10.4 沉与浮 课件 -2023-2024学年教科版物理八年级下册

教科版 八年级下 第十章 流体的力现象 沉与浮 10.4.2 科考队员在南极惊奇地发现长方体冰山，边缘齐整宛如人工切割。测得长方体冰山露出海面的高度为4 m，ρ冰＝0.9×103 kg/m3，ρ海水＝1.1×103 kg/m3，冰山在海面下的深度为(　　) A．18 m　 B．22 m　 C．36 m　 D．40 m 1 2 【点拨】 【答案】A 3 我国自主设计和建造的“海斗号”载人潜水器由双层船壳构成，外层与海水接触，外壳选择了钛合金作为主材，潜水器在上浮和下潜时，其体积是一定的。潜水器可以近似看成长方体，其规格为长9 m、宽3 m、高3.4 m。该潜水器悬浮在海水中时总质量为25 t。(海面大气压为1.0×105 Pa，g取10 N/kg) 2 (1)假设海水密度不随深度变化，质量不变的潜水器在上浮且未浮出水面过程中，受到海水的浮力________(填“变大” “变小”或“不变”)。 (1)假设海水密度不随深度变化，质量不变的潜水器在上浮且未浮出水面过程中，受到海水的浮力________(填“变大” “变小”或“不变”)。 不变 (2)求“海斗号”悬浮在海水中所受到的浮力。 (2)求“海斗号”悬浮在海水中所受到的浮力。 解：F浮＝G＝mg＝25×103 kg×10 N/kg＝ 2.5×105 N。 (3)载人潜水器在10 000 m深处，其上表面受到的压力约为2.78×109 N，求海水的密度。 (3)载人潜水器在10 000 m深处，其上表面受到的压力约为2.78×109 N，求海水的密度。 【点拨】 潜水器在上浮且未浮出水面过程中，排开水的体积不变，水的密度不变，由公式F浮＝ρ液V排g可知潜水器受到的浮力不变。 3 (1)求木块所受到的浮力大小。 (2)若木块下表面所处的深度为0.2 m，求木块下表面受到水的压强。 (1)求木块所受到的浮力大小。 (2)若木块下表面所处的深度为0.2 m，求木块下表面受到水的压强。 解：木块漂浮，木块受到的浮力F浮＝G木＝10 N。 木块下表面受到水的压强p＝ρgh＝1.0×103 kg/m3× 10 N/kg×0.2 m＝2 000 Pa。 (3)若要将木块浸没在水中，求至少需要施加多大的压力。 (3)若要将木块浸没在水中，求至少需要施加多大的压力。 如图所示，底面积为200 cm2、重为10 N、足够高的薄壁柱形容器内装有0.3 m深的水，静止置于水平桌面上。用细线吊着质量为3 kg、棱长为0.1 m的实心正方体A，使其一半体积浸入水中静止，求：(g取10 N/kg) 4 (1)A受到的浮力。 (1)A受到的浮力。 (2)没有放入A时，水对容器底部的压强。 (2)没有放入A时，水对容器底部的压强。 解：没有放入A时，水对容器底部的压强 p＝ρ水gh＝1×103 kg/m3×10 N/kg×0.3 m＝3×103 Pa。 (3)若剪断细线，待稳定后，则容器对水平桌面的压强为多大？ 冰山在海水中漂浮，由漂浮条件可得，F浮＝G冰＝ρ冰 V冰g，根据阿基米德原理可得，F浮＝G排＝ρ海水V排g，则 ρ海水V排g＝ρ冰V冰g，即ρ海水Sh浸g＝ρ冰Sh冰g，因冰山为长方体，则h冰＝h浸＋h露，故ρ海水Sh浸g＝ρ冰S(h浸＋h露)g，整理得，h浸＝＝＝18 m。 解：潜水器上表面面积S＝9 m×3 m＝27 m2，上表面受到的压力F＝2.78×109 N，上表面受到的压强p＝＝≈1.03×108 Pa。海水产生的压强p海水＝p－p大气压＝1.03×108 Pa－1×105 Pa＝1.029×108 Pa，海水的密度 ρ海水＝＝＝1.029×103 kg/m3。 如图所示，已知重为10 N的长方体木块静止在水面上，浸入水中的体积占木块总体积的，g取10 N/kg。 解：木块排开液体的体积V排＝＝＝1×10－3 m3，因为V排＝V木，则V木＝V排＝×1×10－3 m3＝1.25×10－3 m3，木块浸没在水中时受到的浮力F浮′＝ρ水g V木＝1×103 kg/m3×10 N/kg×1.25×10－3 m3＝12.5 N，F浮′＝ G木＋F，则F＝F浮′－G木＝12.5 N－10 N＝2.5 N。 解：正方体A的体积VA＝(0.1 m)3＝1×10－3 m3，正方体一半体积浸入水中时，排水体积V排＝VA＝×1×10－3 m3＝5×10－4 m3，正方体受到水的浮力F浮＝ρ水V排g＝1× 103 kg/m3×5×10－4 m3×10 N/kg＝5 N。 解：容器的底面积S容＝200 cm2＝2×10－2 m2，容器内水的体积V水＝S容h＝2×10－2 m2×0.3 m＝6×10－3 m3，水的重力G水＝m水g＝ρ水V水g＝1×103 kg/m3×6×10－3 m3×10 N/kg＝60 N，正方体A的重力GA＝mAg＝3 kg×10 N/kg＝30 N，剪断细线后容器对桌面的压力F＝G容＋G水＋GA＝10 N＋60 N＋30 N＝100 N，容器对桌面的压强p＝＝＝5×103 Pa。 $$