10.3物体的浮沉条件及应用 课件-2023-2024学年人教版物理八年级下册

10.3物体的浮沉条件及应用 -1- ■考点一 物体的浮沉条件 1. 物体的浮沉条件 [考点解读] 状态 图示 浮力与重力关系 密度、体积关系 受力状态 漂浮 F 浮=G ρ物＜ρ液 V排＜V物 是“上浮”过程的最终状态 处于静态，受平衡力 悬浮 F 浮=G ρ物=ρ液 V排=V物 可以停留在液体内部的任何深度处 第 3 节 物体的浮沉条件及应用 -2- 续表 下沉 F 浮＜G ρ 物＞ρ 液 处于动态（运动状态不断改变），受非平衡力作用 上浮 F 浮＞G 实心物体 ρ 物＜ρ 液 第 3 节 物体的浮沉条件及应用 -3- 2. 漂浮和悬浮的比较 比较项目 悬浮 漂浮 区别 物体在液体中的位置 物体可以静止在液体内部任一位置 物体静止在液体表面上 物体实心时，ρ物 和 ρ液的大小 ρ 物=ρ 液 ρ 物＜ρ 液 物体体积 V 物与物体排开液体体积 V 排的大小 V 物=V 排 V 物＞V 排 相似 物体都处于平衡状态， 各自所受的浮力与重力是一对平衡力 第 3 节 物体的浮沉条件及应用 -4- 例 1 潜水艇对保卫我国的南海起着重要的作用。 潜水艇在水中处于悬浮状态， 此时其所受浮力与重力的大小关系为：F 浮 _____G（选填“＞”“＜”或 “=”）。 当压缩空气将水舱中的水排出一部分时，潜水艇将 _________（选填“上浮”“下沉”或“悬浮”）。 典题精析 第 3 节 物体的浮沉条件及应用 -5- 解析：潜水艇在水中处于悬浮状态，即受力平衡，则其所受浮力与重力的大小关系为：F浮=G；当压缩空气将水舱中的水排出一部分时，此时浮力会大于潜水艇自身的重力，则潜水艇将上浮。 答案：= 上浮 易错：＞ 上浮 错因：认为物体只要浸没在液体中，物体受到的浮力就大于本身的重力，将悬浮与上浮相 混淆。 满分备考：悬浮、下沉和漂浮容易混淆，对它们的受力情况分析不清：下沉时受到的浮力小于重力，排开液体的体积等于自身的体积；悬浮时物体受到的浮力等于物体自身的重力，排开液体的体积等于自身的体积；漂浮时物体受到的浮力等于自身的重力，而排开液体的体积小于自身的体积。 第 3 节 物体的浮沉条件及应用 -6- ■考点二 浮力的应用 1. 浮力与实际相结合的应用非常广泛，轮船、潜水艇、气球、飞艇等均是利用浮力的原理来工作的。 （1）轮船把密度比水大的钢铁做成空心的，增大排开水的体积，从而增大受到的浮力。 （2）潜水艇有两个水舱，通过充水或是向外排水来改变自身的重力从而改变在水中的状态， 实现上浮、下沉或是悬浮。 （3）气球、飞艇通过充入密度比空气小的气体， 来实现上浮或是悬浮。 2. 物体受到的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关，所以要想改变物体受到的浮力，只要改变液体的密度或改变排开液体的体积即可。 第 3 节 物体的浮沉条件及应用 -7- 例 2 如图实例中，不属于浮力的应用的是（ ） 解析：飞艇是利用空气浮力升空的；远洋货轮是应用了水的浮力，受到的浮力等于自身的重力；潜水艇是通过改变自身的重力，从而改变受到的浮力来实现上浮、下沉或悬浮；火箭是靠气体的反冲作用获得动力而升空的，与浮力无关。 答案：D 典题精析 第 3 节 物体的浮沉条件及应用 -8- ■易错点 不能正确区分 V 排和 V 物 [易错分析] 例 将一个体积为 100 cm3、质量为 50 g 的木块放入水中，求木块静止时所受的浮力。（g 取 10 N/kg） 解：木块的密度 ρ= =0.5 g/cm3，所以木块的密度小于水的密度，木块在水中漂浮，所受浮力 F 浮=G=mg=50×10-3 kg×10 N/kg=0.5 N。 易错：F 浮=ρ 液 gV 排=1×103 kg/m3×10 N/kg×100×10-6 m3=1 N。 错因：误以为物体完全浸没在水中。 易错警示：在进行浮力的计算时，首先要根据密度关系， 判断物体静止时所处的状态是漂浮还是完全浸入，不然会把 V 排和 V 物混为一谈，影响对浮力的计算。 第 3 节 物体的浮沉条件及应用 -9- ■题型一 根据浮沉条件判断物体的状态 [题型探究] 例 1 （南通中考）如图，将装有适量水的小玻璃瓶瓶口向下，使其漂浮在大塑料瓶内的水面上，拧紧大瓶瓶盖，通过改变作用在大瓶侧面的压力大小，实现小瓶的浮与沉。 则 （ ） A． 用力捏大瓶，小瓶不能实现悬浮 B． 用力捏大瓶，小瓶内的气体密度变大 C． 盖上小瓶瓶盖，捏大瓶也能使小瓶下沉 D． 打开大瓶瓶盖，捏大瓶也能使小瓶下沉 第 3 节 物体的浮沉条件及应用 -10- 解析：挤压大塑料瓶，瓶内空气被压缩，将压强传递给水，水被压入小瓶中，将小瓶中的空气压缩， 小瓶内的气体密度变大，这时小瓶里进入一些水，它的 重力增加，大于它受到的浮力，就向下沉；当刚刚浸没时，就处于悬浮状态，故 A 错误，B 正确；盖上小瓶瓶盖，挤压大塑料瓶，瓶内空气被压缩，水不能压入小瓶中，小瓶的重力不变，浸入水里的体积不变， 故 C 错误；打开大瓶瓶盖，用力捏大瓶，大瓶上方的气压不变，水不能进入小瓶中，所以小瓶不会下沉，故 D 错误。 答案：B 题型解法：解决此类问题时，先根据情境判断物体受到的重力和浮力的变化，再根据运动和力的关系判断物体的浮沉，进而得出物体的状态。 第 3 节 物体的浮沉条件及应用 -11- ■题型二 通过浮力测密度 例 2 （湖州中考）放有适量水的烧杯置于水平桌面上。将一木块浸没到水中一定深度后撤去外力，木块开始上浮，如图所示，最后漂浮，且有五分 之二体积露出水面。 下列叙述中，错误的是（ ） A． 在露出水面之前，木块所受浮力不变 B． 在露出水面之前，木块所受浮力大于木块的重力 C． 木块在浸没和漂浮两种情况下，水对烧杯底的压强相等 D． 木块的密度为 0.6 g/cm3 第 3 节 物体的浮沉条件及应用 -12- 解析：木块上浮过程中，露出水面前，水的密度一定，排开水的体积不变，根据公式 F 浮＝ρ 水 gV 排可知，木块所受浮力不变，故 A 正确；在露出水面之前，木块处于上浮过程中，根据浮沉条件可知：木块所受浮力大于木块的重力，故 B 正确；因木块浸没时排开水的体积大于木块漂浮时排开水的体积，所以，木块浸没时水的深度大于木块漂浮时水的深度，则根据 p＝ρ水 gh 可知，木块浸没时水对烧杯底的压强较大，故 C 错误；木块最后漂浮，且有五分 之二体积露出水面，则根据漂浮条件可得：F 浮＝G 木； 结合阿基米德原理和重力公式可得：ρ水 gV 排＝ρ木 gV 木， 所以， ρ木= ×1.0 g/cm3＝0.6 g/cm3，故 D 正确。 第 3 节 物体的浮沉条件及应用 -13- 答案：C 题型解法：通过浮力测密度一般有两种类型： 1. 利用浮力测得固体的质量进而得到物体的密度（漂浮状态） 根据物体漂浮在液面上时，F浮=G物=m物 g， 只要测得物体受到的浮力，即可得到物体的质量，再根据 ρ= 及已知的物体体积，即可测得物体的质量。 2. 利用浮力测得固体的体积进而求得物体的密度（悬浮或是沉底） 当物体浸没在液体中时，排开液体的体积即为物体本身的体积，测得物体受到的浮力后， 根据 F浮=ρ液gV 排计算出 V排即物体的体积，然后根据 G物=m物 g=ρ物 gV排，计算出物体的密度。 第 3 节 物体的浮沉条件及应用 -14- ■题型三 浮力与压强的综合应用 例 2 （常州中考）水平台面上有两个同规格烧杯，分别盛有甲、乙两种液体，将两个完全相同的物体 A、B 分别放入两杯中，静止时如图所示，甲、乙液面刚好相平，此时，设 A 物体受到的浮力为 F 浮 A，甲液体对烧杯底部的压强为 p 甲；B 物体受到的浮力为 F浮 B，乙液体对烧杯底部的压强为 p 乙，则 （ ） A． F 浮 A＝F 浮 B，p 甲＞p 乙 B． F 浮 A＝F 浮 B，p 甲＜p 乙 C． F 浮 A＜F 浮 B，p 甲＞p 乙 D． F 浮 A＜F 浮 B，p 甲＜p 乙 第 3 节 物体的浮沉条件及应用 -15- 解析：由图知，物体 A、B 在液体中都处于漂浮状态，则 F 浮 A＝GA，F 浮 B＝GB；而物体 A、B 是完全相同的物体，则重力相等，即 GA＝GB，所以，F 浮 A＝F 浮B，故 C、D 错误； 由图知，A 排开液体的体积小于 B 排开液体的体积，已知 F 浮 A＝F 浮 B，根据 F浮＝ρ液 gV 排可知，ρ 甲＞ρ 乙；已知两液面等高，根据 p＝ρ液 gh 可知， p 甲＞p 乙，故 A 正确，B 错误。 答案：A 题型解法：浮力和压强相结合的计算，一般分析和计算过程均较为复杂，常常是液体中加入固体，计算固体受到的浮力及加入固体前后容器、桌面受到的压强的变化或是大小。计算时正确分析物体的浮沉情况来计算受到的浮力，计算压强时，区分计算的是容器受到的压强还是整个装置对桌面产生的压强，然后选择正确的计算公式。 1. 物体的浮沉条件 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，ρ 物 ______ ρ 液。 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，ρ 物 ______ ρ 液。 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，ρ 物 _____ ρ 液。 2. 浮力的应用 （1）轮船 ①漂浮原理：采用“空心”的办法增大浮力，轮船漂浮在水面上，F 浮 ______G。 ②排水量：指轮船装满货物时 ______ 的质量。 -1- 10.3 物体的浮沉条件及应用 ▍课前预习/新知导引 （2）潜水艇 浮沉原理：潜水艇是通过改变自身的 ______ 来实现浮沉的。 （3）气球和飞艇 浮沉原理：内充气体的密度 ______ 外部空气的密度。 （4）密度计 原理：在任何液体中都处于 _______ 状态，G 密度计= _____=ρ 液 gV 排，当 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。 -2- 10.3 物体的浮沉条件及应用 10.3 物体的浮沉条件及应用 -3- ■考点 1 物体的浮沉条件 1. 一个质量是 50 g 的鸡蛋悬浮在盐水中不动时，它受到的浮力是 _____ N，如果往盐水中不断注入清水，鸡蛋将 ______（选填“上浮”“下沉”或“不动”）。（g= 10 N/kg） 2. 俗话说“瓜浮李沉”，意思是西瓜投入水中可以漂浮，李子投入水中会下沉。漂浮的西瓜受到的浮力 ______ 李子受到的浮力，西瓜的密度 ______（以上两空均选填“大于”“小于”或“等于”）李子的密度。 ▍考点集训/夯实基础 3. 质量均匀的物体悬浮于某种液体中，若将该物体截成大小不相等的两部分，则 （ ） A． 大的下沉，小的上浮 B． 大、小两部分都上浮 C． 大、小两部分都下沉 D． 大、小两部分仍悬浮 4. 重 80 N 的物体浸没在水中时，弹簧测力计示数为零，若把该物体浸入酒精中，则该物体将 （ ） A． 上浮 B． 下沉 C． 悬浮 D． 无法判定 -4- 10.3 物体的浮沉条件及应用 ■考点 2 浮力的应用 5. 潜水艇对保卫我国的南海起着重要的作用。如图所示，潜水艇在水中处于悬浮状态，此时其所受浮力与重力的大小关系为：F 浮 _____ G（选填“＞”“＜”或“=”）。当压缩空气将水舱中的水排出一部分时，潜水艇将 ______（选填“上浮”“下沉”或“悬浮”）。 （第 5 题图） （第 6 题图） 6. 元宵佳节，许多人会燃放孔明灯（如图所示）祈福。孔明灯上升时，灯罩内的气体密度 _________（选填 “大于”“小于”或“等于”）灯罩外的空气密度。 -5- 10.3 物体的浮沉条件及应用 7. 刘星将一块重 2 N 的橡皮泥放入水中后橡皮泥立即沉入水底；他取出橡皮泥将其捏成船状再放入水中，“泥船”却漂浮在水面上，他是利用了 _________ 方法来增大浮力的，此时“泥船”所受的浮力为 ____ N。 8.（教材 P60，T2 改编）如图所示为一种自制简易密度计，它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的，用它来测量液体密度时，该密度计 _______ 在被测液体中（选填“悬浮”“漂浮”或“下沉”）。将其分别放入装有液体密度为 ρ 甲和 ρ 乙的两个烧杯中，可以判断：ρ 甲 ______ ρ 乙。若该密度计两次测量中排开液体的质量分别为 m 甲、m 乙，则 m 甲 ______ m 乙。（后两空均选填“<”“=”或“>”） （第 8 题图） -6- 10.3 物体的浮沉条件及应用 1. ＞ ＜ = = ＜ ＞ 2.（1）①=②排开水 （2）重力 （3）小于 （4）漂浮 F 浮 -6- 第十章 浮 力 ▍课前预习/新知导引 10.3 物体的浮沉条件及应用 第十章 浮 力 -7- 1. 0.5 下沉 提示：鸡蛋重：G=mg=50×10-3 kg×10 N/kg=0.5 N，鸡蛋悬浮，F 浮=G=0.5 N；鸡蛋悬浮在盐水中，是因为鸡蛋受到的重力和浮力相等，若向杯中加入清水，使盐水的密度减小，而鸡蛋的体积（排开盐水的体积）不变，由阿基米德原理可知鸡蛋受到的浮力变小，又因为鸡蛋重力不变，所以此时鸡蛋受到的浮力小于鸡蛋的重力，鸡蛋将下沉。 2. 大于 小于 提示：因为西瓜漂浮在水面上，所以西瓜受到的浮力：F 浮=G 瓜① 西瓜的密度：ρ 瓜＜ρ 水② 因为李子在水中下沉，所以李子受到的浮力：F 浮′＜G 李子③ 李子的密度：ρ 李子＞ρ 水④ 因为 G 瓜＞G 李子，由①③得：F 浮＞F 浮′；由②④得：ρ 李子＞ρ 瓜。 3. D 提示：质量均匀的物体悬浮于某种液体中，可得物体与液体密度相等；若将该物体截成大小不相等的两部分，由于物体的密度不变，所以其仍然悬浮在液体中。 ▍考点集训/夯实基础 4. B 提示：将重 80 N 的物体浸没在水中时，弹簧测力计示数为零，说明此时物体受到的浮力等于重力，故此时物体在水中处于悬浮状态，即物体的密度等于水的密度；而水的密度大于酒精的密度，因此物体的密度也大于酒精的密度，若把该物体浸入酒精中，则该物体将下沉。 5. = 上浮 6. 小于 提示：由于罩内气体的密度小于灯罩外空气的密度，使得孔明灯受到空气的浮力大于受到的重力，孔明灯才能上升。 7. 增大排开液体的体积 2 提示：橡皮泥捏成船状放入水中时，排开水的体积变大，由 F 浮=ρ 水 gV 排可知，橡皮泥受到的浮力变大；因为“泥船”漂浮，所以“泥船”受到的浮力：F 浮=G=2 N。 -8- 第十章 浮 力 8. 漂浮 ＜ = 提示：密度计放在两种液体中都漂浮，根据漂浮条件可知，密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力都等于密度计的重力 G，即：F 浮甲=F 浮乙=G，由图知密度计排开液体的体积V 排甲＞V 排乙，由阿基米德原理F 浮=ρ 液 gV 排可知，密度计排开甲液体的体积大，所以甲液体的密度小，即 ρ 甲＜ρ 乙。两次浮力 相等，根据阿基米德原理可知两次排开液体的重力相等，所以两次排开液体的质量相等。 -9- 第十章 浮 力 $$