第3节 物体的沉浮条件及应用（大单元教学课件）物理人教版2024八年级下册

第十章 浮力 第三节 物体的沉浮条件及应用 【大单元教学】2024-2025学年八年级物理下册同步备课系列（人教版2024） 1. 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. 2. 会用物体的密度与液体密度的大小关系判断物体的浮沉情况. 3. 能运用物体的浮沉条件,说明生产生活中的有关现象。 学习目标 情境导入 思考：同样都是铁，为什么会有这两种不同的沉浮状态呢？ 我们将铁块放入水中，铁块会沉底，但将铁块制作成船后，它会浮在水面上。 第3节 物体的沉浮条件及应用 本节课，我们将一起学习物体的沉浮条件。 浮在水面上的轮船 知识点1：物体的沉浮 1. 物体沉浮的原因 浸没在液体中的物体，一般受到两个力的作用：一个是竖直向下的重力G；另一个是竖直向上的浮力F浮。物体在液体中是上浮还是下沉，取决于二者之间的大小关系。 知识点1：物体的沉浮 G F浮 2. 物体沉浮条件及判断 知识点1：物体的沉浮 物体受到的浮力大于重力时，即：，物体上浮。 1 V排=V物 浸没在液体中的实心物体，如果液体的密度大于物体的密度，物体将上浮。 G F浮 知识点1：物体的沉浮 漂浮：在液体中上浮的物体随着物体不断上升，物体将有一部分体积开始露出液面，物体受到的浮力也随之减小，一直减小到，物体的上浮运动结束，并静止在液面上，也就是说漂浮是浸没在液体中的物体上浮的最终状态。 2 V排＜V物 v ： G F浮 G F浮 知识点1：物体的沉浮 下沉时：物体受到的浮力小于重力时，即：，物体下沉。 3 V排=V物 浸没在液体中的实心物体，如果液体的密度小于物体的密度，物体将下沉。 G F浮 知识点1：物体的沉浮 在液体中下沉的物体，下沉到容器底部结束运动，此时在重力、浮力支持力的作用下，处于平衡状态，即G=F浮+F支。 4 G F浮 G F浮 F支 v 浸没在液体中的实心物体，如果液体的密度等于物体的密度，物体将处于悬浮状态。 G F浮 知识点1：物体的沉浮 悬浮：当c体完全浸入液体且物体受到的浮力等于重力时，即：，此时二力平衡，物体将悬浮在液体中。。 5 V排=V物 知识点1：物体的沉浮 【视频欣赏：盐水浮鸡蛋】 知识点1：物体的沉浮 归纳总结 3. 漂浮和悬浮的理解与区分 知识点1：物体的沉浮 知识点1：物体的沉浮 归纳总结：漂浮问题的“六规律” 规律一：“二力平衡”，即物体漂浮在液体中，所受浮力大小等于它的重力。 规律二：“浮力恒等”，即同一物体在不同液体里漂浮，所受浮力相同。 规律三：“密大浸少”，即同一物体在不同液体里漂浮，在密度大的液体里浸入的体积小。 规律四：“比例相等”，即漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几，物体密度就是液体密度的几分之几。 规律五：“加力增浮”，即将漂浮物体全部浸入液体里，需施加的竖直向下的外力等于液体对物体增加的浮力。 规律六：“质量相等”，即排开液体的质量等于自身的质量(m排=m物)。 知识点1：物体的沉浮 【例1】冲泡茶叶时，一开始茶叶漂在水面上，过一段时间后又沉入水底。下列对茶叶的分析正确的是（　　） A．茶叶漂浮时，重力小于浮力 B．茶叶沉底时，重力大于浮力 C．茶叶下沉时，重力小于浮力 D．茶叶上浮时，重力等于浮力 B 知识点1：物体的沉浮 【例2】探究物体的沉浮条件时，将重为10N的物体放入盛满水的盆中时，溢出水重为9N，则（　　） A．物体会浮在水面上 B．物体会悬浮在水中 C．物体会沉入盆底 D．不能判定物体的沉浮情况 【详解】由阿基米德原理知物体受到的浮力F浮=G排=9N 物体的重力是10N，物体的重力大于物体受到的浮力，则物块在水中下沉，会沉入盆底，故C符合题意，ABD不符合题意。 c 知识点1：物体的沉浮 【例3】（多选）将两个完全相同的小球分别放入甲、乙两杯盐水中，甲杯中的小球处于漂浮状态，乙杯中的小球处于悬浮状态，如图所示，此时盐水液面相平，则下列判断正确的是（　　） A．甲杯中盐水对容器底部的压强大于乙杯中盐水对容器底的压强 B．甲杯中盐水的密度大于乙杯中盐水的密度 C．甲、乙两杯中小球受到的浮力相等 D．甲杯中小球受到的浮力大于乙杯中小球受到的浮力 知识点1：物体的沉浮 【详解】AB．小球在甲杯中漂浮，则盐水甲的密度ρ甲>ρ球；在乙杯中悬浮，则盐水乙的密度ρ乙=ρ球，所以ρ甲>ρ乙，即甲杯中盐水的密度大于乙杯中盐水的密度；两杯中液面相平，即两杯盐水的深度相等，由公式p=ρgh可知，p甲>p乙，即甲杯中盐水对容器底部的压强大于乙杯中盐水对容器底部的压强，故AB正确； CD．小球在甲杯中漂浮，在乙杯中悬浮，由物体的浮沉条件可知，它们此时所受的浮力都等于自身的重力，即浮力相同，故C正确，D错误。 故选ABC 。 知识点1：物体的沉浮 【典例4】将一木块放入水中，静止时木块漂浮在水面上，露出水面的体积占总体积的，求这个木块的密度 【详解】因物体漂浮，则,即 因,故 则 答：这个木块的密度为。 知识点1：物体的沉浮 【例5】如图甲，物块A漂浮，有四分之三的体积浸入水中，则物块A的密度是 kg/m3；若物块A的重力为15N，现用质量和体积均不计的细线将另一个重力相同的小球B拴在物块A的下方，放入水中，静止后如图乙，则小球B的体积为 m3。 0.75×103 1×10-3 详解见下页 【详解】[1]物块A漂浮，所受的浮力等于其重力，F浮=GA，根据阿基米德原理可知ρ水gV排=ρAgVA 物块A有四分之三的体积浸入水中，， 则 [2]由图乙可知，把物块A和小球B看作一个整体，处于悬浮状态 F浮′=GA+GB=15N×2=30N 由阿基米德原理可得ρ水g（VA+VB）=30N 则 其中物块A的体积为 则小球B的体积为VB=3×10-3m3-2×10-3m3=1×10-3m3 知识点1：物体的沉浮 知识点2：浮力的应用 知识点2：浮力的应用 1. 增大或减小浮力的方法 由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，浸在液体中的物体受到的浮力大小由液体密度和排开的液体的体积决定，故可以从改变液体密度和改变排开的液体体积两方面改变浮力。 （1）增大浮力的方法： 增大液体的密度（在水中加盐并搅拌，可以使沉底的鸡蛋浮起来）； 增大物体排开液体（或气体）的体积（如，飞艇、万吨巨轮等）。 知识点2：浮力的应用 1. 增大或减小浮力的方法 由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，浸在液体中的物体受到的浮力大小由液体密度和排开的液体的体积决定，故可以从改变液体密度和改变排开的液体体积两方面改变浮力。 （2）减小浮力的方法： 减小液体的密度（如，可以采用加清水的方法减小盐水的密度，使悬浮在盐水中的鸡蛋下沉）； 减小物体排开液体（或气体）的体积（如，通过将辅助气囊中的气体放出，减小飞艇排开空气的体积，使飞艇降落）。 小船 人类从远古时代就开始利用浮力了，最初可能是抱住或骑在一段树干上顺水漂流，这是人类最早的航行方式。后来人们发明了船它能承载更多的人和物。据记载，1405 年郑和下西洋时乘坐的木船长约 147 m，是当时世界上最大的木船。 郑和下西洋600 周年纪念邮票 知识点2：浮力的应用 2. 浮力的应用实例——轮船 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呢？ 活动：想办法让橡皮泥漂浮在水面上，并让橡皮泥承载“货物”，比比哪个小组的小船装得更多。 知识点2：浮力的应用 【视频欣赏：橡皮泥小船】 把橡皮泥捏成瓢状放在水里，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。轮船就是根据这个道理制造的。 知识点2：浮力的应用 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 ①轮船的漂浮原理 m排= m船+ m物 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。 ∵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 所以轮船总的重力等于排开水的重力： G排水= G物船 m排水= m物船 即轮船的排开水量等于等于轮船和货物的总质量 ③推导：轮船的排开水量等于等于轮船和货物的总质量。 知识点2：浮力的应用 知识点2：浮力的应用 【典例5】轮船是采用挖 的办法使船漂浮在水面上。一油轮满载时排水量为5500t的轮船在长江中航行，所受江水的浮力是 N，当它从长江驶向东海时，船身会 （选填“上浮些”、“下沉些”或“不变”）。 [3]船从长江航行进入东海时，始终漂浮于水面上，根据物体沉浮条件可知，船所受的浮力等于自身重力，重力不变，则浮力不变。根据可知，因江水的密度小于海水的密度，故船从长江航行进入东海时，排开海水的体积减小，故船将上浮一些。 【详解】[1]轮船是采用挖空心的办法使船漂浮在水面上。 [2]一油轮满载时排水量为5500t的轮船在长江中航行，所受江水的浮力为 空心 上浮些 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。 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，故潜水艇通过靠改变自身重力实现浮沉的目的。 知识点2：浮力的应用 2. 浮力的应用实例——潜水艇 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。 ②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。 潜入水中 若G＞F浮，则下潜 若G＜F浮，则上浮 知识点2：浮力的应用 视频欣赏——《潜水艇的浮沉》 知识点2：浮力的应用 知识点2：浮力的应用 【典例6】如图所示为潜水艇的示意图，当潜水艇在水中下潜过程其所受浮力与重力的大小关系为：F浮 G（选填“>”、“＜”或“=”），潜水艇所受浮力 ，海水压强 。（均选填“变大”、“变小”或“不变”）。 ＜ 不变 变大 【详解】 [1]潜水艇能够上浮和下沉是通过改变自身重力来实现的；潜水艇在水中下潜过程中浮力小于重力。 [2]当它在海面下继续下潜的过程中，潜水深度h增加，而排开水的体积不拜年，根据可知：潜水艇受到水的浮力不变。 [3]由甲位置到乙位置深度增加，根据可知，潜水艇底部受到水的压强增大。 升空原理： 通过充入（或排出）密度小于空气的气体（氢气、氦气、热空气等），使其受到的浮力大于（或小于）自身的重力而升（或降）。 热气球 2. 浮力的应用实例——气球和飞艇 知识点2：浮力的应用 飞艇 知识点2：浮力的应用 【典例7】2022年5月21日凌晨，我国自主研制的“极目一号”Ⅲ型浮空艇（如图）以的平均速度顺利升至9050m高空，创造了浮空艇大气科学观测的世界纪录，正在升空的浮空艇，所受空气的浮力_____浮空艇的重力（选填“大于”、“等于”或“小于”），其外表面受到的大气压强_______（选填“变大”、“不变”或“变小”）。“极目一号”浮空艇内部有三层：上层装有氦气（相同条件下氦气密度比空气小得多），中间隔开，下层是空气。当悬于空中的浮空艇需要_____（填“上浮”或“下降”）的时候，可以用上层的氦气排出下层的部分空气，以此变自身力。 大于 变小 上浮 ①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。 密度计的刻度不均匀，数值是上小下大 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。 所以密度计的刻度从下往上的示数是越来越小的。 知识点2：浮力的应用 2. 浮力的应用实例——密度计 36 课堂小结 物体的浮沉条件及应用 上浮 F浮>G物（合力：竖直向上）、ρ液>ρ物 F浮<G物（合力：竖直向下）、ρ液<ρ物 F浮=G物（合力为0）、ρ液>ρ物 F浮=G物、ρ液=ρ物 F浮<G物、ρ液<ρ物 下沉 漂浮 悬浮 沉底 应用：轮船、潜水艇、气球和飞艇、密度计 课堂练习 1．一个实心正方体物块的密度为，现将它放在密度为的液体中，如图所示。下列对物块静止时在液体中位置的判断，正确的是（　　） D 课堂练习 A．可能在1处 B．一定在2处 C．一定在3处 D．可能在4处 【详解】实心正方体物块的密度为，现将它放在密度为的液体中，物体的密度与液体的密度相同，则物体在液体中处于悬浮状态，故物体可能在2处，也可能在3处，也可能在4处（此时容器底面对物体的支持力为0）。 2．如图所示，工厂房顶安装的无动力风帽，其凸起的球状体为涡轮，在自然风的推动下快速旋转，能有效地将室内气体向外抽出。下列与它工作原理相同的是（    ） A 课堂练习 A．飞机起飞 B．孔明灯升空 C．飞艇升空 D．轮船航行 3．甲、乙两只完全相同的杯子盛有不同浓度的盐水，将同一只鸡蛋先后放入其中，当鸡蛋静止时，两杯中液面相平，鸡蛋所处的位置如图所示．关于鸡蛋受到的浮力F甲和F乙，液体密度ρ甲和ρ乙，则下列说法正确的是（　　） D 课堂练习 A．F甲＜F乙 B．F甲＞F乙 C．ρ甲＞ρ乙 D．ρ甲＜ρ乙 【详解】鸡蛋在甲杯的液体中悬浮，鸡蛋受到的浮力等于自身重力；鸡蛋在乙杯的液体中漂浮，鸡蛋受到的浮力等于自身重力；所以，鸡蛋在两杯液体中受到的浮力相等，即F甲=F乙；鸡蛋在甲杯的液体中悬浮，所以鸡蛋的密度等于甲杯中液体的密度；鸡蛋在乙杯的液体中漂浮，所以鸡蛋的密度小于乙杯中液体的密度。所以，乙杯中液体的密度较大，即ρ甲＜ρ乙。故D符合题意，ABC不符合题意。 4．“我劳动，我快乐。”小明放学帮妈妈洗菜时发现，放在盆中的茄子浮在水面，西红柿沉在盆底。他用所学的物理知识对此现象作出一些分析，其中正确的是（　　） D 课堂练习 A．茄子受到的浮力小于它受到的重力 B．茄子受到的浮力大于西红柿受到的浮力 C．西红柿排开水的重力等于自身的重力 D．西红柿的密度大于茄子的密度 5．如图所示，水平桌面上两个相同的电子秤上面分别放有相同的圆柱形容器，容器中装有甲、乙两种不同的液体，将体积相等的A、B两个小球分别放入两种液体中静止时，A球沉底、B球漂浮，此时液体深度关系为，液体对容器底部的压强相等。下列说法正确的是（　　） BD 课堂练习 A．液体密度关系为 B．两个小球受到的浮力关系为 C．两个电子秤示数相等 D．将A、B两个小球取出后（忽略带出的液体），左侧电子秤示数变化较大 6．一个体积为100cm3的小球，轻轻放入盛满水的溢水杯中，小球静止后排出水的质量为80g，此时小球所受浮力为 N；将小球取出，放入盛足够多的密度为0.8×103kg/m3的酒精的杯中，松手后，它将会 （选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”） 0.8 课堂练习 悬浮 详解见下页 课堂练习 【详解】[1][2]根据阿基米德原理可知 若小球完全浸没在水中，则小球受到的浮力为 由于小球完全浸没在水中受到的浮力大于排开液体受到的浮力，所以小球在水中静止时处于漂浮状态，则小球的重力为 小球的密度为 由于小球的密度等于酒精的密度，所以小球在酒精中处于悬浮状态。 7．如图为模拟潜水艇工作原理的装置，潜水艇模拟装置在水下下潜过程中，试管所受浮力大小将 （变大/变小/不变）。如果想要模拟潜水艇的试管上浮，应该向 （内压入/外抽出）空气。由此可见潜水艇是通过改变 实现上浮和下潜。 不变 课堂练习 内压入 自身重力 8．2024年5月1日上午，中国海军福建舰航母出海开展首次航行试验，可谓万众瞩目之至。已知航母满载排水量约8×104吨，则航母满载时受到的浮力是 N。当福建舰从海上驶回长江港口，受到的浮力 （选填“不变”、“变大”或“变小”），航母要 （选填“下沉”或“上浮”）一些。 8×108 课堂练习 不变 下沉 【详解】[1]“福建舰”的排水量约8万吨，该舰满载时受到的 浮力等于排开水的重力F浮=G排=m排g=8×104×103kg×10N/kg=8×108N [2]因为“福建舰”始终处于漂浮状态时，浮力等于自身的重力，浮力保持不变。 [3]由于海水密度大于长江水的密度，由F浮=ρ液gV排可得，液体密度变小，故航母要下沉一些。 9．如图所示，将棱长为5cm的实心正方体木块（不吸水）轻轻地放入装满水的溢水杯中，木块静止时，从杯中溢出水的质量为0.1kg（g取）。求： (1)木块受到的浮力。 课堂练习 木块受到的浮力 9．如图所示，将棱长为5cm的实心正方体木块（不吸水）轻轻地放入装满水的溢水杯中，木块静止时，从杯中溢出水的质量为0.1kg（g取）。求： 课堂练习 (2)木块的密度。 （2）正方体木块的体积 因为木块漂浮，所以 所以木块的密度 9．如图所示，将棱长为5cm的实心正方体木块（不吸水）轻轻地放入装满水的溢水杯中，木块静止时，从杯中溢出水的质量为0.1kg（g取）。求： 课堂练习 (3)木块下表面受到的水的压强。 由于木块漂浮，根据浮力产生的原因可知，木块下表面受到的水的压力 F=F浮=1N 木块的底面积S=(0.05m)2=0.0025m2 木块下表面受到的水的压强 9．如图所示，将棱长为5cm的实心正方体木块（不吸水）轻轻地放入装满水的溢水杯中，木块静止时，从杯中溢出水的质量为0.1kg（g取）。求： 课堂练习 (4)用细针压该木块时，木块刚好全部浸没时受到的浮力。 木块刚好全部浸没时受到的浮力： 课后作业 作业 内容 同步作业 完成课后“练习与应用”作业 自主安排 配套同步分层作业 52 2025 Thank you for watching! 谢谢观看 $$