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  • 2021-11-01 发布

八年级物理下册9-3研究物体的浮沉条件课件(新版)粤教沪版

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9.3 研究物体的浮沉条件 温故知新 1、浮力的大小与哪些因素有关? 2、浮力的大小跟物体排开的液重之间的关系? 3、物体的重力怎样计算? 4、运动和力的关系是怎样的? ρ液、V排 F浮=G排 G=mg=ρgV 物体受平衡力作用时,运动状态不改变 物体受非平衡力作用时,运动状态改变 做做想想 请同学们把你带来的小物品放入水中观察 你发现了什么? 有些物体上浮到水面,而有些物体下 沉到水底 点拨: 这些物体都受到了浮力,也都受到重力的作用。 物体上浮或下沉时, 浮力和重力的大小有什 么关系? 提出问题 做做想想: 演示浮沉子的浮与沉。 提出问题:怎样可以控制浮沉子的浮沉? 一、物体的浮沉条件是什么? 活动:让鸡蛋像潜艇一样浮沉 把一个鸡蛋轻轻地放入浓盐水中 现象①——漂浮 将清水缓缓倒入浓盐水中,并轻轻地搅拌。 现象②——悬浮 继续将清水缓缓倒入浓盐水中,并轻轻地搅拌。 现象③——下沉 现象④——上浮 再加入适量的盐粒,并轻轻地搅拌。 静止状态,平衡状态 漂浮 悬浮 ①漂浮:物体浮 在液面上,有部分体 积露出液面的现象。 ②悬浮:物体沉没 在液体里,可以停留在 任何位置,不露出液面。 运动过程,非平衡状态 上浮 ③上浮:当物体浸 没液体中时,物体会 向上运动的现象。 ④下沉:当物体浸 没液体中时,物体会 向下运动的现象。 下沉 交流与合作 (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? 漂浮时 G F浮 悬浮时 G F浮 上浮时 G F浮 下沉时 F浮 G 归纳总结 浸在液体中的物体,其浮或沉取决于它所受到的 浮力和重力的大小。 物体的浮沉条件 因为物体处于悬浮或者漂浮的状态时,F浮=G 于是得到测浮力大小的另一种方法——平衡法: F浮=G物 ①称重法:F浮= G-F ②压力差法:F浮= F向上 - F向下 ③阿基米德原理公式法:F浮=G排=ρ液gV排 ④二力平衡法: F浮=G物 归纳总结:计算浮力大小的方法: 思维启发 鸡蛋为什么既可在盐水中漂浮,又可悬浮? 根据F浮=G排=m排g =ρ液gV排可知 ρ液变小时, V排应变大。ρ液变大时, V排应变小; 轮船从河里航行到海里,船会上浮一些还是下 沉一些?为什么? 想一想 轮船始终漂浮,F浮不变,ρ液变大, V排应变小, 船会上浮一些。 F浮 G =ρ液gV =ρ物gV 思维拓展 假设:实心物体完全浸没在液体中时,V排=V物=V G=mg=ρ物gV物 F浮=G排=ρ液gV排 ①若物体上浮:F浮>G物 则ρ物<ρ液 ②若物体悬浮:F浮=G物 则ρ物= ρ液 ③若物体下沉:F浮 ρ液 注意:ρ物是物体的密度(平均密度),而不是 构成该物体的物质的密度 则ρ物< ρ液④若物体漂浮:F浮=G物, V排5N 因为: F浮>G,物体最终会漂浮在水面上 所以:F浮=G=5N。 答:物体受到的浮力为5N。 例2、冰山露出海面的部分只是冰山的一部分,所 以常有“冰山一角”的说法。若海水的密度是 1.03×103kg/m3,冰的密度是0.9×103kg/m3,则这座 冰山露出海面的体积是总体积的几分之几? 因为冰山漂浮在海面上解: 所以:F浮=G 因为F浮= ρ海水gV排,G=ρ冰gV 所以:ρ海水gV排=ρ冰gV V排/V= ρ冰/ ρ海水 = 0.9×103kg/m3/( 1.03×103kg/m3 )=90/103 V露/V=1-90/103=13/103 (3)选择合适的方法列出等式(一般考虑 平衡条件)。 (4)根据具体情况,合理选择适用公式。 在通常情况下,有关浮力的计算题,常会用到 多个计算公式,有时同一公式会多次使用,但 有关的物理量有所不同。 解决浮力计算题的方法: (1)确定研究对象,认准要研究的物体; (2)分析物体受力情况并画出受力示意图, 判断物体在液体中所处的状态(看是否静止或 做匀速直线运动); 二、浮沉条件在技术上的应用 根据物体的 浮沉条件,可以 控制物体在液体 中的浮沉。 利用物体浮沉条件的关键是调节重力G和浮力F浮的 关系。 (1)若保持浮力不变,可改变自身的重力,实现 沉浮; (2)若保持重力不变,可改变排开液体(或气体) 的体积或液体(或气体)密度的大小实现沉浮。 1、潜水艇 (1)工作原理:潜水艇的上浮、下潜和悬浮,靠 改变自身的重力来实现的。 (2)潜水艇自重的改变取决于水舱内充水或放水 的多少。 球内充有密度比 空气小得多得氢气, 用于气象观察。安装 的探空仪,能把高空 的温度、气压、湿度、 风速、风向等情况传 送给地面观测站。 2、气象探测气球 气象探测气球通过 改变自身体积来改变 浮力的大小,从而实 现气球的上升和下降。 气袋 吊篮 喷嘴 3、热气球 喷嘴点火加热,袋内空气受热膨胀,热气球体积 增大,浮力增大,当浮力大于重力时,气球上升。 孔明灯——热气球 4、飞艇 利用氦气、氢气密度比空气密度的小,通过改变 自身体积来改变浮力的大小,从而实现飞艇的上升和 下降。 5、利用浮筒打捞沉船 现代打捞沉船的方法是:将几个充满水的大型浮筒 沉入水底,用钢缆把浮筒与沉船紧紧地拴在一起,然后 用高压空气把浮筒中水排出,从而改变自身重力,沉 船就随着浮筒一起浮出水面。 上小下大,上疏下密。 静止时液面所对刻 度乘以水的密度 用途: 一种可以直接测量液 体密度的仪器。 读数方法: 刻度特点: 6、密度计 ——又叫比重计或浮秤 原理:在各种液体中总是漂浮,F浮=G。 水 液体甲 液体乙 1.0 1.2 1.4 种类: ①重表:用来测量密度大于水的的液体,最 小刻度是“1.00”,所有刻度线都在1.00刻度的下面。 ②轻表:用来测量密度小于水的的液体,最大刻 度是“1.00”,所有刻度线都在1.00刻度的上面。 ——利用浸没在液体中的物体受 到的浮力跟液体的密度ρ液有关,ρ液 越大, F浮越大。 7、盐水选种 ρ物< ρ液,物体上浮; ρ物> ρ液,物体下沉。 干瘪、虫蛀的种子会 上浮直至漂浮,而饱 满的种子下沉到容器 底部。 拓展与应用 为什么汤圆或水饺刚放入水中时,会沉入锅底,而 当汤圆或水饺煮熟时,则会浮出水面? 鱼鳔的功能 鱼鳔起着调节鱼体体积的功能。 当鱼鳔充气时,鱼体的体积增大,鱼体上浮; 鱼鳔排气时,鱼体的体积减少,鱼体下沉。 课堂练习 1.物体在液体中的浮沉决定于液体所受的____ 力和____力的大小。 2.当物体所受的重力____ 浮力时,物体下沉; 当物体所受的重力____ 浮力时,物体上浮;当物体 所受的重力____ 浮力时,物体漂浮。当物体所受 的重力____ 浮力时,物体悬浮。 3.铁块在水中下沉是因为铁块受到的浮力____ 重力;铁制的轮船漂浮在水面上是因为轮船受到的浮 力____ 重力。 重 浮 大于 小于 等于 等于 小于 等于 D 空心 自身的重力 向水舱充水 4.船只采用“ ”的办法增大可以利用的浮 力,漂浮在水面上。潜水艇靠改变 来 实现浮沉,要使浮在水面的潜水艇潜入水中,应当 5.将一个铝制空心球用手没入水中,放手后球将( ) A、上浮 ;B、下沉; C、悬浮; D、无法确定。 A 6、一个重为0.5N的土豆浸没在装满水的烧杯中溢 出了0.4N的水,则土豆在水中 ( ) A、下沉 B、悬浮 C、上浮 D、以上都有可能 甲 C 7.小红同学在一支铅笔的下端粘上一块橡皮泥, 将它分别置于甲、乙两杯液体中,观察到静止时的情 形如图5所示,下列说法正确的是 ( ) A.铅笔在甲杯液体中受到的浮力较大 B.铅笔在乙杯液体中受到的浮力较大 C.乙杯液体的密度较大 D.甲杯液体的密度较大 107 107 103 8.排水量为1000t的轮船在河水中航行,满载时船 及所装货物共重 N,受到河水的浮力是 N, 如果河水密度为1.0×103kg/m3,船排开的河水的体积 是 m3。(取g=10N/kg) C 9、把一个小球轻轻放入盛满水的杯中,静止时 溢出了0.1kg的水,则小球的质量 ( ) A 一定等于0.1kg B 一定小于0.1kg C 大于或等于0.1kg D 小于或等于0.1kg 10.请判断体积是0.6m3,质量是450kg的水雷浸没 在水中的浮沉情况。(g=10N/kg) 11、一木块浮在水面上有1/2体积露出水面,放在 另一种液体中,有3/8的体积露出液面,求另一种液 体的密度ρ液。 12.体积为1.0×10-3米3的正方体木块,投入如图 所示装有水的容器中,静止后露出水面的高度为 5×10-2米,容器的底面积为0.04米2.(g取10N/kg) 求: ①木块受到的浮力 ②木块的重力 ③投入木块后,容器底增加的压强 ④若将此木块投入某液体中,露出液面高度为4 厘米,求这种液体的密度. 本 节 小 结 一、物体的浮沉条件: ①当F浮<G物时,合力方向竖直向下,物体下沉; ②当F浮=G物时,合力为零,即二力平衡,此时物体 将悬浮; ③当F浮>G物时,合力方向竖直向上,物体就上浮; ④当物体漂浮时,F浮=G物. (1)受力比较法 (2)密度比较法 ②ρ液= ρ物 物体悬浮; ③ρ液﹥ρ物 物体上浮或漂浮 ①ρ液﹤ρ物 物体下沉; 二、浮力计算的方法: ①称重法:F浮= G-F ②压力差法:F浮= F向上 - F向下 ③阿基米德原理公式法:F浮=G排=ρ液gV排 ④二力平衡法: F浮=G物 三、浮沉条件的应用: (1)潜水艇——利用吸水、排水的方法改变潜水艇自身 的重力实现上浮下潜的 。 (2)气象探测气球——通过改变自身体积来改变浮力的 大小,从而实现气球的上升和下降。 (3)浮筒打捞沉船——利用高压空气把浮筒中水排出,从 而改变自身重力,沉船就随着浮筒一起浮出水面。 (4)密度计——利用密度计在各种液体中总是漂浮的状 态,F浮=G ,浮力大小不变。