资源简介

(共36张PPT)
4.4 水的浮力
第4课时 物体浮沉条件的应用
物体浮沉的条件不但可以用来解释许多生活现象，而且在生产、生活和科研上也有许多重要的应用。
鱼
密度计
潜水艇
它们的工作原理是什么？
轮船
四、物体浮沉条件的应用
1、轮船为什么用密度比水大得多钢铁制成？
2、将铁块放入水中会怎样？
3、用钢铁做的轮船为什么能浮在水面上？
1、轮船
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。
下沉
漂浮
F浮1 < F浮2
V排水1 < V排水2
铁块做成碗状
铁块
F浮1 < G
F浮2=G
通过增大排开水的体积来增大浮力。
钢板放在水里会下沉，用钢板制成的轮船，由于船体中间很大部分是空的，能够排开体积更大的水，获得更大的浮力。当轮船浸入一定深度时，受到的浮力等于重力，就会漂浮在水面上。
（1）轮船原理：
通过增大排开水的体积增大浮力来实现漂浮。
（2）轮船排水量：
轮船满载货物时，排开水的质量。
即：
因为轮船漂浮，
F浮=G船
F浮=G排水
G船=G排水
m船g=m排水g
m船=m排水
轮船满载货物时，船和货的总质量。
（3）吃水线:
指船舶载重线，表明船舶载货后可能的各种吃水程度。
标于轮船边上。
(4)轮船从江河驶入海洋，受到的浮力不变，排开水的体积变小。
因为轮船都漂浮，F浮=G船，F浮就不变
G排不变，
m排不变，
ρ海V排海=ρ河V排河
因ρ海>ρ河
所以V排海排开水的体积变小，吃水线下降
1. 把木块放入不同密度的液体（水和盐水）中，漂浮
液面上。木块排开液体的体积相同吗？木块排开什
么液体的体积大？
2. 能利用这种现象测出液体的密度吗？
液面所在位置相同吗？
什么液体的液面更高？
2、浮子式密度计
（3）原理推导：
F浮=G计
F浮=
ρ液V排g
F浮不变
ρ液越小，
V排越大。
（1）用途：
测液体的密度。
（2）构造：
一根密封的玻璃管，下端玻璃泡内封装有铅丸或水银，玻璃管上有刻度。
使重心下降，使密度计能竖立在液体中
（V排与ρ液成反比）
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。
（5）刻度特点：
（4）工作原理：
物体漂浮原理
F浮=G计=ρ液V排液g
上小下大；上疏下密。
ρ液
V排
（刻度不均匀）
0.8
1.0
1.1
0.9
上
下
外径均匀、细长，标刻度线
内径较大的玻璃泡
①上端的玻璃管细，下端玻璃泡大；
②底部加入密度大的铅粒，增加配重。
（6）增大测量的精确度的措施：
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机动作战。
你知道潜艇在水中是怎样实现上浮和下沉的吗？
3、潜水艇
潜水艇既能在水面航行，又能潜入水下机动，是怎么做到的？
你知道了潜艇在水中如何实现上浮和下沉的吗？
改变潜艇自身的重力。
潜艇上浮和下沉的原理
潜艇浮沉的模拟实验
玻璃球上浮。
玻璃球下沉。
自身重力减小，使F浮 > G
自身重力增大，使F浮 > G
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。
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。
改变玻璃球的自身重力，实现浮沉。
针筒内装
空气
潜 艇
压缩空气的储罐
装入海水赶出空气后下沉
压缩空气赶出海水后浮起
潜水艇的原理：
浮力不变，靠改变自身重力实现浮沉。
充水：
G > F浮
下沉
排水：
G = F浮
悬浮
G < F浮
上浮
留适量水：
科学阅读
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。
鱼鳔
4、鱼：
靠改变鱼鳔体积来改变浮力大小，从而实现浮沉。
即：重力不变，改变浮力。
对比：潜水艇
空气中的物体同样会受到空气的浮力。如果气球中所充入的气体密度比空气小，那么气球受到空气的浮力大于自身所受的重力，气球就会在空中上升。
气球
热气球
热气球内充有热空气，空气密度减小。
喜庆节日放飞的气球、高空探测气球，一般充有氦气。
高空探测气球
5、氢气球（气艇）
气球内所充的气体密度小于空气。
气球上浮
F浮=
ρ空V球g
G氢=
ρ氢V球g
ρ空> ρ氢
F浮> G
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，艇体上还安装了起稳定控制作用的尾面和推进装置。
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。气艇曾被用于军事侦察、轰炸和作为空中交通工具。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。
热气球
1783年11月的一天，法国的蒙戈尔费埃兄弟用纸和布制造了一个大袋子，用火加热袋里的空气，制成了最早的热气球。由于球内热空气的密度比球外冷空气小，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，如图所示。
1783年12月，法国学者查理用密度小于空气的氢气代替热空气。他制造的氢气球升到2000多米的高空。后来，载人的氢气球能到
达20000米的高空。现在，观测高空气象的气球大多数是氢气球。
6、热气球（孔明灯）
加热
F浮= G氢+G壳+G物
空气受热膨胀，溢出
球内空气密度减小
球内空气重力减小
F浮> G
上浮
7、航天员在水中处于悬浮状态训练
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。
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重力相等。
1.医生给病人体检，有时需要测量病人血液的密度。如果用密度计进行血液测量，需要血液量较多。分析人员采用了一个巧妙的方法：先在几个试管内分别装入密度不同的、呈淡蓝色的硫酸铜溶液，然后分别在每个试管中滴进一滴血液。只要看到哪一个试管中的血滴悬在硫酸铜溶液中，就能判断出血液的密度。说说这一做法的依据。
根据物体浮沉条件，血滴悬浮在某种密度的硫酸铜溶液中，则它受到硫酸铜溶液的浮力等于自身受到的重力。根据阿基米德原理，它的密度与该硫酸铜溶液的密度相同。
2.人们常用“浮筒打捞法”打捞沉船，它的做法是：把几个浮筒灌满水，将它们沉到水底，潜水员用钢索把它们拴在沉船的两侧。然后，打捞船上的机器开动起来，把空气压进浮筒，将筒内的水排出去，沉船就可以浮起来（如图）。这样做的原理是什么？
将沉船与浮筒看作一个整体，当浮筒内的水未排出时，整体所受的重力大于浮力，所以船不会浮起。而当筒内的水排出后，整体所受的重力变小，以至小于浮力，这样，轮船与浮筒都将浮出水面。
1.小科和妈妈一起上街到夜市买了一袋观 赏鱼（如图），袋内约有1／3的体积是封闭的空气。小科回到家后将没有打开塑料袋的观赏鱼直接放入家里的鱼缸中。若不计塑料袋的自重，那么这个装着水和鱼的塑料袋在鱼缸的水中所处的状态是 （ ）
A．悬浮在水中
B．漂浮在水面
C．下沉到缸底
D．先悬浮，后下沉
B
2.小明在饮料吸管中塞入一些细铁丝作为配重,并将一端封闭,制作了一只简易密度计;将其先后放入甲、乙两杯液体中,当密度计静止时,两杯中液体深度相同,如图所示,下列说法正确的是( )
A. 密度计在甲杯液体中受到的浮力更大
B. 密度计的刻度线,越往上标注的密度值越大
C. 密度计放入后,乙杯中液体对容器底的压强
更大
D. 适当减小配重,可以增大该密度计两条刻度
线之间的距离,使测量结果更精确
C
3.完全浸没在水中的乒乓球，放手后从运动到静止的过程中，其浮力
大小变化情况 （ ）
A.浮力不断变大，但小于重力。
B.浮力不变，但浮力大于重力。
C.浮力先大于重力，后小于重力。
D.浮力先不变，后变小，且始终大于重力直至静止时，浮力才等于重力。
D
4.一艘轮船从大海驶到内河里，河水密度小于海水密度，则（ ）
A.船在河水中受到浮力小于在海水中受到的浮力
B.船身露出水面的那部分体积不变
C.船身要浮上来一些
D.船身要沉下去一些
D
5.如图，碗可以漂浮在水面上，可以沉入水底，下列正确的是（ ）
A.碗沉入水底时比漂浮在水面上时的浮力小
B.碗沉入水底时受到的浮力等于它的重力
C.碗沉入水底时容器对桌面的压强变大了
D.碗沉入水底时容器底部受到水的压强变大了
A
6.如图所示两个密度计a、b，a密度计最上部刻线为1，而b密度计最下
部刻线为1．若要测定酒精的密度，则应该使用密度计（ ）
A．a B．b
C．任意一个 D．都不好用
B
7.某同学制作了如图潜水艇模型，下列说法不正确的是（　　）
A. 潜艇模型是通过改变潜艇的重力实现沉浮的
B. 向内推注射器活塞，水会被压入试管中，可实现潜艇下沉
C. 向外拉注射器活塞，试管内水量适当时，可实现潜艇悬浮
D. 潜艇模型的试管上绕些铁丝，可保持试管稳定
B
4.4 水的浮力（第4课时）
密度计：漂浮时浮力等于重力
轮船：采用“空心”，增大V排的办法来达到漂浮的目的
热气球：球内气体密度小于球外空气密度，使浮力大于重力
浮沉条件的应用
潜艇：保持浮力不变，可改变自身的重力实现沉沉
再见

展开更多......

收起↑