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- 2021-11-01 发布
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第三节 物体的沉浮条件及应用
一、课程实施标准
知识内容
完成时间
课程标准
内容细目
教学实施具体要求
评价方式
物体的浮沉条件及应用
2课时
运用物体的浮沉条件说明生产、生活中的一些现象
1、物体的浮沉条件
2、运用物体的浮沉条件解决有关问题
1、知道物体的浮沉条件
2、能运用物体的浮沉条件解决有关问题
作业测试
二、教学重点、难点
重点: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,并运用浮沉条件说明生产生活中的现象。
难点:浮沉条件
三、知识要点
(一)物体的浮沉条件
浸没在液体中的物体,受到两个力:竖直向_____的重力和__________的____力。
1.如图1所示,当浮力小于重力时,物体将__________。浸没在液体中的物体,V排=__________; F浮=__________,G物=__________
如图2所示,下沉的物体最终会静止在容器底部(沉底),受到________力、________力和________力,关系为________。
【答案】下;竖直向上;浮力;
图一:下沉;V物;G物;mg;
图二:支持力;重力;浮力;浮力+支持力=重力
2.如图3所示,当浮力等于重力时,物体受力平衡,可以______在液体内任何地方。
【答案】悬浮
3.如图4所示,当浮力大于重力时,物体将__________。
如图5所示,上浮的物体最终会静止在液面上(_________),V排_________V物,受到_________力和_________力,关系为_________。
5
【答案】图四:上浮;图五:漂浮;<;重力;浮力;F浮= G物
小结:1.物体浸没在液体中时,
(1)F浮_______G物,ρ液______ρ物,物体下沉,最终沉底;
(2)F浮_______G物,ρ液______ρ物,物体悬浮
(3)F浮_______G物,ρ液______ρ物,物体上浮,最后静止时漂浮,F浮'_______G物。
【答案】<;<;=;=;>;>;=;
2.实心物体放入足够多的液体中静止时(此时需要先判断物体的最终状态),
(1)ρ液<ρ物,物体处于______状态,V排______V物;F浮_______G物;m浮_______m物;
(2)ρ液=ρ物,物体处于______状态,V排______V物;F浮_______G物;m浮_______m物;
(3)ρ液>ρ物,物体处于______状态,V排______V物;F浮_______G物;m浮_______m物
【答案】(1)下沉;=;<;<(2)悬浮;=;=;=(3)漂浮;<;=;=;
实验:盐水浮鸡蛋
如图6所示,将新鲜的鸡蛋分别浸入盛有水和浓盐水的容器中,观察鸡蛋在容器中的位置。
在水中,鸡蛋处于____状态,F浮_______G物;
在浓盐水中,鸡蛋处于____状态,F浮'_______G物;
F浮______F浮'
【答案】下沉;<;悬浮;=;<;
(二)浮力的应用
实验:橡皮泥船
橡皮泥的密度比水大,他在水中会______。把橡皮泥捏成瓢状放在水面(如图7所示),虽然它受到的______力没有改变,但是______的水较多,因而受到较大的______力,所以能______在水面上,此时F浮_______G物
【答案】下沉;重力;排开;浮;漂浮;=
1.轮船:
(1)工作原理:要使密度大于水的材料制成的船,能够_______在水面上必须把它做成_______的,使它能够_______更多的水。F浮=_______。
(2)排水量:轮船______________时排开水的______________。
阿基米德原理:F浮=_______=_______;
漂浮:F浮=_______=_______;
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所以满载时排水量m浮=_______=_______。
(3)一艘轮船从河里到海里,浮力__________(原因是轮船漂浮时:F浮=______________),由于ρ河水<ρ海水,所以V浮_______,轮船将_______一些。
【答案】(1)漂浮;空心;排开;G物;(2)满载时;质量;G排;ρ液V排g;G物;ρ物V物g
ρ液V排;ρ物V物(3)不变;G物;减小;上浮
2.潜水艇:
(1)工作原理:潜水艇的下潜和上浮是靠___________来实现的。
如图8所示,潜水艇两侧有水舱,向水舱中充水时,潜水艇逐渐加重,就逐渐潜入水中。当水舱充水,潜水艇总重等于同体积的水重时,它可以__________在水中。当用压缩空气将水舱里的水排出一部分时,潜水艇重力变_________,从而上浮。实际航行时,上浮和下潜过程中潜水艇总要开动推进器加快上浮和下潜的速度。
(2)潜水艇的体积不变,浸没在同种液体中浮力___________。
【答案】改变自身重力;悬浮;小;不变
3.气体和飞艇:
工作原理:气球是利用______升空的。气球里充的是密度______空气的气体。如:氢气、氦气或热空气。为了能定向航行而不随风飘荡,人们把气球发展成为飞艇。在大气囊下面装了带螺旋桨的发动机和载人、载货的吊篮。
【答案】浮力;小于;
4.密度计:测量______密度的仪器
(1)工作原理:密度计在不同液体中均处于______状态,F浮=______,密度计的重力______,所以密度计在不同液体中所受浮力______。如图9所示,它是一个密封的玻璃管,其下端装有铅粒,上端有刻度。把它放在待测的液体中时,它漂浮在液面上,液面所对的刻度值就是待测液体的密度值。
(2)密度计的刻度______。
【答案】液体;漂浮;G密度计;不变;相等;从上到下,对应液体密度越来越大
三、典型例题
例1.排水量为1000t的轮船在河水中航行,满载时船及所装货物共有多重?受到河水的浮力是多少牛?ρ河水=1×103kg/m3,船排开的河水的体积是多少立方米?(取g=10N/kg)?
【答案】1×107N;1×107N;
【难易】较易
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【考点】轮船排水量
【解析】满载时船及所装货物共重:
G排=m排g=1000×103kg× 10N/kg=1×107N
因为轮船漂浮,F浮=G排,即满载时受到的浮力:F浮=G排=1×107N
根据F浮=G排=m排g=ρ液V排g,轮船排开河水的体积:
V排= F浮/ρ水g=1×107N/1×103kg/ m3× 10N/kg=1000m3
例2.如图10所示是自制的简易密度计,它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的,将其放入盛有不同液体的甲、乙两个烧杯中,它会竖直立在液体中,由观察到的现象判断_____杯液体的密度大。理由是密度计在甲乙两杯不同液体中所受浮力_____,V排甲_____V排乙,所以ρ甲_____ρ乙
【答案】乙;相等;>;<
【难易】较易
【考点】密度计的使用
【解析】同一个密度计放在甲、乙两种液体中都漂浮,所以F浮甲=F浮乙=G密度计=ρ液V排g
因为V排甲>V排乙,所以ρ甲<ρ乙
例3.某一木块的体积为200cm3,密度为0.8×103kg/m3,把它浸没在水中后放手,为什么木块不能悬浮在水中?木块最终漂浮在水面上静止时,浸没在水中的体积有多大?(g=10N/kg)
【答案】因为木块的密度比水的密度小,所以不能悬浮于水中;1.6×10-4m3
【难易】较易
【考点】排物比
【解析】V排/V物=ρ物/ρ液= V排/200×10-6m3=0.8×103kg/m3/1×103kg/m3
V排=1.6×10-4m3
例4.体积为100cm3的一块固体,重1.8N,放在密度为1.1×103kg/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?(g=10N/kg)
【答案】因为此固体的密度大于水的密度;0.9N
【难易】较易
【考点】物体浮沉条件的应用
【解析】ρ固=G固/V固g=1.8N/100×10-6m3×10N/kg=1.8×103 kg/m3
F浮=ρ盐V固g=1.1×103kg/m3×10N/kg×100×10-6m3 =1.1N
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N= G固- F浮=1.8N-1.1N=0.7N
例5.一个飞艇充入气体后的质量是1.5t,体积为1500m3,当装入多少千克的货物时,气艇能够悬浮在空中(空气的密度为1.29kg/m3,g=10N/kg)?
【答案】4350N
【难易】较易
【考点】飞艇的原理
【解析】飞艇在空气中受到的浮力为:
F浮=ρ气V艇g=1.29kg/m3×10N/kg×1500m3=1.9358×104N
F浮 = G物+ G艇
G物= F浮- G艇= F浮-mg=1.9358×104N-1500kg×10N/kg=4350N
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