10.3物体的浮沉条件及应用 课件 2021-2022学年人教版物理八年级下册(共42张PPT)

(共42张PPT)
第十章 第３节
物体的浮沉条件及应用
1．浸没在水中的木块为什么向上浮起？
2．浸没在水中的铁块为什么沉到容器底部？
3．钢铁制成的船为什么能浮在海面上？
4．物体在液体中都受到浮力，为什么有的上浮、有的下沉、有的悬浮？
思考问题
悬浮
上浮
下沉
前提：物体完全浸没 即V排=V物
上浮
G
F浮
当F浮＞G时，合力方向竖直向上，物体在液体中向上运动称为上浮。
当F浮＝G时, 即二力平衡，此时物体将静止在液体中任意深度的位置称为悬浮。
悬浮
F浮
G
前提：物体完全浸没 即V排=V物
下沉
前提：物体完全浸没 即V排=V物
当F浮＜G时，合力方向竖直下，物体在液体中向下运动称为下沉。
G
F浮
F浮
G
漂浮
物体上浮过程中开始浮出水面这时F浮逐渐减少，到F浮=G时，物体静止在液面上称为漂浮。此时 V排 < V物
1．浮力与重力的关系
悬浮
上浮
下沉
F浮
G
F浮
G
F浮
G
上浮： F浮＞G
一、物体的浮沉条件
F浮
G
漂浮
漂浮：F浮 = G
悬浮：F浮 = G
下沉： F浮＜G
思考：漂浮与悬浮有什么区别？
共同点：
1. 在平衡力的作用都处于静止状态(其中悬浮是静止在液面以下的任何位置；漂浮是静止在液面上的任何位置)。
2. 物体处于悬浮和漂浮时，浮力等于重力。
不同点：
漂浮是物体一部分浸入液体中，即V排 < V物， 悬浮是整个物体浸没在液体中，即V排=V物。
2．物体密度与液体密度间的关系
F浮＞ G 上浮： r液＞ r物
F浮= G 悬浮： r液 = r物
F浮＜ G 下沉： r液＜ r物
浮力： F浮＝r液gV排 ；
重力：G ＝m物g=r物g V物；
V排 = V物
研究条件：实心物体浸没在液体中，受重力和浮力。
漂浮： r液＞r物
根据浮沉条件进行比较
你知道吗？
当ρ液<ρ物时，必有F浮当ρ液=ρ物时，必有F浮=G物，物体可以悬浮在液体中。
当ρ液>ρ物时，必有F浮>G物，物体在液体中上浮。最终漂浮。
想想做做
将新鲜鸡蛋放入盛水容器中，向水中加盐，并搅拌，不断增加盐水的浓度。观察鸡蛋在容器中的位置变化。
3．浮沉条件的分析
（1）上浮和下沉是非平衡状态；
悬浮和漂浮是平衡（静止）状态。
（2）上浮、下沉和悬浮：V排=V；
漂浮：V排＜V
（3）空心物体运用浮沉条件时可以用物体的平 均密度ρ物与液体密度ρ液比较
（如：轮船）
1.小晴在清洗苹果和梨子时，发现苹果漂浮在水面，而梨子却沉到水底，对此，她作出了如下推断，其中正确的是(　　)
A．梨子所受的浮力比重力大
B．梨子所受的浮力比重力小
C．苹果所受的浮力小于重力
D．苹果所受的浮力大于重力
B
2.如图所示，将一只玩具青蛙放入水中，它能漂浮于水面；把它放入另一种液体中，它却沉入底部。则在这两种情况下这只玩具青蛙受到的浮力大小相比较(　　)
A．在水中受到的浮力较大　　
B．在液体中受到的浮力较大
C．受到的浮力一样大
D．无法比较浮力大小
A
3.如图所示，完全相同的两个物体分别放在甲、乙两种不同液体中静止后，两容器中液面相平，比较物体在两种液体中所受浮力F甲与F乙及两种液体对容器底部的压强p甲和p乙的大小，下列说法正确的是(　　)
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
C
独木舟
我国古代对浮力的应用
二、浮力的应用
我国汉代曾发明过一种做军事信号用的灯笼。
我国古代对浮力的应用
　　 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。
我国古代对浮力的应用
用橡皮泥做成能承载重物的小船，使它漂浮在水面上。
想想做做
二、浮力的应用
（1）工作原理：将钢铁做制成空心的，可以排开更多的水，漂浮在水面上。
（2）排水量（m排）
轮船满载时排开水的质量：
F浮=G排= m排g
漂浮： F浮=G = mg
即 m排=m船+m货
轮 船
二、浮力的应用
工作原理： 改变自身重力来实现上浮和下潜。
潜水艇
二、浮力的应用
潜水艇
工作原理：利用空气浮力升空
内部充有小于空气密度的气体
二、浮力的应用
气球和飞艇
例1.　一艘轮船从海里驶入河里，它受到的重力大小 ，它受到的浮力 ；它排开水的体积 。（填变大，变小或不变）
【分析】
轮船浮在海面上，F浮 = G ；
它驶入河里也浮在河面上：F′浮= G 。
G 不变，即 ：F浮 = F′浮
　　　　　 ρ海水 g V排= ρ河水 g V′排
　　　 因为 ρ海水> ρ河水 ，
所以 V排 ＜ V′排
不变
不变
变大
浮沉条件
归纳：1. 物体的浮沉条件：
浮沉状况 比较F浮与G物 比较ρ物与ρ液
漂浮 F浮＝G物 ρ物＜ρ液
上浮 F浮＞G物 ρ物＜ρ液
悬浮 F浮＝G物 ρ物＝ρ液
下沉 F浮＜G物 ρ物＞ρ液
2. 辨析漂浮与悬浮：
比较 悬浮 漂浮
不同点 物体静止在液体内部 物体静止在液体表面
V排＝V物 V排ρ液＝ρ物 ρ液>ρ物
相同点 物体都处于平衡状态，F浮＝G物 【中考·永州】2012年11月，我国自行研制的舰载多用途歼－15战斗机，首次成功起降在中国第一艘航空母舰“辽宁舰”上，歼－15战斗机飞离航母时相对于航母是________的，当它飞离航母后，航母受到的浮力将________(填“变大”“不变”或“变小”)。
运动
变小
1. 轮船
(1)工作原理：轮船是利用物体_______在水面的原理工作的。
(2)利用把密度比水大的钢材制成_______的使它排开更多的水，增大可利用的________。
(3)轮船在河里和海里都处于漂浮状态，因而所受浮力________，根据阿基米德原理，它在海水里比在河水里浸入的体积_______。
漂浮
空心
浮力
相等
小
2．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（选填“＞”、“＜”、“=”）
1．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 密度计漂浮的越高，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 密度计排液体积越大，液体密度越大
D 密度计漂浮的越高，所受的浮力越小
B
＜
＝
练习
3.关于浮力，下列说法中正确的是（ ）。
A. 上浮的物体一定比下沉的物体受到的浮力大
B. 沉在容器底部的物体一定不受浮力
C. 在水中上浮的物体在煤油中可能悬浮
D. 没入水中的物体在水中的位置越深受到的浮力越大
运用浮力知识解决问题
C
×
×
×
√
4.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
【解析】根据阿基米德原理：
F浮 = ρ水 gV排
=1.0 ×103 kg/m3 ×9.8 N/kg×5×10-4 m3
=4.9 N<15 N
F浮故物体下沉
B
5 .船总是漂浮在水面上，一艘船从河里驶向大海，它受到的重力大小______；它受到的浮力大小 _____(以上填：变大、变小、不变)；都_____(大于、等于、小于)船受到的重力；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
等于
上浮一些
（来自教材）
解：满载时船及所装货物的总重：
G＝F浮＝m排g＝106 kg×10 N/kg＝107 N；
船排开河水的体积：
V排＝ ＝103 m3。
排水量为1 000 t的轮船在河水中航行，满载时船及所装货物总共有多重？所受河水的浮力是多少牛？如果河水密度为1×103kg/m3，船排开河水的体积是多少立方米？ g取10 N/kg。
1
课后习题：P60
（来自教材）
测量液体密度的仪器叫做密度计。将其插入被测液体中，待静止后直接读取液面处的刻度值（图甲）。图乙和图丙是自制的简易密度计，它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的。将其放入盛有不同液体的两个烧杯中，它会竖直立在液体中，由观察到的现象可以判断哪杯液体的密度大。说出你的理由。
2
（来自教材）
解：丙杯中液体的密度大；因为密度计总是漂浮的，因此同一支密度计不论在哪种液体中受到的浮力都等于自身的重力；由图可知：密度计在丙杯中排开液体的体积较小，由公式ρ液＝ 可知：丙杯中液体的密度较大。
（来自教材）
解：因为木块的密度小于水的密度，因此木块在水中静止时一定是漂浮的，浸在水中的体积：
V＝
＝1.6×10－4 m3。
某一木块的体积为 200 cm3，密度为0.8×103 kg/ m3。把它浸没在水中后放手，为什么木块不能悬浮在水中？木块最终漂浮在水面上静止时，浸在水中的体积有多大？
3
（来自教材）
解：固体的密度：ρ＝
＝1.5×103 kg/m3，因为固体的密度大于盐水的密度，
故下沉；固体受到的浮力：F浮＝ρ盐水gV排＝1.1×103 kg/m3×10 N/kg×0.000 12 m3＝1.32 N；容器底部对它的支持力：F＝G－F浮＝1.8 N－1.32 N＝0.48 N。
体积为120 cm3的一块固体，重1.8 N，放在密度为1.1×103 kg/ m3的盐水中为什么会下沉？当固体浸没在盐水中静止时，容器底部对它的支持力有多大？
4
（来自教材）
一个飞艇充入气体后的质量是1.5 t，体积为
1 500 m3。当装入多少货物时，气艇能够悬浮在空中？空气的密度为1.29kg/ m3。
5
解：飞艇受到的浮力：F浮＝ρgV排＝1.29 kg/m3×
10 N/kg×1 500 m3＝1.935×104 N；
飞艇的重力：G＝mg＝1.5×103 kg×10 N/kg＝1.5×104 N；
货物的重力：G′＝F浮－G＝1.935×104 N－1.5×
104 N＝4.35×103 N。
因此货物的质量m′＝ ＝435 kg。
A
B
拓展练习：　如图所示，A、B两物体
静止在水中（ ）。
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
【解析】 A物体漂浮，B物体悬浮。
不知GA与GB的关系，
不能根据F浮=G 比较浮力的大小。
又 不知VA排与VB排的关系，
不能根据F浮 = ρ水 gV排比较浮力的大小。
A
B
拓展练习：　如图所示，A、B两物体
静止在水中（ ）
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
【解析】
A漂浮：ρA< ρ水 ； B悬浮：ρB＝ ρ水
即　 ρB＝ ρ水> ρA ，
　　　　　ρB> ρA 。
C
拓展练习：　一冰块漂浮在水面上，当冰完全熔化后，容器中的水面将如何变化？
当冰化成水后，质量不变，所以，m水= m冰
冰排开水的体积等于冰化成水的体积
故液面高度不变
【解析】冰漂浮在水面上，F浮= G冰
当冰放入盐水中时，冰熔化后，液面如何变化？
因为 ρ水< ρ盐水，则V排> V盐水
冰排开盐水的体积小于冰化成水的体积
故液面上升
【解析】冰漂浮在盐水中，F浮 = G