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第十章 浮 力
第3节 物体的浮沉条件及应用
1.知道物体的沉浮取决于浮力与重力的大小关系.
(重点)
2.知道物体的沉浮与密度的关系.(重点)
3.知道人类从远古时候就开始利用浮力.
4.知道潜水艇、轮船、密度计等浮沉条件的应用.(重点)
学习目标
新课目标
下沉
上浮
物体的浮与沉是由什么因素决定的呢?
新课引入
新课讲解
物体的浮沉条件
一
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.
探究物体的浮沉条件
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
(1)物体在液体中的沉浮取决于物体所受浮力和重力的大小.
(2)通过改变重力或浮力的大小,可以改变物体的浮沉状态.
当F浮>G 时, 物体上浮;
当F浮<G 时, 物体下沉;
当F浮=G 时, 物体处于悬浮或者漂浮状态.
悬浮
上浮
下沉
F浮
G
F浮
G
F浮
G
F浮
G
漂浮
探究结论
水面
G物
F浮
F浮
G物
下沉
上浮
两个过程:
F浮< G物
物体下沉
F浮>G物
物体上浮
三个状态:
F浮=G物
物体漂浮
F浮= G物
物体悬浮
F浮<G物
物体下沉到水底
G物
F浮
水面
F浮
G物
G物
F浮
漂浮
悬浮
下沉到水底
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
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?
G
F浮>G 上浮
F浮
G
F浮F浮
下沉:由F浮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
浮沉条件
漂浮 F浮=G V排ρ物
悬浮 F浮=G V排=V物 ∴ρ液=ρ物
上浮 F浮>G V排=V物 ∴ρ液>ρ物
下沉 F浮简单地说,浸在液体中的物体的浮和沉,取决于所受的浮力和重力的合力的情况.还可以通过改变液体和物体密度来改变物体的浮沉状态.
悬浮与漂浮有何不同?
悬浮物体全部浸入;漂浮物体部分浸入.
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.
想想做做
物体的沉浮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.
状 态 上 浮 下 沉 悬 浮 漂 浮
物体受力分析
浮沉条件 浮力和重力比较
液体密度和物体密度比较
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
视频:物体的浮与沉
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舟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
浮力的应用
二
浮桥
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.
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.
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.
工作原理:将钢铁制成空心的轮船,可以排开更多的水,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 ,而 F浮=G,
∴ m船+m货= m排.
载重线
表示船舶在允许的最大载重情况时水面位置的水平线.
轮 船
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.
想想做做
能承载重物的橡皮泥船
工作原理:靠改变自身重力上浮和下潜.
潜水艇能潜入水下航行,进行侦察喝袭击,是一种很重要的军用舰艇.潜水艇的艇身装有水舱,向水舱充水时,潜水艇变重,逐渐潜入水中.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.
潜水艇
潜水艇
视频:潜水艇
工作原理:靠空气浮力升空.
气球和飞艇内部充有密度小于空气密度的气体.
气球和飞艇
密度计是一种什么仪器?它的刻度有什么特点?
测量液体密度的仪器,刻度是上小下大,上稀下密.
密度计的工作原理是什么?
物体漂浮在液面上的条件F浮=G .
密度计浸入液体中越深,说明
液体的密度是越大还是越小?
密度越小.
密度计
浮沉条件的应用
农业
军事
气象
其他
盐水选种
潜水艇
热气球
密度计
物体的
浮沉条件
上浮
漂浮
悬浮
下沉
F浮>G物
ρ 液> ρ物
F浮< G物
ρ 液< ρ物
F浮= G物
ρ 液= ρ物
F浮= G物
ρ 液> ρ物
课堂小结
1.(多选)如图所示,用同一支密度计测定不同液体的密度,下列叙述正确的是( )
A.密度计漂浮得越高,所受的浮力越大
B.密度计漂浮在不同液体中,所受的浮
力都相等
C.密度计排开液体体积越大,液体密度
越大
D.密度计漂浮得越高,液体密度越大
B D
课堂训练
2.如图所示,A、B 两物体静止在水中,下列说法正确的是( )
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
A
B
3.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
4.质量相等的实心铝球和铁球放在水中,铁球受的浮
力 铝球受的浮力;若把它们都放在水银中静止时,则铁球受的浮力 铝球受的浮力.(均选填“>”“<”或“=”)
<
=