10.3物体的浮沉条件及应用（课件）八年级物理下册同步（共39张PPT）

(共39张PPT)
10.3物体的浮沉条件及应用
八年级物理下册同步（人教版）
第十章 浮力
1.知道物体浮沉的条件，能识别（漂浮、悬浮、沉底）等受力状态，能通过受力变化分析上浮、下沉等物理过程。
教学目标
2.知道轮船和密度计的工作原理，会运用浮沉条件解释生活中的相关现象。
课题导入
现代的船（钢铁制造的）是如何漂浮在水面上的？
想一想：
早在殷商之前，我国古代人民对浮力就有了深入的观察，到殷商时已由制独木船发展利用木板组成大的船体，这是我国最早的木船。
芦湖独木舟
物体的浮沉条件
物体沉浮的条件
F浮
G
F合
当F浮＞G时，两力的合力方向为竖直向上，物体就会上浮
F浮＞G
探究新知
F浮＜G
F浮
G
当F浮＜G时，两力的合力方向为竖直向下，物体就会下沉
F合
F合
物体的浮沉条件
F浮=G
F浮
G
F合=0
当F浮=G时，两力的合力为零，即二力平衡，物体悬浮在水中
物体的浮沉条件
F浮＞G 上浮
F浮
G
F′浮＝G 漂浮
F′浮
G
物体的浮沉条件
F浮＜G 下沉
F浮
G
F浮
G
F支
F浮＝G-F支 沉底
物体的浮沉条件
F浮＞G 上浮
F浮＝G 悬浮
F浮＜G 下沉
F′浮＝G 漂浮
F浮＝G-F支 沉底
两个运动过程
三个静止状态
二力平衡
三力平衡
物体的浮沉条件
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？
想一想
物体的浮沉条件
当物体浸没在液体中，V排＝V物
F浮＞G 物体上浮
ρ液gV排＞ρ物gV物
g为定值
所以当ρ液＞ρ物 物体上浮
F浮＝G 物体悬浮
ρ液gV排＝ρ物gV物
所以当ρ液＝ρ物 物体悬浮
F浮＜G 物体下沉
ρ液gV排＜ρ物gV物
所以当ρ液＜ρ物 物体下沉
物体的浮沉条件
判断浸没在液体中的物体浮沉方法
当ρ木＜ρ水 时，木块上浮，最终漂浮。
当ρ石＞ρ水 时，石块下沉，最终沉底。
当ρ物＜ρ液 时，物体上浮。
当ρ物＝ρ液 时，物体悬浮。
当ρ物＞ρ液 时，物体下沉。
物体的浮沉条件
【趣味实验1】盐水浮鸡蛋
1.将鸡蛋放入装满清水的杯中，向清水中加入浓盐水，看看会发生什么现象？
2.什么因素改变了？改变了哪个力的大小？
沉底的鸡蛋慢慢浮了起来
物体的浮沉条件
F浮
G
鸡蛋G不变，浸没在液体中的V排不变，ρ盐＞ρ水，故ρ液增大了。
F浮=
ρ液gV排
V排不变ρ液增大,
F浮＞G 鸡蛋上浮
鸡蛋重力没有变，浮力变大了，浮力大于重力，合力方向向上导致鸡蛋向上运动。
小结：改变物体浮沉情况的方法可以改变ρ液，从而改变浮力。
物体的浮沉条件
【趣味实验2】实验辨析
设计问题：
1.下沉物体重力一定大于上浮物体的重力吗？（轻的物体一定上浮吗？）
2.上浮物体重力一定大于下沉物体的浮力吗？（浮力大就一定上浮吗？）
实验器材：盛水的水槽，弹簧测力计、小铁钉、大木块、大石头。
物体的浮沉条件
【趣味实验2】实验辨析
漂浮
沉底
大木块
铁钉
G=0.5N
G=0.01N
沉底
漂浮
大石块
大木快
G=1.4N
G=0.5N
结论:轻的物体不一定能上浮
结论:浮力大的物体不一定能上浮
判断某个物体单独浸没在液体中的沉浮情况，需要比较什么？物体所受合力的情况。
物体的浮沉条件
【趣味实验3】漂浮的橡皮泥
把一小块橡皮泥放入水中，松手后橡皮泥下沉。
想一想
有什么办法能让橡皮泥上浮吗？
把橡皮泥做成“空心”的，它的重力不变，但放入水中后排开水的体积变大，受到的浮力变大，所以会漂在水面上。
物体的浮沉条件
有钢铁制造的轮船为什么能够浮在水面上？
实心钢铁浸没在水中会下沉,根据F浮=ρ液gV排,在船的重力不变的情况下,尽可能的“挖成空心的”这样就可以增大V排,在ρ液g不变时,增大浮力等重力实现漂浮。
轮船采用了“空心法”来增大浮力。
物体的浮沉条件的应用
探究新知
1、轮船
（1）工作原理：
轮船采用了“空心法”来增大浮力。
（2）排水量（m排）：
轮船满载时排开的水的质量。
F浮＝G排＝m排g
F浮＝G船
物体的浮沉条件的应用
【实验探究】
把木材放入装有水的烧杯中，在齐水面处画一道线，然后哦把木材放入盐水中，观察此时线的位置，观察到什么现象？
清水
盐水
木块两次都是漂浮状态，它受到的浮力等于它的重力，同时木块是不变的，所以它两次受到的浮力不变，由于盐水密度大于清水密度，所以它排开的海水面积小于它排开清水的体积，所以木块要上浮一些。
放入盐水中的木块比放在清水中的位置上浮一些
物体的浮沉条件的应用
想一想
轮船从河里驶到了海里，要上浮一些，为什么？
轮船始终漂浮F浮＝G，船的重力G不变，所以F浮不变；根据F浮＝ρ液gV排液体密度增大，排开液体的体积将减小，所以船要上浮一些。
如果轮船从海里驶进河里，会 一些（填“上浮”或是“下沉”），是因为轮船始终漂浮F浮＝G，船的重力G不变，所以F浮不变；F浮＝ρ液gV排，液体密度减小时，排开液体的体积将 。
物体的浮沉条件的应用
下沉
增大
（3）载重线（吃水线）：
“FW”通常是指在淡水中的吃水线。“S”、“W”分别代表轮船在夏季（S）和冬季（W）的吃水线，你知道为什么不一样吗？
物体的浮沉条件的应用
【视频欣赏】
2、密度计
密度计是测定液体密度的仪器，它是利用漂浮条件F浮＝G工作的。
物体的浮沉条件的应用
物体的浮沉条件的应用
【视频欣赏】
【视频欣赏】
潜水艇上浮与下潜
物体的浮沉条件的应用
物体的浮沉条件的应用
3、潜水艇
靠改变自身重力上浮和下潜（通过改变蓄水箱中的水的多少）。
工作原理：
物体的浮沉条件的应用
用注射器向密封的瓶内打气，将瓶内的水排出，瓶向上浮起。
1.当注射器将气体压入玻璃球时,球内的水量减少球和球内的水受到的重力变小，G＜F浮,球将上浮。
2.当注射器将球内的气体吸出时,球内的水量增多球和球内的水受到的重力变大，G＞F浮,球将下沉。
【趣味实验4】模拟潜水艇的沉浮
物体的浮沉条件的应用
4、浮沉子
【视频欣赏】
物体的浮沉条件的应用
5.气球
气球升空是利用充密度小于空气的气体(氦气),使它受到的浮力大于重力而升空的。
物体的浮沉条件的应用
6.热气球
工作原理：
F浮=
ρ冷空气gV排
G总=ρ热空气gV球＋G球面
F浮＞G总
热气球上浮
加热内部空气密度减小，重力减小，使得浮力大于重力而上浮
物体的浮沉条件的应用
7.飞艇、孔明灯
内部充有小于空气密度的气体（氦气）
内部加热是空气密度减小，重力减小
随堂练习
1.现将一支密度计先后放在密度分别为ρ1和ρ2的液体中，如图甲、乙所示比较两种液体的密度。
F浮1
G
F浮2
G
漂浮：F浮1＝G
ρ1gV1＝ρ2gV2
因为V1＞V2
F浮2＝G
F浮1＝F浮2
所以ρ1＜ρ2
练一练
2.一轮船装满货物时货船总重量为107N，如果状放入货物时400吨，船的自重为多少？它受到的浮力多大？排开的水有多重？
F浮＝G船＝107N＝G排
m排＝G船/g＝107N/10N/kg＝106kg＝1000t
m排＝m船+m货
m船＝m排－m货＝1000t－400t＝600t
3.重为15N的物体,浸没于装满水的容器中后,排出了5×10-4m3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
解析：根据阿基米德原理
F浮＝ρ水gV排
＝1.0×103kg/m3×9.8N/kg×5×10-4m3
＝4.9N<15N
F浮B
4.三个完全相同的实心球,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＜F乙＜F丙
C.F甲＝F乙＜F丙 D.F丙＜F甲＜F乙
解析：根据阿基米德原理
F浮＝ρ水gV排
B
5.科技工作者曾经制作了体积为1500m3的氢气球,球壳和吊篮总重2500N。氢气密度约为0.1kg/m3。空气密度1.3kg/m3。
问这个气球能吊起多重的物体 (g取10N/kg)
解:选氢气球作为研究对象,进行受力分析
根据能吊起判断至少F浮＝G
G＝G壳+篮＋G氢气＋G吊
F浮
G总
F浮＝ρ空气gV排＝1.3kg/m3×1500m3×10N/kg=19500N
G氢气＝ρ氢气gV排＝0.1kg/m3×1500m3×10N/kg=1500N
G总=G壳+篮+G氢气+G吊
G吊=G总－G壳+篮－G氢气=F浮-G壳+篮－G氢气=19500N-2500N－1500N=15500N
答:这个气球能吊起15500N重的物体。
课堂小结
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
浮沉条件的应用
轮船
密度计
轮船采用“空心法”来增大浮力
物体的浮沉条件
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