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第十章 浮力
第3节物体的浮沉条件及应用
初中物理八下(人教版)
课时2 浮沉条件的应用
目录
一、轮船
二、潜水艇
三、气球和飞艇
学习目标
1
2
了解浮沉条件在生产、生活和社会中的应用;
知道轮船、潜水艇、热气球、飞艇、密度计的工作原理;
3
认识浮力知识在生产、生活中的应用价值
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。
芦湖独木舟
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。
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。
一、轮船
橡皮泥的密度大于水的密度,直接将实心橡皮泥放入水中,它会下沉。如果将橡皮泥做成小船状,橡皮泥所受的重力不变,但是排开水的体积增加,故受到的浮力增大,所以就能够承载更多的重物漂浮在水面上,如图所示。轮船就是根据这个道理制造的。
工作原理:把密度比水大的钢材制成空心状,使它能排开更多体积的水,增大可利用的浮力。
轮船的大小通常用排水量表示,排水量即轮船装满货物时排开水的质量。
排水量=船自身质量+满载时货物的质量,即m排=m船+m货。
在不同液体中浮力情况:
在不同液体中所受浮力相同。在密度大的海里,V排减小,轮船上浮一些,在密度小的河里,V排增大,轮船下降一些。
潜水艇能潜入水下航行,进行侦察和袭击,是一种很重要的军用舰艇。潜水艇可以悬浮在水下 ,也可以漂浮在水面。
二、潜水艇
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。
当水舱充水后潜水艇重等于同体积的水重时,它可以悬浮在水中。
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。
原理:潜入水中的潜水艇,排开水的体积不变,始终等于潜水艇的体积,受到的浮力也始终不变。
通过对水舱进行注水和放水来改变自身重力,从而调节潜艇的上浮和下潜。
当注射器从试管中抽气时,试管内的水增多,此时试管的总重力增加,当其受到的重力大于浮力时,便会下沉;当其受到的重力等于浮力时,便会悬浮在水中;当注射器向试管中压气时,试管内的水减少,此时试管的总重力减小,当其受到的重力小于浮力时,便会上浮。因此试管能够上浮或下沉是依靠改变自身的重力来实现的。潜水艇就是根据这个道理制造的。
潜水艇的工作原理
释放一个氢气球,氢气球上浮至天花板。
现场吹一个气球,扎紧口并松手,气球降至地面。
三、气球和飞艇
提出问题
两个气球都受浮力吗?为什么一个上浮,另一个下降呢?如何才能让气球浮在空中?
如图甲、乙所示,节日放飞的气球、携带气象仪的高空探测气球等,里面充的是密度小于空气的气体,例如氢气或氦气等;体育、娱乐活动用的热气球,充的是被燃烧器加热而体积膨胀的热空气。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,如图丙所示。
甲
丙
乙
气球和飞艇的升降原理:利用里面充的气体的密度小于空气的密度,产生的浮力大于自身的重力来升空;利用减小浮力来下降。
密度计
用途:用来测定液体密度的仪器
原理:密度计在任何液体里都是呈漂浮状态,所受浮力大小不变等于自身重力,由F浮=ρ液gV排=G可知,液体密度越大,密度计露出液面部分越多,所以密度计的刻度是上面较小而下面较大,密度计上的数值表示待测液体密度是水密度的倍数。
密度计
课堂总结
浮力的应用
轮船:
制成“空心”增大浮力,使浮力等于船和货物的总重来实现漂浮
潜水艇:
改变自身重力来实现浮沉
气球和飞艇:
改变自身体积来实现升降
1.潜水艇浸没在水中,在它下潜的过程中,关于它受到的重力和浮力的说法正确的是( )
A.重力不变,浮力不变 B.重力变大,浮力变小
C.重力变大,浮力不变 D.重力变小,浮力变大
当堂训练
2.将重为7 N的物体放入盛水的容器中,物体漂浮在水面上且溢出3 N的水,物体受到的浮力( )
A.一定等于3 N B.一定等于7 N
C.可能等于3 N D.可能等于4 N
3.以下有关热气球的说法正确的是( )
A.为使静止的热气球下降,必须继续给热气球中的空气加热
B.为使静止的热气球下降,只需把热气球上的物体抛掉一部分
C.正在匀速下降的热气球,物体从热气球上掉下,热气球将立即上升
D.正在匀速下降的热气球,物体从热气球上掉下,热气球将先下降后上升
4.如图所示,把一个自制的密度计分别放入三种不同的液体中,则下列判断正确的是( )
A.这个密度计在丙液体中受到的浮力较大
B.这个密度计在乙液体中受到的浮力较大
C.甲液体的密度最大
D.丙液体的密度最小
5.网上流传着一种说法,鸡蛋能否沉入水底可以鉴别其是否新鲜。为了验证其真实性,小亮买了些新鲜鸡蛋,并拿其中一颗进行实验。第一天放入水中的鸡蛋沉入水底(如图甲),取出鸡蛋擦干放置50天后,再放入水中时鸡蛋漂浮在水面(如图乙),看来网传是真的。下列分析正确的是( )
A.鸡蛋两次所受的浮力一样大
B.甲图中鸡蛋排开水的重力大
C.乙图中鸡蛋所受浮力大于重力
D.放置50天后的鸡蛋密度变大
6.三国时期的诸葛亮发明的孔明灯是我国古代除风筝以外另一种能飞上天空的人造物体。下面关于孔明灯的说法中不正确的是( )
A.孔明灯在上升过程中受浮力与重力的作用
B.孔明灯匀速上升时,其浮力逐渐变大
C.孔明灯加速上升,说明其受到的不是平衡力
D.重力方向竖直向下,浮力方向竖直向上
谢谢