内容正文:
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第十五讲
浮沉条件
学习内容
1.知道物体浮沉条件;
2.知道浮力的利用;
3.了解轮船的漂浮原理、潜水艇的浮沉原理、气球飞艇的升降;
知识梳理
一.物体的浮沉条件
浸没在液体中的物体受到竖直向下的重力G和竖直向上的浮力F浮。而物体的运动状态取决于受力情况,物体的浮沉就取决于所受的浮力与重力的关系。在重力和浮力的作用下,若物体静止在液面上,有一部分露出液面,这种状态成为漂浮;若物体浸没在液体中,处于静止状态,则称为悬浮。
1.当F浮>G时,合力方向向上 上浮
当F浮=G时,合力为零 悬浮
当F浮<G时,合力方向向下 下沉
2.对于实心的物体,由,G=mg=ρ物gV物,浸没时V排=V物,所以当时,
F浮>G 物体上浮;当时, F浮=G, 物体悬浮;当,F浮<G 物体下沉。
3.物体上浮、下沉是运动过程,在此过程中受非平衡力作用,下沉的最终状态是沉到液体底部;上浮的
最终状态是浮出液面,最后漂浮在液面,漂浮和悬浮的共同特点都是浮力等于重力(F浮=G)。在平衡力作
用下静止不动,不同点是排开液体的体积不同,漂浮时物体的体积大于排开液体的体积V物>V排;悬浮
时,物体的体积等于排开液体的体积V物=V排。
4.物体浮沉各种状态比较表
浮沉状况
物理现象
运动状态
条件
物液密度关系
V排与V物的关系
浮
上浮
在液体中向上运动
向上运动
F浮>G物
V排=V物
漂浮
浮在液面上
静止在液面上
F浮=G物
V排<V物
悬
悬浮
停留在液体中任何深度的地方
静止在液体中
F浮=G物
V排=V物
沉
下沉
在液体中向下运动
向下运动
F浮<G物
V排=V物
沉底
停留在容器底部
静止在容器底部
F浮+FN=G物
V排=V物
二.物体浮沉条件的应用
从浮力利用的角度看,采用“空心”的办法可以增加可利用的浮力。即使现代化的轮船,也采用的是这种古老的办法。
1.轮船
①轮船浮于水面,它们受到的浮力等于船的总重。
②轮船浮力的大小通常用排水量来表示,排水量是指轮船满载时排开的水的质量,根据漂浮条件知,
排水量=船自身的质量+满载时货物的质量。
2.潜水艇
潜水艇是靠改变自身的重力来实现浮沉的,潜水艇为了实现升降,必须使浮力大小不等于重力,潜
水