课时10.3 物体的浮沉条件及应用-2020-2021学年八年级下册物理考点专项训练

课时10.3 物体的浮沉条件及应用 物体的浮沉条件 (1)比较物体重力G物与浮力F浮 上浮：当F浮__>__G物时，物体上浮，并最终漂浮在水面上，此时F′浮 ＝G物． 悬浮：当F浮__＝__G物时，物体受力平衡，可以悬浮在液体内任何地方． 下沉：当F浮__<__G物时，物体下沉，直至到达液体底部，受到容器的支持力作用，停留在容器底． (2)比较物体的密度ρ物与液体密度ρ液 漂浮：ρ物__<__ρ液． 悬浮：ρ物__＝__ρ液． 下沉：ρ物__>__ρ液． 注意：在讨论或计算浮力时，应先根据物体的浮沉条件判断浮沉情况，确定物体排开液体的体积，再根据阿基米德原理求解． 1．轮船 漂浮原理：采用“空心”的办法增大浮力． 排 水 量：指轮船满载货物时__排开水__的质量． 说明：轮船漂浮在水面上，F浮__＝__G. 2．潜水艇 浮沉原理：潜水艇是通过__改变自身的重力__，从而实现上浮和下潜的． 说明：当潜水艇在水面下潜行时，它受到的浮力不变． 3．气球和飞艇 浮沉原理：内充气体的密度__小于__外部空气的气体密度． 4．密度计 原理：它利用了漂浮原理：G密度计＝F浮＝ρ液V排g，即ρ液大，V排就小，密度计露出部分就大，所以大的刻度值在下面，小的刻度值在上面． 1. 物体的浮沉状态。 浸没在液体中的物体，浮沉情况由重力和浮力的大小关系共同决定。对物体进行受力分析，物体在悬浮时，重力和浮力是一对平衡力，若是上浮，则浮力大于重力，若是下沉，则浮力小于重力；漂浮时物体处于平衡状态，重力等于浮力。 浮力表达式：F浮=ρ液gV排，重力表达式：G=mg=ρ物gV物 ①物体浸没在液体中，有上浮、下沉以及悬浮三种情况，都满足V排=V物。 上浮：F浮>G，ρ液gV排>ρ物gV物，ρ液>ρ物 下沉：F浮<G，ρ液gV排<ρ物gV物，ρ液<ρ物 悬浮：F浮=G，ρ液gV排=ρ物gV物，ρ液=ρ物 ②物体漂浮时，物体部分浸入液体中，V排<V物。 漂浮：F浮=G，ρ液gV排=ρ物gV物，V排<V物，ρ液>ρ物 ③判断物体浮沉条件，有两种方法：比较F浮与G大小关系或比较ρ液与ρ物的大小关系。 ④切片问题：密度均匀的物体悬浮（或漂浮）在某液体中，若把同一物体切成大小不等的两块放入同一液体中，则大块、小块都悬浮（或漂浮），即浮沉情况没有发生改变，和没有切割前相同，因为物块切割前后密度始终没有发生改变。此时的浮沉情况可由密度来进行判断。 【此表非常重要】 ⑤物体悬浮与漂浮的比较 浮力均相同：F浮=G；不同：悬浮ρ液=ρ物；V排=V物，漂浮ρ液>ρ物；V排<V物 2.浮沉条件的应用 （1） 轮船 ①工作原理：空心法，即把密度比水大的钢材制成空心的，使它能排开更多的水，增大可利用的浮力，从而漂浮在水面上，这是浮沉条件的应用； ②轮船可以漂浮在水面上，轮船的重力小于浮力，也可以根据浮沉条件中密度关系进行分析：轮船的平均密度小于水的密度； ③同一搜轮船，不论在海里航行，还是在河里航行，浮力均等于重力，所以浮力不变，由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，由于海水和河水的密度不同，，故轮船在海水里排开的体积小于河里，即河里吃水深度（吃水线）大于海里。轮船的排水量=船自身重量+满载时货物的重量 （2） 潜水艇 靠改变自重来实现上浮或下沉的。当潜水艇需要下潜时，就打开两侧的水舱，当水舱注水后，潜水艇重力变大，超过水的浮力，它就开始下沉。当潜水艇需要上浮时，就启动压缩机，用高压的空气将水舱内的水排出，潜水艇自身重力减小，就可以上浮。 （3） 气球和飞艇 热气球和飞艇通过加热空气或氢气、氦气等措施，使球内密度小于球外空气密度到一定程度，从而使气球上升到空中，若要使充有氦气或氢气的气球降回地面，可以放出球内的一部分气体，使气球体积缩小，减小浮力；对于热气球，只要停止加热，热空气冷却，气球体积就会缩小，浮力减小。 （4） 密度计 密度计示数不均匀，刻度值呈上小下大特点分布。同一支密度计在测量不同液体时，受到的浮力都相同，均等于密度计的重力（二力平衡），但若液体密度大，则密度计浸入体积小，若液体密度小，则浸入体积大。故密度计上刻度示数为上小下大。 （5）排水量：F浮=排水量（千克）×g 轮船的满载重量，一般是以排水量表示的，即是排开水的质量，船也是浮体，根据浮体平衡条件得：船受到的总F浮=G总=排水量（千克）×g，就是船排开水的重，即是浮力，又等于船、货的总重力。 3.浮力计算题方法总结： (1)确定研究对象，认准要研究的物体； (2)判断出物体的浮沉情况，对物体进行受力分析，列出平衡方程； (3)根据和将浮力和重力展开，代入已知量进行求解（一般考虑平衡条件）。 悬浮 漂浮 不同点 在液体中位置 静止在液体中任何位置 静止在液体表面 体积关系 密度关系