8.7 物体的浮沉条件及其应用-2024-2025学年八年级物理下册同步教学课件（北师大版2024）

第八章 压强与浮力 第七节 物体的浮沉条件及其应用 北师大版八年级下册（2024） 核心素养目标 1.物理观念 知道物体的浮沉条件，会根据浮沉条件判断物体的浮沉；能根据二力平衡条件和力与运动的关系描述物体的浮沉条件有关的现象。 2.科学思维 通过对常见浮力现象及二力平衡知识的分析得出物体的浮沉条件；通过师生互动与多媒体辅助教学，引导学生思考轮船、潜水艇,气球和飞艇的工作原理。 3.科学探究 通过实验和理论分析，探究物体的浮沉条件。应用浮沉条件解决一些简单的问题，通过对轮船、潜水艇、热气球和飞艇等具体情境的模拟探究，加深对浮沉条件的理解。 4.科学态度与责任 通过对轮船等应用实例工作原理的学习，体验科学、技术、社会的紧密联系。初步认识科学技术对社会发展的影响，激发学习兴趣 知识回顾 1.平衡状态是指什么状态？ 2.简单说出二力平衡的条件有哪些？ 静止和匀速直线运动 等大、反向、共线、同物 3.阿基米德原理的内容是什么？数学表达式呢？ 浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体所受的重力。 F浮= G排= m排g= ρ液 gV排 导入新课 一 情景导入 观看电影《蛟龙行动》潜艇大战片段思考问题： 潜水艇是怎样实现上浮、下沉和悬浮的呢？ 看视频思考问题 思考 让我们带着问题一起走进今天的物理课堂。 情景导入 浸在水中的物体都会受到竖直向上的浮力，当我们把实心的木块、乒乓球、铁块、石块没入水中释放后，为什么不论其质量大小，木块和乒乓球总会在水中浮起，而铁块和石块则会下沉呢? 思考 探究新知 二 如图 所示，当物体浸没在水中时，受到竖直向上的浮力F浮和竖直向下的重力G。这两个力的合力决定了物体在水中由静止释放后如何运动。 当F>G时，合力的方向竖直向上，物体就会 ； 当 F=G时，合力为零，物体就会 在水中。 当F<G时，合力的方向竖直向下，物体就会 。 上浮 悬浮 下沉 一 物体的浮沉条件 物体重力与浮力的关系 1 学生活动 物 理 现 象 运动方式（过程） 受力情况分析 运动状态（结果） 受力情况分析 F浮 G F浮′ G 上浮 F浮＞G F浮′＝G 漂浮 上浮 漂浮 F浮 G 悬浮 F浮＝G 悬浮 F浮＝G 下沉 沉底 F支 F浮 G 下沉 F浮＜G 沉底 F浮＜G 一 物体的浮沉条件 物体重力与浮力的关系 1 ①上浮过程是非平衡态，合力不为零，V排=V 物 。上浮后，物体会有部分露出水面，V排减小，浮力也减小，直到F浮＝G物时，保持漂浮状态（平衡状态），合力为零，漂浮状态V排′＜V 物 。 根据物体所受的G与m的关系，以及m与ρ的关系，那么你可否只用物体密度和液体的密度关系来判断物体的浮沉状态呢？ 一 物体的浮沉条件 物体重力与浮力的关系 1 思考 ②下沉过程是非平衡态，合力不为零，V排=V 物。下沉后，物体最终会沉到容器底部，会受到容器底部提供的支持力作用，在三个力的作用下保持平衡状态（F支+F浮＝G物），合力为零。 漂浮 悬浮 下沉 浮力：F浮＝ρ液 gV排 ； 重力：G ＝ρ物 g V物； 浸没时， V排 = V物 研究条件：实心物体浸没在液体中，受重力和浮力。 一 物体的浮沉条件 物体密度与液体密度的关系 ２ ρ液 gV排 ＞ρ物 g V物 ρ液 gV排＝ρ物 g V物 ρ液 gV排＜ρ物 g V物 ①若上浮：F浮＞ G ②若悬浮：F浮= G ③若下沉：F浮＜ G 漂浮： ρ液＞ρ物 V排′＜V 物 悬浮：ρ液 =ρ物 V排 = V物 沉底： ρ液＜ρ物 V排 = V物 漂浮 悬浮 下沉 上浮 物体密度与液体密度间的关系 2 演示实验：将新鲜鸡蛋放入盛水容器中，鸡蛋沉底。 一 物体的浮沉条件 你有没有办法让鸡蛋漂浮或悬浮在水中吗？ 向水中加盐，并搅拌，不断增加盐水的浓度。观察鸡蛋在容器中的位置变化。 学生分组活动 思考 随着盐水密度不断增大，当大于鸡蛋密度时，鸡蛋就能上浮。这是死海让人漂浮的奥秘。 漂浮 F浮=G ρ液>ρ物 V排<V物 平衡状态 漂浮和悬浮相同点： F浮=G 漂浮和悬浮的区别： 漂浮时ρ液>ρ物， 悬浮时ρ液=ρ物 上浮 F浮>G ρ液>ρ物 V排=V物 非平衡状态 悬浮 F浮=G ρ液=ρ物 V排=V物 平衡状态 下沉 F浮<G ρ液<ρ物 V排=V物 非平衡状态 沉底 F浮+F支=G ρ液<ρ物 V排=V物 平衡状态 判断物体浮沉的方法：①受力分析；②比较密度 一 物体的浮沉条件 物体的浮沉条件关系 3 例题：　重为15 N的物体，浸没于装满水的容器中后，溢出了5×10-4 m3的水。则此物体是（ ） A．浮在水面上 B．沉到水底 C．悬浮在水中 D．以上几种情况都有可能 B 一 物体的浮沉条件 物体的浮沉条件关系 3 解析：根据阿基米德原理 F浮 = ρ水 gV排 =1.0 ×103 kg/m3 ×10 N/kg×5×10-4 m3 =5 N<15 N ∵ F浮<G ∴物体下沉 二 物体的浮沉条件的应用 轮船的工作原理 1 思考：从上述实验中，你得到了什么启发?你有没有办法也让铁块能漂浮在水面，并能承载重物呢？ 为什么饺子煮熟了会浮起来? 你有没有办法让一块沉入水底的橡皮泥团浮在水中呢？取一块橡皮泥做一做。 学生分组活动 橡皮泥两次所受的重力大小关系G甲 G乙，两次所受的浮力大小关系F甲 F乙，两次排开水的体积大小关系是V甲 V乙。 甲 乙 = > > 师引导：铁块的密度比水大，它在水中会下沉。根据ρ＝v 可知有两种办法。 ①质量不变的情况下增大体积。可将铁块压成薄片包成铁盒增大体积，增大浮力。 ②体积不变的情况下减小质量。可挖掉铁块内部的铁，减小质量，增大浮力。 二 物体的浮沉条件的应用 轮船的工作原理 1 其实这两种办法都是将铁块制成“空心”。轮船能漂浮在水面上就是利用了这个原理。 ①工作原理：通过将密度大的钢铁制成空心状，增大体积，进而增大排开液体的体积，从而增大了浮力，使浮力等于船和货物的总重来实现漂浮，F浮=G物。 ②排水量：轮船排开水的重力越大，受到的浮力就越大，就可以承载更多的货物。我们把轮船满载货物时排开水的质量叫作轮船的排水量。即m排＝m船＋m货。 二 物体的浮沉条件的应用 轮船的工作原理 1 因此轮船排开水的体积要变小；将会上浮一些。 河水 海水 轮船的工作原理 1 二 物体的浮沉条件的应用 解析： 轮船浮在河面上，F浮 = G ； 从河里驶向大海：F′浮= G 。 重力大小不变，所以F浮 = F′浮 ρ水 g V排= ρ海水 g V′排， ∵ ρ水< ρ海水 ， ∴ V排 >V′排 例题：一艘轮船从河里驶向大海，船要 （上浮，下沉）一些呢？ 上浮 二 物体的浮沉条件的应用 潜水艇的工作原理 2 当物体所受浮力不能改变时，能不能通过改变自身重力来实现浮沉呢？ 思考 分析：潜水艇浸没在水中,V排和ρ液不变,故F浮不变。向舱内充水,G物变大,G物>F浮,潜水艇下沉；向外排水,G物变小,G物=F浮,潜水艇悬浮；当G物<F浮,潜水艇上浮。 工作原理:通过改变自身重力来实现上浮和下潜的。 二 物体的浮沉条件的应用 热气球和飞艇的工作原理 3 热气球与飞艇不但能在空气中上升，还能改变在空气中上浮、下沉和悬浮的状态。它们是如何实现在空气中上浮、下沉和悬浮的呢? 思考 二 物体的浮沉条件的应用 热气球和飞艇的工作原理 3 工作原理：内部充有密度小于空气的热空气或氦气，靠空气的浮力升空。 ①加热气球内空气，气体受热膨胀，热空气密度小于球外空气密度，使重力小于空气浮力升空。调小火焰，空气温度降低，冷缩，外面的空气进入球体，重力大于浮力下降。 ②飞艇的艇体内填充的氦气或氢气密度小于空气，使得飞艇整体密度低于周围空气，从而产生向上升的浮力。 二 物体的浮沉条件的应用 密度计的工作原理 4 密度计的主要构造特点：‌ ①主体结构‌：密度计通常由玻璃制成，整体呈细长形状。上部为规则圆柱形，标有刻度；下部较粗，底部装有铅颗粒或铁砂，用于保持密度计在液体中的竖直漂浮状态。 ②刻度部分‌：密度计的刻度特点是“下大上小”，即从上至下的刻度值逐渐增大，但刻度分布不均匀，上部较疏，下部较密。 二 物体的浮沉条件的应用 密度计的工作原理 4 原理:密度计利用漂浮在液面上的物体受到的浮力等于物体自身重力的原理制成。 当物体漂浮在液体表面时，F浮=G物。所以,对于质量一定的物体，G物=F浮=ρ液 g V排是一个定值。可见，液体的密度越大，物体排开液体的体积就越小；反之，液体的密度越小，物体排开液体的体积就越大。 二 物体的浮沉条件的应用 密度计的工作原理 4 用途: 测量不同液体的密度。密度计静止时，液面所对的刻度即为被测液体的密度。 课堂小结 三 课堂小结 可求浮力 练习巩固 四 1.一个质量分布均匀的实心物体浸没在某液体中,恰处于悬浮状态,若将它截成大小不等的两块后,均浸没在此液体中,则（ ） A.大的下沉,小的上浮 B.小的下沉,大的上浮 C.大小两块仍悬浮 D.两块都上浮至漂浮于水面 2.关于浮力，下列说法中正确的是（ ） A. 上浮的物体一定比下沉的物体受到的浮力大 B. 沉在容器底部的物体一定不受浮力 C. 在水中上浮的物体在煤油中可能悬浮 D. 没入水中的物体在水中的位置越深受到的浮力越大 C C 巩固练习 3.把体积相等的实心木球和实心铁球浸没于水中放手后，木球上浮而铁球下沉，静止后它们所受浮力的大小关系是( ) A.F木浮>F铁浮 B.F木浮=F铁浮 C.F木浮<F铁浮 D.无法判断 C 4.重为3N的某物体漂浮在水面上时，该物体( ) A.受到的浮力可能小于3N B.受到的浮力一定等于3N C.排开水的重力一定小于3N D.排开水的重力可能大于3N 巩固练习 B 5.如图所示，A、B两个实心物体静止在水中（ ） A．两物体受到的浮力一定相等 B．两物体受到的浮力不等，A物体受到的浮力大 C．两物体的密度不等，B物体的密度大 D．两物体的重力不等，B物体的重力大 C 巩固练习 6.下图是关于浮力知识的应用实例，其中说法正确的是( ) 图1 图2 图3 图4 A.图1中浸没在水中的潜水艇在下潜过程中所受浮力逐渐变大 B.图2中巨轮之所以能够浮在水面是因为用空心的办法增大了排开液体的体积 C.图3中液体的密度越大密度计漂浮时受到的浮力就越大 D.图4中气球是利用填充气体密度大于空气密度的原理上浮 B 巩固练习 7.排水量为1000t的轮船在河水中航行，满载时船及所装货物共重 N，受到河水的浮力是 N，如果河水密度为1.0×103kg/m3，船排开的河水的体积是 m3。 107 107 103 巩固练习 8.某一木块的体积为200cm3，密度为0.8×103 kg/m3。 求:(1)用手把木块全部按入水中时，木块受到的浮力多大? (2)放手后木块静止时，木块受到的浮力多大?木块露出液面的体积有多大? 巩固练习 励志语录 你对物理的执着, 是逐梦的动力, 愿你在科学的海洋里遨游, 发现更多宇宙的秘密。 有些资源来自网站，如有侵权，请及时联系我，我将第一时间删除，敬请理解。 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Lavf58.20.100 Lavf58.29.100 $$