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 40页

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。