10.3 物体的浮沉条件及应用 2023-2024学年人教版物理八年级下册

四川省阆中东风中学校 第十章 · 浮力 第3节 物体的浮沉条件及应用 ｜第十章 浮力 第3节 物体的浮沉条件及应用 第 2 页 情境导入 “蛟龙”号载人深潜器是我国 首台自主设计、自主集成研制的作 业型深海载人潜水器，设计最大下 潜深度为7 000米，也是目前世界上 下潜深度最深的作业型载人潜水器。 “蛟龙”号采用常用的“深潜器无动力下潜上浮技术”，可实现下潜、悬浮和上浮。 那么，“蛟龙”号潜水器是如何实现下潜、悬浮和上浮的呢? 2 力是改变物体运动状态的原因。浸没在液体中的物体，竖直方向上受到两个力的作用： ｜第十章 浮力 第3节 物体的浮沉条件及应用 第 3 页 思考：物体浮沉的原因是什么？ 物体在液休中是上浮还是下沉，取决于二者之间的大小关系， F浮 G F浮 G F浮 G 竖直向下的重力和竖直向上的浮力。 通过改变重力或浮力大小，可以改变物体的浮沉状态。 探究新知 探究1 物体的浮沉条件 3 ｜第十章 浮力 第3节 物体的浮沉条件及应用 第 4 页 F浮 F浮 F浮 根据物体在液体中的受力情况，分析物体在液体中的运动情况。 G G G 当F浮>G时，合力方向竖直向上，物体上浮 当F浮=G时，合力为零，二力平衡，物体悬浮 当F浮<G时，合力方向竖直向下，物体下沉 F浮 G F浮′ G F支 物体露出液面，浮力减小到F浮′=G时，漂浮 下沉的物体最终沉底，F浮=G -F支 4 第 5 页 ｜第十章 浮力 第3节 物体的浮沉条件及应用 两种方式判断物体的浮沉 静止时 静止时 F浮= G 条件 F浮< G 条件 ρ液> ρ物 条件 ρ液< ρ物 条件 ρ液= ρ物 条件 F浮> G 条件 上 浮 下 沉 漂浮和悬浮 上浮和漂浮 下 沉 悬 浮 比较浮力和 重力的大小 比较液体密度和物体密度的大小 漂浮：F浮=G物 沉底：F浮+F支=G物 特别提醒：用比较密度的方法来判断物体的浮沉时，ρ物是指物体的密度(平均密度)，不一定等于构成该物体的物质的密度 5 第 6 页 ｜第十章 浮力 第3节 物体的浮沉条件及应用 例题解析 例 (1)质量相同的甲、乙、丙、丁四个小球，分别静止在水中的不同深度处，如图所示，则这四个小球在水中所受浮力最小的是( ) A.甲 B.乙 C.丙 D.丁 (2)用手将一重为8N的物体全部压入水中，物体排开的水重为10N，此时物体受到的浮力为_____N；放手后，物体将______(选填“上浮”“下沉”或“悬浮”)；待物体静止时所受的浮力为_____N。 (3)重2N的物体，浸没于装满水的容器中，溢出了150cm3的水，则该物体静止时______。(选填“漂浮”“沉底”或“悬浮”) D 10 上浮 8 沉底 6 ｜第十章 浮力 第3节 物体的浮沉条件及应用 第 7 页 探究2 浮力的应用 我国古代对浮力的应用 三国时期有“曹冲称象”。 除了以舟称物之外，以舟起重也是中国人的发明。据史籍记载，真定县僧人怀丙曾“打捞铁牛”。他创造了浮力起重法。 曹冲称象 捞铁牛 芦湖独木舟 早在殷商之前，我国古代人民对浮力就有深入的观察，到殷商时已由制独木舟发展到用木板组成大的船体，这是我国最早的木船。 孔明灯 我国汉代曾发明过一种做军事信号用的灯笼，灯笼能腾空而起，飞向天空。 周朝以后不仅在小河上能架设浮桥，在黄河、长江这样的大河流上也多次架设过浮桥。 浮桥 7 第 8 页 ｜第十章 浮力 第3节 物体的浮沉条件及应用 01 轮船 工作原理： 轮船采用了“空心法” 增大其所受到的浮力。 排水量： 轮船的大小通常用排水量来表示。 排水量就是轮船满载时排开水的质量， ∵F浮= G排=m排g ，而 F浮=G总， ∴ m排=m船+m货 载重线(吃水线)： 表示船舶在允许的最大载重情况时水面位置 的水平线。 思考：轮船从河里航行到海里，是要沉下去一些还是浮起来一些？ “FW”通常是指在淡水中的吃水线，“S”和“W”分别代表轮船在夏季和冬季的吃水线。你知道为什么吗？ 8 第 9 页 ｜第十章 浮力 第3节 物体的浮沉条件及应用 02 潜水艇 工作原理： 改变自身重力(通过改变水舱中水的多少) 9 第 10 页 ｜第十章 浮力 第3节 物体的浮沉条件及应用 03 气球和飞艇 工作原理： 是利用内部充有密度小于空气的气体(氦气)，使它受到的浮力大于重力而升空的。 10 第 11 页 ｜第十章 浮力 第3节 物体的浮沉条件及应用 生活物理 密度计： 用途：测量液体密度的仪器。 原理：密度计是根据物体漂浮时受力平衡及阿基米德原理制成的。 刻度特点：根据F浮=ρ液 gV排可知，液体的密度较大时，V排较小，密度计露出液面的体积就会大些，反之