蛋由漂浮状态慢慢变成悬浮状态(即鸡蛋全部浸没在水中,并可停留在液体里任何深度的地方);继续倒入清水,鸡蛋下沉。若再加入适量盐粒,鸡蛋重新缓慢地上浮。 讨论:(1)鸡蛋在盐水中受到哪两个力的作用 (2)鸡蛋处于不同状态是由于哪个力发生了变化 结论 比较鸡蛋在各种状态下受到的浮力F浮和重力G的大小,我们可以归纳出物体的浮沉条件: 当物体受到的浮力F浮大于物重G时,浸在液体中的物体就会上浮; 当物体受到的浮力F浮小于物重G时,浸在液体中的物体就会下沉; 当物体受到的浮力F浮等于物重G时,物体会悬浮在液体中或漂浮在液面。【探究归纳】状态 上浮 下沉 悬浮 漂浮 沉底图示 受力分析 F浮>G F浮密度分析 ρ液>ρ物 ρ液<ρ物 ρ液=ρ物 ρ液>ρ物 ρ液<ρ物【例题1】(1)小明将分别装有甲、乙两种液体的两个相同容器放置在同一水平面上,然后再将两个完全相同的物体A、B分别放在甲、乙两种液体中,物体A、B静止时的情况如下图所示,此时液面处于同一高度。由此可判断( )A.物体A受到的浮力小于物体B受到的浮力B.甲液体对容器底的压强小于乙液体对容器底的压强C.两容器对水平桌面的压力相等D.甲液体的密度大于乙液体的密度【答案】D【解析】A.由题意可知,两个物体A、B完全相同,则所受的重力相同,从图可知,A漂浮在甲液体中,B悬浮在乙液体中,根据物体的浮沉条件可知,不管是漂浮还是悬浮,浮力都等于重力,所以A受到的浮力等于B受到的浮力,故A不符合题意;BD.由图可知,物体A漂浮在甲液体中,物体B悬浮在乙液体中,根据物体的浮沉条件可知,甲液体的密度大于物体A的密度,乙液体的密度等于物体B的密度,因为物体A、B完全相同,那么物体A、B的密度相同,故甲液体的密度大于乙液体的密度,又因为液面深度相同,根据公式可知,甲液体对容器底的压强大于乙液体对容器底的压强,故B不符合题意,D符合题意;C.容器对桌面的压力等于容器、容器内液体和物体的总重力,因为物体A、B完全相同,则两物体的重力相同;两容器液面高度相同,甲排开液体的体积小,则甲容器内的液体体积大于乙容器内的液体体积,因为,所以甲容器内的液体质量大于乙容器内的液体质量,即甲容器内的液体重力大于乙容器内的液体重力,又因为两容器完全相同,则重力相同,所以甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力,故C不符合题意。故选D。(2)一玻璃杯内装有一种密度会随着温度的升高而减小的液体。假设当温度为时,一小球恰好悬浮在该液体中如图。忽略小球自身的热胀冷缩,则下列判断中正确的是( )A.当温度升高至时,小球将上浮,最终所受浮力大于其在时所受浮力B.当温度升高至时,小球将下沉,最终所受浮力小于其在时所受浮力C.当温度降低至时,小球将上浮,最终所受浮力等于其在时所受浮力D.当温度降低至时,小球将下沉,最终所受浮力大于其在时所受浮力【答案】脚 球 脚 球【解析】AB. 当温度为时,一小球恰好悬浮在该液体中,根据物体浮沉条件可知,小球的密度等于液体的密度,小球受到的浮力等于小球的重力;当温度升高至时,液体的密度变小,小于小球的密度,小球会下沉,浮力小于小球的重力,即浮力小于其在时所受浮力,故A错误,B正确;CD. 当温度降低至时,液体的密度变大,大于小球的密度,小球会上浮,最终会漂浮在液面上,根据物体浮沉条件可知,浮力等于小球的重力,即浮力等于其在时所受浮力,故D错误,C正确。故选BC。(3)如下图片所示,同一木块两次浮在同一水面上,且静止不动,则两次木块浸在水中的体积关系为 (>、<、=),两次木块底部所受的压强关系为 (>、<、=)。(均选填“>”“<”或“=”)【答案】= <【解析】[1]同一木块浮在同一水面上,木块受到的浮力等于自身的重力,由于木块的重力相等,所以两木块受到的浮力相等,由可知,木块排开水的体积相等,即木块在水中的体积。[2]由图可知,b图中木块下表面的深度大于a图中木块下表面的深度,根据可知,b图中木块下表面受到的压强大于a图中木块下表面受到的压强,即。探究二、物体沉浮条件的应用1.物体的浮沉条件的应用实例 现象 结论(a) (b) (c) 潜艇浮沉原理示意图 潜艇能在水中上浮和下潜,它是通过改变自身重力的方法来控制浮沉的。 当潜艇的水舱中充入适量的水时,浮力和重力相等,潜艇就能悬浮在水中,并做水下航行了。 (a)打开进气阀门,使高压空气进入潜艇两侧的水舱,将水排出,艇重变小,潜艇上浮(F浮>G); (b)水舱里没有水,潜艇浮在水面上(F浮=G); (c)打开进水阀门,使水流进水舱,艇重变大,潜艇下沉(F浮轮船 轮船:处于漂浮状态,F浮=G船总排水量(m排):轮船满载时排开水的质量。 F浮=G排=m排g F浮=G船总 m船+m货=m排探测气球 气象台经常要放出探测气球用于气象观测。气球内充有密度比空气小得多的氢气,气球升空后,安装在它上面的探空仪能把高空的温度、气压、湿度、风速、风向等信息用无线电传送给地面观测站。气球的顶部装有放气阀门,当其工作完毕后,会自动打开阀门释放掉部分氢气,使气球体积缩小,所受浮力随之减小,气球就会缓缓地落回地面。 浮筒常被用于打捞沉船。打捞时,先在浮筒内注满水,并将其固定在沉船上,再向浮筒中输入高压空气,排出其中的水,使连成一体的沉船和浮筒所受的重力小于浮力,沉船随着浮筒上升。2007年我国打捞“南海一号”沉船就是采用浮筒将船身整体打捞出水的。密度计 密度计:在被测液体中处于漂浮状态,F浮=G密度计浸入液体中的体积越大,说明液体的密度越小 密度计在甲液体中漂浮密度计在乙液体中漂浮:即, 当排开液体的体积:所以,密度计下方的刻度值较大。【例题2】(1)自制的简易密度计如图所示,它是在木棒的一端缠绕铜丝做成的,将其放入不同的液体中,会呈竖直漂浮状态。下列说法正确的是( )A.木棒越粗,测量误差越小B.密度计浸入液体的体积越大,说明该液体的密度越小C.密度计漂浮在水面上静止时,水对密度计的浮力大于它的重力D.密度计漂浮在水面上静止时,把露出的部分剪去,剩余的部分在水面下静止不动【答案】B【解析】A.木棒越粗,相同密度变化下,密度计浸入深度的变化越小,测量误差会越大,而非越小,故A错误。B.密度计始终漂浮,浮力等于重力(),根据阿基米德原理,越大,说明越小,故B正确。C.漂浮状态下,浮力与重力是一对平衡力,大小相等,而非浮力大于重力,故C错误。D.密度计漂浮在水面时,受到的浮力等于重力,当截去密度计露出水面的部分时,重力变小,浮力大于重力,密度计会上浮,最终处于漂浮状态,故D错误。故选B。(2)如图为我国第三艘航空母舰福建舰赴相关海域开展试验的情境。若其满载排水量为8万吨。下列说法正确的是( )A.航母从东海驶入南海受到的浮力会变大B.以起飞的舰载机为参照物,航母是运动的C.飞机飞出后,舰受到的浮力大小不会改变D.飞机飞出后,舰排开水的质量仍是8万吨【答案】B【解析】A.航母从东海驶入南海始终漂浮时,受到的浮力等于物体的重力,重力不变,故浮力不变,故A错误;B.以起飞的舰载机为参照物,航母相对于舰载机的位置改变,是运动的,故B正确;CD.航母始终漂浮,浮力等于重力,舰载机起飞后,航母总重力减小,所以所受浮力减小,因而排水量减小,此时不再是满载,故排开水的质量小于8万吨,故CD错误。故选B。(3)长沙市文化旅游广电局携“快乐长沙、韵味星城”定制热气球亮相欧洲最大热气球节——布里斯托热气球节,如图所示,当热气球内部空气被加热时,空气体积变大,使得气球内空气密度 ,热气球受到的浮力增大,当浮力 热气球自身重力时,热气球就开始上升。【答案】变小 大于【解析】[1]根据密度公式,当热气球内部空气被加热时,空气体积变大,而空气质量不变,所以气球内空气密度变小。[2]根据物体的浮沉条件可知,当浮力大于自身重力时,物体上浮,故气球上升。【归纳整理】【精讲点拨】比较漂浮与悬浮悬浮和漂浮时,物体受平衡力。悬浮时物体浸没在液体中,而漂浮是物体上浮的最后结果,此时物体静止在液面上,一部分浸入液体,一部分露出液面。F浮=G时,物体可能处于漂浮或悬浮;而ρ物=ρ液时,物体只能处于悬浮状态。【课堂练习】1.两个容器中分别盛有甲、乙两种不同的液体,把体积相同的A、B两个实心小球放入甲液体中,两球沉底;放入乙液体中,两球静止时的情况如图乙所示。则下列说法正确的是( B )A.小球A的质量大于小球B的质量B.甲液体的密度小于乙液体的密度C.小球A在甲液体中受到的浮力等于在乙液体中的浮力D.在甲液体中容器底对小球A的支持力大于对小球B的支持力2.小亮周末在家洗碗时发现了一个有趣的现象:两只完全相同的碗A、B,将碗A轻轻放在水面上,松手后它能漂浮在水面上;将碗B按入水中,松手后它却沉入水底,如图所示。则此时两碗所受浮力FA、FB的大小关系是( A )A.FA>FB B.FA<FB C.FA=FB D.条件不足,无法比较浮力的大小3.用盐水浸泡可以去除新鲜水果表面残留的农药。水平桌面上有甲、乙两个完全相同的容器,分别盛有浓度不同的盐水,将两个质量相等的冬枣、樱桃(V冬枣>V樱桃),分别放入盐水中,静止时的状态如图所示,两容器中的液面相平。下列说法正确的是( C )A.甲容器中盐水的密度大于乙容器中盐水的密度B.樱桃可以漂浮在水面上是因为所受的浮力大于重力C.冬枣和樱桃所受的浮力大小相等D.甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力4.如图所示,水母身体外形像一把透明伞,水母身体内有一种特别的腺,这种腺能产生一氧化碳改变自身体积(忽略一氧化碳的质量),从而能在水中上浮与下沉。下列说法正确的是( B )A.水母实现浮沉自由的原理与潜水艇一致B.水母漂浮时比沉在水底时排开水的重力大C.水母在水中下沉过程中受到水的压强不变D.水母悬浮时,若体积变小,会上浮5.图甲为我国古代的滴水计时工具——漏刻,图乙为漏刻的模型图。漏水壶通过底部的出水口向受水壶中滴水,受水壶中的箭尺始终处于漂浮状态,随着壶内液面的升高而升高,箭尺上的刻度指示时间。当受水壶中液面升高时,下列说法正确的是( A )A.箭尺排开水的重力不变 B.箭尺排开水的体积变大C.箭尺所受到的浮力变小 D.水对受水壶底压强不变6.冰球漂浮在盛有温水的圆台状容器中缓慢熔化,该过程中( C )A.水位上升,水对容器底部的压力不变 B.水位上升,水对容器底部的压力变大C.水位不变,水对容器底部的压力不变 D.水位下降,水对容器底部的压力变小7.所谓冰山一角,字面意思可以理解为一座冰山露出水面的部分很少,而水面以下的体积占整个冰山体积的大部分,如图是漂浮在海里的冰山。已知海水的密度,ρ海水=1.1g/cm3、冰山的密度ρ冰=0.9g/cm3,下面关于冰山一角分析正确的是( C )A.漂浮的冰山所受浮力大于自身的重力B.水面上的冰山体积与冰山体积之比为1:9C.当冰山熔化后海平面会上升D.当冰山熔化后水面以下冰山体积与整个冰山体积之比会变小8.如图所示,一个装适量水的小药瓶漂浮在矿泉水瓶的液面上。当挤压水瓶时,小药瓶内气压收缩,水进入小药瓶,此时重力 大于 浮力,所以下沉;当松手后,小药瓶内空气膨胀,将多余的水排出,此时重力 小于 浮力,所以上浮(以上均选填“大于”“等于”或“小于”);根据这一原理应用有 潜水艇 (填一事物)。9.潜水艇是海军的战略重器,建设一支强大的海军是实现中国梦的有力保障。如图1,当潜水艇下潜至水下300m处时,排水量为1.6×104t,此时潜水艇所受到海水的浮力为 1.6×108 N,受到海水的压强为 3×106 Pa;潜水艇的水舱向外排出一部分海水后开始上浮,潜水艇在图2中的位置时受到海水的浮力为 1.6×108 N;最终潜水艇静止在图3中的海面上。由此可见,潜水艇是通过改变 自身重力 实现上浮和下潜的。(g取10N/kg,ρ海水=1.0×103kg/m3)10.图中玻璃瓶是一个“伽利略彩球温度计”,可以粗略地测量环境温度。玻璃瓶中装有某种液体,浸有7个体积相同的彩球(分别标有16℃、18℃、20℃、22℃、24℃、26℃、28℃字样),彩球体积不随温度变化而变化。当外界温度在16℃﹣28℃范围内变化时,会有彩球随之上浮或下沉,当所有彩球静止后,浮在上面的彩球中,标示温度值最低的那个彩球所标示的温度即此时环境的大致温度。(1)当环境温度为10℃时 有 彩球浮在液面上(选填“所有”“没有”或“部分”)。(2)请判断:7个彩球中质量最大的是标有 16℃ 字样的,理由是: 温度越低,液体的密度越大,根据阿基米德原理知,浮力越大,能够使得质量最大的小球上浮 。11.重为30N的质地均匀的实心小球放入水中,静止时如图所示,若将它切去一半,放入水中,则小球的浮力是 15 N,小球将会 漂浮 (选填“漂浮”、“悬浮”、“下沉”)12.在长为20cm均匀细木棱的一端缠绕一些细铜丝,制成两个完全相同的简易密度计。现将它们分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,如图所示为它们竖直静止在液体中的情况。若密度计在甲液体中露出液面的长度为10cm,在乙液体中露出液面的长度为13cm,若乙液体为水时,甲液体的密度ρ甲= 0.7×103 kg/m3。若在乙烧杯的水中加入适量盐,其中的密度计所受的浮力 不变 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。13.如图所示的热气球,其下方开口处燃烧液化气,随着热气球内部气体温度升高,热气球开始离地,徐徐升空,则气球内的气体密度 变小 ,气球所受浮力 不变 (以上两空填“变大”、“变小”或“不变”)。体积为620m3的热气球悬浮在空中时,气球吊篮和乘客的总重是 8060 N。(空气密度保持1.3kg/m3不变)14.物体在细线拉力作用下静止在水中(如图所示),此时水面距容器底30cm,已知物体上表面所受水的压力为7N,下表面所受水的压力为19N,此时细线对物体的拉力为3N(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。求:(1)水对容器底的压强;(2)物体的体积;(3)剪断细线后物体静止时所受的浮力。解:(1)水面距容器底h=30cm=0.3m,水对容器底的压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3000Pa;(2)受到的浮力F浮=F下﹣F上=19N﹣7N=12N;根据阿基米德原理知,物体的体积V=V排1.2×10﹣4m3;(3)细线对物体的拉力为3N,则G+F=F浮;故G=F浮﹣F=12N﹣3N=9N,由于重力小于浮力,故剪断细线后物体上浮,最终漂浮,浮力等于重力为9N。答:(1)水对容器底的压强是3000Pa;(2)物体的体积是1.2×10﹣4m3;(3)剪断细线后物体静止时所受的浮力是9N。【课后巩固】1.如图所示,实验中小昭同学通过向水中加盐的方法,原来沉在烧杯底部的鸡蛋慢慢由沉底变为悬浮,再由悬浮最终变为漂浮。关于此过程,下列说法错误的是( )A.鸡蛋沉底时受到的浮力小于鸡蛋的受到的重力B.鸡蛋悬浮时受到的浮力等于鸡蛋的受到的重力C.鸡蛋漂浮时受到的浮力大于鸡蛋的受到的重力D.鸡蛋漂浮时,继续加盐,受到的浮力不变【答案】C【解析】A.由物体的浮沉条件可知,当物体受到的浮力小于其自身重力时,物体会沉底,故A正确,不符合题意;B.根据物体的浮沉条件可知,当物体悬浮时,物体全部浸入液体中,此时它所受到的浮力等于其自身重力,故B正确,不符合题意;C.根据物体的浮沉条件可知,当物体漂浮时,物体只有一部分浸入水中,此时它受到的浮力也等于其自身重力,故C错误,符合题意;D.鸡蛋漂浮时,它受到的浮力始终等于其自身重力不变,往水中加盐,鸡蛋仍然漂浮,故不会改变它受到的浮力的大小,故D正确,不符合题意。故选C。2.用密度计测量酒精的密度,是一种初步判断酒精是否合格的简单办法。如图所示是跨学科实践小组的同学们设计的微型密度计。主要由标度杆、浮子、配重等构成。把调好配重的微型密度计放入标准消毒酒精中。待微型密度计静止时,依据液面的位置在标度杆上做一个记号。则微型密度计( )A.在水中时排开水的质量大于自身的质量B.在水中时受到水向上的压力大于自身的重力C.在标准消毒酒精中浸入的更深一些D.在标准消毒酒精中受到的浮力更大【答案】C【解析】AB.微型密度计漂浮在水面上,受到水向上的压力为浮力,此时浮力等于重力,即排开水的重力等于自身重力,故AB不符合题意;CD.漂浮状态的微型密度计,浮力等于重力,密度计重力不变,在水中所受浮力等于其在酒精中所受浮力,酒精的密度小于水的密度,由 可知,在标准消毒酒精中密度计排开液体体积变大,即浸入的更深一些,故C符合题意,D不符合题意。故选C。3.一个体积为100cm3、质量为80g的球放入足够深的水中,静止后的状态及所受浮力大小为( )A.漂浮 0.8N B.漂浮 1N C.悬浮 0.8N D.沉底 1N【答案】A【解析】当小球完全浸没后受到的浮力为小球的重力为由于,小球会加速上浮,最终漂浮,浮力等于重力为0.8N,故A符合题意,BCD不符合题意。故选A。4.如图在木棒的一端缠绕一些铜丝做成自制密度计,将其先后放入装有甲、乙两种不同液体的烧杯里,静止后两烧杯液面相平。下列有关说法正确的是( )A.密度计在烧杯中所受的浮力 B.液体的密度C.烧杯底部所受液体的压强 D.烧杯底部所受液体的压力【答案】B【解析】AB. 同一只密度计放在甲、乙液体中都漂浮,受到的浮力密度计在甲液体中排开液体的体积较小,根据可知故A错误,B正确;CD. 静止后两烧杯液面相平,根据可知烧杯底部受到的液体压强烧杯的底面积相同,根据可知烧杯底部受到的液体压力故CD错误。故选B。5.潜艇从海中高密度水层驶入低密度水层时,急速掉落的现象称为“掉深”,如题图所示,下列关于“掉深”原因的解释正确的是( )A.潜艇的质量变小 B.潜艇所受压强变大C.潜艇所受浮力变小 D.潜艇所受重力变大【答案】C【解析】A.潜艇的质量是其自身的固有属性,不会因为从高密度水层驶入低密度水层而发生改变,故A错误;B.潜艇所受压强变大是“掉深”过程中深度增加导致的结果,并非引发“掉深”现象的原因,故B错误;C.根据阿基米德原理,潜艇从高密度水层进入低密度水层时,水的密度减小,而潜艇排开水的体积保持不变,所以潜艇受到的浮力变小;当浮力小于自身重力时,潜艇会急速下落,这正是“掉深”现象的原因,故C正确;D.潜艇的重力由其自身质量和搭载物的质量决定,不会因为水层密度的变化而变大,故D错误。故选C。6.如图所示,小明和家人放飞一盏孔明灯。已知外界空气密度为1.3kg/m3。(1)若点燃后灯的体积为0.5m3,则灯受到的浮力大小是 N;(2)放手后灯加速上升,此时灯受到的浮力大小 其受到的重力大小;灯内气体密度 1.3kg/m3。(均选择“A.大于”“B.等于”或“C.小于”)【答案】(1)6.37(2) A C【解析】(1)根据阿基米德原理可得灯受到的浮力大小(2)[1]孔明灯加速上升,根据力与运动的关系可知,孔明灯受到竖直向上的浮力大于竖直向下的重力。[2]根据浮沉条件可知,当灯内气体的密度小于外界空气的密度,孔明灯受到的总重力小于其所受的浮力,孔明灯就会上升。7.如图所示,将重为12N的正方体木块放入装有水的烧杯中,静止后木块没入水中的体积占总体积的3/5,则木块受到的浮力是 N,木块的密度为 kg/m3;若要将木块全部浸入水中,需要再施加 N的压力。【答案】12 0.6×103 8【解析】[1]木块在水面静止后没入水中的体积占总体积的3/5,所以木块处于漂浮状态。木块受到的浮力等于重力。[2]由得,木块浸在水中的体积木块的体积木块的质量木块的密度[3] 将木块全部浸入水中,它所受浮力木块全部浸入水中时,它受到重力、浮力、压力,它们之间的关系此时木块所受压力8.淡水湖面上漂有一块浮冰,如图所示,浮冰在水上和水下的体积比为1∶9,则冰的密度为 kg/m3。当冰全部熔化后,水面将 (选填“升高”或“降低”或“不变”)。【答案】0.9×103 不变【解析】[1]由图可知,浮冰漂浮在水面上,由沉浮条件可知,浮冰受到的浮力等于浮冰的重力,即由阿基米德原理可得由于浮冰水上和水下的体积比为1∶9,则有解得[2]当冰全部熔化成水后,质量不变,即,则即则冰全部熔化成水后,水的体积即水的体积所以熔化后水的体积等于浮冰排开水的体积,则冰全部熔化后,水面将不变。9.将木块A和金属块B按甲、乙两种不同的方式,分别放入有水、盐水的相同烧杯中,物体静止时两容器中液面相平(如图所示)。则木块受到的浮力F甲 F乙;容器中原来的液面高度h甲 h乙(选填“>”、“<”、“=”)。【答案】> <【解析】[1]由图可知木块A和金属块B在甲、乙两图中都是处于漂浮状态,所以受到的浮力都等于它们的总重力,甲图中木块A受到的浮力乙图中AB受到的浮力乙图中木块A受到的浮力为,由于所以即。[2]由于两个相同烧杯中,物体静止时两容器中液面相平,即由于,水的密度小于盐水的密度,根据阿基米德原理可知V排甲>V排乙,所以,容器中原来的液体体积,由于容器底面积S一定,所以甲容器中原来的液面小于乙容器中原来的液面,即。10.“曹冲称象”是家喻户晓的故事。某科创小组仿效曹冲,展开项目化实践活动---制作一台“浮力秤”。【项目实施】(一)设计“浮力秤”(1)绘制设计图。①浮力秤的制作原理:物体漂浮在液面上时,浮力 重力。(填“大于”“小于”“等于”)②设计浮力秤的装置图,如图甲所示。(2)制作“浮力秤”。小组同学按照设计图进行组装:选择轻质的圆柱形小筒,上端放一个轻质的小秤盘。如图甲所示,将小筒放在水中,就制成了一个“浮力秤”。小明发现将组装好的小筒和秤盘放入水中时很难在竖直方向上静止,故在小筒底部均匀地放上细沙,他这样做的原理是 ;(3)标记刻度。①将组装好的小筒和空秤盘,放入水中,并使它漂浮在水面上用记号笔在小筒外侧水面的位置画上一个刻度a,标记为 g。②在秤盘中只放入一个10g的砝码,用记号笔在小筒外侧水面位置画上刻度b,标记为10g;③在秤盘中只放入一个20g的砝码,用记号笔在小筒外侧水面位置画上刻度c,标记为20g;④做好标记的小筒外侧,如图乙所示,a、c位置正确的是: (填“A”或“B”)⑤给浮力秤完善刻度线与数值后发现,该秤的刻度是 (选填“均匀”或“不均匀”)的;请简述判断依据 。【答案】(1)等于(2)降低重心,使小筒更稳定(3) 0 A 均匀 根据阿基米德原理,浮力等于排开水的重力,排开水的体积与所测质量成正比,故刻度均匀【解析】(1)当物体静止漂浮在液体上时,处于平衡状态,又因为在竖直方向上,受只到竖直向下的重力和竖直向上的浮力作用,所以浮力等于重力(2)组装好的小筒和秤盘放入水中时很难在竖直方向上静止,是因为重心比较高,不稳定,故在小筒底部均匀地放上细沙,从而降低重心使其稳定的在竖直方向上静止。(3)[1] 将组装好的小筒和空秤盘,放入水中,并使它漂浮在水面上、用记号笔在小筒外侧水面的位置画上一个刻度a此时秤盘上还没有放物体,应记为0g。[2][3][4]因为浮力秤一直漂浮在液体上,故始终有,又由阿基米德原理有使用的是圆柱形小桶,因此,带入整理得,其中液体密度,小桶外底面积,空桶和空盘的质量都不变,所以物体质量与小桶浸入液体深度成正比。故c在a的上方,图乙中A是正确的,且其刻度是均匀的。11.强我海军,护我领海。如图所示,请作出我国某潜水艇在海水中加速上浮时所受重力和浮力的示意图(为潜水艇的重心)。【答案】【解析】由题意可知,潜水艇受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力,作用点在潜水艇的重心,因为潜水艇在海水中加速上浮,所以受到的竖直向上的浮力大于竖直向下的重力,如图所示:12.一个底面积为,高为14cm的薄壁圆柱形容器放在水平桌面上,容器质量为3kg,内盛有2kg的水,如左图所示,另有一个重力为6N,体积为的实心正方体A,如图所示。(g取)求:(1)水对容器底部的压强大小;(2)将正方体A轻轻地放入容器中静止后,正方体A受到的浮力大小;(3)将正方体A轻轻地放入容器中静止后,容器对桌面的压强大小。【答案】(1)1000Pa(2)6N(3)2800Pa【解析】(1)水的重力为则水对容器底部的压强(2)容器内水的深度为正方体A密度为将正方体A轻轻地放入容器中静止后,若正方体A漂浮,则受到的浮力为则正方体A排开水的体积为实心正方体A棱长为则正方体A浸入水中的深度为所以正方体A轻轻地放入容器中静止后,正方体A漂浮。则正方体A受到的浮力为(3)2kg的水的体积为圆柱形容器容积为因为所以正方体A轻轻地放入容器中静止后,水没有溢出。则将正方体A轻轻地放入容器中静止后,容器对桌面的压强为【课后自评】这节课我给自己☆☆☆☆☆颗星。我的收获:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________我的错题:21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 (共 2 页)21世纪教育网(www.21cnjy.com)中小学教育资源及组卷应用平台9.3 物体的沉浮 (导学案)【学习目标】1. 知道物体在液体中不同的浮沉状态有什么,决定物体浮沉情况的条件(物理观念)2. 通过鸡蛋在盐水中的浮沉情况的实验,运用理论推导法得出浮沉条件以及各物理量的关系(科学思维、科学探究)3. 了解物体浮沉条件在科学和生产生活中的实际应用,体会物理在日常生活生产、科学发展的重要作用(科学态度与责任)【学习重点】知道物体浮沉的条件【学习难点】利用物体的浮沉条件分析生活生产中的现象及问题【自主预习】阅读教材第111页第3节《物体的沉浮》,并完成以下内容:1. 物体的沉浮条件比较鸡蛋在各种状态下受到的浮力 F浮和重力G的大小,我们可以归纳出物体的浮沉条件:(1)当物体受到的浮力 F浮大于物重G时,浸在液体中的物体就会 ;(2)当物体受到的浮力 F浮小于物重G时,浸在液体中的物体就会 ;(3)当物体受到的浮力 F浮等于物重G时,物体会 在液体中或 。2. 沉浮条件在技术上的应用(1)潜艇能在水中上浮和下潜,它是通过改变 的方法来控制浮沉的。(2)气象台经常要放出探测气球用于气象观测。气球内充有密度比空气 的氢气,气球升空后,安装在它上面的探空仪能把高空的温度、气压、湿度、风速、风向等信息用无线电传送给地面观测站。气球的顶部装有放气阀门,当其工作完毕后,会自动打开阀门释放掉部分氢气,使气球 缩小,所受浮力随之 ,气球就会缓缓地落回地面。(3)浮筒常被用于打捞沉船。打捞时,先在浮筒内注满水,并将其固定在沉船上,再向浮筒中输入高压空气,排出其中的水,使连成一体的沉船和浮筒所受的重力 浮力,沉船随着浮筒上升。我的疑问:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________【合作探究】探究一、阿基米德原理1.物体的浮沉条件图示过程 如图所示,把一个鸡蛋轻轻地放入浓盐水中,使鸡蛋处于漂浮状态(即停留在液面上,有一部分露出液面);然后将清水缓缓倒入浓盐水中,并轻轻地搅拌。随着盐水密度的减小,鸡蛋排开的液体的体积也随之增大,鸡蛋由漂浮状态慢慢变成悬浮状态(即鸡蛋全部浸没在水中,并可停留在液体里任何深度的地方);继续倒入清水,鸡蛋下沉。若再加入适量盐粒,鸡蛋重新缓慢地上浮。 讨论:(1)鸡蛋在盐水中受到哪两个力的作用 (2)鸡蛋处于不同状态是由于哪个力发生了变化 结论 比较鸡蛋在各种状态下受到的浮力F浮和重力G的大小,我们可以归纳出物体的浮沉条件: 当物体受到的浮力F浮大于物重G时,浸在液体中的物体就会上浮; 当物体受到的浮力F浮小于物重G时,浸在液体中的物体就会下沉; 当物体受到的浮力F浮等于物重G时,物体会悬浮在液体中或漂浮在液面。【探究归纳】状态 上浮 下沉 悬浮 漂浮 沉底图示 受力分析 F浮>G F浮密度分析 ρ液>ρ物 ρ液<ρ物 ρ液=ρ物 ρ液>ρ物 ρ液<ρ物【例题1】(1)小明将分别装有甲、乙两种液体的两个相同容器放置在同一水平面上,然后再将两个完全相同的物体A、B分别放在甲、乙两种液体中,物体A、B静止时的情况如下图所示,此时液面处于同一高度。由此可判断( )A.物体A受到的浮力小于物体B受到的浮力B.甲液体对容器底的压强小于乙液体对容器底的压强C.两容器对水平桌面的压力相等D.甲液体的密度大于乙液体的密度(2)一玻璃杯内装有一种密度会随着温度的升高而减小的液体。假设当温度为时,一小球恰好悬浮在该液体中如图。忽略小球自身的热胀冷缩,则下列判断中正确的是( )A.当温度升高至时,小球将上浮,最终所受浮力大于其在时所受浮力B.当温度升高至时,小球将下沉,最终所受浮力小于其在时所受浮力C.当温度降低至时,小球将上浮,最终所受浮力等于其在时所受浮力D.当温度降低至时,小球将下沉,最终所受浮力大于其在时所受浮力(3)如下图片所示,同一木块两次浮在同一水面上,且静止不动,则两次木块浸在水中的体积关系为 (>、<、=),两次木块底部所受的压强关系为 (>、<、=)。(均选填“>”“<”或“=”)探究二、物体沉浮条件的应用1.物体的浮沉条件的应用实例 现象 结论(a) (b) (c) 潜艇浮沉原理示意图 潜艇能在水中上浮和下潜,它是通过改变自身重力的方法来控制浮沉的。 当潜艇的水舱中充入适量的水时,浮力和重力相等,潜艇就能悬浮在水中,并做水下航行了。 (a)打开进气阀门,使高压空气进入潜艇两侧的水舱,将水排出,艇重变小,潜艇上浮(F浮>G); (b)水舱里没有水,潜艇浮在水面上(F浮=G); (c)打开进水阀门,使水流进水舱,艇重变大,潜艇下沉(F浮轮船 轮船:处于漂浮状态,F浮=G船总排水量(m排):轮船满载时排开水的质量。 F浮=G排=m排g F浮=G船总 m船+m货=m排探测气球 气象台经常要放出探测气球用于气象观测。气球内充有密度比空气小得多的氢气,气球升空后,安装在它上面的探空仪能把高空的温度、气压、湿度、风速、风向等信息用无线电传送给地面观测站。气球的顶部装有放气阀门,当其工作完毕后,会自动打开阀门释放掉部分氢气,使气球体积缩小,所受浮力随之减小,气球就会缓缓地落回地面。 浮筒常被用于打捞沉船。打捞时,先在浮筒内注满水,并将其固定在沉船上,再向浮筒中输入高压空气,排出其中的水,使连成一体的沉船和浮筒所受的重力小于浮力,沉船随着浮筒上升。2007年我国打捞“南海一号”沉船就是采用浮筒将船身整体打捞出水的。密度计 密度计:在被测液体中处于漂浮状态,F浮=G密度计浸入液体中的体积越大,说明液体的密度越小 密度计在甲液体中漂浮密度计在乙液体中漂浮:即: 当排开液体的体积:所以,密度计下方的刻度值较大。【例题2】(1)自制的简易密度计如图所示,它是在木棒的一端缠绕铜丝做成的,将其放入不同的液体中,会呈竖直漂浮状态。下列说法正确的是( )A.木棒越粗,测量误差越小B.密度计浸入液体的体积越大,说明该液体的密度越小C.密度计漂浮在水面上静止时,水对密度计的浮力大于它的重力D.密度计漂浮在水面上静止时,把露出的部分剪去,剩余的部分在水面下静止不动(2)如图为我国第三艘航空母舰福建舰赴相关海域开展试验的情境。若其满载排水量为8万吨。下列说法正确的是( )A.航母从东海驶入南海受到的浮力会变大B.以起飞的舰载机为参照物,航母是运动的C.飞机飞出后,舰受到的浮力大小不会改变D.飞机飞出后,舰排开水的质量仍是8万吨(3)长沙市文化旅游广电局携“快乐长沙、韵味星城”定制热气球亮相欧洲最大热气球节——布里斯托热气球节,如图所示,当热气球内部空气被加热时,空气体积变大,使得气球内空气密度 ,热气球受到的浮力增大,当浮力 热气球自身重力时,热气球就开始上升。【归纳整理】【精讲点拨】比较漂浮与悬浮悬浮和漂浮时,物体受平衡力。悬浮时物体浸没在液体中,而漂浮是物体上浮的最后结果,此时物体静止在液面上,一部分浸入液体,一部分露出液面。F浮=G时,物体可能处于漂浮或悬浮;而ρ物=ρ液时,物体只能处于悬浮状态。【课堂练习】1.两个容器中分别盛有甲、乙两种不同的液体,把体积相同的A、B两个实心小球放入甲液体中,两球沉底;放入乙液体中,两球静止时的情况如图乙所示。则下列说法正确的是( )A.小球A的质量大于小球B的质量B.甲液体的密度小于乙液体的密度C.小球A在甲液体中受到的浮力等于在乙液体中的浮力D.在甲液体中容器底对小球A的支持力大于对小球B的支持力2.小亮周末在家洗碗时发现了一个有趣的现象:两只完全相同的碗A、B,将碗A轻轻放在水面上,松手后它能漂浮在水面上;将碗B按入水中,松手后它却沉入水底,如图所示。则此时两碗所受浮力FA、FB的大小关系是( )A.FA>FB B.FA<FB C.FA=FB D.条件不足,无法比较浮力的大小3.用盐水浸泡可以去除新鲜水果表面残留的农药。水平桌面上有甲、乙两个完全相同的容器,分别盛有浓度不同的盐水,将两个质量相等的冬枣、樱桃(V冬枣>V樱桃),分别放入盐水中,静止时的状态如图所示,两容器中的液面相平。下列说法正确的是( )A.甲容器中盐水的密度大于乙容器中盐水的密度B.樱桃可以漂浮在水面上是因为所受的浮力大于重力C.冬枣和樱桃所受的浮力大小相等D.甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力4.如图所示,水母身体外形像一把透明伞,水母身体内有一种特别的腺,这种腺能产生一氧化碳改变自身体积(忽略一氧化碳的质量),从而能在水中上浮与下沉。下列说法正确的是( )A.水母实现浮沉自由的原理与潜水艇一致B.水母漂浮时比沉在水底时排开水的重力大C.水母在水中下沉过程中受到水的压强不变D.水母悬浮时,若体积变小,会上浮5.图甲为我国古代的滴水计时工具——漏刻,图乙为漏刻的模型图。漏水壶通过底部的出水口向受水壶中滴水,受水壶中的箭尺始终处于漂浮状态,随着壶内液面的升高而升高,箭尺上的刻度指示时间。当受水壶中液面升高时,下列说法正确的是( )A.箭尺排开水的重力不变 B.箭尺排开水的体积变大C.箭尺所受到的浮力变小 D.水对受水壶底压强不变6.冰球漂浮在盛有温水的圆台状容器中缓慢熔化,该过程中( )A.水位上升,水对容器底部的压力不变 B.水位上升,水对容器底部的压力变大C.水位不变,水对容器底部的压力不变 D.水位下降,水对容器底部的压力变小7.所谓冰山一角,字面意思可以理解为一座冰山露出水面的部分很少,而水面以下的体积占整个冰山体积的大部分,如图是漂浮在海里的冰山。已知海水的密度,ρ海水=1.1g/cm3、冰山的密度ρ冰=0.9g/cm3,下面关于冰山一角分析正确的是( )A.漂浮的冰山所受浮力大于自身的重力B.水面上的冰山体积与冰山体积之比为1:9C.当冰山熔化后海平面会上升D.当冰山熔化后水面以下冰山体积与整个冰山体积之比会变小8.如图所示,一个装适量水的小药瓶漂浮在矿泉水瓶的液面上。当挤压水瓶时,小药瓶内气压收缩,水进入小药瓶,此时重力 浮力,所以下沉;当松手后,小药瓶内空气膨胀,将多余的水排出,此时重力 浮力,所以上浮(以上均选填“大于”“等于”或“小于”);根据这一原理应用有 (填一事物)。9.潜水艇是海军的战略重器,建设一支强大的海军是实现中国梦的有力保障。如图1,当潜水艇下潜至水下300m处时,排水量为1.6×104t,此时潜水艇所受到海水的浮力为 N,受到海水的压强为 Pa;潜水艇的水舱向外排出一部分海水后开始上浮,潜水艇在图2中的位置时受到海水的浮力为 N;最终潜水艇静止在图3中的海面上。由此可见,潜水艇是通过改变 实现上浮和下潜的。(g取10N/kg,ρ海水=1.0×103kg/m3)10.图中玻璃瓶是一个“伽利略彩球温度计”,可以粗略地测量环境温度。玻璃瓶中装有某种液体,浸有7个体积相同的彩球(分别标有16℃、18℃、20℃、22℃、24℃、26℃、28℃字样),彩球体积不随温度变化而变化。当外界温度在16℃﹣28℃范围内变化时,会有彩球随之上浮或下沉,当所有彩球静止后,浮在上面的彩球中,标示温度值最低的那个彩球所标示的温度即此时环境的大致温度。(1)当环境温度为10℃时 彩球浮在液面上(选填“所有”“没有”或“部分”)。(2)请判断:7个彩球中质量最大的是标有 字样的,理由是: 。11.重为30N的质地均匀的实心小球放入水中,静止时如图所示,若将它切去一半,放入水中,则小球的浮力是 N,小球将会 (选填“漂浮”、“悬浮”、“下沉”)第10题图 第11题图 第12题图12.在长为20cm均匀细木棱的一端缠绕一些细铜丝,制成两个完全相同的简易密度计。现将它们分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,如图所示为它们竖直静止在液体中的情况。若密度计在甲液体中露出液面的长度为10cm,在乙液体中露出液面的长度为13cm,若乙液体为水时,甲液体的密度ρ甲= kg/m3。若在乙烧杯的水中加入适量盐,其中的密度计所受的浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。13.如图所示的热气球,其下方开口处燃烧液化气,随着热气球内部气体温度升高,热气球开始离地,徐徐升空,则气球内的气体密度 ,气球所受浮力 (以上两空填“变大”、“变小”或“不变”)。体积为620m3的热气球悬浮在空中时,气球吊篮和乘客的总重是 N。(空气密度保持1.3kg/m3不变)14.物体在细线拉力作用下静止在水中(如图所示),此时水面距容器底30cm,已知物体上表面所受水的压力为7N,下表面所受水的压力为19N,此时细线对物体的拉力为3N(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。求:(1)水对容器底的压强;(2)物体的体积;(3)剪断细线后物体静止时所受的浮力。【课后巩固】1.如图所示,实验中小昭同学通过向水中加盐的方法,原来沉在烧杯底部的鸡蛋慢慢由沉底变为悬浮,再由悬浮最终变为漂浮。关于此过程,下列说法错误的是( )A.鸡蛋沉底时受到的浮力小于鸡蛋的受到的重力B.鸡蛋悬浮时受到的浮力等于鸡蛋的受到的重力C.鸡蛋漂浮时受到的浮力大于鸡蛋的受到的重力D.鸡蛋漂浮时,继续加盐,受到的浮力不变2.用密度计测量酒精的密度,是一种初步判断酒精是否合格的简单办法。如图所示是跨学科实践小组的同学们设计的微型密度计。主要由标度杆、浮子、配重等构成。把调好配重的微型密度计放入标准消毒酒精中。待微型密度计静止时,依据液面的位置在标度杆上做一个记号。则微型密度计( )A.在水中时排开水的质量大于自身的质量B.在水中时受到水向上的压力大于自身的重力C.在标准消毒酒精中浸入的更深一些D.在标准消毒酒精中受到的浮力更大3.一个体积为100cm3、质量为80g的球放入足够深的水中,静止后的状态及所受浮力大小为( )A.漂浮 0.8N B.漂浮 1N C.悬浮 0.8N D.沉底 1N4.如图在木棒的一端缠绕一些铜丝做成自制密度计,将其先后放入装有甲、乙两种不同液体的烧杯里,静止后两烧杯液面相平。下列有关说法正确的是( )A.密度计在烧杯中所受的浮力 B.液体的密度C.烧杯底部所受液体的压强 D.烧杯底部所受液体的压力5.潜艇从海中高密度水层驶入低密度水层时,急速掉落的现象称为“掉深”,如题图所示,下列关于“掉深”原因的解释正确的是( )A.潜艇的质量变小 B.潜艇所受压强变大C.潜艇所受浮力变小 D.潜艇所受重力变大6.如图所示,小明和家人放飞一盏孔明灯。已知外界空气密度为1.3kg/m3。(1)若点燃后灯的体积为0.5m3,则灯受到的浮力大小是 N;(2)放手后灯加速上升,此时灯受到的浮力大小 其受到的重力大小;灯内气体密度 1.3kg/m3。(均选择“A.大于”“B.等于”或“C.小于”)7.如图所示,将重为12N的正方体木块放入装有水的烧杯中,静止后木块没入水中的体积占总体积的3/5,则木块受到的浮力是 N,木块的密度为 kg/m3;若要将木块全部浸入水中,需要再施加 N的压力。8.淡水湖面上漂有一块浮冰,如图所示,浮冰在水上和水下的体积比为1∶9,则冰的密度为 kg/m3。当冰全部熔化后,水面将 (选填“升高”或“降低”或“不变”)。9.将木块A和金属块B按甲、乙两种不同的方式,分别放入有水、盐水的相同烧杯中,物体静止时两容器中液面相平(如图所示)。则木块受到的浮力F甲 F乙;容器中原来的液面高度h甲 h乙(选填“>”、“<”、“=”)。10.“曹冲称象”是家喻户晓的故事。某科创小组仿效曹冲,展开项目化实践活动---制作一台“浮力秤”。【项目实施】(一)设计“浮力秤”(1)绘制设计图。①浮力秤的制作原理:物体漂浮在液面上时,浮力 重力。(填“大于”“小于”“等于”)②设计浮力秤的装置图,如图甲所示。(2)制作“浮力秤”。小组同学按照设计图进行组装:选择轻质的圆柱形小筒,上端放一个轻质的小秤盘。如图甲所示,将小筒放在水中,就制成了一个“浮力秤”。小明发现将组装好的小筒和秤盘放入水中时很难在竖直方向上静止,故在小筒底部均匀地放上细沙,他这样做的原理是 ;(3)标记刻度。①将组装好的小筒和空秤盘,放入水中,并使它漂浮在水面上用记号笔在小筒外侧水面的位置画上一个刻度a,标记为 g。②在秤盘中只放入一个10g的砝码,用记号笔在小筒外侧水面位置画上刻度b,标记为10g;③在秤盘中只放入一个20g的砝码,用记号笔在小筒外侧水面位置画上刻度c,标记为20g;④做好标记的小筒外侧,如图乙所示,a、c位置正确的是: (填“A”或“B”)⑤给浮力秤完善刻度线与数值后发现,该秤的刻度是 (选填“均匀”或“不均匀”)的;请简述判断依据 。11.强我海军,护我领海。如图所示,请作出我国某潜水艇在海水中加速上浮时所受重力和浮力的示意图(为潜水艇的重心)。12.一个底面积为,高为14cm的薄壁圆柱形容器放在水平桌面上,容器质量为3kg,内盛有2kg的水,如左图所示,另有一个重力为6N,体积为的实心正方体A,如图所示。(g取)求:(1)水对容器底部的压强大小;(2)将正方体A轻轻地放入容器中静止后,正方体A受到的浮力大小;(3)将正方体A轻轻地放入容器中静止后,容器对桌面的压强大小。【课后自评】这节课我给自己☆☆☆☆☆颗星。我的收获:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________我的错题:21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 (共 2 页)21世纪教育网(www.21cnjy.com) 展开更多...... 收起↑ 资源列表 9.3 物体的沉浮(导学案)【学生版】.docx 9.3 物体的沉浮(导学案)【教师版】.docx