资源简介

(共24张PPT)
第3节
物体的浮沉条件及其应用
第十章
浮力
教学目标
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.能通过改变物体所受的重力或浮力的大小，使物体在液体或气体中处于不同的浮沉状态；
3.运用物体的浮沉条件解释生产、生活中的一些现象，认识浮力知识在生产、生活中的应用价值。
01
目录
物体的浮沉条件
02
浮力的应用
新课导入
观察思考：浸没在液体中物体都受浮力，有的上浮，有的下沉，这是为什么？
漂浮在水面的冰山
沉在水底的石头
鱼儿能在水中自由的上浮和下沉
物体的浮沉究竟取决于什么呢？
一、物体的浮沉条件
问题：物体的浮沉是否与重力有关系？
一、物体的浮沉条件
★
★
★
★
★
★
?上浮
条件
F浮>G物
?漂浮
条件
F浮=G物
V物>V排
?下沉
条件
F浮?悬浮
条件
F浮=G物
V物=V排
F支=10N
非平衡状态
非平衡状态
加速上升
加速下降
1.物体所受浮力与重力间的关系
一、物体的浮沉条件
问题：物体的浮沉是否与密度有关系？
实验：将新鲜鸡蛋放入盛水容器中，向水中加盐，并搅拌，不断增加盐水的浓度。观察鸡蛋在容器中的位置变化。
一、物体的浮沉条件
研究条件：实心物体浸没在液体中，受浮力和重力。
F浮＞G
2、物体密度与液体密度间的关系
浮力：F浮=
ρ液gV排
重力：G
=
ρ物gV物
根据浮沉条件进行比较：
上浮：Ρ液＞ρ物
悬浮：Ρ液=
ρ物
下沉：Ρ液＜ρ物
F浮＜G
F浮=
G
漂浮：Ρ液＞
ρ物
沉底：Ρ液＜
ρ物
浸没：
V排=
V物
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，后来人们就发明了船。
二、浮力的应用
据记载，1405年郑和下西洋时乘坐的木船长约147m，是当时世界上最大的木船。
二、浮力的应用
1.轮船
在质量不变的情况下，将钢铁制成空心的轮船，可以排开更多的水，来获得更大的浮力使轮船漂浮在水面上。
F浮=G
下沉
想想做做
制作橡皮泥小船
橡皮泥的密度比水的密度大橡皮泥放入水中会下沉。怎么使它漂浮在水面？看看谁做的船能承载更多的重物？
漂浮
能承载重物的橡皮泥船
把橡皮泥做成瓢状，它所受的重力没变，但排开水的体积变大了，因而受到的浮力变大了，所以能浮在水面上，轮船就是根据这个道理制成的。
二、浮力的应用
1.轮船
二、浮力的应用
1.轮船
二、浮力的应用
1.轮船
轮船的大小通常用排水量来表示。
排水量就是轮船装满货物时排开水的质量。
轮船满载时排开水的质量：m排=m船+m货
。
由于海水、河水密度不同，轮船的吃水线也不同，轮船在载物时水面不能超过最大吃水线。
二、浮力的应用
2.潜水艇
潜水艇能潜入水下航行，进行侦察和袭击，是一种很重要的军用舰艇。潜水艇可以悬浮在水下
，也可以漂浮在水面。
二、浮力的应用
潜水艇的艇身装有水舱，向水舱充水时，潜水艇变重，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，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，从而上浮。
二、浮力的应用
3、气球和飞艇
气球和飞艇靠充入或排出密度较小的气体来实现升降。
二、浮力的应用
4.密度计：
（1）用途：一种可以直接测量液体密度的仪器。
（2）工作原理：利用物体漂浮在液面上时浮力等于重力的原理制成的。
（3）读数方法：静止时液面所对刻度乘以水的密度。
（4）刻度特点：上小下大，刻度间隔不均匀。
密度计
二、浮力的应用
4.密度计：
课堂小结
状态
F浮与G物的大小关系
如果物体是是实心的
结果
上浮
F浮＞G物
ρ物＜ρ液
漂浮
下沉
F浮＜G物
ρ液＜ρ物
沉底
悬浮
F浮＝G物
ρ液＝ρ物
悬浮
一、物体的浮沉条件。浸没在液体中时：
二、浮力的应用：
(2)浮力不变，改变自身重力：潜艇的沉浮
(1)重力不变，改变浮力：轮船
(3)同时改变重力和浮力的大小：氢气球、热气球
课堂检测
1.
(2019·菏泽中考)人们常用“生沉熟浮”来判断饺子是否煮熟，煮熟后的饺子会漂起来的原因是（
）
A.饺子的重力减小了
B.饺子的重力和浮力都增大了
C.饺子的重力不变，浮力增大
D.饺子的重力和浮力都减小了
饺子受热膨胀，体积增大，浮力增大
C
课堂检测
2.(2019·山西中考)网上流传着一种说法，鸡蛋能否沉入水底可以鉴别其是否新鲜。为了验证其真实性，小亮买了些新鲜鸡蛋，并拿其中一颗进行实验。第一天放入水中的鸡蛋沉入水底(如图甲)，取出鸡蛋擦干放置50天后，再放入水中时鸡蛋漂浮在水面(如图乙)，看来网传是真的。下列分析正确的是（
）
A.鸡蛋两次所受的浮力一样大
B.甲图中鸡蛋排开水的重力大
C.乙图中鸡蛋所受浮力大于重力
D.放置50天后的鸡蛋密度变大
B
甲
乙
3.
体积为120
cm3的一块固体，重1.8
N，放在密度为1.1×103
kg/m3的盐水中为什么会下沉？当固体浸没在盐水中静止时，容器底部对它的支持力有多大？
解析：因为完全浸没时固体所受的浮力小于自身的重力，或者说这个固体的密度大于盐水的密度。
容器底部对固体的支持力
F=G-F浮=G-ρ盐水gV排=1.8N-1.32N=0.48
N。
课堂检测
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《10.3物体的浮沉条件及其应用》学案
【学习目标】
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.能通过改变物体所受的重力或浮力的大小，使物体在液体或气体中处于不同的浮沉状态；
3.运用物体的浮沉条件解释生产、生活中的一些现象，认识浮力知识在生产、生活中的应用价值。
【课堂合作探究】
观察思考：浸没在液体中物体都受浮力，有的上浮，有的下沉，这是为什么？
一、物体的浮沉条件
问题：物体的浮沉是否与重力有关系？
1.物体所受浮力与重力间的关系
问题：物体的浮沉是否与密度有关系？
实验：将新鲜鸡蛋放入盛水容器中，向水中加盐，并搅拌，不断增加盐水的浓度。观察鸡蛋在容器中的位置变化。
2、物体密度与液体密度间的关系
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，后来人们就发明了船。
据记载，1405年郑和下西洋时乘坐的木船长约147m，是当时世界上最大的木船。
1.轮船
在质量不变的情况下，将钢铁制成空心的轮船，可以排开更多的水，来获得更大的浮力使轮船漂浮在水面上。
F浮=
想想做做
制作橡皮泥小船
橡皮泥的密度比水的密度大橡皮泥放入水中会下沉。怎么使它漂浮在水面？看看谁做的船能承载更多的重物？
把橡皮泥做成瓢状，它所受的重力没变，但排开水的体积变大了，因而受到的浮力变大了，所以能浮在水面上，轮船就是根据这个道理制成的。
轮船的大小通常用排水量来表示。排水量就是轮船装满货物时排开水的质量。轮船满载时排开水的质量：m排=m船+m货
。
由于海水、河水密度不同，轮船的吃水线也不同，轮船在载物时水面不能超过最大吃水线。
潜水艇
潜水艇能潜入水下航行，进行侦察和袭击，是一种很重要的军用舰艇。潜水艇可以悬浮在水下
，也可以漂浮在水面。
潜水艇的艇身装有水舱，向水舱充水时，潜水艇变重，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，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，从而上浮。
3、气球和飞艇
气球和飞艇靠充入或排出密度较小的气体来实现升降。
4.密度计：
（1）用途：
（2）工作原理：
（3）读数方法：
（4）刻度特点：
【课堂检测】
1.
(2019·菏泽中考)人们常用“生沉熟浮”来判断饺子是否煮熟，煮熟后的饺子会漂起来的原因是（
）
A.饺子的重力减小了
B.饺子的重力和浮力都增大了
C.饺子的重力不变，浮力增大
D.饺子的重力和浮力都减小了
2.(2019·山西中考)网上流传着一种说法，鸡蛋能否沉入水底可以鉴别其是否新鲜。为了验证其真实性，小亮买了些新鲜鸡蛋，并拿其中一颗进行实验。第一天放入水中的鸡蛋沉入水底(如图甲)，取出鸡蛋擦干放置50天后，再放入水中时鸡蛋漂浮在水面(如图乙)，看来网传是真的。下列分析正确的是（
）
A.鸡蛋两次所受的浮力一样大
B.甲图中鸡蛋排开水的重力大
C.乙图中鸡蛋所受浮力大于重力
D.放置50天后的鸡蛋密度变大
3.
体积为120
cm3的一块固体，重1.8
N，放在密度为1.1×103
kg/m3的盐水中为什么会下沉？当固体浸没在盐水中静止时，容器底部对它的支持力有多大？
【达标训练】
一、单选题
一物体漂浮在水中，有体积露出水面，则物体的密度为
A.
B.
C.
D.
有甲、乙两个溢水杯，甲溢水杯盛满酒精，乙溢水杯盛满某种液体。将一不吸水的小球轻轻放入甲溢水杯中，小球下沉到杯底，溢出酒精的质量是40g；将小球从甲溢水杯中取出擦干，轻轻放入乙溢水杯中，小球漂浮且有的体积露出液面，溢出液体的质量是50g，已知，下列计算正确的是
小球的质量是40g
小球的体积是
液体的密度是
小球的密度是。
A.
只有正确
B.
只有正确
C.
只有正确
D.
只有正确
如图，小瓷碗漂浮在水面上，倾斜后能沉入水底，对这一情景分析正确的是?
?
A.
小瓷碗能沉入水底是因为它的重力变大了
B.
小瓷碗漂浮时受到的浮力小于它的重力
C.
小瓷碗浸没时和漂浮时相比所受的浮力变小了
D.
小瓷碗下沉过程中浮力大于重力
二、计算题
如图所示，是一种测量液体密度的仪器密度计。密度计上部有刻度的部分是一段粗细均匀的密封玻璃管，下部玻璃泡中装有密度较大的铅粒，使用时将密度计放入待测的液体中，密度计平稳后，从液面对应的刻度就能读出待测液体的密度。将一质量为的密度计放在水中，待密度计平稳后，水面在A处，可以知道水的密度。放在油中，油面在刻度B处，则油的密度为已知玻璃管有刻度部分的横截面积为，请你回答和处理下列问题：
下部玻璃泡中的铅粒所起的作用
求A、B两刻度之间的距离h．
如图所示，将质量为的正方体木块放入水池中静止时，一半体积浸在水中。求：
木块所受浮力的大小。
木块的密度。
水对木块底部的压强。
如图所示，足够高的薄壁圆柱形容器放在水平桌面上，容器内水的质量为2kg，水的深度为20cm。实心圆柱体A质量为800g，底面积为，高度为30cm。实心圆柱体B质量为千克小于，底面积为，高度为10cm。实心圆柱体A和B均不吸水，已知，g取。
求容器的底面积。
若将圆柱体A竖直放入容器内，求静止时水对容器底部的增加的压强。
若将圆柱体B竖直放入容器内，求静止时水对容器底部的压强与的关系式。
如图甲所示，将边长为10cm的正方体木块A放入水中，有的体积浸入水中；将金属块B放在木块正中央上方，静止后用刻度尺测出木块露出水面的高度为2cm，如图乙所示；再用轻质细绳将金属块捆绑在木块正中央下方，放入水中静止后测出木块露出水面高度为3cm，如图丙所示；求：
图乙中木块底部受到的压强；
金属块B的密度。
如图所示，094型战略导弹核潜艇是我国“国之利器”之一，对我国的国防安全有着重要的意义。核潜艇的重力为，体积为，海水密度取。
核潜艇潜入水下时应至少要向水舱加多少吨的水？
潜入水下200m时，核潜艇的一个面积为的舱盖所受海水的压力有多大？
如图所示，一艘轮船正在长江上航行，假设船体和货物总重为7500吨，江水的密度为．
轮船所受浮力多大？
求船体浸在水面下的体积？
请运用有关公式分析说明：这艘轮船从长江驶入大海时，船体是上浮还是下沉一些？
如图所示，一质量为m的探空气球包括其下方的吊篮，下面吊篮中物体的质量为5m，若空气给气球的浮力始终保持为50N，方向始终是竖直向上，气球受到的空气阻力与速度成正比，即，吊篮受到的浮力和阻力不计。此时气球以的速度匀速竖直向下运动；若吊篮中的物体的重力减少20N，经过一段时间后，气球恰好以的速度匀速竖直向上运动。
当热气球匀速向下运动时，根据平衡状态受力情况，表示出阻?
力f和mg之间的关系。
当热气球匀速向上运动时，根据平衡状态受力情况，表示出阻力f和mg之间的关系。
吊篮中物体的质量？
若去掉吊篮中的所有物体，气球能达到的最大速度？吊篮所受的浮力和空气阻力忽略不计，
用弹簧测力计悬挂一金属圆柱体，从液面开始缓慢浸入水中如图甲，弹簧测力计的示数F与圆柱体下表面到水面距离h的变化关系如图乙所示，请根据图中信息计算：
金属块的体积
金属块的密度。
如图所示，放在水平面上装满水的一溢水杯，水深为20cm，弹簧测力计挂着重为10N的物块，现将物块浸没在装满水的溢水杯中，静止后溢出水的质量为取求：
物块浸没在水中静止后，溢水杯中水对杯底的压强．
物块浸没在水中静止后，弹簧测力计的示数．
物块的密度．
参考答案
【课堂检测】
C
B
解析：因为完全浸没时固体所受的浮力小于自身的重力，或者说这个固体的密度大于盐水的密度。
容器底部对固体的支持力
F=G-F浮=G-ρ盐水gV排=1.8N-1.32N=0.48
N。
【达标训练】
1.B【解析】设物体体积为V，
由阿基米德原理可知：，
物体漂浮在液面上：，
根据和可得，，
所以，，，
物体排开水的体积，
则物体的密度。
故选B。
2.B【解析】解：由题意知小球放入乙液体中处于漂浮状态，故F，故；
由题知，在甲中小球下沉，小球的体积就等于排开酒精的体积，所以据可得：
；
所以小球的密度是：
；
因为小球在乙中漂浮，所以
根据阿基米德原理有，???
；
且????
；
故将带入可得：
所以
故正确；
故选：B。
3.C【解析】A、小瓷碗能沉入水底，瓷碗所受的重力不变，因排开的水的体积减小，所受浮力减小，小于重力而引起的，故
A错误；
B、小瓷碗漂浮时，根据漂浮条件可以知道：受到的浮力等于它的重力，故B错误；
C、因为瓷碗浸没时是下沉，浮力小于重力，漂浮时浮力等于重力，而小瓷碗重力不变，所以小瓷碗浸没时和漂浮时相比所受的浮力变小，所以C选项是正确的；
D、小瓷碗下沉过程中重力大于浮力，故D错误。
故选C。
4.【答案】解：密度计玻璃泡中装入小铅粒，可以使密度计放入液体中能保持竖直位置漂浮，降低重心，增大稳度；
因为密度计不管是在水中还是在油中，都是漂浮状态，
所以，
设密度计在水中时，排开水的体积为，
则，即，
解得，
设A、B两刻度之间的距离h，则密度计在油中漂浮时，排开油的体积为，
则，
代入数据解得：。
答：降低重心，增大稳度；
、B两刻度之间的距离h为。
5.【答案】由于木块漂浮在水中，则木块受到的浮力：
解法一：由可得，木块排开水的体积：，
由于木块的一半体积浸在水中，所以木块的体积：??，
所以木块的密度：?
解法二：由于木块漂浮在水面且一半体积浸在水中，则有，，
所以，??
由于木块的体积：，所以木块的高度：，
木块浸在水中的深度：，
所以水对木块底部的压强：?．
6.【答案】解：水的体积：；
容器的底面积等于水柱的横截面积：；
圆柱体A的密度：；
所以，将圆柱体A竖直放入容器内，A将沉底。假设A竖直放入后，没有被水淹没，且水深度为，由体积关系得：；
?；
解得：?
，假设成立；
水对容器底部增加的压强：
；
圆柱体B的密度：小于；
所以，B竖直放入容器内会漂浮，此时的液体深度的变化为：?
???
?
将数据带入解得：
。
答：
容器的底面积为。
静止时水对容器底部的增加的压强为500Pa。
静止时水对容器底部的压强与的关系式为?。
7.【答案】解：
由题可知，乙图中木块浸入水中的深度：，则乙图中木块底部所受的压强：；
甲图中木块漂浮，所以木块的重：
图乙中木块浸入水中的体积：，
图丙中木块浸入水中的体积：，
乙、丙两图中，A和B的整体都处于漂浮状态，总浮力等于总重力，总重力不变，所以，两物体所受的总浮力相同，排开水的总体积相等，即，
则金属块B的体积：，
乙图中正方体木块A和金属块B受到的总浮力：，
由于A和B的整体处于漂浮状态，所以，
则金属块B的重力：，
金属块B的质量：，
所以金属块B的密度：。
8.【答案】解：核潜艇浸没，排开水的体积，
核潜艇受到的浮力为：
，
核潜艇完全浸没后受竖直向下的水和潜艇的总重力、竖直向上的浮力，即，
加水的重力为：
，
由得，水的质量为：
；
舱盖所受海水的压强为：
，
由得，受海水的压力：
。
答：核潜艇潜入水下时应至少要向水舱加1000吨的水；
潜入水下200m时，核潜艇的一个面积为的舱盖所受海水的压力有。
9.【答案】解：由于轮船处于漂浮状态，则：
；
由可得船体浸在水面下的体积：
；
由于轮船从长江驶入大海始终是漂浮，所以，
又，
则：，
已知：，
所以，，则船体会上浮一些．
答：轮船所受浮力为；
船体浸在水面下的体积为；
这艘轮船从长江驶入大海时，船体会上浮一些．
10.【答案】热气球匀速向下运动时，受向下的气球和篮中物体的重力，向上的空气阻力和浮力，如图所示：，
所以，即，；
热气球匀速向上运动时，受向下的气球和篮中物体的重力，
向下的空气阻力和向上的浮力，如图所示：，
所以，即，；
开始热气球以的速度匀速向下运动，当吊篮中的物体的重力减少20N，经过一段时间后，气球恰好以的速度匀速竖直向上运动，
根据受力分析可知，，即，又因为，
所以，，再将带入中式子得，，
解之得，吊篮中物体的质量；
吊篮所受的浮力和空气阻力忽略不计，去掉吊篮中的所有物体后，热气球只能向上运动，
所以，即，
因为气球受到的空气阻力与速度成正比，所以，
解之得。
11.【答案】由图像可知，金属块的重力：，金属块完全浸入水中时弹簧测力计的示数：，金属块完全浸人水中受到的浮力：，由可得，金属块的体积：??
由可得，金属块的质量：，金属块的密度：?
12.【答案】解：
物块浸没在水中静止后，溢水杯中水对杯底的压强：
?。
物块受到的浮力：
，
弹簧测力计读数：。
物块浸没在水中，由可得物块的体积：
?，
物块的质量：
，
物块的密度：
。
答：物块浸没在水中静止后，溢水杯中水对杯底的压强为2000Pa。
物块浸没在水中静止后，弹簧测力计的示数为6N。
物块的密度为
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