10.3物体的浮沉条件及应用（课件）2024-2025学年人教版物理八年级下册

第3节 物体的浮沉条件及应用 第十章浮 力 知识点 物体的浮沉条件 知1－讲 感悟新知 1 1. 浮沉现象 (1)物体上浮，最终漂浮在液面上； (2)物体悬浮，可以静止在液面下任何位置； (3)物体下沉，最终沉入液体底部。 知1－讲 感悟新知 2. 物体的浮沉条件 状态 物体浸没在液体中 上浮 悬浮 下沉 合力 方向向上 大小为零 方向向下 条件 F 浮>G 物 F 浮=G 物 F 浮<G 物 示意图 知1－讲 感悟新知 3. 浸没在液体中的物体的浮沉状态对应的物体与液体的密度关系 知1－讲 感悟新知 4. 物体浮沉的末状态 (1)上浮的末状态：漂浮，此时F浮=G 物。 (2)下沉的末状态：沉底，且受容器底部支持力，此时F浮<G物。 知1－讲 感悟新知 深度思考 上浮的末状态是漂浮，物体从浸没在液体中上浮到漂浮的过程中，所受的浮力如何变化？ 深度理解 物体上浮到漂浮的过程中，物体露出液面前的上浮，排开液体的体积不变，所受浮力不变；露出液面后的上浮，浮力随露出体积增大(排开液体体积减小) 而减小，直到浮力等于重力而漂浮。 知1－讲 感悟新知 方法点拨 利用“寻根法”确定漂浮和沉底物体与所在液体中液体的密度的关系： 知1－讲 感悟新知 警示误区: 悬浮与漂浮的区别和联系： 悬浮 漂浮 位置 液体内部任意位置 液体表面任意位置 体积 V 排=V 物 V 排<V 物 密度 ρ物=ρ液 ρ物<ρ液 力 F浮=G物 感悟新知 知1－练 [中考·广东]游泳时戴游泳圈是防止溺水的有效方法。 质量为50 kg 的小蓉戴游泳圈后，能静静地漂浮在水面上，如图1 所示。游泳圈对她的作用力大小最符合实际的是( ) A. 5 000 N B. 500 N C. 50 N D. 5 N 例 1 9 感悟新知 知1－练 解题秘方：人体受力如图2 所示，利用G=mg 算出人受到的重力，利用公式V=估算人的体积，再利用公式F 浮=ρ水gV排算出人受到的浮力，则游泳圈对人的作用力等于浮力F浮和人的重力G 之差。 画出受力示意图，标出物理量，是解答复杂浮力计算题的重要方法。 10 感悟新知 知1－练 解析：小蓉受到的重力G=mg=50 kg×10 N/kg=500 N；人体的密度约1.0×103 kg/m3，人体的体积V= = =0.05 m3，小蓉漂浮在水面时，约的体积露出水面， 11 感悟新知 知1－练 即V 排=(1－)V=V= ×0.05 m3=0.045 m3，小蓉漂浮时受到的浮力F 浮=ρ水gV 排=1.0×103 kg/m3× 10 N/kg×0.045 m3=450 N，则游泳圈对小蓉的作用力F=G－F浮=500 N－450 N=50 N。 答案：C 12 感悟新知 知1－练 1-1.[中考· 凉山州]甲、乙、丙是由不同材料制成、质量相等的实心球， 把它们投入水中静止后，甲球漂浮、乙球悬浮、丙球沉底，则它们受到浮力的情况是( ) A. 三球浮力相同 B. 甲球浮力最小 C. 乙球浮力最小 D. 丙球浮力最小 D 13 知识点 浮力的应用 知2－讲 感悟新知 2 1. 浮力的改变方法 (1)改变液体(或气体)的密度； (2)改变物体排开液体(或气体)的体积。 知2－讲 感悟新知 2. 轮船 (1)原理：空心法。把密度大于水的钢铁制成空心的，使其排开更多的水，增大可以利用的浮力，从而漂浮在水面上。 ••• 知2－讲 感悟新知 (2)排水量： ①表示轮船的大小； ②排水量是轮船按照设计要求满载时排开水的质量。 警示误区: 关于排水量： ●不要误认为排水量是轮船“排开水的重力”，或“排开水的体积”。 ●轮船的排水量指轮船按设计要求满载货物时排开水的质量，是一定的，不变的；轮船空载或载货不满时排开水的质量不能叫轮船的“排水量”。 ●轮船漂浮，则G总=F浮，m船+m货=m排。 知2－讲 感悟新知 3. 潜水艇 (1)工作原理：潜水艇通过改变自身重力G 潜来实现上浮或下潜。 知2－讲 感悟新知 (2)工作过程：潜水艇浸没在水中时，所受浮力F浮不变。 ①潜水艇下潜：如图3 甲，向水舱中注水，潜水艇受到重力G 潜变大，当F 浮<G 潜时， 潜水艇下潜。 ②潜水艇上浮：如图乙，水舱 向外排水，潜水艇受到重力 G 潜变小，当F 浮>G 潜时，潜水艇上浮。 知2－讲 感悟新知 4. 热气球和飞艇 (1)原理：充入密度小于空气的气体(或热空气)，利用空气浮力来升空。 (2)热气球工作过程(忽略体积变化)：燃烧器内燃料燃烧→加热气袋内气体→气袋内气体热胀，部分气体从气袋内溢出→气袋内气体的密度变小→气袋内气体的密度比外部气体的密度小到一定程度时，热气球便上升了。 知2－讲 感悟新知 5. 密度计 (1)用途：测量液体密度。 (2) 构造：一根标有刻度、形状特殊的玻璃管，管下部的玻璃泡内封装入金属颗粒。 (3)原理： ①密度计排开液体越多，液体密度越小。 ②密度计排开液体越少，液体密度越大。 知2－讲 感悟新知 (4)刻度线分布特点：①刻度线从上到下，对应的密度值越来越大；②刻度线上稀下密。 (5)使用方法：如图4 所示，将密度计放入待测 液体，当密度计静止时，读出与液面齐平的 刻度值，即是液体的密度。图中液面对应1.4， 说明该液体的密度是1.4×103 kg/m3。 知2－讲 感悟新知 归纳总结 潜水艇的工作原理： 知2－讲 感悟新知 思维点拨 发散思维在现代热气球发明过程中的应用： 知2－讲 感悟新知 思想方法 转换法测量液体密度： 同一物体漂浮在不同液体中所受浮力都等于其所受重力，根据公式V排=，把液体的密度大小转换为排开液体的体积大小，从而把无形的密度转换为有形的体积，方便了密度的测量。 感悟新知 知2－练 [跨学科实践 社会发展]2024 年5 月8 日下午3 时许，我国第三艘航空母舰福建舰完成为期8 天的首次航行试验任务，顺利返回上海江南造船厂码头。 (ρ海水=1.02×103 kg/m3，g 取10 N/kg) 例2 感悟新知 知2－练 (1)福建舰排水量为88 000 t ，该舰满载时，受到的浮力为_______N。 8.8×108 解析：福建舰满载时受到的浮力F浮=G排=m排g= 88000×1000 kg ×10 N/ kg=8.8×108N 。 感悟新知 知2－练 (2)当福建舰从海上驶回长江港口，受到的浮力 _______(填“不变”“变大”或“变小”)，航母要_______(填“下沉”或“上浮”)一些。 不变 解析：福建舰从海上驶回长江港口，福建舰始终处于漂浮状态，所以福建舰受到的浮力不变；由阿基米德原理可知，V 排=，又由于海水的密度大于江水的密度，因此航母排开液体的体积要增大，即航母要下沉一些。 下沉 感悟新知 知2－练 (3)一架歼-15 舰载机从福建舰甲板起飞后，航母排开的海水体积改变了26m3，则该舰载机的重力为_________N。 2.652×105 解析：舰载机从福建舰甲板起飞后，航母排开的海水体积改变了26m3，则航母受到的浮力变化量ΔF浮=ρ海水gΔ V 排=1.02×103 kg/ m3×10 N/ kg×26m3=2 .6 5 2×105N 。舰载机起飞前后，航母都处于漂浮状态，该舰载机的重力G舰载机=ΔG航总=ΔF浮=2.652×105N 。 感悟新知 知2－练 2.[中考·临沂]我国自主研制的亚洲第一深水导管架“海基一号”质量为3 万吨，被顺利装上驳船运往珠江口盆地海域。驳船因载有“海基一号”而多排开海水的质量( ) A. 等于3 万吨 B. 大于3 万吨 C. 小于3 万吨 D. 都有可能 A 29 感悟新知 知2－练 [中考·南京]用硬塑料瓶、透明胶带、螺母、塑料管、 容器和水等，制作如图5 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 例 3 感悟新知 知2－练 解题秘方：a 位置悬浮的潜水艇要下潜至b 位置悬浮，应控制其先下沉再悬浮，可利用浮沉条件解答。 解析：为了让悬浮在a 位置的潜水艇下潜至b 位置悬浮，应从进排气管吸气，使瓶内的压强减小，水进入塑料瓶，使潜水艇受到的重力大于浮力，实现下沉；然后向瓶内加气，向外排水，使其重力等于浮力而悬浮；可见瓶内气体先减少后增加。 答案：D 31 感悟新知 知2－练 3. [新趋势真实情境中考·泸州]中国长征18 号核潜艇引领中国核潜艇新高度。在进行备战训练时，下列对该潜艇的说法中正确的是( ) A. 通过改变排开水的体积来实现上浮与下沉的 B. 在水面下匀速下潜过程中，受到的浮力增大 C. 从长江潜行进入东海时，需要往水舱内注水 D. 从长江潜行进入东海时，受到的浮力会变小 C 32 感悟新知 知2－练 例4 我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇(如图6所示)从科考基地上升到海拔9 032 m 的高空，创造了浮空艇大气科学观测世界纪录。浮空艇里充的是密度______(填“大于”或“小于”)空气的气体；该浮空艇是软式飞艇，上升过程中需通过调整 气囊中的气压来保持外形不变。上升过 程中，该艇受到的浮力______ (填“增 大”“减小”或“不变”)。 小于 减小 感悟新知 知2－练 解题秘方：改变浮空艇受到浮力的方法： 解析：浮空艇是利用在空气中所受的浮力来工作的，根 据物体的浮沉条件可知，浮空艇内充的是密度小于空气密度的气体；上升过程中，该浮空艇排开空气的体积不变，空气密度变小，根据F浮=ρ气V排g 可知，浮空艇受到的浮力减小。 34 感悟新知 知2－练 4. [母题 教材图改编题] [多选]如图 所示，在热气球下方开口处燃烧液化气，使热气球内部气体温度升高，热气球开始离地，徐徐升空。分析这一过程，下列表述正确的是( ) A. 气球内的气体密度变小，所受重力也变小 B. 气球内的气体密度不变，所受重力也不变 C. 气球所受浮力变大 D. 气球所受浮力不变 AD 35 感悟新知 知2－练 [中考·徐州]如图7 所示，小华制作了一支简易的密度计。她选择一根长16 cm 的饮料吸管，将一些铜丝从下端塞入并用石蜡封口，使吸管在液体中漂浮时能保持在______方向。 例 5 竖直 感悟新知 知2－练 密度计在液体中漂浮时，受到的浮力______(填“大于”“小于”或“等于”)重力。把密度计放入水中，露出液面的长度是7.9 cm，再将密度计放入某液体中，露出液面的长度是7 cm，则此液体的密度________ kg/m3。(ρ 水=1.0×103 kg/m3) 等于 0.9×103 感悟新知 知2－练 解题秘方：有关密度计的题目，可利用漂浮条件(F浮=G)和阿基米德原理解答。 解析：将一些铜丝从下端塞入并用石蜡封口，可以降低密度计的重心，使其能够竖直漂浮在液体中。 根据物体浮沉条件可知，密度计在液体中漂浮时，受到的浮力等于重力。 38 感悟新知 知2－练 设吸管横截面积为S，由题知吸管浸入水中的深度h 水=16 cm-7.9 cm=8.1 cm，吸管浸入某液体中的深度h 液=16 cm-7 cm=9 cm，因为吸管在水中和某液体中都是漂浮的，则F 浮水=G=F 浮液，由公式F 浮=ρ gV 排得， ρ 水gSh 水=ρ 液gSh 液，即1.0×103 kg/m3×g×S×8.1× 10 -2 m=ρ 液×g×S×9×10 -2 m，解得ρ 液=0.9× 103 kg/m3。 39 感悟新知 知2－练 5. 小荣自制了一支简易密度计。如图所示将密度计分别先后放入盛有甲、乙液体中，所受浮力分别是F甲、F乙，甲、乙两种液体的密度分别是ρ甲、ρ乙，可以判断F甲_____ F乙，ρ甲_____ρ乙。(均填“>”“=”或“<”) ＝ < 40 物体的浮沉条件及应用 漂浮：F浮=G 物体的浮沉 应用 条件 上浮：F浮＞G 悬浮：F浮= G 下沉：F浮＜G 轮船 潜水艇 气球、飞艇 密度计 课堂小结 $$