内容正文:
第九章 浮力与升力
9.3 研究物体的浮沉条件(二)
目 录
01
基础过关
02
课堂巩固
03
课后进阶
04
能力提升
2022版课标:2.2.9能运用物体的浮沉条件说明生产生活中的有关现象。
例10 了解潜水艇的浮沉原理。
活动建议:查阅资料,了解我国“奋斗者”号载人潜水器的深潜信息,讨论影响其所受液体浮力大小的因素。
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9.3 研究物体的浮沉条件(二)
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01
基础过关
1.物体浮沉条件的应用:
(1)轮船:工作时处于______状态。要使密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的物体,必须把它做成______,使它能够排开更多的水,从而增大可利用的______。
(2)潜水艇:潜水艇的下潜和上浮是靠改变____________来实现的。
(3)氢气球、热气球和飞艇:利用空气的____力升空的。气球里充的是密度小于空气的气体,如:______。为了能定向航行而不随风飘荡,人们把气球发展成为飞艇。
漂浮
空心
浮力
自身的重力
浮
氢气
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02
课堂巩固
轮船
2.一艘现代化综合公务船,满载时排水量为5×106kg:
(1)轮船制造的原理是__________________________________________
____________;
(2)满载时该船受到的浮力为__________N;当轮船靠岸时将货物卸载后,公务船所受浮力将______,公务船排开水的体积将______(均选填“增大”“减小”或“不变”),公务船应__________(选填“上浮一些”或“下沉一些”)。
将密度大于水的钢铁制成空心,以使其可以浮
在水面上
4.9×107
减小
减小
上浮一些
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(3)公务船自河里开向海里始终处于______状态,所受浮力______(选填“变大”“不变”或“变小”),由于海水的密度比河水密度____,在海水中排开液体的体积比河水____,公务船自河里开向海里应__________(选填“上浮一些”或“下沉一些”)。
漂浮
不变
大
小
上浮一些
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3.在物理课“造船比赛”中,把橡皮泥捏成碗形,可以漂浮在水面上,这是采用______的方法增大了排开水的体积,从而增大可利用的浮力。某同学用质量为20 g的橡皮泥做成的船能漂浮在水面上,此时橡皮泥排开水的质量是____g,受到的浮力是_____ N。(g=10 N/kg)
空心
20
0.2
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4.把同一支简易密度计先后放入三种不同的液体中,静止时如图所示,请完成下列小题。
(1)密度计在被测液体中处于________状态,浸入液体的体积越大,液体密度越______。
漂浮
小
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(2)密度计在三种液体中受到的浮力__________;密度计在三种液体中排开液体的体积__________(均选填“甲最大”“乙最大””丙最大”或“一样大”)
(3)三种液体密度的大小关系正确的是( )
A.ρ甲>ρ乙>ρ丙 B.ρ乙>ρ甲>ρ丙
C.ρ甲>ρ丙>ρ乙 D.ρ乙>ρ丙>ρ甲
一样大
丙最大
B
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潜水艇
5.如图所示,小明同学制作了潜水艇模型。
(1)为使潜水艇下沉,则必须________(选填“向内推”或“向外拉”)注射器活塞,让水______(选填“进入”或“排出”) 试管,从而使试管自身重力______。
向外拉
进入
增大
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(2)潜水艇在下沉的过程中,所受的浮力______,受到水的压强______(均选填“减小”“不变”或“增大”)。
(3)当潜水艇模型悬浮在水中时,小明往容器中加盐模拟潜水艇从密度小的液体驶向密度大的液体,发现此时模型会______(选填“上浮”或“下沉”),为了保持悬浮,需要将注射器活塞________(选填“向内推”或“向外拉”)。
不变
增大
上浮
向外拉
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6.2023年3月11日,“探索一号”科考船携“奋斗者”号载人潜水器抵达海南三亚,圆满完成国际首次环大洋洲载人深潜科考任务。下列有关说法正确的是( )
A.“奋斗者”号从水中到浮出水面的过程中,排开水的体积不变
B.“奋斗者”号是通过改变所受的浮力来实现上浮或下潜的
C.“奋斗者”号浸没在水中下潜的过程中,所受的液体压强变大
D.“奋斗者”号在水中上浮的过程中,受到的浮力小于重力
C
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气球和飞艇
7.飞艇内充的气体的密度______空气密度,当飞艇匀速上升时,浮力等于飞艇的______,如果此时从飞艇上抛下一些重物,则飞艇将______上升;要使飞艇回到地面上可以采用______________________的方法。
小于
重力
加快
放掉飞艇内一部分气体
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8.中秋节,许多人在公园燃放孔明灯祈福(如图所示)。孔明灯上升时,灯内火焰温度高达300 ℃以上,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,孔明灯的重力______(选填“大于”“小于”或“等于”)它所受到的浮力,因此可以升空,这与热气球升空的原理是相同的。
小于
小于
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9.(2022·潍坊)2022年5月15日,我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇,从青藏高原海拔4270m的中科院珠峰站附近升空,顺利升至9032m,超过珠峰高度,创造了浮空艇大气科学观测世界纪录。该浮空艇通过一条缆绳与地面的锚泊设备连接,利用所受的浮力和缆绳的拉力可以实现升空和驻空。忽略浮空艇体积的变化,在其匀速直线上升过程中,下列说法正确的是( )
A.浮空艇周围的大气压不变
B.浮空艇受非平衡力的作用
C.浮空艇所受浮力大小不变
D.浮空艇所受浮力大于自身的重力
D
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03
课后进阶
10.中国海监在钓鱼岛海域放置浮标(如图所示)以监测我国领海的水文变化。监测发现,从春季至夏季,海水温度上升、体积膨胀导致海水密度下降。此过程中,若浮标体积保持不变,则( )
A.浮力变大,露出海面体积变小
B.浮力变小,露出海面体积变大
C.浮力不变,露出海面体积变大
D.浮力不变,露出海面体积变小
D
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11.下列关于浮力的说法正确的是( )
A.质量大的物体在液体中所受浮力一定大
B.码头上正在卸货的轮船所受的浮力逐渐减小
C.物体密度小于液体密度时物体在液体中处于悬浮状态
D.潜水艇在水面下从大海潜行进入长江,所受浮力不变
B
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12.我国自主研发的第一艘航母“山东舰”在海上进行科目训练的场景,一艘航母上搭载的舰载机飞离航母后,则以下说法中正确的是 ( )
A.航母将上浮一些,所受浮力减小,受到水的压强减小
B.航母将下沉一些,所受浮力增大,受到水的压强变大
C.航母将下沉一些,所受浮力减小,受到水的压强不变
D.航母始终漂浮,所受浮力不变,受到水的压强不变
A
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13.轮船从长江驶入东海,受到的浮力将______,排开海水的体积将______(选填“不变”“变大”或“变小”),船身将______。潜水艇从长江潜行进入东海,受到的浮力将______(选填“不变”“变大”或“变小”)。
不变
变小
上浮
变大
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14.如图,潜水艇两侧有压水舱,通过控制压水舱中水的多少,可控制潜水艇的浮沉。潜水艇静止悬浮时,所受的浮力______重力;用压缩空气将压水舱里的水排出,潜水艇所受浮力______重力,潜水艇由悬浮开始上浮。潜水艇在上浮过程中,在露出水面前,其所受的浮力______(选填“增大”“减小”或“不变”);潜水艇从开始露出水面到最终静止,所受浮力______(选填“增大”“减小”或“不变”)。
等于
大于
不变
减小
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15.在远洋轮船的船舷上,都漆着五条“吃水线”,又称“载重线”,如图所示。其中标有W的是北大西洋载重线,标有S的是印度洋载重线。当船从北大西洋驶向印度洋时,轮船受到的浮力________
(选填“增大”“减小”或“不变”);北大西洋海水的密度____(选填“>”“=”或“<”)印度洋的海水密度。
不变
>
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16.(课本习题改编)密度计是测量__________的工具,它的工作原理是__________条件的应用。如图所示,有一支密度计先后放在A、B两种液体中,静止时,如图所示,由此可以判断,密度计在A液体中所受的浮力______在B液体中所受的浮力,A液体的密度______B液体的密度(后两空均选填“大于”“小于”或“等于”)。
液体密度
物体浮沉
等于
大于
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17.为提高我海军作战能力,我海军某潜艇在高密度海水区域内沿水平方向潜航军事演练,如图所示。潜艇总质量为3.3×103t,体积为3×103m3,则高密度海水密度为__________kg/m3。潜航时,不慎全部驶入密度为1.02×103kg/m3的低密度海水区域,导致浮力减小了__________N,使潜艇加速下沉,当仪表显示海水压强为5×106Pa时,潜艇表面1cm2的面积受到海水的压力为_____N,达到潜艇承受的极限,官兵紧急对舱内的水箱进行______(选填“注水”或“排水”),潜艇最终转危为安。(g取10N/kg)
1.1×103
2.4×106
500
排水
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18.2021年11月,我国第38次南极科学考察队员搭乘“雪龙2”号从上海启程,执行科学考察任务,“雪龙2”号破冰船满载时的总质量为1.4×107kg。g取10 N/kg。求:
(1)破冰船满载时的重力;
解:破冰船满载时的总质量为1.4×107 kg,由公式可得其重力为
G=mg=1.4×107 kg×10 N/kg=1.4×108 N
答:破冰船满载时的重力为1.4×108 N;
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(2)破冰船满载航行在海面上时,受到的浮力;
解:破冰船满载航行时漂浮在海面上,受到的浮力等于自身的重力,即F浮=G= 1.4×108 N
答:破冰船满载航行在海面上时,受到的浮力为1.4×108 N;
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(3)某次破冰时,船与冰面的接触面积为10m2,冰块受到的压力为船满载时总重力的0.1倍,船对冰面的压强。
解:冰块受到的压力为船满载时总重力的0.1倍,则压力的大小为
F=0.1×G= 0.1×1.4×108 N=1.4×107 N
船与冰面的接触面积为10 m2,则其对冰面的压强为
答:某次破冰时,船与冰面的接触面积为10 m2,冰块受到的压力为船满载时总重力的0.1倍,船对冰面的压强为1.4×106 Pa。
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04
能力提升
19.(课本图改编)阅读下面内容,回答以下问题。
气球(如图)是充满空气或某种别的气体的一种密封袋。气球不但可作为玩具,装饰品外,还可以作为运输工具。如果气球足够大,里面气体又轻于同体积的空气,产生的浮力超过气囊和附带物体(如吊篮,热气球等)的重量时,气球就可上升。因此它可用来运载观测仪器和乘客。只装载设备的无人气球经常用于对高空大气环境的科学研究,有时也用于测定宇宙射线。
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(1)为了使气球能够升空,在文中提到的“里面气体又轻于同体积的空气”,是指这种气体的______(选填“质量”“体积”或“密度”)比空气____。
密度
小
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(2)在2017年9月20日,吉林临江有一名59岁的男子乘坐简易氢气球采摘松籽,结果氢气球突然失控飘向空中,因为事发时现场有大雾,所以营救人员无法判断氢气球飘走的方向。据了解这种氢气球是有一种控制高度的排气拉锁的,可以用来控制气球内气体的总量,但是不知道为什么毕姓男子没有进行排气操作。利用排气拉锁进行排气可以使气球受到的浮力______(选填“变大”“变小”或“不变”),当浮力______重力时,气球就下降。为了能更快的控制气球排气下降,你认为应将排气拉锁排气阀门安装在气球的______(选填“顶部”“中部”或“底部”)
变小
小于
顶部
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9.3 研究物体的浮沉条件(二)
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(3)若一个充氦气的气球,其气囊和附带物体及乘坐的人总质量为100kg,为了气球能够顺利升空至少要充入______m3(保留一位有效数字)的氦气。(ρ空气=1.29kg/m3;ρ氦气=0.18kg/m3)
90.1
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p===1.4×106 Pa
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