8.6 物体的浮沉条件- 2023-2024学年北师大版物理八年级下册

第6节 物体的浮沉条件 第八章 压强与浮力 观察下面图片，看它们有哪些不同？ 物体在液体中，有的漂浮、有的悬浮，而有的下沉至沉底，这些情况需要满足什么条件？ 漂浮 悬浮 沉底 潜水艇在深海中静止 石块在水中沉底 邮轮在海面航行 新课导入 1、知道物体的沉浮条件，会根据沉浮条件判断物体的浮沉。 2、知道关于沉浮条件在技术上的应用。 学习目标 当物体浸没在水中时，受到重力G和浮力F浮。这两个力的合力决定在水中由静止释放的物体如何运动。 新知学习 物体的浮沉条件 一 思考：物体在漂浮、悬浮、沉底这三种状态时的受力情况 观察现象 沉底时：受到重力G、浮力F浮 与支持力的作用，这三个力平衡： F浮 =G － F支 悬浮时：受到重力G 与浮力F浮 的作用，根据二力平衡条件知，这两个力是一对平衡力。 漂浮时：受到重力G 与浮力F浮 的作用，根据二力平衡条件知，这两个力是一对平衡力。 F支 F浮 G F浮 G F浮 G 受力分析 一、物体上浮，最终漂浮在液面上。 二、物体悬浮，可以静止在液体中的任何位置。 三、物体下沉，最终沉入水底。 （一）浮力与重力的关系 悬浮 上浮 下沉 F浮 G F浮 G F浮 G 上浮：F浮＞G F浮 G 漂浮 漂浮：F浮 = G 悬浮：F浮 = G 下沉：F浮＜G 力是改变物体运动状态的原因。物体浸在液体中运动状态的改变也和它的受力情况有关。 浸在液体中的物体只受到重力和浮力的作用，这两个力决定了物体的浮沉情况。 结论：物体的浮沉取决于物体所受的浮力和重力的大小。 由于浸没在液体中的物体，其排开液体的体积跟物体自身的体积相等。因此，物体的浮沉情况也可以用物体的密度跟液体密度的大小来描述。 （二）物体密度、液体密度与物体浮沉的关系 F浮＞ G 上浮：r液＞ r物 F浮 = G 悬浮：r液 = r物 F浮＜ G 下沉：r液＜r物 浮力：F浮＝r液gV排 ； 重力：G ＝r物g V物； V排 = V物 研究条件：实心物体浸没在液体中，受重力和浮力。 根据浮沉条件进行比较 浸没在液体中的物体， 1.如果它的密度小于液体的密度，物体上浮； 2.如果它的密度等于液体的密度，物体可以悬浮在液体内； 3.如果它的密度大于液体的密度，物体下沉。 浮沉状态 上浮 漂浮 悬浮 下沉 沉底 图示 F浮和G物的关系 V排和V物的关系 ρ液与ρ物的 关系 F浮>G ρ液>ρ物 F浮<G ρ液<ρ物 F浮＝G ρ液＝ρ物 F浮＝G ρ液>ρ物 F浮＋FN＝G ρ液<ρ物 V排=V物 V排=V物 V排=V物 V排<V物 V排=V物 物体（实心）浮沉状态判断： 悬浮与漂浮的区别与联系： 不同点：悬浮：静止在液体内部任何位置。漂浮：静止在液体表面。 体积关系：悬浮：V排=V物 。漂浮：V排＜V物 。 密度关系：悬浮：ρ物＝ρ液 。漂浮：ρ物＜ρ液 。 相同点：F浮=G 判断物体浮沉的两种方法： 比较浮力和重力的大小：若F浮＞G，则上浮；若F浮=G， 则悬浮；若F浮<G， 则下沉 。 比较物体密度和液体密度：若ρ液＞ρ物，则上浮；若ρ液=ρ物， 则悬浮；若ρ液<ρ物， 则下沉。 物体的浮沉与密度大小有关的实例 冰山漂浮在水面 物体沉底 ①漂浮: ρ冰＜ρ水 ②悬浮: ρ鸡蛋=ρ液体 ③沉底: ρ物体＞ρ水 ①轮船的漂浮原理 把轮船做成“空心”体后放在水里，虽然它所受的重力没有改变，但是排开的水较多，因而受到较大的浮力，所以能漂浮在水面上。 轮船的排水量：轮船装满货物时排开水的质量，等于轮船和货物的总质量。 ②轮船的排水量——表示轮船的大小 m排= m船+ m物 轮船 浮力在技术上的应用 二 因为轮船漂浮，所以浮力与轮船总重力是一对平衡力： F浮=G物船 根据阿基米德原理，浮力等于排开水的重力： F浮=G排水 所以轮船总的重力等于排开水的重力： G物船 =G排水 m物船 =m排水 即轮船总的质量等于排开水的质量。 ③推导：轮船总的质量等于排开水的质量 潜水艇的浮沉原理 下潜时，在两侧的水舱内充入水，艇重增大，重力大于浮力，潜艇就会下沉。 上浮时，用压缩气体将水舱里的水排出一部分时，潜水艇变轻，重力小于浮力，潜艇就会上浮。 当水舱中充入适量的水时，浮力与重力相等，潜艇就能悬浮在水中任何深度。 潜入水中 若G＞F浮，则下潜 若G＜F浮，则上浮 潜水艇 气球升空原理： 通过充入密度小于空气的气体（氢气、氦气、热空气等），使气球受到的浮力大于自身的重力而升空。 气球 密度计 密度计的工作原理： 利用物体漂浮在液面上时浮力等于重力的原理制成的。 特点： （1）上面的刻度小，下面的刻度大，即上小下大； （2）刻度线的间隔是不均匀的。 盐水选种，，将种子放入浓度适宜的盐水中，适当搅拌后静置一段时间，清除水面漂浮的空粒、瘪粒。 盐水育种 物体的浮沉条件及应用 物体的浮沉条件 物体浮沉条件的应用 F浮＞G物，上浮，ρ液>ρ物 F浮=G物，悬浮，ρ液=ρ物 F浮<G物，下沉，ρ液< ρ物 轮船 潜水艇 气球 空心结构 改变自身重力 充入密度较小的气体 盐水育种 改变液体密度 课堂总结 密度计 浮力等于重力的原理 1. 一个小球所受的重力为10N，将它浸没在水中时，所排开的水的重力为20N。那么小球浸没时受到的浮力大小为_____ N，放开手后，物体将______（填“上浮”“下沉”“悬浮”），最终小球的浮力为______N。 10 20 上浮 课堂练习 2. 如图所示，在家庭小实验中，某同学想让沉底的鸡蛋漂浮在水面上，下列操作可行的是（　　） A．向杯子中加盐 B．向杯子中加水 C．倒出少量的水 D．轻轻摇晃杯子 A 3. 如图所示，是南极海洋冰山的美丽景象。冰山实质就是海中漂浮的大块淡水冰。据科学分析、全球气候变暖会导致冰山熔化，海平面升高。下列判断正确的是（　　） A．冰山所受到的浮力一定大于它所受的重力 B．冰山所受的重力小于它排开水所受的重力 C．冰山熔化一部分后仍会漂浮在水面上 D．冰山熔化一部分后排开水的体积不变 C 4. 小红同学在一支铅笔的下端粘上一块橡皮泥，将它分别置于甲、乙两杯液体中，观察到静止时的情形如图所示，下列说法中正确的是（　　） A．铅笔在甲杯液体中受到的浮力较大 B．铅笔在乙杯液体中受到的浮力较大 C．乙杯液体的密度大 D．甲杯液体的密度大 C 5. 小明用如图所示装置模拟“潜水艇”的下潜过程。“潜水艇”在水中A位置时漂浮；当水舱中再充入一部分水时，“潜水艇”逐渐下沉，稳定后停留在水中B位置。关于此过程下列说法正确的是（　　） A．“潜水艇”下潜过程中浮力变小 B．“潜水艇”下潜过程中浮力大于重力 C．“潜水艇”在A位置受到的浮力小于在B位置受到的浮力 D．“潜水艇”在A位置受到的重力等于在B位置受到的重力 C 6.有一艘轮船，它的排水量是104t，在密度是1.0×103kg/m3的河水中航行，它满载时排开水的体积是多大？如果该轮船从长江驶入大海（海水密度为1.03×103kg/m3 ）中航行，那么它从江河驶入海中是上浮一些还是下沉一些？ 解析：①满载时排开水的质量是 m =104t= 107kg ， 排开水的体积 ②轮船从长江到大海都是漂浮，根据二力平衡条件可知：浮力等于船与货物的总重力， F浮=G船+G物，是不变的； 根据阿基米德原理：F浮=ρ液gV排 ，浮力不变，海水的密度大，因此轮船排开海水的体积小，所以从江河驶入海中是上浮一些。 $$