10.3物体的浮沉条件及应用 课件-2024-2025学年物理人教版八年级下册

物理 义务教育教科书 物理 八年级 下册 10.3物体的浮沉条件及应用 1 1. 知道物体的浮沉是由物体所受重力和浮力决定的；会判断物体的浮沉；能利用浮沉条件解释一些简单的现象。 2. 通过对轮船、潜水艇、气球、飞艇的浮沉原理的学习，体验科学、技术、社会的紧密联系。 学习目标 【重、难点】 ①重点：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难点: 运用力学知识综合分析解决浮力问题。 浸在液体中的物体所受到的浮力等于物体 ，这就是阿基米德原理。 2. 阿基米德原理公式及推导： F浮= = = 。 物体漂浮时，由 得：F浮 G物。 物体沉底时，由 得：F浮+ F拉 G物。 排开液体的重力 G排 m排g ρ液 gV排 三力平衡 二力平衡 = = 回顾复习 3 赚足了人们眼球的“泰坦尼克号” 4 1、这么大的轮船它是怎么漂浮在海面上的呢？ 2、撞击冰山后，它是怎么沉入海底的呢？ 3、同学们思考一下：物体漂浮和下沉有什么条件？ CONTENTS 目 录 物体重力与浮力大小关系 物体的浮沉条件 浮力的应用 课堂总结练习 01 物体重力与浮力大小关系 “蛟龙”号载人深潜器是我国首台自主设计、自主集成研制 的作业型深海载人潜水器，设计最大下潜深度为7 000米，也是 目前世界上下潜深度最深的作业型载人潜水器。 “蛟龙”号采用常用的“深潜器无动力下潜上浮技术”，可实现下潜、悬浮和上浮。潜水器是如何实现下潜、悬浮和上浮的呢? 下沉 上浮 物体的浮与沉是由什么因素决定的呢？ 我们可以从浸在液体里的物体的受力情况去分析，设计如右图所示的实验来验证。 学生实验：探究物体的浮沉条件 物体重力与浮力大小关系 F浮 G 根据物体所受浮力和重力大小的不同，物体的浮沉存在三种情况。 实验序号 实验方法 观察小瓶运动情况 小瓶受力情况 1 把盖上盖子的空小瓶浸没于水中再松手。。 2 把装满水并盖上盖子的小瓶浸没于水中，再松手 3 设法使小瓶既不上浮也不下沉，即静止在水中。（也叫作悬浮） 小瓶上浮 小瓶下沉 小瓶静止 F浮 ＞G F浮 ＜ G F浮 ＝ G F浮 G F浮 G F浮 G F浮>G 上升 F浮=G F浮<G 下沉 悬浮 完全浸入液体内的物体的受力分析 上升到液面呈漂浮状态，F浮逐渐减小到F浮=G。 下沉至容器底部，F浮不变，F浮+N支=G。 悬浮 F浮 G N支 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 沉底：F浮 ＜ G 沉底 F浮 G 物体重力与浮力大小关系 12 相同点： 都是静止在液体中，都只受重力和浮力作用，根据二力平衡条件，重力和浮力相等，即：F浮 =G. 悬浮 漂浮 课堂探究 漂浮和悬浮 （1）悬浮时，物体停留在液体内部的任何地方，它必定全部浸没在液体中；而漂浮，物体是静止在液面上，它必定在一部分露在液面之上。 （2）悬浮时，物体浸没在液体中，所以V排=V物，而漂浮时，物体只有一部分浸入液体中，所以V排<V物。 V排=V物 V排<V物 悬浮 不同点： 漂浮 课堂探究 漂浮和悬浮 ★ ★ ★ ★ ★ ★ ❶上浮 条件 G物<F浮 ❹漂浮 条件 G物=F浮 V物>V排 ❷下沉 条件 G物>F浮 ❸悬浮 条件 G物=F浮 V物=V排 F支=10N 非平衡状态 非平衡状态 平衡状态 平衡状态 课堂探究 P02 物体的浮沉条件 实验序号 上浮 下沉 悬浮 漂浮 浮沉条件 受力图示 F浮 G F浮 F浮 F浮 G G G F浮＞G F浮＜G F浮＝G F浮＝G 沉底 F浮＜G F浮 G 两个过程 三个状态 通过改变重力或浮力的大小，可以改变物体的浮沉状态。 浸没在液体中的物体，其浮沉取决于它所受到的 和 的大小。 物体的浮沉条件 浮力 重力 将新鲜的鸡蛋分别浸入盛有水和浓盐水的容器中，观察鸡蛋在容器中的位置。 物体的浮沉与液体的密度有什么关系呢？我们来做一个小实验。 结论：物体密度小于液体密度时，将上浮；等于液体密度时，将悬浮；大于液体密度时，将下沉。 小实验 饱满的种子在盐水中下沉，干瘪的种子则会漂浮在盐水面上。 利用盐水选种就是把漂浮的干瘪种子清除掉，保留下沉的饱满种子。 盐水选种 状 态 条件 条件 浸没 F浮＜G F浮＝G   F浮＞G 实心 下沉 悬浮 ρ液＞ρ物 ρ液＜ρ物 ρ液＝ρ物 上浮 物体的浮沉条件 漂浮：F浮＝G   一个实心物体浸在液体中，你能否根据物体密度与液体密度之间的关系，对物体的浮沉作出判断？ 平时常见到 在水中会上浮 在水中会下沉。 因为不同物质 不同。猜测物体在液体中的沉浮跟物体密度与液体密度之间的关系有关。 木头、泡沫等 石块、金属块等 密度 思 考 G F浮>G 上浮 F浮 G F浮<G 下沉 F浮 下沉：由F浮<G 可得： ρ液 gV排< ρ物 gV物 因为 V排=V物 所以 ρ液< ρ物 上浮：由F浮>G 可得： ρ液 gV排>ρ物 gV物 因为 V排=V物 所以 ρ液 > ρ物 G F浮 F浮=G 悬浮 F浮 G F浮=G 漂浮 漂浮：由F浮=G可得： ρ液 gV排=ρ物 gV物 因为 V排<V物 所以 ρ液>ρ物 悬浮：由F浮=G可得： ρ液 gV排=ρ物 gV物 因为 V排=V物 所以 ρ液=ρ物 F浮 漂浮： F浮= G V排 ＜ V物 根据浮沉条件进行比较 ρ主沉浮 ρ液＜ ρ物 ρ液 = ρ物 ρ液 ＞ ρ物 悬浮： F浮= G V排 = V物 沉底： F浮＜ G V排 ＞ V物 请你分析鸡蛋在水中浮沉的奥秘！ 总结： C A B 质量相等的A、B、C三球，放于同一液体中静止后如图，可知密度最小的是_____球，受浮力最小的是________球。 C A B A、B、C为体积相同的实心球，放入盛有某种液体的容器中，从图可知：______球的密度最大，______球所受的浮力最小。 m相等，看状态. V相等，看V排. 密度比较，看状态. C A C A 浮力大小的比较 03 浮力的应用 知识点 浮力的应用 早在殷商之前，我国古代人民对浮力就有深入的观察，到殷商时已由制独木船发展到用木板组成大的船体，这是我国最早的木船。 芦湖独木舟 周朝以后不仅在小河上能架设浮桥，在黄河、长江这样的大河流上也多次架设过浮桥。　 浮桥 我国古代对浮力的应用 　　我国汉代曾发明过一种做军事信号用的灯笼，灯笼能腾空而起，飞向天空。 28 　三国时期有“曹冲称象”。 　　除了以舟称物之外，以舟起重也是中国人的发明。据史籍记载，真定县僧人怀丙曾“打捞铁牛”。他创造了浮力起重法。 29 轮船的原理 工作原理：将钢铁制做成空心的轮船，可以排开更多的水，使轮船漂浮在水面上。 排水量（m排）： 轮船满载时排开水的质量： F浮= m排g=G船=m船g ∴ m船= m排 （漂浮物的特点） 轮船 轮船总是漂浮在水面上， 一艘轮船从河里驶向大海，它受到的重力大小_________（变大、变小、不变）；它受到的浮力大小____________（变大、变小、不变）；它排开水的体积________（变大、变小、不变）；轮船是下沉些还是上浮些？__________。 河水 海水 不变 不变 变小 上浮 知识拓展 人类利用浮力的历史进程 独木成舟 独木舟 郑和宝船 钢铁巨轮 ①潜水艇的沉浮靠改变自身重力实现的。 只要潜水艇浸没在水里，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，是一种很重要的军用舰艇。 潜水艇 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。 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 上升 悬浮 下沉 鱼鳔的大小变化能使鱼在水中自由沉浮 鱼鳔 V排 F浮 F浮_______G 变大 变大 变大 > 鱼鳔 V排 F浮 F浮_______G 适中 适中 适中 = 鱼鳔 V排 F浮 F浮_______G 变小 变小 变小 ＜ 35 利用密度比空气密度小的氦气、氢气、热空气等气体来工作的。 气球和飞艇 飞艇 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。 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。 （1）用途：一种可以直接测量液体密度的仪器。 （2）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。 （3）读数方法：静止时液面所对刻度乘以水的密度。 （4）刻度特点：上小下大，刻度间隔不均匀。 密度计 水 盐水 密度计 量杯 小杯 (1)向量杯中倒入适量的水，将小杯漂浮在水面，记下量杯的示数V1。 (2)将石块放入小杯中，记下量杯的示数V2。 (3)将石块从小杯中取出，放入量杯中的水中，记下量杯的示数V3。 石块的密度ρ= 用量杯测石块密度 04 课堂总结练习 状 态 上 浮 下 沉 悬 浮 漂 浮 物体受力分析 浮沉条件 力的比较 密度比较 特 点 说 明 F浮 ＞G物 F浮 ＜G物 F浮 =G物 F浮 =G物 F浮 G物 G物 F浮 F浮 G物 分析运动状态变化的过程 分析平衡状态 F浮 G物 ρ液＞ρ物 ρ液＜ρ物 ρ液=ρ物 ρ液＞ρ物 ρ物 是物体的密度（平均密度），而不是构成该物体的物质的密度. 物体的浮沉条件 41 1. 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相等 B．漂浮时排开的海水所受的重力最小 C．上浮过程中所受浮力逐渐变大 D．漂浮时潜水艇底部所受海水压强最大 B 基础巩固题 2. 在远洋轮船的船舷上，都漆着五条“吃水线”，又称“载重线”，如图所示。其中标有W的是北大西洋载重线，标有S的是印度洋载重线。当船从北大西洋驶向印度洋时，轮船受到的浮力以及北大西洋与印度洋的海水密度ρ1和ρ2的关系，有（ ）。 A．浮力增大，ρ1＝ρ2 。 B．浮力减小，ρ1＝ρ2 。 C．浮力不变，ρ1>ρ2 。 D．浮力不变，ρ1<ρ2 。 C 基础巩固题 3. 将盛有适量水的烧杯置于水平桌面上。将一木块浸没到水中一定深度后撤去外力，木块开始上浮，如图所示，最后漂浮，且有五分之二体积露出水面。下列叙述中，错误的是 （　　）。 A．在露出水面之前，木块所受浮力不变。 B．在露出水面之前，木块所受浮力大于木块的重力。 C．木块在浸没和漂浮两种情况下，水对烧杯底的压强相等。 D．木块的密度为0.6g/cm3 。 C 基础巩固题 4. 两个相同的圆柱形容器中分别装有体积相等的甲、乙两种液体，图示是同一只鸡蛋在两种液体中静止时的情景。图中两种液体的密度分别为ρ甲和ρ乙，鸡蛋所受浮力分别为F甲和F乙，容器底部所受液体压强分别为p甲和p乙，则它们的大小关系是：ρ甲_____ρ乙，F甲_____F乙，p甲_____p乙，以下三种方案：①在鸡蛋上开小孔，用注射器抽取鸡蛋内蛋清，再用胶带封好小孔；②在鸡蛋上开小孔塞入大头针，用胶带封好小孔；③在容器中加入比原液体密度更大的液体。若想使鸡蛋在乙液体中下沉，可行的方案有________（填序号）。 ＜ = ＜ ② 再见 下课了! 数学来源于生活 又服务于生活 46 相逢是首歌 军旅歌曲 null 208548.05 XXX - 酷我音乐 $$