3.4.2浮力的应用（课件）-【上好课】2024-2025学年八年级科学上册同步精品课堂（华东师大版）

- 4.2 浮力的应用　 YF 01 知道轮船和密度计等生活中常见物体的工作原理。 02 教学目标 一 运用物体的浮沉条件解释生产、生活中的一些现象，认识浮力知识在生产、生活中的应用价值。 浮力的应用——轮船 二 中国古代就将浮力用于生产、生活中。从独木舟到郑和出使西洋用的大型“宝船”船队，从孔明灯到浮船打捞技术，从盐水选种到密度计，都体现出中华民族的智慧。 郑和下西洋600 周年纪念邮票 小船 中国首艘豪华游轮 ——“招商伊敦”号 浮力的应用——轮船 二 想一想：轮船是用钢铁制造的，钢铁的密度远大于水，钢铁在水中是下沉的，但是用钢铁制成的轮船为什么能漂浮在海面上，还能承载那么多货物呢？ （1）想想做做： 橡皮泥的密度比水大，它在水中会下沉，根据阿基米德原理，怎样把橡皮泥做成一条小船，使它能漂浮在水面，并能承载重物? 浮力的应用——轮船 二 （2）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。 （3）轮船的排水量 表示轮船的大小，指轮船装满货物时排开水的质量，等于轮船和货物的总质量。如一艘轮船，它的排水量是1×104 t，说明此船满载时，货物质量和船身质量之和为1×104t。 m排= m船+ m物 （4）理论推导：轮船的排水量等于船和货物的总质量 ∵轮船漂浮，∴浮力与轮船的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 所以轮船排开水的重力等于总的重力： G排水= G物船 m排水=m物船 即轮船的排水量等于等于轮船和货物的总质量。 舷号17的国产第一艘航空母舰“山东舰”，满载排水量为6.5万吨。 表示航空母舰满载时，航空母舰的质量和全部其他舰载物体（例如舰载机、武器、弹药、物资等等）的质量之和是6.5万吨。 浮力的应用——轮船 二 浮力的应用——轮船 二 知识拓展：轮船吃水线的变化
 同一轮船无论是在海里还是在河里行驶，都处于漂浮状态，所以F浮=G，轮船的重力不变，所以轮船所受的浮力不变。由于海水的密度大于河水的密度，由阿基米德原理F浮= G排=ρ液gV排知，当轮船从河水中驶入海水中时，V排变小，轮船应该上浮一些，即轮船的吃水线下降; 当轮船从海水中驶入河水中时，V排变大，轮船应该下沉一些，即轮船的吃水线上升。 浮力的应用——潜水艇 二 （1）潜水艇的沉浮原理 因为潜水艇浸没在水里时，排开水的体积不变，根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排 可知，所受浮力基本不变，所以只能靠改变自身重力实现浮沉的。 潜水艇能潜入水下航行，进行侦查和袭击，隐蔽性强，是一种很重要的军用舰艇。 浮力的应用——潜水艇 二 （2）潜水艇的浮沉分析 ①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。 ②当水舱充水，潜水艇重等于同体积的水重时，它可以悬浮在水中。 ③当用压缩空气将水舱里的水排出一部分时，潜水艇变轻，从而上浮。 实际航行时，上浮和下潜过程中潜水艇总要开动推进器加快上浮和下潜的速度。 浮力的应用——潜水艇 二 潜水艇上浮 浮力的应用——潜水艇 二 潜水艇下沉 浮力的应用——潜水艇 二 用注射器向密封的瓶内打气，将瓶内的水排出，瓶向上浮起。 当注射器将气体压入玻璃球时,球内的水量减少球和球内的水受到的重力变小，G＜F浮,球将上浮。 【趣味实验】模拟潜水艇的沉浮 当注射器将气体压入玻璃球时,球内的水量增大球和球内的水受到的重力变小，G＞F浮,球将下沉。 浮力的应用——气球和飞艇 二 （1）气球 气球升空是利用充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。 浮力的应用——气球和飞艇 二 加热内部空气密度减小，重力减小，使得浮力大于重力而上浮 工作原理 F浮=ρ冷空气gV排 G总=ρ热空气gV球＋G球面 F浮＞G总 热气球上浮 （2）热气球 浮力的应用——气球和飞艇 二 为了能定向航行而不随风飘荡，人们还制成了飞艇，在大气囊下面装了带螺旋桨的发动机和载人装货的吊篮。 （3）飞艇 20世纪20~30年代，飞艇曾盛极一时，用来进行军事侦察、轰炸敌方目标或作为空中交通工具。后来连续发生了几次气囊中氢气爆炸的事故。飞行速度有不及飞机，便逐渐被飞机取代。近年来由于能源危机，且可以用不会爆炸的氦气代替氢气，人们对飞艇又重新重视起来。 浮力的应用——密度计 二 （1）作用：密度计是测量液体密度的仪器。 （2）构造：密度计是一根粗细不均匀的密封玻璃管，管的下部装有少量密度较大的铅丸。 （3）原理：密度计放在液体中都是漂浮的，因此受到的浮力始终等于它受到的重力，F浮=G，且不变。 根据 F浮=ρ液gV排可知， F浮不变，把它放在密度比较大的液体里，它浸入液体的体积小，上浮一些；把它放在密度比较小的液体里，浸入液体的体积就大，下沉一些。 所以密度计的刻度不均匀，从下往上的示数是越来越小的。 浮力的应用——密度计 二 自制简易密度计 自制简易密度计，比较不同液体的密度大小。 木棍、细金属丝、较深的盛水容器、不同密度的液体。 　　在木棍最下方固定小的金属丝，使其可以竖直漂浮在水中。 静止时，在木棍上标记出水面的位置。 　　用自制的密度计测量酒精的密度，分析现象及密度计的原理。 实验目的 实验器材 实验方法 浮力的应用——密度计 二 （1）原理： 漂浮条件 （2）密度计在任何液体中所受浮力都不变，改变的是排开液体的体积。 密度计在甲液体中漂浮： 密度计在乙液体中漂浮： 即， 当排开液体的体积： 所以， 密度计下方的刻度值较大。 拓展提升 三 　　三国时期，孙权送来一头巨大的象，曹操想要知道这头象的质量，向他的下属询问，可众大臣都不能想出称象的办法。曹冲说：“把象安放到大船上，看船身下沉多少，就沿着水面，在船舷上画一条线。然后将石头装上船，那么比较之下就能知道结果了。……”曹操听了很高兴，立刻按照这个办法实施行动，果然称出了大象的质量。 　　这个故事中蕴含的物理知识是什么？ F浮 = ρ液 gV排 = G物，当ρ液、g、V排不变，物体质量不变。 曹冲称象 拓展提升 三 当物体自身重力减小，浮力大于重力，物体上浮。 　　宋朝河中府有一座浮桥，用八头铁铸的牛来固定着它，一头铁牛将近几万斤。治平年间，河水暴涨冲断了浮桥，牵动铁牛，沉到河里，朝廷招募能够捞出铁牛的人。真定有个名叫怀丙的和尚，在两只大船上装满泥土，使其沉入水底，然后把铁牛系到船上，用大木头做成秤钩的形状钩住铁牛，慢慢地去掉船上的泥土，船浮出水面的同时铁牛浮上来了。 　　这个故事中蕴含物理知识是什么？ 舟浮牛出 当堂测试 四 1、把一个自制的密度计分别放入两种不同的液体中，情况如图中甲、乙所示。由此得出的下列判断中正确的是（　　） D A．这个密度计在甲液体中受到的浮力较大 B．这个密度计在乙液体中受到的浮力较大 C．甲种液体的密度较大 D．密度计在B处的刻度值应大于A处的刻度值 当堂测试 四 2、如图所示是我国新型万吨级055型导弹驱逐舰，其排水量可达12500t，该型驱逐舰在海上航行过程中，下列说法正确的是（　　） A．发射导弹后，驱逐舰所受浮力变小 B．排水量指的是驱逐舰所受的重力 C．驱逐舰直线行驶时，运动状态不变 D．发射导弹后，驱逐舰会下沉一些 A 当堂测试 四 3、海权握，国则兴。建设一支强大海军是实现中国梦的有力保障，潜水艇是海军的战略重器。如图所示是我国海军某舰队的“强国号”潜水艇在海水中悬浮、上浮、漂浮的训练过程。下列对此潜水艇分析正确的是（　　） A．悬浮和漂浮时受到的浮力不相等 B．潜水艇是通过改变浮力大小达到上浮和下沉的 C．上浮过程中所受浮力逐渐变小 D．潜水艇完全入水后，下沉越深，所受浮力越大 A 当堂测试 四 4、2020年5月27日，我国8名登山队员成功登峰测极成功登顶离不开准确的天气预报。如图所示，是气象探测保障服务团队，在珠峰大本营准备释放甲、乙两个探空气球采集气象信息，甲的体积小于乙的体积。在探空气球释放前后的过程中，下列分析正确的是（　　） A．释放前甲受到的浮力一定等于它自身的重力 B．释放前甲受到的浮力一定大于乙受到的浮力 C．释放后探空气球受到的浮力等于它排开空气所受的重力 D．释放后探空气球上浮过程中受到的浮力一定小于自身重力 C 当堂测试 四 5、同一支密度计分别放在甲、乙两种不同的液体中，静止后如图所示，密度计受到的浮力分别为F甲、F乙，液体的密度分别为ρ甲、ρ乙，则（　　） A．F甲=F乙，ρ甲>ρ乙 B．F甲=F乙，ρ甲<ρ乙 C．F甲<F乙，ρ甲=ρ乙 D．F甲>F乙，ρ甲=ρ乙 B 当堂测试 四 6、用硬塑料瓶、透明胶带、螺母、塑料管、容器和水等，制作如图所示的潜水艇模型，不计进排气管体积。要让原本悬浮在a位置的潜水艇下潜至b位置悬浮，采取的措施是使瓶内气体(　　)  A．增加 B．减少 C．先增加后减少 D．先减少后增加 D 当堂测试 四 7.三国时期的诸葛亮发明的孔明灯是我国古代除风筝以外另一种能飞上天空的人造物体。下面关于孔明灯的说法中不正确的是(　　) A．孔明灯在上升过程中受浮力与重力的作用 B．孔明灯匀速上升时，其浮力逐渐变大 C．孔明灯加速上升，说明其受到的不是平衡力 D．重力方向竖直向下，浮力方向竖直向上 B 当堂测试 四 8、2019年12月17日，我国自主建造的第一艘国产航母——山东舰（如图），正式交付海军。该舰满载时标准排水量为5万吨，可同时停放36架歼­15舰载机。若每架舰载机质量为25吨。求：（海水的密度取1.03×103kg/m3，g取10 N/kg） ①在标准排水量时，航母所受的浮力。 ②当36架舰载机全部飞离航母后，航母排开海水的体积减少了多少？（结果保留一位小数） 当堂测试 四 ②36架舰载机全部飞离航母后，航母减小的浮力等于舰载机的重力，即减小的排开海水重力值等于舰载机的重力， 排开海水质量减小值： Δm排＝m舰载机＝36×2.5×104kg＝9.0×105kg， 航母排开海水的体积减少： ①航母处于漂浮状态，在标准排水量时，航母所受的浮力： F浮＝G总＝m排g＝5×107 kg×10 N/kg＝5×108 N。  当堂小结 五 浮力的 应用 轮 船 气球和 飞艇 密度计 潜水艇 ①轮船靠挖“空心”的方法增大浮力. ②排水量：轮船满载时，排开水的质量. 是靠改变自身的重力，实现上浮和下潜的. 气球充入密度小于空气的气体，使受到空气的浮力大于自身的重力。为了能定向航行而不随风飘荡，人们还制成了飞艇. 密度计是漂浮的，受到的浮力等于重力且不变. $$