第十章浮力第3节物体浮沉的条件及其应用 课件内嵌视频2021-2022学年人教版物理八年级下册(共87张PPT WPS打开)

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第十章 浮 力
第3节 物体的浮沉条件及应用
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、能通过改变物体所受的重力或浮力的大小，使物体在液体或气体中处于不同的浮沉状态；
3、运用物体的浮沉条件解释生产、生活中的一些现象，认识浮力知识在生产、生活中的应用价值。
重点：
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。
难点：
运用物体的浮沉条件解释生产、生活中的一些现象。
将乒乓球浸没在水中
松手后
上浮
最后漂浮
观察与思考
将铜块浸没在水中
松手后
下沉
最后沉底
将鸡蛋浸没在盐水中
松手后
悬浮在水中任何位置
通过以上实验可以看到：
物体浸没在水中，有的物体要上浮；有的物体要下沉；有的物体能够停留在水中的任何深度。这是什么原因呢？
物体的浮沉条件
1、漂浮
一、物体在液体中常见的现象
鹦鹉螺悬浮在海水中
2、悬浮，可以静止在液体中的任何位置。
潜水艇悬浮在海水中
石头沉在水底
3、沉底。
海底沉船
为什么浸没在液体中的物体会有上浮、悬浮和下沉的不同运动情况呢？
浸没在液体中的物体，受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力。
根据“受力决定(运动)状态”可知。物体所受浮力和重力大小的不同时，物体的浮沉情况也不同。所以，我们可以根据物体所受浮力和物体重力的关系，判断当物体浸没在水中时的浮沉情况 … …
F浮
G物
F浮
G物
合力方向
竖直向上
（1）物体浸没，当受到的浮力大于重力时(即F浮>G物)，物体上浮。
是指物体受力向上运动
二、判断浸没在液体中的物体的浮沉
1、根据浮力和重力的关系判断
最后物体漂浮在液面上静止，这时浮力等于重力(即F浮 = G物)
F浮
G物
二力平衡
F浮
G物
（2）物体浸没，当受到的浮力小于重力时 (即F浮合力方向
竖直向下
是指物体受力向下运动
最后物体沉在底部静止静止，这时物体受浮力、重力和支持力
即F浮 +F支 = G物 ， F浮 = G物 — F支 F浮 < G物
F浮
G物
F支
（3）物体浸没，当受到的浮力等于重力时(即F浮=G物)，物体悬浮。
F浮
G物
这时F浮=G物 ，物体会停留在液面以下的任何位置。
合力为 0
F浮 G物 F浮 G物 F浮 G物 F浮 G物 F浮 =G物 FN
漂浮在液面静止 静止在底部时
根据浮力（ F浮）和重力（ G物）的关系，判断浮与沉（适用于所有物体）
归纳总结
鸡蛋在盐水中的浮沉
序号 实验方法 物体运动情况 密度的关系
1 把实心木块放入水中，再松手 木块上浮 ρ木 < ρ液
2 把实心铁块放在水中，再松手 铁块下沉 ρ铁 > ρ液
3 把实心蜡块放入植物油中，再松手 蜡块静止 ρ蜡 = ρ液
现象与思考
2、比较物体密度ρ物与液体密度ρ液的大小，判断物体的浮沉
当物体浸没在水中时，受到重力G与浮力F浮两个力的作用。
F浮
G
F浮＝ρ液g V排
浮力的大小：
G=m物g＝ρ物gV物
重力的大小：
V排=V物
浸没在水中时：
根据浮力和重力关系推导
若F浮＞G ρ液g V排＞ρ物 g V物 则 ρ液＞ρ物 物体上浮
若F浮=G ρ液g V排 = ρ物g V物 则 ρ液=ρ物 物体悬浮
若F浮＜G ρ液g V排 < ρ物g V物 则 ρ液＜ρ物 物体下沉
ρ液 ρ物 ρ液 ρ物 ρ液 ρ物
上浮 下沉 悬浮
2、根据物体密度（ρ物）和液体密度（ ρ液）的关系，判断浮与沉（只用于实心物体）
v
v
V=0
上浮 下沉 悬浮 漂浮 沉底
F浮_____G F浮_____G F浮______G F浮______G F浮____G
ρ液___ρ物 ρ液____ρ物 ρ液____ρ物 ρ液______ρ物 ρ液____ρ物
处于动态（运动状态不断改变），受 力作用 可以停留在液体的任何位置处 是“上浮”过程的最终状态 是“下沉”过程的最终状态
处于静态，受 力作用
归纳总结
物体所处的状态和物体密度的关系 (仅限实心物体)
漂浮
悬浮
沉底
规律拓展
漂浮 ρ液>ρ物
悬浮 ρ液=ρ物
沉底 ρ液＜ρ物
可以相互验证
悬浮与漂浮的区别与联系
悬浮 漂浮
不同点 在液体中的位置 静止在液体内部任何位置 静止在液体表面
体积关系 V排=V物 V排＜V物
密度关系 ρ物＝ρ液 ρ物＜ρ液
相同点 F浮=G
上浮 漂浮 悬浮 下沉 沉底
运动状态 向上运动 静止 在液面上 静止在液体内 任何位置 向下运动 静止
在容器底部
条件 F浮＞G F浮=G F浮=G F浮＜G F浮+F支=G
ρ液与ρ物的 关系 ρ液>ρ物 ρ液>ρ物 ρ液=ρ物 ρ液<ρ物 ρ液<ρ物
V排与V物的 关系 V排=V物(未露出液面前) V排＜V物 V排=V物 V排=V物 V排=V物
物体的浮沉分析
三、增大或减小浮力的方法
增 大 浮 力 的 方 法
增 大 浮 力 由阿基米德原理F浮=ρ液g V排可知，增大浮力的方法有：
① 液体的密度。
如在水中加盐并搅拌，当盐水的密度大于鸡蛋的密度时，沉底的鸡蛋会浮起来；
②增大物体排开液体(或气体)的 。
如飞艇、体积庞大的轮船。
减小浮力的方法
减 小 浮 力 的 方 法
减 小 浮 力 ① 液体的密度。
如漂浮在盐水中的鸡蛋，可以采用加清水的来减小液体的密度，当液体密度小于鸡蛋的密度时，鸡蛋下沉；
②减小物体排开液体(或气体)的 。
如飞艇降落时，通过将辅助气囊中的气体放出，使飞艇排开空气的体积减小，减小空气浮力，当浮力小于飞艇的重力时，飞艇降落。
方法 压力差法 称重法
表达式 F浮＝F向上－F向下 F浮=G物－F拉
图示
求浮力的几种方法
方法 阿基米德原理法 公式法
表达式 F浮=G排 F浮=ρ液gV排
注意：
①ρ液为液体的密度；
②只有当物体浸没在液体中时，才有 V排=V物
图示
2、求浮力的几种方法
方法 二力平衡法
表达式 F浮 = G物
适用条件 物体漂浮于液体表面或悬浮于液体中
图 示
2、求浮力的几种方法
1、在水中,鱼、漂浮的木头、静止在水底的石头的位置如图所示,下列说法正确的是( )
A.水对石头的压强比对木头的小
B.木头受到的浮力大于它自身的重力
C.鱼受到的浮力等于它排开水的重力
D.石头受到的浮力等于它自身的重力
2、用弹簧测力计在空气中称一实心正方体重物，弹簧测力计的示数为5 N；把物体一半体积浸入在水中时，弹簧测力计的示数如图所示，此时物体所受浮力为__________N，当把物体从弹簧测力计上取下，放入水中静止时，物体所处的状态是__________（填“漂浮”“悬浮”或“下沉”）．
3、(2020福建)人们在端午节会吃粽子,康康把粽子放入盛有适量水的锅中,发现粽子完全浸入水中且沉在锅底,这说明粽子的密度　 的密度,此时粽子对锅底的压力　 　粽子受到的重力 (以上均选填“大于”“等于”或“小于”),若粽子的体积为150 cm3,则它受到的浮力为　 　N.(ρ水=1.0×103 kg/m3,
g取10 N/kg)
4、甲、乙两个完全相同的杯子盛有不同浓度的盐水，将同一个鸡蛋先后放入其中，当鸡蛋静止时，两个杯子中液面恰好相平，鸡蛋所处的位置如图所示，则（　　）
A. 甲杯中的盐水密度较大
B. 乙杯底部所受液体的压强较大
C. 甲杯底部所受的液体压力较大
D. 鸡蛋在乙杯中受到的浮力较大
5、如图所示，把甲、乙两个体积相同的实心球投入水中，甲球漂浮，乙球悬浮，则下列说法不正确的是（　　）
A.乙球的密度是1.0×103 kg/m3
B. 甲球的密度小于乙球的密度
C. 甲球受到的浮力大于它所受到的重力
D. 乙球受到的浮力比甲球受到的浮力大
6、甲、乙、丙、丁四个体积相同而材料不同的实心球,在水中静止后的情况如图所示,下列说法正确的是( )
①甲球受到的浮力最大　
②丙、丁两球受到的浮力一样大　
③甲球的密度比水小　
④丁球沉入水底,所受浮力最小
A.①② B.①③　C.②③　 D.②④
7、如图所示是质量相同的甲、乙、丙三个物体浸没在水中的浮沉情况，此时甲、乙、丙三个物体所受的浮力分别为F甲、F乙、F丙，密度分别为ρ甲、ρ乙、ρ丙，则下面关系正确的是( )
A.F甲＞F乙＞F丙　　　　　
B．F甲＝F乙＝F丙
C . ρ甲＞ρ乙＞ρ丙
D．ρ甲＝ρ乙＝ρ丙
8、(多选)如图所示，放在同一水平桌面上的两个相同容器，分别盛有甲、乙两种液体，现将同一木块分别放入两容器中，当木块静止时两容器中液面相平。两种情况相比，下列判断正确的是(　　)
A．木块受到的浮力一样大
B．木块在甲液体中受的浮力较大
C．甲液体对容器底部的压强较大
D．盛甲液体的容器对桌面的压强较小
9、(2021·临沂)放在水平桌面上的甲、乙两个相同的容器中盛有同种液体，体积相等的a、b两个物体在液体中静止时，两液面相平，如图所示。则( )
A.物体a的密度大
B．物体b受到的浮力小
C．甲容器底部受到的压力小
D．两容器对桌面的压强一样大
10、质量分布均匀的A、B两个实心正方体(VA＞VB)，放置在盛水的容器中静止时如图所示：现将A、B捞起后放置在水平桌面上，比较A、B在水中受到的浮力FA、FB，和它们对水平桌面的压强p A、p B的大小关系，正确的是(　　)
A．FA＜FB，p A＞p B
B．FA＞FB，p A＜p B
C．FA＝FB，p A＜p B
D．FA＞FB，p A＞p B
11、一枚重量为G的鸡蛋悬浮在盐水中，如图所示。往盐水中继续均匀缓慢加盐，鸡蛋所受浮力F 随时间t变化的图象可能是(　　)
A B C D
12、如图所示，一质地均匀的圆柱形平底玻璃杯，置于水平桌面中央，杯内水中漂浮着一冰块，关于冰熔化前后比较，下列说法正确的是(　　)
A．玻璃杯对桌面的压强增加
B．容器内液体的密度减小
C．玻璃杯中液面的高度升高
D．液体对容器底部的压强不变
13、 (南充中考)如图甲所示，物体A的体积为V，放入水中静止时，浸入水中的体积为V1；现将一体积为V2的物体B放在物体A上，物体A刚好全部浸没在水中，如图乙所示，则物体B的密度为(　　)
14、甲乙两个完全相同的杯子盛有不同浓度的盐水，将同一个鸡蛋先后放入其中，当鸡蛋静止时，两个杯子中液面恰好相平，鸡蛋所处的位置如图所示。则：（ ）
鸡蛋在甲乙两杯中排开的盐水的体积一样大
鸡蛋在两个杯子里受到的浮力一样大
甲乙两杯底部受到的液体压强一样大
鸡蛋在乙被中受到的液体的浮力较大
15、三个完全相同的实心铜球，分别在如图所示的水、盐水、水银三种液体中静止，所受浮力分别为F甲、F乙、F丙，下面判断正确的是：( )
A．F甲=F乙>F丙
B．F甲C．F甲=F乙D．F丙16、(泰州中考)有甲、乙两个溢水杯，甲溢水杯盛满酒精，乙溢水杯盛满某种液体，将一不吸水的小球轻轻放入甲溢水杯中，小球下沉到杯底，溢出酒精的质量是40 g；将小球从甲溢水杯中取出擦干，轻轻放入乙溢水杯中，小球漂浮且有的体积露出液面，溢出液体的质量是50 g。已知ρ酒精＝0.8×103 kg/m3，下列计算正确的是(　　)
①小球的质量是40 g
②小球的体积是50 cm3
③液体的密度是1.1×103 kg/m3
④小球的密度是0.9×103 kg/m3
A．只有①②正确 B．只有②③正确C．只有②④正确 D．只有①③正确
17、(2020泸州)如图所示,同一个球在A液体中处于漂浮状态,在B液体中处于悬浮状态.下列判断正确的是( )
A、A液体的密度小于B液体的密度
B、A液体的密度大于B液体的密度
C、球在A液体中受到的浮力小于在B液体中受到的浮力
D、球在A液体中受到的浮力大于在B液体中受到的浮力
18、如图是a、b两种物质的质量与体积的关系图象.分别用a、b两种物质制成两个规则的实心长方体甲和乙,下列说法中正确的是( )
A、将物体甲放入水中,一定漂浮在水面
B、将物体乙放入水中,一定沉入水底
C、将体积相等的甲、乙两物体放入水中,甲受到的浮力大些
D、将质量相等的甲、乙两物体放入水中,甲受到的浮力大些
19、(2021广东)小明看到清淤作业人员正在将水塘底部的淤泥搬运到船上。他想:水面高度会变化吗 于是进行了探究:首先,将石块a和不吸水的木块b置于装有水的烧杯中,如图10-3-10所示;然后,将石块a从水中拿出并轻轻放在木块b上,它们处于漂浮状态,则水面高度将(　　)
A.下降　　B.上升 C.不变　　D.无法判断
20、如图，水平桌面上有两个相同的烧杯，分别盛有质量相等的甲、乙两种液体。将材料相同的a、b两个实心球，分别放入甲、乙两种液体中，a球体积大于b球体积；静止时，a球漂浮在液面上，b球悬浮在液体中，a、b两球受到的浮力分别为F甲、F乙，甲、乙两种液体对烧杯底的压强分别为p甲、p乙，则（ 　）。
A．F甲=F乙，p甲=p乙；
B．F甲=F乙，p甲＞p乙；
C．F甲＞F乙，p甲=p乙；
D．F甲＞F乙，p甲＞p乙
21、小芳用手将重1.5N，体积为1.6×10-4m3的苹果压入水中，直到苹果浸没在水中，此过程中水对容器底部的压强将 (选填“增大”“减小”或“不变”)，苹果浸没时受到的浮力大小为 N。松手后苹果将 （选填“上浮”“悬浮”或“下沉”），最后静止时，苹果受到的浮力大小为 N。（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）
22、如图用一细绳拴住体积为0.6 dm3,重为4 N的木块,使它浸没在水中,此时绳的拉力为　 　N;若剪断细绳,当木块静止时水面将　 　(选填“上升”“下降”或“不变”).(g取10 N/kg)
23、如图甲所示，一长方体木块质量为0.12 kg，高为4.0 cm；将木块平稳地放在水面上，静止时木块露出水面的高度为2.0 cm。如图乙所示，利用金属块和细线，使木块浸没在水中且保持静止状态。已知水的密度ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg，求：
(1)木块的密度ρ水。
(2)细线对木块的拉力F。
24、(2020安徽中考 )某同学想测量一种液体的密度。他将适量的待测液体加入到圆柱形平底玻璃容器里,然后一起缓慢放入盛有水的水槽中。当容器下表面所处的深度h1=10 cm时,容器处于直立漂浮状态,如图10-3-12a所示。(已知容器的底面积S=25 cm2,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)求水对容器下表面的压强;
(2)求容器受到的浮力;
(3)从容器中取出100 cm3的液体后,当容器下表面
所处的深度h2=6.8 cm时,容器又处于直立漂浮状态,
如图b所示,求液体的密度。
答案　(1)1 000 Pa　(2)2.5 N　(3)0.8×103 kg/m3
解析　(1)水对容器下表面的压强:p1=ρ水gh1=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.1
m=1 000 Pa。
(2)容器受到的浮力:F浮=p1S=1 000 Pa×25×10-4 m2=2.5 N。
(3)图a中容器漂浮,所以容器和容器中液体总重力等于此时所受的浮力,
即:G液+G容=F浮,此为①式;图b中,水对容器下表面的压强:p2=ρ水gh2=1.0×
103 kg/m3×10 N/kg×0.068 m=680 Pa,此时,容器受到的浮力:F浮'=p2S=680
Pa×25×10-4 m2=1.7 N,容器和容器中液体总重力也等于此时所受的浮力,
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，后来人们就发明了船。
据记载，1405年郑和下西洋时乘坐的木船长约147m，是当时世界上最大的木船。
2
知识点 浮力的应用
【做一做　想一想】
橡皮泥的密度比水大，在水中会下沉，怎样使它能漂浮在水面上，并能承载重物呢？
把橡皮泥捏成瓢状放在水面，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。
(1)原理：在质量不变的情况下，将钢铁制成空心的轮船，排开更多的水，增大浮力使轮船漂浮在水面上。
1、轮船
因为，轮船始终漂浮，
所以，轮船所受浮力始终等于
轮船的重力。即F浮 = G
四、浮力的应用
(2)排水量：
轮船的大小通常用排水量来表示。
排水量就是轮船装满货物时排开水的质量。即m排 = m船 + m货 。
（1）工作原理：通过改变自身的重力，来实现上浮和下沉。
2、潜水艇
注：当潜艇浸没在水中时，由 F浮=ρ液 g V排可知潜艇所受浮力不变。
（2）工作过程：
潜水艇的艇身装有水舱，向水舱充水时，潜水艇变重，重力大于浮力，潜艇下沉。
当水舱充入一定质量的水后，潜水艇重等于浮力时，它可以悬浮在水中。
当用压缩空气将水舱里的水排出时，潜水艇变轻，重力小于浮力，潜艇上浮。
潜水艇的工作原理
热气球
飞艇
3、气球和飞艇
充入密度比空气 的气体，通过充气或放气（升温或降温）来控制升降。
氢气球
把种子放入浓度适宜的盐水中，干瘪、虫蛀的种子就会上浮直至漂浮在水面，而饱满的种子则下沉到容器底部。
4、盐水选种
1、原理：
阿基米德原理， F浮=G计
2、在任何液体中都处于 状态。密度计在不同液体中，所受到的浮力 。由F浮=ρ液g V排，可知密度越大，排开液体的体积 ，密度计沉入的就越 ，所以刻度越往下数值越 。
密度计的刻度是不均匀分布且上小下大。
5、密度计
物体的浮沉条件及应用
物体的浮沉条件
物体浮沉条件的应用
F浮＞G物，上浮，ρ液>ρ物
轮船
充入或排出密度较小的气体
改变自身重力
空心结构
潜水艇
气球和飞艇
F浮=G物，悬浮，ρ液=ρ物
F浮1．一艘轮船从江里驶入海里，则( )
A.所受浮力变大　　　　B．所受浮力不变
C.排开水的体积变大 D．排开水的体积不变
2．(2019·淮安)长江上，一艘满载货物的轮船在卸完一半货物后，该艘轮船( )
A.会浮起一些，所受浮力变小
B.会浮起一些，所受浮力变大
C.会下沉一些，所受浮力变大
D.会始终漂浮，所受浮力不变
3．某同学制作了如图所示的潜水艇模型，下列说法错误的是( )
A.潜水艇模型是通过改变潜水艇的重力实现沉浮的
B.向内推注射器活塞，水会被压入试管中，可实现潜水艇下沉
C.向外拉注射器活塞，试管内水量适当时，可实现潜水艇悬浮
D.潜水艇模型的试管上绕些铁丝，可保持试管稳定
4、潜水艇能在水下航行，也能浮出水面，下列说法正确的是（　　）
A.潜水艇从漂浮在水面上的状态下潜到水面下航行的状态，排开水的体积不变
B.潜水艇漂浮在水面上的状态从河里开到海里时，潜艇会下沉一些
C.潜水艇在水面下航行状态时，下潜越深，所受水的压强不变
D.潜水艇靠改变自身的重力来控制浮沉
5、测量液体密度的仪器叫密度计.现将同一支密度计分别放入装有甲、乙两种液体的容器中，结果如图所示，则（　　）
A. 密度计在甲液体中所受的浮力较大
B. 密度计在乙液体中所受的浮力较大
C. 甲液体的密度较大
D. 乙液体的密度较大
6、图中是小华用牙膏探究物体的沉与浮.如图所示，牙膏悬浮在水中，牙膏所受浮力____________(填“小于”“等于”或“大于”)重力.向水中加入食盐并使其溶解，牙膏将____________(填“上浮”或“下沉”).如果不加食盐，将牙膏内部分空气排出，再次放入水中后，牙膏将____________(填“上浮”或“下沉”).
7、(2020恩施)下列几种情况中能使受到浮力变大的是( )
A.潜水艇浸没在水中后继续下潜
B.轮船由长江驶入大海
C.从水银中取出铁球放入水中
D.人由浅水区走向深水区
8、(2020山西)2020年5月27日,我国8名登山队员成功登峰测极!成功登顶离不开准确的天气预报.如图所示,是气象探测保障服务团队,在珠峰大本营准备释放甲、乙两个探空气球采集气象信息,甲的体积小于乙的体积.在探空气球释放前后的过程中,下列分析正确的是( )
A.释放前甲受到的浮力一定等于它自身的重力
B.释放前甲受到的浮力一定大于乙受到的浮力
C.释放后探空气球受到的浮力等于它排开
空气所受的重力
D.释放后探空气球上浮过程中受到的浮力
一定小于自身重力
A.驱逐舰所受浮力的方向是竖直向下
B.满载时的排水量指的是驱逐舰所受的重力
C.发射导弹后,驱逐舰所受浮力减小
D.发射导弹后,驱逐舰会下沉一些
9、(2020山东)如图所示,2019年4月23日海军成立70周年的海上阅舰仪式上,我国新型万吨级055型导弹驱逐舰接受检阅,其满载排水量达12 500 t,有关此驱逐舰在海上航行过程中,下列说法正确的是( )
10、如图所示,“A”和“B”表示满载的轮船在海水或江水中静止时液面的位置.图示中的轮船是在　 　(选填“江水”或“海水”)中停泊.轮船的排水量为6 000 t,在海水中满载时受到的浮力是　 　N;轮船在江水中,船底处的压强是6×104 Pa,船底浸入水中的深度是　 　.(g取10 N/kg,ρ江水=1×103 kg/m3,ρ海水=1.03×103 kg/m3)
11、如图所示,两支完全相同的密度计分别放入甲、乙两种不同的液体中,受到的浮力分别为F甲和F乙,则F甲　 　F乙;测得甲、乙液体的密度分别为ρ甲和ρ乙,则ρ甲　 　 ρ乙.(均选填“>”“=”或“<”)
　>　
　=　
12、(2021江苏) 小明学习了密度计的相关知识后,想用家中可用器材(如图),测出一枚新鲜鸡蛋的密度。已知水的密度为ρ水,请你帮他把测量鸡蛋密度的实验步骤补充完整:
用刻度尺测出塑料管的长度为L0;
将装有适量盐的塑料管竖直漂浮在水中，测出塑料管露出液面的长度为 ;
将鸡蛋放入水中，向水中加盐使鸡蛋 浮，再测出塑料管露出液面的长度为 ；　
写出鸡蛋密度的数学表达式ρ鸡蛋= (用已知量和测量量表示)。